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Proyecto Final Astronomia 2
Proyecto Final Astronomia 2
Proyecto Final Astronomia 2
INDICE
INTRODUCCION......................................................................................................................2
ANTECEDENTES.....................................................................................................................3
OBJETIVO.................................................................................................................................5
MARCO TEORICO....................................................................................................................6
TRIGONOMETRIA ESFERICA..............................................................................................16
TRIANGULO DE POSICION.................................................................................................17
METODOLOGIA.....................................................................................................................26
CONCLUSION.........................................................................................................................28
RECOMENDACIONES...........................................................................................................28
Astronomía y Determinación Geográfica 2
INTRODUCCION
La astronomía es una ciencia de estudio de los objetos celestes más allá de la tierra y del
universo en su conjunto, es quizás la más antigua de las ciencias, aunque en sus inicios no
tuviera ese nombre. El ser humano debió haberse sorprendido e intrigado con el firmamento
desde el primer momento de su conciencia. Tal vez comenzó hacerse preguntas y busco
respuestas sobre lo que veía en él. La regularidad de su movimiento durante la noche, las formas
Las dudas sobre la compresión de los movimientos llevo a varios historiadores o propiamente
veracidad de sus argumentos para luego clasificarlas según sea el caso de estudio del universo en
su totalidad.
de civilizaciones antiguas.
Este proyecto se basa en la observación de una estrella más cercana, lo cual se realizarán
cálculos astronómicos para determinar su posición por su azimut, tanto en el día como en la tarde
En este curso se busca sentar las bases del método científico y practico, conocer las técnicas
ANTECEDENTES
La astronomía surge desde que la humanidad dejó de ser nómada y se empezó a convertir en
sedentaria; luego de formar civilizaciones o comunidades empezó su interés por los astros. Desde
tiempos inmemorables se ha visto interesado en los mismos. Estos han enseñado ciclos
constantes e inmutabilidad durante el corto periodo de la vida del ser humano, lo que fue una
herramienta útil para determinar los periodos de abundancia para la caza y la recolección o de
aquellos como el invierno en que se requería de una preparación para sobrevivir a los cambios
climáticos adversos. La práctica de estas observaciones es tan cierta y universal que se han
encontrado a lo largo y ancho del planeta en todas aquellas partes en donde han habitado los
seres humanos. Se deduce entonces que la astronomía es probablemente uno de los oficios más
En casi todas las religiones antiguas existía una cosmogonía que intentaba explicar el origen
del universo, ligando este a elementos mitológicos. La historia de la astronomía es tan antigua
predicciones de los movimientos de los objetos visibles a simple vista, quedando separada
Parece ser que las pirámides de Egipto fueron construidas sobre patrones astronómicos muy
Nebra (del 1600 a. C.), que es la representación más antigua conocida de la bóveda celeste.
Quizá fueron los astrónomos chinos quienes dividieron, por primera vez los cielos en
constelaciones.
Astronomía y Determinación Geográfica 2
definición de la magnitud. En Europa, las doce constelaciones que marcan el movimiento anual
fueron fundados con criterios muy diferentes. Luis crea el observatorio de Paris en 1667 con el
de instrumentación astronómica.
Astronomía y Determinación Geográfica 2
OBJETIVO
OBJETIVO GENERAL
Esto implica obtener la latitud y longitud de un punto, así como la orientación de una línea a
entender cómo se relacionan las coordenadas astronómicas y cómo se utilizan para determinar
Adquirir conocimientos sobre la esfera celeste y los sistemas de coordenadas. Esto incluye
entender cómo se utilizan las coordenadas esféricas (ascensión recta y declinación) para ubicar
objetos celestes y cómo se relacionan con las coordenadas geográficas (latitud y longitud).
OBJETIVO ESPECIFICOS
Como objetivo especifico se plantea varias maneras de justificar los resultados obtenidos en
los cálculos realizados para determinación de azimut astronómico. Además, determinar de una
forma independiente del sistema GPS las coordenadas astronómicas latitud y longitud del punto
MARCO TEORICO
ASTRONOMIA DE POSICION
movimiento propio de los astros; así como el uso de técnicas necesarias para medir con precisión
ESFERA CELESTE
Cuando miramos el cielo por la noche, nos parece que estamos en el interior de una enorme
esfera de radio arbitrario, con el centro en la Tierra y las estrellas sobre la superficie de esta
Además, si observamos durante un rato, nos da la sensación de que toda esta esfera está
girando alrededor nuestro, alrededor de un eje de rotación que pasa por su centro, esto es, por la
Tierra.
Pero como bien sabemos esto no es así. Las estrellas están esparcidas por el espacio a
distancias enormes de nosotros y entre ellas. Además, no gira nada en torno a nosotros, la
Astronomía y Determinación Geográfica 2
para muchos problemas astronómicos, como la localización de cualquier astro, esta falsa
apariencia la consideramos válida y a esta esfera de radio arbitrario con centro en la Tierra se le
La prolongación por ambos lados del eje de rotación terrestre es el llamado eje del mundo y
sus intersecciones con la esfera celeste son los polos celestes, el Polo Norte Celeste (que coincide
con la estrella Polar) y el Polo Sur Celeste. La proyección del ecuador terrestre sobre la esfera
Todos los astros se mueven, pero nosotros solamente percibimos el movimiento de los
cuerpos del Sistema Solar, ya que están muy cerca. El resto de astros están tan lejos que su
Esto hace que nos parezca que, excepto los cuerpos del Sistema Solar, el resto de astros
siempre ocupen la misma posición en la superficie de la esfera celeste. A escala humana esto es
así, pero el cielo va cambiando a lo largo del tiempo porque los astros se mueven y, el mapa del
De la misma manera que en la esfera terrestre existen paralelos y meridianos, de forma que
podemos ubicar y localizar cualquier punto de dicha esfera mediante sus coordenadas, en la
esfera celeste también hay unas líneas (paralelos y meridianos celestes) que nos permiten ubicar
y localizar cualquier astro en la esfera mediante sus coordenadas. Como en la esfera terrestre, en
esfera celeste son los polos celestes. En torno a este eje «giraría» la esfera celeste.
ECUADOR CELESTE
Es la proyección del ecuador terrestre en la esfera celeste. Como en la Tierra, divide la esfera
CENIT
Es el punto de la esfera celeste situado justamente por encima del observador terrestre.
NADIR
Es el punto de la esfera celeste situado justamente por debajo del observador. Es opuesto
diametralmente al cenit.
el nadir.
PARALELO CELESTE
Son los círculos menores paralelos al ecuador celeste (como los paralelos terrestres).
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MERIDIANO CELESTE
Es el círculo máximo que pasa por los polos (como los meridianos terrestres). El meridiano
que pasa por el cenit y el punto norte del observador se llama meridiano del lugar.
HORIZONTE
Es el círculo máximo perpendicular a la vertical del lugar. Para cada lugar, divide la esfera
SISTEMAS DE COORDENADAS
Los sistemas de coordenadas que se utilizan en la esfera celeste, son muy parecidos al
utilizado en la esfera terrestre; se trata de sistemas de coordenadas esféricas donde cada objeto
Existen diversos sistemas de coordenadas para localizar un astro en la esfera celeste, según
de coordenadas eclípticas).
Como he comentado, este sistema tiene como referencia el ecuador celeste, con el eje del
mundo como eje fundamental y el plano del ecuador celeste como plano fundamental, el cual es
Además de estos elementos vistos, de la misma manera que en la Tierra existe un origen de
coordenadas (la intersección del ecuador con el meridiano de Greenwich o meridiano cero) con
latitud y longitud cero, en la esfera celeste también ha de haber un origen de coordenadas. Como
en la Tierra, el paralelo cero no tiene problema, es el ecuador celeste; pero, como también en la
ECLIPTICA
La eclíptica, esto es, la trayectoria aparente del Sol en la esfera celeste. La eclíptica es un
círculo máximo que forma un ángulo de 23º27′ con el ecuador celeste, lo que hace que ambos
círculos interseccionen en dos puntos, el Punto Aries o Punto Vernal, que coincide con el
ECUADOR CELESTE
El punto Aries o punto vernal es el punto de la eclíptica donde el Sol pasa del hemisferio
celeste sur al hemisferio celeste norte, lo que ocurre en el equinoccio de marzo, marcando el
PUNTO LIBRA
El punto Libra es el punto de la eclíptica donde el Sol pasa del hemisferio celeste norte al
hemisferio celeste sur, lo que ocurre en el equinoccio de otoño, marcando el inicio del otoño en
CIRCULO DE LOS
EQUINOCIOS
ASCENCION RECTA
Es el arco de ecuador celeste medido en sentido antihorario (directo) desde el Punto Aries
(ascensión recta cero) hasta el círculo horario del astro (meridiano celeste que pasa por el astro).
Se mide en horas, minutos y segundos, desde las 0 horas (Punto Aries) hasta las 24 horas (Punto
Aries de nuevo tras haber dado toda la vuelta al ecuador) y sería el equivalente a la longitud
terrestre.
DECLINACION
Es el arco del círculo horario del astro entre el ecuador y el astro a observar. Se mide en
grados sexagesimales, desde 0º (en el ecuador) hasta +90º (en el Polo Norte) o -90º (al Polo Sur)
Estas coordenadas son universales, pues no dependen ni del lugar ni del instante de la
observación. Así, por ejemplo, las coordenadas de la galaxia de Andrómeda (M31) son AR: 0h
Este sistema tiene como referencia el horizonte del observador, con la vertical del lugar como
eje fundamental y el plano del horizonte del observador como plano fundamental, el cual es
En este sistema se toma como meridiano cero el meridiano del lugar, por lo que la «longitud»
0º estará en el punto norte del observador. En cuanto al paralelo cero es el horizonte del
Una vez establecidos el meridiano y paralelo cero, las dos coordenadas de este sistema son:
ALTURA (h)
Es el arco de la vertical del astro (semicírculo máximo que pasa por el zenit y el astro a
horizonte) hasta +90º (en el zenit). Objetos por debajo del horizonte, aunque no se vean, tienen
AZIMUT (A)
Es el arco del horizonte entre el punto norte y la vertical del astro. Se mide también en grados
sexagesimales en sentido horario (N-E-S-O-N). Así irá desde los 0º en el punto norte a los 360º
(punto norte de nuevo tras haber dado toda la vuelta al horizonte), siendo de esta manera 90º en
Pero estas coordenadas no son universales como las ecuatoriales, sino que son locales, ya que
horizonte del observador dependerá de dónde esté dicho observador, de su posición, así como el
meridiano del lugar; por otro lado, la altura del astro dependerá del momento en que hagamos la
observación.
Este sistema tiene como referencia la eclíptica, siendo el eje de la eclíptica el eje fundamental.
Es un sistema de coordenadas muy utilizado en los estudios de las posiciones de los planetas,
ya que éstos siguen unas trayectorias en la esfera celeste muy cercanas a la eclíptica.
Astronomía y Determinación Geográfica 2
El círculo fundamental es así la eclíptica y los paralelos se llaman paralelos de latitud celeste.
Los semicírculos máximos que pasan por los polos eclípticos son los máximos de longitud. El
que pasa por el Punto Aries es el que se toma como cero y se llama primer máximo de longitud.
Tomando, así como referencia la eclíptica y el primer máximo de longitud, las coordenadas de
LONGITUD ECLIPTICA
Es el arco de la eclíptica medido en sentido antihorario (directo), que va desde el Punto Aries
(longitud eclíptica cero) hasta el máximo de longitud del astro (máximo de longitud que pasa por
el astro a observar). Se mide en grados, desde 0º en el Punto Aries hasta 360º (Punto Aries de
LATITUD ECLIPTICA
Es el arco del máximo de longitud del astro entre la eclíptica y el astro a observar. Se mide
también en grados, desde 0º (en la eclíptica) hasta +90º (en el Polo Norte eclíptico) o -90º (Polo
Sur eclíptico).
TRIGONOMETRIA ESFERICA
satisfacen los elementos de triángulos definidos en la superficie de una esfera mediante arcos de
círculos máximos, así como de la resolución de los mismos. Los triángulos así definidos se
Esférica.
RELACIONES DE BESSEL
En un triángulo esférico, los senos de los lados son proporcionales a los senos de los ángulos
opuestos.
En todo triángulo esférico, el coseno de un lado es igual al producto de los cosenos de los otros
dos lados, más el producto de los senos de dichos lados por el coseno del ángulo comprendido.
Astronomía y Determinación Geográfica 2
John Nepper (1550-1617), inventor de los logaritmos neperianos, crea una regla
mnemotécnica que permite deducir y recordar fácilmente las relaciones entre los elementos de un
TRIANGULO DE POSICION
La intersección, sobre la esfera celeste, del meridiano superior celeste del observador, el
círculo horario (meridiano celeste) del astro y el círculo vertical del astro define un triángulo
esférico cuyos vértices son el polo celeste elevado, el cenit y el astro, este es el triángulo de
Tierra, con el polo terrestre, el observador y la proyección del astro como vértices. Sin embargo,
ambos triángulos esféricos tienen las mismas magnitudes angulares por lo que llamaremos
Colatitud
los astros, nos parecerá que estos parecen moverse en torno de la Tierra, realizando un giro en
una duración de 24 horas. Si comenzamos a observar durante algún tiempo, veremos cómo los
astros situados hacia el este van tomando altura, los situados al sur se mueven hacia el oeste y los
situados al oeste van bajando hasta desaparecer en el horizonte. Hay una estrella, la polar, la cual
parece estar inmóvil y que podemos tomar como referencia. Así, un observador verá salir el sol
por el Este, elevándose sobre el horizonte hasta alcanzar el meridiano (mediodía), para después
comenzar a descender y desaparecer por el Oeste. De la misma manera, los astros aparecerán por
el Este, pasan por el meridiano alcanzando entonces su máxima altura desapareciendo por el
Todas las estrellas, recorren en 24 horas el paralelo de la esfera celeste en el mismo sentido.
En un mismo lugar, todas las estrellas salen y se ponen por el mismo punto en el horizonte,
El Sol, la Luna y los planetas, al tener movimiento propio (notable al estar más cerca), NO
salen y se pone por el mismo sitio ni están todos los días el mismo tiempo sobre el horizonte.
Según la situación del observador se puede distinguir tres clases de esfera celeste.
= 90º), por lo tanto, los paralelos que recorre los astros son paralelos al horizonte (almicantarat),
consecuentemente solo podrá observar aquellos astros que tengan una declinación igual a la
latitud en la que se encuentre el observador. En la figura, los astros A y B, los cuales estarán
Astronomía y Determinación Geográfica 2
siempre en el horizonte y con la misma altura. Los astros que tienen declinación de distinto
nombre que la latitud donde se encuentre el observador no podrá ser vistos nunca, en la figura C.
Ecuador (l=0º). En este caso el horizonte es perpendicular al Ecuador al igual que lo son los
paralelos, siendo cortado por este en dos partes iguales. Consecuentemente el observador ve
todos los astros de la esfera celestes, en la figura A y B, teniéndolos 12 horas sobre el horizonte y
90º, denominándose oblicua porque el horizonte corta al Ecuador en un ángulo diferente a 90º.
En este caso, los paralelos que recorren algunos astros no son cortados por el horizonte, en la
figura A y D, estando A siempre sobre el horizonte y D bajo el horizonte. Los paralelos que
recorren otros astros, en la figura B y C, cortan al horizonte encontrándose parte del paralelo
PRECESION
llamado precesión.
eclíptica, dando lugar a la rotación del polo Norte entorno a la estrella Polar con un periodo de
aproximadamente 26.000 años. Hiparco de Nicea (siglo II a.C.) fue el primero en dar el valor de
El movimiento de precesión es común a todos los cuerpos que giran en torno a sí mismos y se
peonza.
Debido a este giro del eje de la Tierra el paisaje de estrellas que vemos en el firmamento varía
muy lentamente con el tiempo. En el momento actual el eje de la Tierra apunta a polaris, actual
Estrella Polar (llamada así por ser la estrella situado encima de nuestro polo Norte).
Con el transcurso del tiempo el eje de la Tierra irá pasando sucesivamente, a intervalos de
unos 6.000 años, por alpha draconis, vega, denech y al deramin para volver a polaris al cabo de
adelantarse el comienzo de las mismas. Así, en la época del Imperio Romano el Sol estaba en la
cuando el Sol está en Piscis, y en un futuro, no muy lejano, comenzará cuando el Sol entre en
Acuario.
Lo mismo ocurre con las demás estaciones, por lo que se debería hablar de la precesión de las
estaciones. Sin embargo, se habla de precesión de los equinoccios porque en ellos se observó por
NUTACION
Hay otro movimiento que se superpone con la precesión, es la nutación (la palabra nutación
proviene del latín nature que significa cabecear u oscilar). Es como un pequeño vaivén del eje de
la Tierra.
Tierra provoca el fenómeno de nutación. Para hacernos una idea de este movimiento, podemos
suponer que mientras el eje de rotación de la Tierra describe el movimiento cónico de precesión,
describe a su vez una pequeñas semielipses o bucles sinusoidales. El periodo de cada uno de esos
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bucles es de 18,6 años. En una vuelta completa de precesión (25.767 años) la Tierra realiza más
El movimiento de precesión del eje terrestre o celeste es aún más complejo si se considera el
movimiento de la nutación. Esto sucede con cualquier cuerpo simétrico o esferoide girando sobre
su eje, cuando cae comienza la precesión. Como consecuencia del movimiento de caída, la punta
de la peonza se apoya en el suelo con más fuerza, de modo que aumenta la fuerza de reacción
vertical, que finalmente llegará a ser mayor que el peso. Cuando esto sucede, el centro de masa
compone de una precesión acompañada de una oscilación del eje de rotación hacia abajo y hacia
Para el caso de la Tierra, la nutación es la oscilación periódica del polo de la Tierra alrededor
de su posición media en la esfera celeste, debido a las fuerzas externas de atracción gravitatoria
entre la Luna y el Sol con la Tierra y esta oscilación es similar al movimiento de una peonza
cuando pierde fuerza y está a punto de caerse como hemos comentado en el párrafo anterior.
PARALAJE
El movimiento aparente de una estrella cercana contra el fondo de estrellas más distantes
cuando la Tierra gira alrededor del Sol, se conoce como paralaje estelar. Esta visión exagerada,
muestra cómo podemos ver el movimiento de las estrellas cercanas con respecto al fondo de
estrellas mucho más distantes, y utilizar ese movimiento para calcular la distancia a la estrella
cercana.
La paralaje se puede usar para medir la distancia a las pocas estrellas que están lo
suficientemente cerca del Sol como para mostrar una paralaje mensurable. La distancia a la
Por ejemplo, si nos paramos en un lugar de nuestro planeta y miramos por ejemplo los
planetas, y al mismo tiempo otra persona en un lugar lejano hace lo mismo, veremos que parece
que hay un pequeño desfase en la posición del planeta con respecto a las estrellas de fondo.
Para medir las distancias a las estrellas tenemos que considerar que la Tierra gira en torno al
sol, y este movimiento debiese generar que las estrellas más cercanas se muevan con respecto a
las más lejanas, al igual que tu pulgar. Entonces, si logramos medir el ángulo de movimiento de
la estrella cercana con dos mediciones separadas 6 meses, y conociendo la distancia al Sol,
podemos, por simple trigonometría, medir la distancia a esa estrella. En la práctica si calculamos
la tangente del ángulo obtenemos la distancia de Sol a la estrella, que es lo que necesitamos
p es la paralaje anual del Sol. Se calcula como p = po sen Z´, donde po es la paralaje normal y
vale 8”.8.
Astronomía y Determinación Geográfica 2
ABERRACION
el observador lleva con respecto a él. Como la luz tiene una velocidad finita, aunque grande, si
nosotros nos movemos “lateralmente” con respecto al objeto observado, el efecto aparente es un
ligero desplazamiento de la posición en que parece venir la luz del objeto, y por tanto nos
REFRACCION
Debido a la refracción en la atmósfera de los rayos de luz procedentes de los cuerpos celestes,
refracción. La atmósfera también tiene un efecto en el momento de la salida y puesta del Sol. El
momento en el que vemos salir el Sol es un poco más tarde que si no hubiera atmósfera, la
diferencia depende de la latitud y de la época del año, apenas unos minutos. La forma de circular
METODOLOGIA
En esta parte nos adentraremos en el calculo del azimut astronómico para lo cual de manera
ordenada detallaremos los procedimientos y todos los datos necesarios para realizar este
proyecto.
Astronomía y Determinación Geográfica 2
Estos dos puntos son para realizar las observaciones y contiene coordenadas UTM y
coordenadas geográficas.
Astronomía y Determinación Geográfica 2
SELECCIÓN DE ESTRELLAS
CONCLUSION
RECOMENDACIONES