domingo, 29 de noviembre de 2015

Saturno, todo el 2016 en Ophiuchus

En realidad, mañana primero de diciembre de 2015, el señor de los anillos cruza la frontera entre Scorpius y Ophiuchus, y permanecerá dentro de los límites de esta no muy conocida constelación, todo el siguiente año 2016, hasta el 28 de febrero de 2017, cuando pasará a la constelación Sagittarius.

El planeta Saturno ha sido calificado como “la joya del sistema solar”. En efecto, por sus anillos y conjunto de satélites naturales, su observación es cautivadora.
Si ha visto Júpiter y los cuatro satélites galileanos (Io, Europa, Ganímedes y Callisto), recordará que puede hacerlo fácilmente con binoculares, unos 10 x 50 proporcional una excelente imagen. Sin embargo, esto no se puede hacer con Saturno, para al menos ver el círculo de anillos con el planeta en el centro, requiere un telescopio con el aumento y la resolución apropiada.
Saturno 2004 a 2005.
HST.
Mi viejo Celestron de 8 pulgadas, con distancia focal de 1800 mm y un ocular de 18 mm (100 aumentos), me ha dado grandes satisfacciones observando el sistema de Saturno, creo que es un límite inferior apropiado para observarlo.

La colección de imágenes de Saturno, sus anillos y satélites, del sitio Astronomy Picture of the Day, es excelente: http://apod.nasa.gov/apod/archivepix.html. Y no deje de ver las del Telescopio Espacial Hubble: http://hubblesite.org/gallery/album/solar_system/saturn/.

La constelación Ophiuchus resulta interesante por varios motivos:

  • Es relativamente grande (948 grados2).
  • Tiene a ambos lados la única constelación separada en dos partes; al Este la cabeza de la serpiente (Serpens Caput) y al Oeste la cola (Serpens Cauda), a las cuales la figura mitológica del serpentario, las tiene asidas con sus manos. 
  • Contiene varios Objetos Messier (M9, M10, M12, M14, M19, M6 y M107). 
  • Al sur interrumpe la conocida secuencia del “zodiaco tradicional”, puesto que se interpone entre Scorpius y Sagittarius. En efecto, el Sol tiene por fondo las estrellas de esta constelación, del 30 de noviembre hasta el 17 de diciembre. Lea en mi blog: http://fisica1011tutor.blogspot.com/2012/01/ofiuco-constelaciones-y-signos.html


Saturno siempre nos parecerá que está en Scorpius, pues durante este periodo siempre se mantendrá cerca de Antares, como se muestra es la ilustración del 30 de noviembre, cuando alcanza la conjunción superior, muy cerca del Sol, difícil y peligroso tratar de observarlo.

Sus mejores fechas vendrán alrededor del 3 de junio de 2016, cuando estará en oposición, esto es, visible toda la noche.
Y como les dije al principio, terminará el año, aún en Ophiuchus.

domingo, 22 de noviembre de 2015

Relatividad General al rescate



En Áncora, La Nación. 22/11/2015, Página 11.
El 25 de noviembre de 1915 Albert Einstein presentó su trabajo, “Ecuaciones de campo de la gravitación”, algo para un especialista en relatividad, que a la vez sea un matemático muy especializado, una publicación a años luz de lo que yo pueda acercarme a comprender. 

En junio de 1905 Einstein había publicado su trabajo “Sobre la electrodinámica de cuerpos en movimiento”, o si lo prefiere “La teoría especial de la relatividad”, con sus consecuencias  más conocidas: dilatación del tiempo, contracción longitudinal, E= mc2 y una interpretación correcta del concepto de simultaneidad.
Mucho del trabajo de Einstein se basó en el análisis del comportamiento de la luz, el espacio, el tiempo, la materia y la energía, por eso y otras contribuciones de notables científicos e ingenieros, este año se dedicó por la UNESCO, como “Año Internacional de la Luz” (http://www.nacion.com/ocio/artes/ano-luz_0_1489451074.htm.

El método científico en la mejor manera, si no la única, para guiarnos hacia la construcción de modelos que nos permitan describir, aunque sea una parte el comportamiento de la naturaleza, no importa lo compleja que esta tarea sea, como la obtención del código genético.
Esto permitirá luego a los ingenieros diseñar y construir cosas que harán más simple, útil, agradable o satisfactoria la vida en este planeta.

Cuando alguien a la luz de un nuevo descubrimiento de la ciencia le dice, por ejemplo: “ que tiene que volver a aprender de nuevo la física que estudió en la escuela”, no se lo crea del todo, esto está más inspirado en sentimiento que en realidad objetiva.
Galileo, Newton, Maxwell y Planck establecieron bases relativamente sólidas en la dirección correcta, para el desarrollo posterior de la Física, las que siguen siendo apropiadas y suficientemente válidas en nuestros días.
Las nuevas teorías y descubrimientos científicos, por lo general incluyen a las anteriores, mejorándolas, extendiendo su campo de acción, o permitiendo la exactitud y precisión requerida por un producto tecnológico nuevo como lo es el GPS.

A 100 años de la Relatividad General y de la Mecánica Cuántica, me llama la atención por qué sólo un poquito de Relatividad Especial está apenas tocando la puerta, en el plan de estudios de Física del Colegio, en los últimos meses del último año y por lo que generalmente, queda afuera por falta de tiempo.
Me pregunto si así será en Singapur, o en Finlandia.
¿Será posible bajar las leyes de Newton a la primaria, para hacer campo para la Física Moderna? Pero como una actividad de estudio y aprendizaje científico verdadero, con soporte matemático y experimental, no como una “historia de las ciencias”.

El puente Golden Gate, la represa de Arenal y la puesta del hombre en la Luna, fueron posible principalmente con Física Newtoniana y extraordinaria ingeniería. 
Los satélites del Sistema de Posicionamiento Global (GPS) también pudieron colocarse de esa manera, pero si no conociéramos Relatividad Especial y Relatividad General, no sabríamos por qué no funcionarían correctamente, en el sentido de que los datos que reportan sus relojes no alcanzarían la precisión requerida.
Voy a intentar  explicárselo, por medio de una versión altamente simplificada, que quizás lo motive a estudiar algo más completo por su cuenta. Con la aplicación de la Ley de Gravitación Universal de Newton (F = GMm/r2) y un poquito de las leyes del movimiento como (F = ma y fuerza centrípeta = mv2/r). Si se establece como requisito que cada satélite se traslade por una órbita “semi-sincrónica” que visite dos veces al día el mismo punto, esto es con un período de 11 horas y 58 minutos, se puede calcular, con Física de Colegio los otros parámetros; el radio de la órbita (simplificando la elipse a una circunferencia), unos 26 000 km, y la velocidad lineal  promedio, unos 14000 km/h.


Supongamos que la ingeniería espacial coloca sin problemas los 24 satélites del sistema de GPS, ahora sí, resolviendo todos los problemas de una situación real; órbita elíptica con perigeo y apogeo, no encima del ecuador (órbita geoestacionaria), sino con la inclinación requerida: 55° respecto al ecuador terrestre.
Además que estos satélites  y el control en la Tierra cuenten con relojes atómicos con una precisión de “nanosegundos” (mil-millonésima de segundo), para que el dato que usted recibe en su GPS de la latitud, longitud y altura del punto donde usted está sea preciso y confiable, -pero supongamos que no se conociera que-:

  • Debido a que el reloj en el satélite viaja a 0,0000129 veces la velocidad de la luz, respecto al reloj (observador) en la Tierra, éste detecta una dilatación del tiempo de 7,1 microsegundos (Relatividad Especial).
    Los “tic-tic-tic” del reloj satelital son más lentos.
  • Como el satélite está a una altitud de unos 20 000 km, respecto a la superficie terrestre, en una región donde el campo gravitatorio de la Tierra [g= GM/(R+h)2] es menor que en su superficie, los tic’s del reloj terrestre van también más lento, fenómeno conocido como dilatación gravitacional del tiempo (https://en.wikipedia.org/wiki/Gravitational_time_dilation).

De no conocerse estos dos efectos, para compensarlos, la información de los GPS podría incurrir en un error de unos 300 metros en solo una hora, debido al desfase de relojes.

-Pero sí lo sabíamos- y la corrección se hizo, de acuerdo a los conocimientos sobre Relatividad General, establecidos hace cien años, por Albert Einstein, que además han encontrado aplicación en muchos otros campos de la ciencia y la tecnología.  

El espacio y el tiempo son dinámicos y están influenciados por la presencia de materia”.

Por eso podemos hablar ahora con más propiedad sobre: cosmología, big-bang, agujeros negros, lentes gravitacionales y ondas gravitatorias.

lunes, 2 de noviembre de 2015

ISS celebra sus 15 años pasándonos por encima

Ya hemos comentado aquí que la Estación Espacial Internacional, tiene temporadas en que nos pasa por encima, que son apropiadas para observar su sobrevuelo y registrarlo fotográficamente
Bueno ocurrió un sobrevuelo en la madrugada de hoy 2 de noviembre, precisamente durante su celebración de quince años.

En el sitio Heavens-Above se publica con suficiente antelación un cronograma y mapa de los sobrevuelos y este de hoy entre  las 04:45 y las 04:50, parecía prometedor, por ser bastante alto y algo cerca de Júpiter y Venus, a pesar de la nubosidad imperante en los últimos días. Así que le informé a mi amigo, el fotógrafo Marco Tulio Saborío y aquí está el resultado.


 “El 2 de noviembre de 2000, un astronauta norteamericano y dos cosmonautas rusos se convirtieron en los primeros seres humanos en tomar residencia en la Estación Espacial Internacional. Desde entonces, la ISS ha sido anfitrión de más de 220 personas (incluyendo a siete canadienses) de más de una docena de países. Estos son 15 datos de la NASA y la agencia espacial de Canadá sobre la estación espacial y cómo es la vida a bordo” (Traducción libre, cortesía de Microsoft Word). http://www.cbc.ca/news/technology/international-space-station-fifteen-facts-1.3299659

Referencias adicionales:
https://www.nasa.gov/content/fifteen-years-international-space-station
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http://www.nasa.gov/station15
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ISS cruza el Sol y se sobrepone a
enorme mancha solar AR2443.

Spaceweather.com