Elementos de Astronomia de Posicion

377 Pages·2001·3.314 MB·Spanish

by  Jose Gregorio Portilla

Elementos de
Astronom¶‡a de Posici¶on
Jos¶e Gregorio Portilla Barbosa
† Jos¶eGregorioPortillaB.
El profesor Portilla actualmente es Profesor Asociado de Dedicacio¶n Exclusiva adscrito al Observatorio
Astrono¶mico Nacional de la Facultad de Ciencias de la Universidad Nacional de Colombia. Dicta regular-
mentelasca¶tedrasdeAstronom¶‡aGeneralI,Mec¶anicaCelesteeIntroducci¶onalaCoheter¶‡ayAstrona¶utica
que se ofrecen a los estudiantes de pregrado y posgrado en la mencionada institucio¶n. Su campo de inves-
tigacio¶n se dirige hacia la meca¶nica celeste, en particular sobre el movimiento de sat¶elites, estabilidad de
¶orbitas, m¶etodos de integracio¶n y meca¶nica celeste relativista.
.
Elementos de astronom¶‡a de
posicio¶n
Jos¶e Gregorio Portilla B.
Observatorio Astrono¶mico Nacional
Facultad de Ciencias
Universidad Nacional de Colombia
Bogota¶
Presente edici¶on: mayo de 2001
(cid:176)c2001, Observatorio Astrono¶mico Nacional
Internet: http://www.observatorio.unal.edu.co/miembros/docentes/grek/grek.html
Correo-e: [email protected]
No se permite la reproducci¶on total o parcial de esta obra, ni su incorporacio¶n a un sistema in-
form¶atico,nisutransmisio¶nencualquierformaoporcualquiermedio,sea¶esteelectr¶onico,meca¶nico,
por fotocopia, por grabacio¶n u otros m¶etodos, sin el permiso previo y por escrito del autor.
Disen~o y diagramacio¶n en LATEX: Jos¶e Gregorio Portilla B.
Disen~o de cara¶tula: Martha Chaco¶n Chaco¶n y M. Arturo Izquierdo Pen~a.
Car¶atula: Concepcio¶n art¶‡stica del paso de la nave Viajero II por el planeta Ju¶piter.
ISSN: 0120-2758
Impreso en Colombia
Universidad Nacional de Colombia, Bogota¶
A mis padres:
Mar¶‡a Teresa y
Jos¶e Gregorio
.
.
Prefacio
Este libro constituye en su mayor¶‡a las notas ordenadas, ampliadas y actualizadas de
partedeloscursosdeAstronom¶‡aGeneralI,Mec¶anicaCelesteeIntroduccio¶nalaCoheter¶‡a
yAstrona¶uticaqueelautorhatenidolaoportunidaddedictarenvariasocasionesenlasede
acad¶emica del Observatorio Astrono¶mico Nacional. Pretende ser una exposici¶on sencilla,
clara y no demasiado t¶ecnica de diversos to¶picos de la astronom¶‡a esf¶erica y la mec¶anica
celeste, pero procurando conservar cierto nivel de profundizacio¶n necesario para abordar
una ciencia que, como la astronom¶‡a, depende enteramente de la medida y del c¶alculo.
Exceptuando tal vez los cap¶‡tulos 12 al 15, el libro esta¶ enteramente al alcance de una
persona que haya completado un bachillerato a conciencia.
Enuna¶epocaclaveparaeldesarrollodelaastronom¶‡aennuestropa¶‡s, conlaconforma-
cio¶n de la RAC (Red Astron¶omica Colombiana), la aparicio¶n y consolidaci¶on de grupos y
asociaciones de aflcionados a lo ancho y largo del territorio nacional y el surgimiento, en el
segundo semestre de 1999, de la Especializaci¶on en Astronom¶‡a en la Universidad Nacional
de Colombia sede Bogot¶a, es de esperarse un avance signiflcativo de la astronom¶‡a criolla
en los an~os venideros. El autor estar¶‡a plenamente satisfecho si esta obra contribuye en un
inflnit¶esimo a dicho desarrollo.
El autor agradece el apoyo de cada uno de los profesores que conforman el personal do-
centedelObservatorioAstrono¶micoNacional. Enparticulardebomencionaratresdeellos:
el profesor Eduardo Brieva, quien leyo¶ la totalidad del texto y realizo¶ importantes y muy
valiosas sugerencias; el profesor Fernando Otero, quien ley¶o algunos de los cap¶‡tulos e hizo
signiflcativasrecomendacionesyelprofesorArturoIzquierdo,quiennoso¶lomecolabor¶ocon
su profundo dominio de muchos programas en Linux sino tambi¶en ayudo¶ en la elaboraci¶on
de la cara¶tula.
Mi agradecimiento tambi¶en se extiende a los monitores del Observatorio Germ¶an Mon-
toya y Daniel Izquierdo quienes estuvieron atentos a resolver las dudas que tuvo el autor
conelmanejodelsistemaoperativoLinux,elprocesadordepalabracient¶‡flcoLATEXyvarios
programasgraflcadores; aMarthaChac¶onChac¶onporsudisen~odecara¶tula,yalosmuchos
estudiantes de pregrado de la Universidad y en particular de los de la Especializacio¶n en
Astronom¶‡a sin quienes mucho del contenido de este libro estar¶‡a oscuro e impenetrable. A
todos, mi agradecimiento m¶as profundo.
Jose¶ Gregorio Portilla B.
Profesor, Observatorio Astrono¶mico Nacional
Bogota¶, MMI

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Indice General
1 INTRODUCCIO¶N 15
1.1 La astronom¶‡a. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.1.1 Objeto de estudio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
1.2 La astronom¶‡a esf¶erica y dina¶mica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16
1.3 La astronom¶‡a y la astrolog¶‡a . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
2 TRIGONOMETR¶IA ESFE¶RICA 21
2.1 Relaciones fundamentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
3 EL PLANETA TIERRA 31
3.1 Forma de la Tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
3.2 Coordenadas de un observador en la superflcie de la Tierra . . . . . . . . . . 35
3.2.1 Coordenadas geoc¶entricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
3.2.2 Coordenadas geod¶esicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
3.2.3 Coordenadas geogr¶aflcas (astron¶omicas) . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
3.3 Unidades de longitud y su relacio¶n con las dimensiones terrestres . . . . . . . 40
3.4 Transformaci¶on entre latitudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
4 LA BO¶VEDA CELESTE 47
4.1 Conceptos fundamentales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50
4.2 Observacio¶n del cielo segu¶n la latitud. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54
4.3 La ecl¶‡ptica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
4.4 Estaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58
4.5 Constelaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62
4.6 Nombres de estrellas y designaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64
4.7 Cat¶alogos de estrellas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65
5 COORDENADAS CELESTES 69
5.1 Coordenadas horizontales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69
5.2 Coordenadas ecuatoriales horarias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71
5.3 Coordenadas ecuatoriales (ecuatoriales absolutas) . . . . . . . . . . . . . . . . 72
5.4 Coordenadas ecl¶‡pticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
5.5 Coordenadas gala¶cticas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75
5.6 Transformaci¶on entre los sistemas de coordenadas . . . . . . . . . . . . . . . . 76
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