LibroAstronomia2014

´ A LA ASTRONOM´IA Y A LA
INTRODUCCION
ASTROF´ISICA
de la
Olimpiada Nacional de Astronom´ıa en M´exico

J. Eduardo Mendoza Torres

´
Instituto Nacional de Astrof´ısica Optica
y Electr´
onica

Tonantzintla, Puebla
2010

c Introducci´
on a la Astronom´ıa y a la Astrof´ısica
´
c Instituto Nacional de Astrof´ısica Optica
y Electr´onica
2010.

Autor:
J. Eduardo Mendoza Torres
Revisi´on:
Omar YamAbril Santos

This book was typeset in LATEX by Erika Tecuatl
All rights reserved
Printed and made in M´exico
Prohibida la reproducci´
on total o parcial con fines de lucro

i
´
PROLOGO
En este texto se describen algunos conceptos b´asicos de Astronom´ıa y Astrof´ısica y se incluyen preguntas y ejercicios en los que se aplican esos conceptos. Tambi´en incluimos unas
secciones en donde se repasanalgunos conceptos matem´aticos b´asicos que pueden ser de ayuda
en la soluci´
on de los ejercicios.
Se incluye la soluci´
on de muchos ejercicios esperando que los interesados puedan revisar los
procedimientos e incluso repasen algunos conceptos que han visto en clases de Matem´aticas a
trav´es de aplicaciones en Astronom´ıa sin embargo tambi´en se pueden proponer otras alternativas de soluci´
on. Losejercicios son de diferentes niveles de dificultad y recomendamos que los m´
as
dif´ıciles los resuelvan en grupo. Los ejercicios pueden servirles tanto a estudiantes interesados
en Astronom´ıa como para profesores que quieran usarlos en sus cursos de F´ısica y Matem´aticas.
Algunos de ellos se plantearon en las olimpiadas de Astronom´ıa que se han realizado en M´exico.
As´ı, el material de estetexto tambi´en puede servir para estudiantes interesados en participar
en futuras olimpiadas. Esperamos que el presente trabajo pueda ser de utilidad a estudiantes
y profesores que quieran incursionar en la Astronom´ıa con el uso de herramientas b´asicas de
Matem´aticas.
Queremos externar nuestro agradecimiento a colegas que nos ayudaron con comentarios y sugerencias y por su apoyo para laelaboraci´on de este texto a Erika Tecuatl, Abril Santos, Omar
Yam y Abraham Luna.
Eduardo Mendoza Torres

ii

´Indice general
1. Astronom´ıa de posici´
on
1.1. Coordenadas geogr´
aficas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.2. Definiciones b´
asicas de Astronom´ıa Esf´erica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.3. Las estrellas vistas desde diferentes latitudesterrestres . . . . . . . . . . . . . . .
1.4. Variaci´
on debida a la rotaci´
on de la Tierra sobre su eje . . . . . . . . . . . . . . .
1.5. Sistema horizontal de coordenadas Celestes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.6. Referencias en la ´
orbita de la Tierra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7. Sistemas de coordenadas ecuatoriales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. . . .
1.7.1. Coordenadas ecuatoriales locales: Declinaci´on y Angulo Horario . . . . .
1.7.2. Relaci´
on entre α, s y h . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.7.3. Transformaci´
on de coordenadas horizontales a ecuatoriales . . . . . . . . .
1.7.4. Transformaci´
on de coordenadas ecuatoriales a horizontales . . . . . . . . .
1.8. Hora solar y hora sideral . . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.9. Sombras de objetos a diferentes latitudes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10. Pr´
acticas para realizar en equipo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10.1. Pr´
actica para determinar la orientaci´on del meridiano local y la culminaci´
on del Sol . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .1.10.2. Pr´
actica para determinar la hora de la culminaci´on del Sol (paso del Sol
por el meridiano del lugar) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.10.3. Trazo de una l´ınea en la direcci´on del meridiano de un lugar . . . . . . .
1.11. Ejercicios con soluci´
on . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
1.11.1. Angulo equivalente a 100 km . . . . . . . ....