El campo angular      

 

 

        Por Jesús A. Guerrero O.

Asociación Larense de Astronomía, ALDA.

22 de enero de 2021.

 

El astrónomo aficionado recurre en muchas oportunidades a medidas angulares. Las necesita para expresar campos de visión de un instrumento, tamaño de un cuerpo, posición en la esfera celeste, separación entre dos objetos celestes, entre otras cosas.

 

 

        De aquí que se haga importante que las personas que se inician en este apasionante campo del conocimiento humano, manejen estos términos y se expresen de manera clara y precisa, para de poder comunicar eventos astronómicos o cualquier otro aspecto a sus compañeros de observación.

 

 

El horizonte sensible.

 

        El firmamento al que podemos acceder está limitado por nuestra localización geográfica. Toda la línea del horizonte demarca la mitad del cielo que podemos observar. La otra mitad se encuentra por debajo del horizonte y dependiendo del desplazamiento de la Tierra en torno al Sol, la misma se irá revelando paulatinamente con el transcurrir de los meses.

 

 

Los objetos situados hacia el horizonte (edificios altos, cerros, montañas) limitarán nuestro campo de visión. Pero, como también hacia el horizonte, la línea de vista de nuestra visión se encontrará con más capas de la atmósfera, no se recomienda la observación de objetos cercanos al horizonte.

 

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Como se puede apreciar en el gráfico arriba, nuestra línea de visión a un objeto situado en el Cenit (punto localizado perpendicularmente sobre nuestra cabeza), tiene menor recorrido de capas atmosféricas que uno situado cerca del horizonte.

 

 

Una persona ubicada en latitud norte 10° (el promedio para Venezuela), podrá observar la estrella Polar (Polaris) elevándose 10° sobre el horizonte. El eje de giro imaginario de la Tierra se proyecta a una posición muy cercana a la posición de esta estrella, por lo que veremos toda la esfera celeste girando en su derredor.  

 

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Firmamento observable desde la ciudad de Barquisimeto, Estado Lara, Venezuela. Tomado de Heaven Above.

 

 

        En líneas generales, no se recomienda realizar observaciones astronómicas cuando los objetos astronómicos se encuentran a menos de 10° sobre el horizonte. Sin embargo, condiciones excepcionales del cielo, en pocas ocasiones nos permiten hacer alguna observación o registro fotográfico. En el año 2000, realizando una observación con Víctor Ladino, logramos fotografiar al cometa C/Utsunomiya-Jones (C/2000 W1) cuando se encontraba a apenas 4° sobre el horizonte.

 

 

        Todo el cielo que podemos percibir en una noche, ocupa 180° de extensión. Si le restamos los 10° a cada lado del cielo, entonces podemos afirmar que disponemos de 160° de cielo para realizar una observación astronómica aceptable.

 

 

Nuestro primer instrumento astronómico: el Ojo.

 

        Nuestros ojos pueden captar (con visión binocular) una extensión de unos 120°. La visión que tenemos más allá de este ángulo se denomina visión periférica.

 

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Vista superior del campo angular de visión binocular y periférica de nuestros ojos. Crédito: Dominio público.

 

 

        Cuando observamos el firmamento a ojo desnudo (sin ningún instrumento), el aspecto que apreciaremos del mismo es la visión más extensa que podemos obtener. Nuestra humanidad, durante milenios, contempló el cielo estrellado y se maravilló con sus fenómenos.

 

 

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Campo angular aproximado que podemos obtener a ojo desnudo.

Imagen de Stellarium (128° de campo).

   

        A ojo desnudo se pueden observar tránsitos de satélites, meteoros, eclipses de Luna, estudiar constelaciones, y reconocer la disposición de las estrellas para una orientación básica durante las noches.

 

 

La constelación de mayor tamaño es Hidra la cual tiene una extensión de 1.300° cuadrados pero la disposición de sus estrellas principales ocupan un campo angular de unos 50°. La de menor tamaño es Cruz del Sur que ocupa 68° cuadrados y ocupa unos de campo angular. La disposición de las estrellas principales de la constelación de Orión, ocupan unos 24°; la constelación de Aries, 12° y la pequeña constelación del Triángulo, apenas 5°.

 

 

La primera observación astronómica que se realiza, se hace a ojo desnudo, dejando que nuestra pupila se dilate lo suficiente, adaptándola a la oscuridad. Este proceso se denomina midriasis y nos permite observar mejor los objetos tenues (como las nebulosas). La adaptación a la oscuridad dura unos 20 minutos. Si en la observación se desea consultar una carta estelar, se debe alumbrar con una linterna de luz roja, que es la que menos afecta la dilatación de la pupila. 

 

 

Nuestro satélite la Luna.

 

La Luna se desplaza a una distancia (promedio) de 384.402 km. Esa circunstancia hace que la observemos bajo un ángulo de 31¢ 05,2² (un poco más de medio grado).

 

 

Pero la órbita de la Luna es muy dinámica. En su Apogeo (punto más lejano de la órbita) se encuentra a 406.700 Km, mientras que en el punto más cercano (Perigeo), está a 356.410 km. Esa circunstancia hace que el tamaño angular de nuestro satélite varíe desde 29¢ 23² (29,383 minutos de arco) a 34¢ 33² (34,55¢).

 

 

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Tamaños comparativos de la Luna en Apogeo y Perigeo.

Crédito de la imagen: Ayiomamitis.

 

        Esta variación en el tamaño de la Luna solo se detecta a través del registro fotográfico, tal y como podemos apreciar en la imagen arriba.

 

 

        Durante los eclipses totales de Sol, si la Luna se encuentra cerca de su Apogeo, no podrá eclipsar totalmente al Sol, por lo que el eclipse será “anular”. En cambio, si se encuentra cerca de su Perigeo, lo eclipsará totalmente.

 

 

        El tamaño angular del Sol cambia de 31¢ 31² a 32¢ 33² cuando la Tierra se desplaza desde el Afelio (en el mes de julio) hasta el Perihelio, en enero de cada año.  

 

 

        En líneas generales, nuestro Sol y la Luna poseen un tamaño muy cercano a medio grado (0,5°).

 

Medidas angulares aproximadas.

 

        El sistema que usamos para medir las distancias angulares (y nuestro tiempo) es el sistema sexagesimal (de base 60) originado en la antigua Sumeria. Por eso, cada grado está dividido en 60 minutos de arco, y cada minuto en 60 segundos de arco.

 

Para que el lector adquiera una idea aproximada de las medidas angulares, se establecen las siguientes analogías:

 

1.   Un grado es la distancia angular que cubre el dedo meñique de nuestra mano, con el brazo totalmente extendido.

 

2.   Un minuto de arco, es la distancia angular que cubre un “punto tipográfico” observado a 3 metros de distancia.

 

3.   Un segundo de arco, es la distancia que cubre el ancho de un cabello humano observado a 20 metros de distancia.

 

El límite de resolución del ojo humano es de un minuto de arco. Para poder apreciar distancias angulares menores se requiere de instrumentos ópticos.

 

tips01 Esquina doblada: En las noches, vemos titilar (cintillar) las luces de los pueblos lejanos. Esta circunstancia se debe a que vemos los bombillos del alumbrado eléctrico con un ángulo menor de un minuto de arco, y cualquier perturbación atmosférica hace que las mismas titilen.
 

  

              Esquina doblada: Pregunta:
¿Por qué los planetas no titilan?
 
Respuesta:
Porque la información lumínica que viene de ellos, proviene de una fuente mayor que un minuto de arco.   

 

        Un recurso que se utiliza mucho en la astronomía aficionada es realizar mediciones angulares aproximadas haciendo uso de nuestras manos. Para ello debemos extender totalmente nuestro brazo y colocar los dedos en la configuración adecuada.

 

 

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        De esta manera, de una forma muy rápida se puede reportar la posición de un objeto en el firmamento, como la posición inicial y final de un bólido o la extensión de la cola de un cometa. En el año 1986, la extensión de la cola del cometa 1P/Halley alcanzó 5° en el cielo. En cambio, la cola del cometa Hyakutake (C/1996 B2) alcanzó 80° en el firmamento. Ambos cometas fueron observados por miembros de ALDA desde las cercanías de la población de Bobare, Estado Lara.

 

 

        Practique las mediciones angulares con las constelaciones y haga sus anotaciones en su libreta de campo. Posteriormente verifique las mismas con un programa informático. De esa manera irá adquiriendo destreza en el manejo de las mismas, e irá ajustando su error personal, ya que son medidas aproximadas.

   

 

El segundo instrumento de observación: el binocular.

 

        Contrario a lo que piensan muchas personas que se inician en la astronomía, el segundo instrumento a utilizar (que nosotros recomendamos) es el binocular.

 

 

        El mismo nos permite conocer con un buen grado de detalle las constelaciones y las zonas selectas que en cada una de ellas se encuentran.

 

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Binoculares o prismáticos. Recorrido de la luz en su interior.

Crédito: Dominio público.

 

 

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Mi colección de binoculares. De derecha a izquierda, el 7X50; el 20X70; el 20X80 y el 25X100. El 10X50 todavía no me lo han regresado.

 

 

En líneas generales, los campos angulares típicos cubiertos por los binoculares son:

 

7 X 50       ®     7,7°

10 X 50     ®     5,5°

20 X 70     ®     3,5°

20 X 80     ®     2,7°

25 X 100    ®     2°

 

 

        Tomando como referencia la constelación de Orión, los distintos campos angulares son los siguientes:

 

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La constelación de Orión, tal como se observa abarcando 24 grados de campo.

 

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La constelación de Orión si la observamos con un binocular 7X50. Favor haga caso omiso del brillo de la nebulosa, con el binocular no se ve tan brillante. Pero los objetos mostrados abarcan casi los 7,7° de campo angular.

Imagen: Stellarium.

 

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Orión con un binocular 10X50. 5,5° de campo angular.

 

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Orión con un binocular 20X70. 3,5° de campo angular.

 

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Orión con un binocular 25X100. 2° de campo angular.

 

El tercer instrumento de observación: el telescopio.

 

        Una vez que el astrónomo amateur tiene un nivel medio de conocimiento del firmamento, se recomienda el uso de un telescopio.

 

 

        El campo angular que posee un telescopio es muy pequeño, y el observador debe conocer la constelación y los objetos celestes que se encuentran en ella, para apuntar el telescopio hacia lo que se desea observar.   

 

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Campos angulares típicos de un binocular y un telescopio.

 

        Los telescopios básicamente vienen en tres configuraciones: Refractor, en donde el objetivo es una lente; Reflector, en donde el objetivo es un espejo; y Catadióptrico, en donde el objetivo es una combinación de lentes y espejos. 

 

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Telescopios Refractor (izquierda), Reflector (centro), y Catadióptrico. Configuración de objetivo y oculares. Recorrido de la luz.

Crédito: Dominio público.

 

 

        La magnificación M que tiene un telescopio depende de dos factores: la Distancia Focal del Objetivo, DO, y la Distancia Focal del Ocular, do.

 

 

        Si consideramos un telescopio con una distancia focal del objetivo de 900 mm, al colocar un ocular de 20 mm, si tiene una Magnificación de 45 aumentos. La tabla muestra los aumentos que se obtienen al hacer uso de los oculares más comunes que usan los astrónomos aficionados.

 

DO

do

Aumento

900

40

22,5

900

20

45

900

12,5

72

900

9

100

900

4

225

Aumentos del telescopio dependiendo del ocular usado.

 

 

        Si se desea ver, por ejemplo la Luna, bajo en ángulo aparente de 12° (tamaño típico para el ojo humano), el campo angular cubierto por el uso de cada ocular será:

 

 

DO

do

Aumento

Campo °

Campo ¢

900

40

22,5

0,53°

31,8¢

900

20

45

0,26°

15,6¢

900

12,5

72

0,167°

10¢

900

9

100

0,12°

7,2¢

900

4

225

0,053°

3,2¢

 

 

        Como se puede observar, los tamaños angulares obtenidos con los distintos oculares en un telescopio de pequeña distancia focal, son muy pequeños. De aquí que la observación telescópica es muy específica y va dirigida a un objeto en particular. Como ejemplo, se inserta una imagen de la constelación de Orión con un campo angular de medio grado (0,5°).

 

orion 0,5.jpg

Constelación de Orión con un campo angular de medio grado.

 

 

        Un aspecto a tener en cuenta cuando se trabaja con el telescopio es la calidad del cielo en donde se realiza la observación. Lo diáfano que se encuentre el cielo recibe el nombre en astronomía de seeing.

 

 

seeing.png

Seeing (visibilidad) del cielo. La perturbación atmosférica hace que los objetos celestes pierdan nitidez en el ocular del telescopio.

 

 

        Al observar a través de un telescopio, o realizar un registro fotográfico, es muy importante que exista la menor perturbación atmosférica. Las corrientes de vientos y la cantidad de vapor de agua que traslada, hacen que los objetos celestes (fundamentalmente estrellas y planetas) “hiervan” en las imágenes. Esa pequeña vibración afecta la nitidez de las imágenes. En astronomía, se denomina ese efecto seeing. A menor seeing, mejor calidad de la imagen.     

 

Referencias:

ALDA, Manual de Curso Básico. Año 2017.

ALDA, Manual del Curso Básico de Astronomía Observacional. Año 2017.

ALDA, Manual de astronomía para niñas y niños. Año 2008.