RELOJ DE GNOMON MÓVIL O ANALEMÁTICO

En esta ocasión vamos a aprender a trazar un reloj de sol analemático.

Este ejercicio, nos parece particularmente interesante porque puede ser una excelente actividad para que la realicen los alumnos en el patio del colegio, o los padres con sus hijos si disponen de un lugar apropiado.

Existen varios métodos para el trazado de este tipo de reloj, pero nosotros hemos elegido el método geométrico, ya que nos ahorra multitud de cálculos y puede ser realizada por alumnos sin conocimientos de trigonometría. Más adelante trazaremos este reloj por el procedimiento trigonométrico.

Para cielos más oscuros: La Corona Boreal.

No ha sido difícil encontrar la constelación de Bootes siguiendo la cola de la Osa Mayor, ¿verdad? Si te encuentras en un lugar alejado de las luces urbanas, junto a Bootes, en el lado opuesto a la Osa Mayor, encontrarás un pequeño y no muy brillante semicírculo de estrellas al que parece faltarle un trocito.

Se trata de la Corona Boreal; una joya de los cielos oscuros que no tiene ninguna estrella especialmente brillante pero en el que destaca su estrella alfa “Gemma” (la joya)

Por cierto, si te llamas Gema, esta es tu estrella.

Reloj nocturno o nocturlabio

Presentamos una nueva actividad didáctica: El reloj nocturno o nocturlabio, que mediante tres discos concéntricos, permite leer la hora solar durante la noche.

¿Cómo funciona?

El nocturlabio se basa obviamente en el movimiento de la esfera celeste; concretamente en el movimiento de las estrellas alrededor de la estrella polar (o más exactamente alrededor del polo norte celeste)

Se sabe desde tiempos inmemoriales por simple observación, que las estrellas Dubhe y Merak de la Osa Mayor (conocidas como “las guardianas”) se encuentran sobre la vertical de la polar (o dicho de otra forma, a las 12 de la polar) el día 7 de marzo a las 12 de la noche. Es decir que si imaginamos un reloj alrededor de la polar, y la aguja de las horas entre la polar y las guardianas, el 7 de marzo a las 12 de la noche (y sólo entonces) el reloj marcará la hora correcta.

Calculamos el diámetro de la Luna

Esta vez vamos a realizar un sencillo pero interesante experimento: Vamos a calcular el diámetro de la Luna utilizando una foto de un eclipse de Luna (que podemos obtener de internet) en la que se aprecie claramente la sombra de la Tierra ocultando parte de la Luna. Este método sirvió ya en la antigüedad para estimar el tamaño de la luna (o más bien la proporción de tamaño entre los dos astros)

Sólo con una foto de un eclipse de luna, papel y boli (y algunos cálculos)  seremos capaces de averiguar por nosotros mismos el diámetro de la luna.

Observación: La hora en el cielo.

Vamos a aprender a leer la hora en el cielo como se hacía en la antigüedad; como hacían antaño los pastores y otras gentes. Un saber antiguo que se ha perdido con el tiempo.

No descubrimos nada nuevo si afirmamos que la Tierra da una vuelta cada 24 horas; y que el movimiento aparente del Sol y la Luna se debe a la rotación de la Tierra; y que lo mismo ocurre con las estrellas.

La mayoría de las estrellas, salen a una hora determinada, recorren un arco en el cielo y se ponen unas horas después. Cada estrella recorre su arco a una hora distinta dependiendo de la época del año.

Medimos el diámetro del sol (o de la luna)

En esta actividad, recurrimos a la semejanza de triángulos para medir el diámetro del sol (para más información sobre la semejanza de triángulos ver el artículo "Midamos el cole") Para llevar a cabo este experimento  construiremos un sencillo artilugio; necesitaremos: - Un tubo de cartón (por ejemplo de los que van en los rollos de papel de cocina) - Un pedazo de papel de aluminio. - Un pedazo de papel vegetal (o cualquier papel lo bastante fino para resultar translúcido) - Una goma elástica o un trozo de celo. Como veis con materiales muy sencillos y un poco (muy poco) de mates, mediremos el tamaño del sol.

Bootes, el boyero.

En las noches de primavera y primera mitad del verano, si prolongamos la curva que forman las estrellas de la Osa Mayor, llegaremos a una estrella inconfundible por su brillo rojizo: Arcturus en la constelación de Bootes. Si te llamas Arturo, esta es tu estrella.

No es difícil encontrar la estrella que nos hemos dejado en la misma curva cerca de Arturo, y a su lado otra muy parecida: Izar, la segunda estrella más brillante de la constelación (Si te llamas Itziar, o Izara esta es tu estrella)

Siguiendo la línea Arturo-Izar, más o menos a la misma distancia encontramos otra estrella y cerca de ella, hacia la curva imaginaria con la que empezábamos, otra. A mitad de camino de estas dos un poco hacia el lado opuesto de Arturo encontramos la última estrella de Bootes. Con estas podemos imaginar la forma de rombo o cometa que hace inconfundible a esta constelación.

Calculadora de fase lunar

En esta ocasión, presentamos una calculadora de papel que, en base a reglas geométricas sencillas, nos permite determinar la fase que tendrá la luna en una determinada fecha. Se suele llamar a este artilugio “selenoscopio”. El nombre, hemos de confesarlo, no nos gusta nada; y como sospechamos que es de origen reciente (la etimología desde luego no pega ni con cola) selenos=luna scopare=ver, es decir “instrumento para ver la luna”; y aunque nos consta que existiera dicha calculadora en la antigüedad, no nos consta que se la llamara así por lo que nos permitirán que no utilicemos el nombrecito de marras, y en su lugar hablemos de calculadora de fase lunar; más largo pero ajustado a la realidad.

A MANOPLA.

Fieles a nuestra filosofía, todo o casi todo lo que hacemos aquí, lo puede reproducir un escolar con el material que tiene habitualmente en clase o en casa.

Nos hemos dado cuenta de que, al usar un software de diseño gráfico, podemos llevar a la idea de que construir nuestros “artilugios” de cero es muy complicado y sólo se pueden descargar nuestras maquetas ya hechas.

Para demostrar que esto no es así, vamos a hacer otro modelo de reloj ecuatorial completamente a mano; sin ayuda de la informática (salvo la calculadora para obtener el seno de la latitud)

Perdidos en Marte (I)

Para esta práctica necesitamos abrir Stellarium. Es recomendable haber hecho antes la práctica “solsticios y equinoccios”.

Aunque no es estrictamente necesario, podemos poner el paisaje de Marte en Stellarium abriendo la tercera opción del menú de la izquierda: “cielo y vista” y elegir “paisaje” y luego “Marte”. Por el momento para mayor realismo podemos también desactivar los puntos cardinales desde el menú inferior (al lado de la opción de “Paisaje”)

También en el menú de la izquierda elegimos “ubicación” y después en “Planeta” elegimos “Marte”. Y después, dentro de las ubicaciones de Marte elegimos la de “Viking 1”, que nos sitúa en una latitud media de Marte.

¿Cómo es de grande el sistema solar?

¿Te gustaría hacer un mural para ilustrar el tamaño del sistema solar?

Si el sol fuera como una pelota de baloncesto puesta en mitad del patio del cole…

¿Dónde quedaría la Tierra? ¿y Saturno?

Gracias a una web del observatorio de la Universidad de Manitoba, en Winnipeg, Estados Unidos, podemos hacerlo de una forma muy sencilla.

La web es:

 http://www.umanitoba.ca/observatory/outreach/solarsystem/index.html

Y una vez que entramos nos encontramos con una ventana como la del google maps.

MIDAMOS EL COLE (usando el cuadrante)

A estas alturas ya habrás construido tu cuadrante y sabrás como usarlo. Si no es así vuelve a la entrada donde explicamos cómo construir y utilizar este instrumento aquí.

Básicamente nos alejamos del objeto a medir una distancia conocida (medimos la distancia entre el objeto y el lugar desde donde mediremos el ángulo).

Apuntamos el cuadrante a la parte superior del objeto a medir (¿el cole?) y tomamos nota de la lectura del ángulo.

Calculamos la tangente del ángulo (si no disponemos de una calculadora científica, seguro que nuestro móvil lo hace y si no, siempre nos quedará internet)

Para cielos más oscuros: El Dragón.

Esta constelación no la verán los urbanitas, sin embargo, quienes vivan en zonas menos pobladas o tengan la posibilidad de salir al campo, la encontrarán fácilmente.

Una vez localizadas las Osas, si buscamos una línea de estrellas que pasa justo entre las dos Osas, habremos dado con la cola del Dragón. A partir de ahí, el Dragón rodea el “carro” de la Osa Menor para dar un giro de 180 grados formando una U a la altura de la cola de la osa y subir hasta un poco más arriba de su primera curva alrededor del “carro” donde encontraremos la cabeza del Dragón apuntando en dirección a Hércules (pero ya llegaremos ahí)

Para entender las fases de la Luna

Este es un pequeño invento que esperamos sea útil para explicar las fases lunares y la dinámica del  sistema Sol-Tierra-Luna, de una forma amena y sencilla.
Está pensado para que pueda usarse con alumnos de diferentes edades y explicar fenómenos de diversa complejidad (desde la sucesión del día y la noche) hasta la geometría delas fases lunares)

El sistema (muy simple) se compone de 5 partes; aunque no todas se usarán para cada propósito.

¿CUÁNDO VEMOS LA LUNA?

* Si no dominas el stellarium o no has leído la entrada “Básicos de Stellarium” deberías leerla aquí antes de seguir leyendo esta entrada.

A veces vemos la luna grande y redonda, otras veces sólo vemos la mitad, otras solo una rebanadita de luna. A veces está alta en el cielo y otras cerca del horizonte. A veces aparece a primera hora de la noche y otras no está hasta muy tarde; y a veces no aparece en toda la noche. A veces, hasta vemos la luna en pleno día, a veces por la mañana y a veces por la tarde. ¿Qué le pasa a la luna?

Hagamos una observación virtual de la luna durante varias noches a ver si nos aclaramos. Si te animas puedes hacer este mismo experimento en la realidad; pero con el stellarium es mucho más cómodo.

Mide la latitud con el cuadrante.

Para el siguiente ejercicio, asumimos que has construido el cuadrante. Si no lo has hecho aún constrúyelo antes de continuar. puedes encontrarlo aquí.

Consulta en internet si no la sabes la latitud de tu ciudad

Sal al balcón o a la azotea por la noche. Ahora ya sabes encontrar la Estrella Polar. Apunta el cuadrante a la estrella Polar y cuando la veas por el hueco de la pajita sujeta la cuerda con el dedo para que no se mueva tal y como explicamos en el uso del cuadrante y haz la lectura.

Compara la lectura del cuadrante con la latitud de tu ciudad. ¿coinciden? (mas o menos)

La altura de la estrella polar sobre el horizonte en el hemisferio Norte, coincide con la latitud en que se encuentra el observador. Este hecho, conocido desde la antigüedad, sirvió a los navegantes para mantener el rumbo Este-Oeste durante muchos siglos.

Casiopea y Cefeo.

Ya has encontrado la Osa Mayor y la Osa Menor. Ahora que estamos lanzados, no nos vamos a parar. Hay una constelación no muy brillante pero visible en los cielos urbanos: Casiopea. Su forma de W estirada la hace muy reconocible. Encontramos Casiopea más o menos a la misma distancia de la Osa Menor que la Mayor, pero al otro lado; es decir que la Osa Menor quedaría justo en medio de la Osa Mayor y Casiopea. Mueve la vista desde la Osa Mayor a la Menor, y sigue otro tanto en la misma dirección. Allí encontrarás la constelación de Casiopea.

El cuadrante: construcción y uso.

El cuadrante es probablemente el segundo instrumento astronómico más antiguo (después del gnomon)

Fue de gran uso durante siglos tanto en astronomía como en navegación. Su función principal era medir la altura de los astros; y en navegación se usó principalmente para calcular la latitud a partir de la altura de la estrella Polar.

El cuadrante fue el antecesor de sus “primos” el octante y el más conocido y desarrollado Sextante; que no deja de ser un cuadrante tecnológicamente más sofisticado.

El recorrido anual del sol: Un poco de teoría.

Después de la actividad solsticios y equinoccios, creemos que se hace necesaria una pequeña explicación; y de eso trata esta entrada. Se puede usar indistintamente antes o después para ilustrar el fenómeno antes de comprobar sus efectos prácticos o para dar una explicación a los fenómenos observados en la otra actividad.

Si realizaste la actividad solsticios y equinoccios, seguro que comprobaste que el sol alcanza una altitud mucho mayor en verano que en invierno, y que recorre también un arco mucho mayor del horizonte.

También debiste notar como los días son más largos en verano que en invierno (eso es algo que habrás experimentado)

TABLA DE DECLINACIÓN SOLAR.

La declinación solar, es el ángulo que forma el sol con el plano del ecuador terrestre. Debido a la inclinación del eje de la tierra, la inclinación del plano del ecuador con respecto al sol varía a lo largo del año (estrictamente a lo largo de las diferentes posiciones relativas del sol y la tierra) y a eso se deben las estaciones del año y las diferencias de duración del día.
Próximamente haremos una observación virtual para aprender el cómo y el porqué de las estaciones del año.

RELOJ ANULAR ECUATORIAL DE BOLSILLO

Proponemos la construcción de un reloj anular ecuatorial de bolsillo. Este tipo de reloj, marca la hora proyectando un pequeño rayo de sol sobre el círculo horario, que queda parcialmente en sombra.

Una de las ventajas de este tipo de reloj es que no precisa una alineación exacta; Pasaremos un hilo por el marcador correspondiente a la latitud local y el reloj queda, al dejarlo colgar libremente, paralelo al eje terrestre. Entonces, basta con hacerlo girar suavemente hasta que tengamos una banda claramente iluminada sobre el dial horario, para leer la hora solar local.

Hay que decir que este reloj es más preciso en fechas próximas a los equinoccios que cerca de los solsticios.

Observación: Trazamos el analema.

Vimos en la entrada de la ecuación del tiempo que al medio día el sol debería estar cruzando el meridiano (es decir el Sur); debería, pero no es así.
Un reto clásico de la fotografía astronómica (y uno de los más difíciles), es conseguir la fotografía del analema solar, es decir de las diversas posiciones del Sol a medio día a lo largo del año todas en una sola foto.
Para ello, el fotógrafo, debe colocar una cámara fija apuntando al Sur y disparar una vez cada quince días (o una vez a la semana) durante todo un año, sin mover nunca la cámara. Un trabajo titánico, pero el resultado merece la pena.

MIDAMOS EL COLE (para peques)

Cómo es de alto tu cole? O una casa... o un árbol, o una torre…
Vamos a hacer un poco de magia midiendo cosas demasiado grandes para medirlas con regla, ¡y sin necesidad de tocarlas!
Necesitaremos una hoja de papel y una cinta métrica (no, no vamos a usar la cinta para medir el cole de arriba abajo)

Primera observación: Las Osas y la estrella polar.

Hagamos nuestra primera observación a simple vista. ¿Tienes una ventana o un balcón que dé al Norte? Si es así puedes usarlo; si no, sube a la azotea o sal a la calle (en este último caso mejor si te alejas un poco de las farolas)
Mira hacia el Norte (si no sabes encontrarlo usa una brújula) Levanta un poco la cabeza y mira las estrellas, no muy alto, a medio camino entre el horizonte y el Zenit (El Zenit es el punto que está justo encima de tu cabeza)

MIDAMOS EL COLE

¿Podemos medir la altura de un objeto que no podemos tocar?

¿Se puede medir la altura de un edificio como el cole, o una torre o un árbol o cualquier otra cosa, sin llevar una cinta métrica o una cuerda de arriba abajo?

La respuesta es sí, y para hacerlo sólo necesitamos un día soleado y nuestro primer instrumento astronómico: el recogedor. Bueno, eso y unos viejos amigos: los griegos Thales y Pitágoras.

El recorrido del sol: Solsticios y equinoccios.

En la observación virtual de hoy vamos a ver el recorrido que hace el Sol en diferentes fechas del año; concretamente en las cuatro fechas claves: los solsticios de invierno y verano y los equinoccios de invierno y primavera.

Durante la observación virtual iremos recopilando datos para que luego podamos sacar nuestras conclusiones. Para ello tendremos que rellenar la siguiente tabla:

RELOJ DE SOL ECUATORIAL

Vamos a construir un sencillo reloj de sol ecuatorial.

Los más pequeños pueden simplemente imprimir la plantilla y montarlo; así que pueden saltar a la parte del montaje. Los mayores, que estén dando o hayan dado resolución de triángulos, preferirán calcularlo y dibujarlo ellos mismos (aunque recomendamos que antes monten uno, por que quizás tenerlo delante ayudará a resolver las dudas que pudiera provocar la deficiente explicación)

MÉTODO PARA DETERMINAR EL MERIDIANO LOCAL

Nuestro primer experimento de astronomía será trazar el meridiano local (la línea Norte-Sur) sin la ayuda de una brújula.

Hay que comenzar este experimento unas horas antes del mediodía solar (aproximadamente la una en invierno y las dos en verano) No importa cuántas horas antes

PLANETARIO GRATUITO: STELLARIUM

Algunos de los ejercicios que propondremos consistirán en observaciones desde el balcón (si tiene la orientación adecuada) o la azotea; pero otros, por motivos de tiempo y espacio (ejercicios que requieren observar desde lugares muy distantes o durante períodos de tiempo muy prolongados) consistirán en observaciones virtuales.

Para estas observaciones virtuales utilizaremos un software planetario llamado stellarium.

Básicos Stellarium.

Vamos a aprender algunas funciones básicas de Stellarium que usaremos en nuestras observaciones virtuales:
Esta entrada es sólo una pequeña guía de referencia para desenvolvernos en las observaciones virtuales que haremos con el programa.