ORIENTARSE EN EL CIELO

Transcripción

1 ORIENTARSE EN EL CIELO CONSTELACIONES Es el primer hecho de la Historia de la Ciencia. Tan pronto como el hombre vio las estrellas en la noche silenciosa, desde que se preguntó qué podían ser aquellas luces lejanas y qué servicios le podían ofrecer; hubo que crear grupos formados por estrellas próximas entre sí, o dispuestas según líneas, en figuras más o menos regulares. No tardó en darles nombres relacionados con las propias figuras o con la asociación aparente de esas estrellas con las estaciones, los fenómenos meteorológicos, las fechas de los primitivos calendarios, los recuerdos, las fiestas las reuniones; a lo largo de los tiempos, la política y la religión añadieron nombre nuevos a las constelaciones conocidas, transportando a los cielos los héroes que la veneración y el miedo quisieron inmortalizar. Camille Flammarion, Astronomie populaire

2 Página 2 Imagen tomada con Stellarium; Localización Bogotá, Fecha 10 de mayo 2013 y Hora 8:02 pm

3 Página 3 Tabla de contenido Actividad 1. Observaciones con cuadrante: Constelaciones 9 Actividad 2. Observaciones con cuadrante: Movimiento anual de las estrellas 12 Actividad 3. Usemos Software 15 Actividad 4. En el camino del Sol hay animales 23 Anexo 1. Asterismos de las constelaciones 28

4 Página 4 Objetivo Conocer el telón de fondo sobre el cual se desarrolla toda la astronomía; las estrellas y las constelaciones, familiarizar y aprender a orientarse entre el enjambre de puntos brillantes que pueblan la cúpula celeste. Si levantas los ojos a las 9 p.m. en el mes de enero, la constelación más representativa que cruza el meridiano es Orión, fácilmente identificable porque tiene tres estrellas en fila conocidas como las tres marías o los tres reyes magos. A partir de Orión se pueden ubicar las estrellas y constelaciones vecinas.

5 C O M E N C E M O S C O N A L G U N A S L E C T U R A S... Página 5 Ingresa a la siguiente dirección web Entra a cuentos y poesías Luego escoge cuentos de estrellas. En este link podrás encontrar muchas historias que puedes descargar en formato PDF de manera gratuita. Lee varias de las historias. También puedes explorar toda la página web y encontrarás cosas muy interesantes.

6 Página 6 complemento Las lecturas, además de contar una fantástica historia, nos brindan información sobre el cuerpo celeste del cual se hace el relato. Enuncia algunas de las culturas que se mencionan en las lecturas y busca información acerca de ellas. Existe alguna relación entre las historia y la forma en que unían las estrellas para formar figuras en las diferentes culturas? Busca información acerca de la o las figuras que se mencionan, existen en realidad? Para las culturas mencionadas estas figuras tenían algún tipo de aplicación o uso? Consulta para las culturas Griega, China, Egipcia y Mesopotámica qué usos le dieron a las figuras que formaban en el cielo. En las culturas indígenas colombianas encontramos historias de este tipo? Cuáles? Menciona las historias y compártelas con tus compañeros.

7 C o n s t e l a c i o n e s Página 7 Definimos constelación como el conjunto de estrellas que por su posición aparente forman una figura que facilita su identificación. En qué lecturas encontramos que se hable de constelaciones?, Cuáles constelaciones se mencionan?, Podrías ubicarlas en el cielo por la noche? Usemos stellarium y busquemos esas constelaciones!!!! En Ventana de búsqueda [F3], ubicamos cualquier cuerpo celeste. Escribimos el nombre de la constelación. También podemos ubicarla por la posición o en las listas.

8 Página 8 Canis Major Como puedes observar, las constelaciones se forman a partir de la unión de varias estrellas. Con estos botones de la Barra de herramientas principal puedes ver líneas de constelaciones [C], nombres de constelaciones [V], figuras de las constelaciones [R].

9 Página 9 ACTIVIDAD 1. OBSERVACIONES CON CUADRANTE CONSTELACIONES Objetivo: Utilizar el cuadrante para medir el tamaño de una constelación y la separación angular entre estrellas. Materiales: 1. Cuadrante. Lápiz y papel. 2. Copias de los asterismos de las constelaciones (Anexo I), o ingresar a la pagina aquí podrás encontrar los mapas de las constelaciones.

10 Página 10 Procedimiento de trabajo Cuándo? Se facilitará tomar las medidas si observas durante las noches sin Luna y en lugares alejados de las luces de las ciudades. Anote la fecha y la hora de sus observaciones. Dónde? Escoja alguna de las constelaciones que tienen asterismos de fácil identificación, como: Crux, Cygnus, Orion, Ursa Major, Leo, Pegasus, Scorpius. Mide primero la altura de la constelación. Oriente el cuadrante con su plano en sentido vertical. Mida el ángulo desde el horizonte (0 ) hasta la estrella menos alta de la constelación. Luego mida desde el horizonte hasta la estrella más alta. Encuentre la diferencia entre los dos valores para determinar la distancia angular que ocupa la constelación en el sentido vertical. Ahora orienta el cuadrante en sentido horizontal. Dirija el pitillo al lado derecho de la constelación y coloque el hilo sobre la marca 0. Luego, sin mover el hilo, gire el pitillo hacia el otro lado de la constelación. Anote el ángulo trazado. Para medir la distancia angular entre estrellas, primero orienta el plano del cuadrante con la línea entre las estrellas que va a observar. Dirija el pitillo a una estrella y coloque el hilo sobre la marca 0. Luego, sin mover el hilo, gire el pitillo hacia la otra estrella. Anote el valor del ángulo. Consulta un atlas de estrellas para comparar sus observaciones. (Por ejemplo, el eje largo de Cygnus ocupa aproximadamente 20, el de Crux aproximadamente 7 ).

11 Página 11 FUNDAMENTOS ACTIVIDAD 1. Es común pensar en las estrellas como astros fijos e inmovibles en el espacio; en realidad ellas, como el resto del cosmos, están en constante movimiento y transformación. Las estrellas se mueven, pero tan lentamente que no es posible observar este movimiento con el ojo humano; ni sus efectos son perceptibles dentro del lapso de una vida humana. A medida que mejoran los instrumentos de los astrónomos, se logan observaciones más exactas del movimiento de las estrellas. Generalmente se separa la velocidad con que una estrella se mueve en velocidad radial que ocurre sobre la línea que une la estrella con el Sol y la velocidad tangencial que es perpendicular a la velocidad radial. La velocidad propia de una estrella se denomina velocidad peculiar. Sólo unos centenares de estrellas tienen velocidades peculiares tan grandes como un segundo de arco por año. Muchas estrellas tienen velocidades de segundos de arco por siglo. La estrella con la mayor velocidad es la estrella de Barnard cuyo movimiento es de 10 segundos de arco por año, aproximadamente. Complemento Cuál es el valor de desplazamiento angular mínimo que usted puede observar con su cuadrante? Cuántos años tendría que observar la estrella de Barnard para medir un movimiento de este tamaño? Registre sus observaciones y prepare una tabla de las constelaciones más grandes a las más pequeñas.

12 Página 12 ACTIVIDAD 2. OBSERVACIONES CON CUADRANTE MOVIMIENTO ANUAL DE LAS ESTRELLAS Objetivo: Observar mediante el uso del cuadrante el movimiento aparente de las estrellas en el cielo a lo largo de un año. Materiales: Cuadrante Lápiz y papel Reloj Cuándo? En tus salidas nocturnas a lo largo de un año incluya observaciones para este proyecto. Realiza las mediciones con el cuadrante a la misma hora en cada sesión. Dónde? Escoge unas estrellas que estén cerca del ecuador celeste. Utiliza los asterismos del Anexo I, consulta un atlas de estrellas en la biblioteca o en la pagina de internet public/constellations/ los mapas de las constelaciones.

13 Página 13 D e s a r r o l l o Prepare una tabla. A la hora escogida ubica cada estrella y mide su altura desde el horizonte oriental (0 ). Para las estrellas que pasan el cenit, mida la altura desde el horizonte occidental y reste este valor de 180 ( Por qué?). Anote la medida para cada estrella en el cajón correspondiente. De sus observaciones calcule el movimiento de las estrellas cada año, cada mes, cada día.

14 Página 14 Fundamentos de la Actividad 2. Cada día todas las constelaciones parecen girar alrededor de la Tierra. Si hace sus observaciones a la misma hora cada noche, podrá notar que de un día a otro la posición de las constelaciones varía. Es el movimiento de la Tierra en su órbita alrededor del Sol que causa este movimiento aparente de las constelaciones y sus estrellas. El desplazamiento diario de una estrella es simplemente la 1/365 parte de su ciclo completo. Complemento. Para las estrellas que no están en el ecuador celeste y para sitios de observación fuera de Colombia (lejos del ecuador) el movimiento de las estrellas no sólo se manifiesta en un cambio de altura sino también en un cambio de acimut. Puedes usar tu teodolito medir tanto la altura como el acimut. Con el tiempo debes aprender a estimar cuándo una estrella estará visible. Por ejemplo observando desde Bogotá, Si Rigel se encuentra a 30 de altura a su hora de observación hoy, en qué día estará a 75 de altura a la misma hora? A medida que haga estas observaciones note dónde están los planetas, especialmente Marte, Júpiter y Saturno. En qué constelaciones los verá en un año?

15 Actividad 3. Página 15 Usemos software. Objetivo: Observar y aprender los nombres y ubicación de cada una de las 88 constelaciones Materiales: Copias de los asterismos de las constelaciones (Anexo I), mapa de las constelaciones de la siguiente página o ingresar a la página Stellarium Desarrollo: Esta actividad es fundamental para el éxito de todas sus observaciones astronómicas. Se trata aprender y observar cada una las 88 constelaciones en que los astrónomos han dividido el cielo nocturno. Vamos a salir a observar solamente por una o dos horas en cada sesión, lo que hará que demoremos varios meses en recorrer todo el cielo, porque la revolución de la Tierra alrededor del Sol hace que cada noche las constelaciones hayan cambiado un poco su posición en el cielo. Escoja una hora y lugar de observación. Ubique los puntos cardinales (norte, sur, oriente, occidente). Al mismo tiempo que realizamos la observación en el exterior, usaremos el software para ayudarnos a localizar las constelaciones y percibir su movimiento durante los días. Revise los mapas y figuras (Anexo I) de las constelaciones. Buscar las constelaciones de acuerdo con su ubicación en los mapas. Lleve el registro de las constelaciones que ha podido observar en el exterior. Constelación Fecha de observación

16 SUR

17 NORTE

18 Barra de herramientas principal, en los botones líneas de constelaciones [C] y nombres de constelaciones [V], los activamos para poder hacer visibles las líneas que forman las figuras de las constelaciones. Página 18 Stellarium

19 Página 19 Página 19 En la Barra de herramientas vertical, en Ventana de ubicación [F6], podemos localizar a Bogotá y obtener información importante. En la Barra de herramientas vertical, en Ventana de opciones de cielo y vista [F4], en la sección de Marcas seleccionamos Horizonte, Puntos Cardinales y Mostrar límites. Recuerda la Ventana de búsqueda [F3] en la barra de herramientas vertical, ubicamos cualquier cuerpo celeste. Barra de herramientas principal, en los botones suelo [G] y atmósfera [A], los desactivamos para poder hacer visibles los cuerpos celestes sin importan si es de día.

20 Página 20 Imágenes tomadas con Stellarium el Viernes 10 de Mayo a las 7:15 pm. Localización Bogotá. En el hemisferio norte hay una estrella alrededor de la cual parecen girar todas las demás. Es llamada Polaris, Estrella Polar o Estrella del Norte. Por qué razón designamos a esta estrella con estos nombres?, En qué constelación se ubica?, Cuál es su Azimut y Altura? Una de las constelaciones más fáciles de percibir es la Osa Mayor, también llamada el cucharon grande o el arado. Esta sirve de guía para identificar las constelaciones y es muy útil para localizar la estrella Polar. Consulta cómo se hace.

21 Recuerda que usando la herramienta de control de tiempo en la barra principal puedes adelantar o atrasar el tiempo. Página 21 Al localizar Orión en tu PC con el programa Stellarium podemos apreciar en qué punto cardinal está, los limites de la constelación y las estrellas que la componen. Dibuja la constelación en tu cuaderno y sobre este dibujo usa tu imaginación para pintar algo a lo que se parezca. Cuáles son las estrellas que componen a Orión?, Por qué crees que hay unas más brillantes que otras?, indica en la constelación las estrellas que se conocen como las tres marías, Por qué les llama así? Cerca de cuáles constelaciones se encentra Orión? Como puedes ver para esta localización, fecha y hora, Júpiter se encuentra muy cerca de Orión. Ubica los demás planetas y encuentra cerca de qué constelaciones están, Esto cambia con el transcurrir de los días y los meses?

22 Página 22 FUNDAMENTOS Para facilitar la labor de estudiar el cosmos los astrónomos han dividido el cielo en 88 zonas o constelaciones. En cada constelación se encuentra un asterismo o grupo de estrellas que representan alguna figura. La historia y la mitología de las constelaciones son muy ricas, pero también muy extensas. Si estás interesado, dirígete a una biblioteca para encontrar referencias sobre este tema. Es de anotar que mientras unas constelaciones contienen asterismos de muy fácil identificación, otras simplemente limitan una zona del cielo y será un desafío ubicar el asterismo principal. (Cuando se mira una constelación, está observando las estrellas que están ubicadas en cierta región del cielo. Estas estrellas no están necesariamente ligadas entre sí). Además, las constelaciones muy cercanas a los polos norte y sur pueden ser difíciles de encontrar para un observador cerca del ecuador, sobre todo si hay muchas luces de algún centro urbano iluminando el cielo. COMPLEMENTO Prepare una lista de constelaciones, ordenándolas de la más fácil de encontrar hasta la más difícil. En el cielo hay dos cucharones conocidas como las dos Osas Por qué, para los observadores de la antigüedad, su contorno se asemejaba a la figura de dichos animales?

23 Página 23 Actividad 4. En el camino del Sol hay animales Objetivo: Observar cómo la posición del Sol relativa a las constelaciones cambia a lo largo del año. Procedimiento: Para realizar este proyecto se debe hacer observaciones por lo menos una vez al mes durante un año. Sin embargo, dos o tres meses de observaciones bastarán para indicar cómo cambia de posición del Sol en relación al fondo de estrellas. 1. Estudia hasta reconocer la ubicación aproximada de las 12 constelaciones del zodiaco - Aquarius, Aries, Cancer, Capricornus, Gemini, Leo, Libra, Pisces, Sagittarius, Scorpius, Taurus, Virgo, también ubica a Ofiuco, usa como herramienta de apoyo Stellarium. 2. Revise también los asterismos de estas constelaciones en el Anexo I para familiarizarse con ellos. 3. Salga a observar una hora antes del amanecer o un poco después. Ubique el punto de salida o puesta del Sol. NUNCA MIRÉ DIRECTAMEN- TE AL SOL. Cúbralo con su mano, una hoja de cartón u otro objeto. 4. Identifique la constelación alrededor del Sol; o la que está detrás (atardecer) o delante (amanecer) de él. 5. Estimé la ubicación del Sol dentro de la constelación, y dibuje un círculo en el lugar correspondiente en la figura. El conjunto de círculos que resulta de sus observaciones indicara el movimiento aparente del Sol entre las constelaciones del Zodiaco. 6. Usa Stellarium para simular el recorrido del Sol durante un año, observando su paso por las constelaciones y cuanto tiempo le toma pasar por cada una.

24 Página 24 Fundamentos Los dos movimientos principales de la Tierra son la rotación diaria y la órbita anual. Debido a la rotación diaria disfrutamos del día y la noche y observamos el paso diario de las estrellas. Si el eje de rotación fuera perpendicular al plano de la órbita de la Tierra alrededor del Sol, éste saldría todos los días sobre el ecuador. Pero no es tan sencillo. Examina la figura y la animación en seasons_ecliptic.html, en ella podemos apreciar que la Tierra se inclina a 23.5 grados de la línea perpendicular al plano de la órbita. Examinando de nuevo la animación podrás ver que en distintos puntos de la órbita del Sol aparecerá más o menos inclinado al ecuador de la Tierra. Esto nos indica que el Sol no sale todos los días sobre el ecuador (a los 0 grados) sino que se mueve diariamente y que los límites de sus movimientos son 23.5 grados de latitud norte y 23.5 grados de latitud sur.

25 Página 25 Co Complemento De acuerdo a sus observaciones puede decir en qué días sale el Sol sobre el ecuador? (este es el equinoccio). Cómo cambiarían sus observaciones si la Tierra fuera más inclinada? Menos inclinada?. Encuentre en un globo terráqueo (mapamundi) los trópicos de Capricornio y de Cáncer.

26 Página 26 Más fundamentos. Si pudiéramos prescindir de la luz del Sol por un momento, observaríamos las estrellas que quedan directamente por detrás de él. Así se puede decir que, visto desde la Tierra, el Sol está dentro de una de las constelaciones. Esta posición aparente del Sol cambia todo los días durante el año debido al movimiento de nuestro planeta en su órbita. La trayectoria aparente que sigue el Sol relativa al fondo de las estrellas se llama la eclíptica. Las constelaciones que enmarcan la eclíptica conforman el zodiaco. (Tradicionalmente son las 12 constelaciones ya mencionadas, aunque el Sol también transita por parte de la constelación Ophiuchus). Haciendo uso del software Asynx Planetarium, podemos observar el recorrido del Sol por las constelaciones, junto con la localización, fecha y hora, además la fase lunar. Complemento 1. Utilizando sus observaciones logradas, puede explicar por qué las constelaciones del zodiaco no caen directamente sobre el ecuador. 2. Cuánto tiempo le tomó identificar la constelación zodiacal más cercana antes de la salida del Sol y después de la puesta del Sol? 3. Ingresa a observa el video, luego explica la causa de que existan las estaciones, Por qué en Colombia no tenemos estaciones como en los Estados Unidos?

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28 ANEXO 1. ASTERISMOS DE LAS CONSTELACIONES

29 Fuente: Appel, J. (2000). 40 Proyectos de astronomía.

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38 Varias de las actividades formuladas han sido adaptadas de propuestas encontradas en la bibliografía citada para ser usadas en el contexto y ubicación de los estudiantes y para emplearse junto con el software que se usa en la cartilla.