La Tierra Aprendemos también cosas sobre la Tierra mirando a la Luna y a las estrellas Por qué los griegos antiguos ya sabían que la Tierra era redonda? Qué movimientos presenta la Tierra? Por qué hay estaciones del año?
LA FORMA DE LA TIERRA Para nuestros sentidos la Tierra parece plana y muchas culturas antiguas pensaban que efectivamente lo era, por lo que tenían un miedo visceral a acercarse al borde de la Tierra y caer al vacío. Sin embargo, mediante observaciones detalladas podemos llegar a una conclusión muy diferente. Qué observaciones podemos hacer para pensar que la Tierra no es plana?
Cómo es la Tierra? Formulación y demostración de hipótesis científicas Eratóstenes (276 196 a.c.) observó que a mediodía del 21 de junio (el solsticio de verano - el día más largo del año), el Sol brillaba en el fondo de un pozo vertical profundo en la ciudad de Siena (actualmente Assuan, en Egipto), lo que indicaba que el Sol estaba en el cenit (su punto más alto en el cielo) en este momento. Sin embargo, en el mismo instante, en Alejandría, situada 820 km al norte de Siena, el Sol no estaba exactamente en el cenit, sino 7,2º hacia el sur, lo que hacía que cualquier objeto puesto vertical sobre el suelo (por ejemplo, un obelisco), proyectase una pequeña sombra. Con estos datos puedo hacer dos hipótesis sobre la forma de la Tierra. Cuáles?
EL TAMAÑO DE LA TIERRA Hipótesis 1 La Tierra es plana Hipótesis 2 La Tierra no es plana sino curva
Cómo podemos probar las diferentes hipótesis? Pista: Hay que mirar al cielo por la noche
Podemos usar las estrellas para demostrar que hipótesis es correcta? Vamos a suponer que la Tierra es plana (hipótesis 1) y observamos una estrella muy muy lejana. veríamos la estrella desde cualquier punto de la Tierra? Ahora vamos a suponer que la Tierra es esférica
Podemos usar las estrellas para para demostrar que hipótesis es correcta? Quito Podemos usar la Estrella Polar para comprobar ambas hipótesis. Helsinki Guadalajara Hipótesis 1: Si la Tierra fuese plana nuestra posición sobre la superficie terrestre sería indiferente, siempre veríamos la Polar con el mismo ángulo. Hipótesis 2: Si la Tierra es esférica, el ángulo con el que vemos la estrella Polar va cambiando a medida que nos movemos en dirección norte sur (si nos movemos este oeste el ángulo no cambia). INCLUSO HAY SITIOS DE LA TIERRA DESDE DONDE NO SE VE LA POLAR
Si estuviésemos situados en el Polo Norte, nuestro horizonte local sería una línea tangente a la circunferencia terrestre, en esta posición la Estrella Polar estaría situada justo en la vertical haciendo un ángulo de 90º con el horizonte local. Ecuador Guadalajara Polar horizonte local Polo Norte 1. Dibuja el horizonte local para el Ecuador y Guadalajara y calcula cuál es el ángulo entre la Polar y el horizonte local en cada caso. Si viajásemos desde el Ecuador hasta el Polo Norte pasando por Guadalajara Qué le pasaría a la Estrella Polar a medida que nos vamos moviendo? 2. Cómo calculaban los marineros de los s. XVI a XIX su latitud cuando estaban en alta mar?
LA FORMA DE LA TIERRA 2. Cuál debe ser la forma de la Tierra teniendo en cuenta que en los eclipses de Luna su sombra es curva Se puede hacer un experimento con los niños, usando diversos objetos para ver que tipo de sombras proyectan
Qué hipótesis es correcta? Hipótesis 1 La Tierra es plana Hipótesis 2 La Tierra no es plana sino curva
7,2º Hipótesis 2: datos Alejandría-Siena = 820 km
La sombra del obelisco presenta un ángulo de 7,2º con los rayos solares que es igual al ángulo X que presentan Alejandría y Siena vistas desde el centro de la Tierra (X = 7,2º). La circunferenci 7,2º x Alejandría-Siena = 820 km Distancia Siena Alejandría (820 km) es a 7,2º (X) lo que la Circunferencia de la Tierra (L) es a 360º
L Rt L = (360º * 820 km) / 7,2º L = 41.000 km Como L = 2 p R T R T = 41.000 / 6,28 = 6.528 km Radio medio real de la Tierra = 6.371 km
Movimientos de la Tierra
Mirando el Universo Cuando miro el cielo Qué objetos veo? Esos están quietos o me parecen que se mueven?
El cielo Objetos Se mueven?
El cielo Objetos Sol Luna Estrellas Planetas Cometas Meteoritos Se mueven? Si Si Si y No Si y Si Si y Si Si
OBSERVACIONES Sale el Sol siempre por el mismo punto y se pone también por el mismo punto? Su movimiento es uniforme o es irregular? La altura máxima que alcanza el Sol es siempre la misma y a la misma hora? Sale la Luna siempre por el mismo punto y se pone también por el mismo punto? Tiene la Luna siempre el mismo aspecto?
MOVIMIENTOS DEL SOL 1. Marca con números consecutivos (1, 2...), las posiciones sucesivas del Sol desde que sale hasta que se pone, señala con flechas el camino del Sol. Cuál será la posición del Sol a mediodía solar? A qué hora oficial sucede esto? 2. En el equinocio la duración del día y de la noche es idéntica Cuanto dura cada uno de ellos? Si esto es así A qué hora sale el Sol y a qué hora se pone ese día? E N W 21 de Septiembre 3. La velocidad de movimiento del Sol Es constante o no lo es? Es decir Tarda el mismo tiempo en ir del punto 1 al 2, que del 4 al 5? 4. Sale el Sol todos los días del año por el mismo punto?
PUESTA DE SOL Observa la siguiente imagen, está tomada el 23 de Julio de 2005 a las 18 horas En qué dirección apunta la sombra del niño? Puesto que todavía quedan más de 3 horas para que el Sol se ponga Cómo debe moverse la sombra del niño? Entonces Por dónde se pone el Sol? Por qué se sale y se pone el Sol?
FASES DE LA LUNA A medida que la Luna va pasando por sus diferentes fases los elementos internos que dibujamos en la clase anterior cambian o permanecen inmutables? 8 9 15 16 22 23 Cuál es la duración de un ciclo lunar? Este cambio en la iluminación de la Luna Puede tener alguna relación con el movimiento de salida y puesta de Luna? Cada una de las dos zonas iluminadas en la Luna Pueden tener un equivalente en la Tierra? Qué causa esas zonas de iluminación diferente en la Tierra? Pueden tener el mismo origen en ambos casos (Tierra y Luna)? Podemos construir un modelo que explique las fases de la Luna?
ECLIPSES
ECLIPSE DE SOL 8: Existe en el cielo algún objeto de suficiente tamaño para que oculte el Sol? 9: Cuándo se oculta el Sol, la Luna está siempre en la misma fase?
ECLIPSES DE LUNA 10: Existe en el cielo algún objeto de suficiente tamaño para que oculte la Luna? 11: Cuándo se oculta la Luna, ésta está siempre en la misma fase? 12: Cómo es la sombra de la Tierra cuando oculta la Luna? Es recta o es curva? Aquí tienes varias imágenes para saberlo
EL SISTEMA SOL-TIERRA- LUNA Cuál es la relación entre los 3 cuerpos en cuanto a posición relativa de unos con otros? Por último, con todas estas observaciones podemos construir una teoría que explique todos los hechos anteriores y que explique las relaciones entre el Sol, la Tierra y la Luna y que prediga lo que va a suceder en el futuro con todas esos cuerpos.
MOVIMIENTOS DE LA TIERRA (ROTACIÓN) N W a b c S E Sol a Observa el dibujo y piensa: si el Sol sale por el Este y se pone por el Oeste, pero el Sol está quieto y es la Tierra la que rota Cuál debe ser el sentido de rotación del planeta? (márcalo sobre la elipse superior, en la N de norte).
ROTACIÓN W a b c N S E Sol El punto a recorre una circunferencia terrestre en un a tiempo (t) de 24 horas. Por otro lado, como el círculo sobre el que se mueve es el más grande de la Tierra, su radio es igual al radio (R) de la Tierra; así que la longitud (L) de la circunferencia que recorre el punto a viene dada por: L = 2 p R Entonces la velocidad (V) del punto a es: Va = L / t
ROTACIÓN W a b c N S E Sol El punto c recorre, sin embargo un círculo mucho más a pequeño, su radio (r = 100 km), Cuál es la longitud (L c ) de la circunferencia que recorre dicho punto? Como tarda también 24 horas en dar una vuelta a la Tierra Cuál es la velocidad V c de este punto? Qué implicación a escala de la Tierra puede tener esta diferencia de velocidades?
ROTACIÓN (NOCHE) a Ahora tenemos la Tierra en rotación durante la noche, cuando se ven las estrellas. Tiene que tener el mismo movimiento de rotación que durante el día; así que marcalo sobre la elipse más grande. En la dirección norte (N), el eje de rotación apunta a una estrella específica (dibujada en negro) Cómo se llama esta estrella? Cuál debe ser su movimiento?
ROTACIÓN (NOCHE) a Cualquier otra estrella que no sea esta por la rotación de la Tierra parecerá que realiza un movimiento circular alrededor de la anterior, marca con una flecha la dirección de movimiento aparente de la estrella a. Si partimos del punto donde está situada a Cuando hallan pasado 12 horas donde estará a? Y cuando hallan pasado 24 horas?
Alrededor de dónde parecen moverse todas las estrellas? Cuál será pues el movimiento de la estrella situada en el centro de la imagen?
DAN VUELTAS LAS ESTRELLAS ALREDEDOR DE UN PUNTO? Por qué las estrellas más alejadas de la Polar dibujan un arco más largo?
Las demás estrellas Qué tipo de movimiento realizan? Cuántos grados se moverá cada estrella en un día?
DEMOSTRANDO LA ROTACIÓN DE LA TIERRA Fue demostrada por Jean Foucault en 1851 mediante el estudio del movimiento de un péndulo. El péndulo es una masa suspendida de un hilo que realiza su movimiento siempre en el mismo plano, siendo independiente su movimiento de cualquier otro movimiento exterior.
DEMOSTRANDO LA ROTACIÓN DE LA TIERRA Este es un ejercicio a desarrollar por parejas. Vamos a suponer que estamos en el Polo Norte y tenemos un péndulo, como normalmente no es un objeto corriente, podemos sustituirlo por un lápiz. Con el lápiz vamos a simular el movimiento pendular, siempre en el mismo plano; la Tierra debajo de nuestros pies, sin embargo, está en rotación.
DEMOSTRANDO LA ROTACIÓN DE LA TIERRA 1. Toma un circulo de papel o cartón (será la Tierra), dibuja su centro (será el Polo Norte), apoya suavemente el lápiz sobre el Polo y comienza a realizar su movimiento pendular. Si la Tierra no estuviera en rotación Qué le pasa al movimiento del péndulo con respecto a la Tierra? 2. Ahora tu compañero simulara la rotación del planeta, y para ello debe girar el círculo En qué sentido, horario o antihorario, debe girar el círculo? Qué le sucede al plano de movimiento del péndulo con respecto a la Tierra?
EL PÉNDULO DE FOUCAULT
MOVIMIENTOS DE LA TIERRA Además del movimiento de rotación, la Tierra también se desplaza alrededor del Sol cada año, en un movimiento que se denomina. Dos son los grupos de observaciones que sugieren que la Tierra se mueve alrededor del Sol. 1.- La posición de las estrellas Cómo podemos explicar estas dos fotos tomadas a la misma hora con 6 meses de diferencia? 21 de Septiembre 21 de Marzo
TRASLACIÓN 2 1 La Tierra gira alrededor del Sol en un movimiento casi circular Cuántos grados se desplaza cada día? 1º Cuántos grados giran las estrellas cada noche? 360º Pero estos dos movimientos han de acumularse Cuántos grados reales giran las estrellas cada noche? 361º Entre los puntos 1 y 2 Cuántos grados reales han girado las estrellas? 180º
TRASLACIÓN 21 de Septiembre 21 de Marzo Al cabo de medio año las estrellas parecen haber girado media vuelta
Constelación 2 Constelación 3 Constelación 1 1 2 3 2. Las estrellas en salida o la puesta de Sol. En el momento de la salida del Sol se pueden observar las estrellas que hay alrededor del punto donde sale. Si el Sol y las Tierra permaneciesen fijos las estrellas serían siempre las mismas. Como la Tierra se mueve, con el tiempo las constelaciones van cambiando
Constelación 2 Constelación 3 Constelación 1 1 2 3 1. Supongamos que estamos en el punto 1, cuando sale el Sol, Qué constelación estará relacionada con el amanecer? Si la Tierra se desplaza a los puntos 2 y 3 Qué constelación corresponderá en cada caso?
Constelación 2 Constelación 3 Constelación 1 1 2 3 Después de que haya pasado 1 año, con respecto al punto 1, Dónde estará la Tierra? El Sol describe en la esfera celeste un movimiento aparente a lo largo del año sobre un círculo máximo llamado eclíptica. La Tierra se mueve hacia el Este 1 por día, proyectándose sobre las 12 constelaciones del Zodíaco. Esta es la manera en que percibimos la traslación de la Tierra alrededor del Sol desde la superficie de nuestro planeta.
QUÉ ES LA PRIMAVERA? Cuáles son las estaciones del año? Por qué se producen las estaciones? Cuando estamos en verano en Guadalajara (España) Qué sucede en Buenos Aires (Argentina)?
EL EJE DE ROTACIÓN 21 de Marzo 21 de Junio 21 de Diciembre 21 de Septiembre 1. Observa el diagrama anterior y fíjate que no varía la posición relativa del eje de rotación a lo largo del año, siempre está inclinado en el mismo sentido. Imaginemos que estamos el 21 de Diciembre y la Tierra gira sobre su eje de rotación Cuando amanece en el Polo Norte? Cuándo anochece en el Polo Sur?
EL EJE DE ROTACIÓN 21 de Marzo 21 de Junio 21 de Diciembre 21 de Septiembre 2. Si ahora pasamos al 21 de Junio Cuando amanece en el Polo Norte? Cuándo anochece en el Polo Sur? Fíjate que siempre hay una línea en cada hemisferio que define aquellas zonas en la que siempre es de día o de noche, a esa línea se le llama Circulo Polar (Ártico o Antártico).
Polar Polar Polo Norte Guadalajara Guadalajara Polo Norte Ecuador Ecuador 21 Junio 21 Diciembre Las dos situaciones extremas de verano e invierno están representadas en el diagrama inferior Cuál corresponde a cada una de ellas? En cada una hemos representado un edificio situado en la ciudad de Guadalajara, dibuja la sombra de cada edificio. La sombra indica la altura relativa del Sol sobre el horizonte En cuál de las dos situaciones está más alto?
Polar Polar Polo Norte Guadalajara Guadalajara Polo Norte Ecuador Ecuador 21 Junio 21 Diciembre En cada una de las dos situaciones de verano e invierno hay un punto de la Tierra donde el Sol cae vertical en cada uno de esos dos días Dónde está ese punto en verano y dónde en invierno? Como la Tierra gira, ese punto describe un círculo sobre la Tierra Cómo se llama ese círculo? Por qué se llama así?