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“Fundamentos observacionales de un Globo Terráqueo Paralelo”
Néstor CAMINO
Complejo PLAZA DEL CIELO Facultad de Ingeniería (UNPSJB) y ISFD N°804
Esquel, Chubut, Patagonia, ARGENTINA.
[email protected] - www.plaza-del-cielo.com.ar
El Globo Terráqueo Paralelo es una herramienta didáctica de gran
potencialidad y riqueza conceptual, educativa y cultural, que posibilita la
construcción de aprendizajes significativos en el campo de la Enseñanza de la Astronomía.
Asimismo, es un dispositivo que permite
materializar, “visualizar”, muchos conceptos esenciales para la Astronomía
de Posición, con total rigurosidad y profunda simplicidad.
La riqueza y simplicidad del Globo Terráqueo Paralelo
El Globo Terráqueo Paralelo posibilita la construcción de una “visión dual”: local y planetaria,
para describir y explicar la mayoría de los fenómenos y conceptos de la Astronomía
observacional “a ojo desnudo”.
Por esto, cabe preguntarnos entonces por sus fundamentos
astronómicos, para ser concientes de ellos y poder
generar luego acciones didácticas acordes a cada
grupo de estudiantes, potenciando sus aprendizajes.
La construcción de aprendizajes mediante el Globo Terráqueo Paralelo
Fundamentalmente, es necesario que el Globo Terráqueo Paralelo y el planeta Tierra sean “homotéticos”.
Esta condición geométrica tridimensional se satisface si:
¿Cuáles son las características astronómicas esenciales
de un Globo Terráqueo Paralelo?
• La posición topocéntrica del observador en el Globo Terráqueo Paralelo está ubicada en el cenit de la esfera. Es decir, la vertical astronómica de la representación coincide con la vertical astronómica de la realidad.
• El plano del meridiano
astronómico del observador en el Globo Terráqueo Paralelo está contenido en el meridiano astronómico de la realidad.
¿Cuáles son, entonces, los pasos observacionales para transformar una esfera
lisa en un Globo Terráqueo Paralelo…
El nacimiento de un Globo Terráqueo Paralelo
…satisfaciendo en el proceso aquellas condiciones geométricas
(“homotecia”)?
Trabajamos con una esfera maciza, lisa, de cemento blanco, de aproximadamente 48 cm de diámetro, iluminada por el Sol.
Las observaciones fueron realizadas en distintos días del año, en
especial durante los equinoccios y solsticios, registrando la evolución en el tiempo del estado de iluminación de la esfera.
El nacimiento de un Globo Terráqueo Paralelo
El primer paso es determinar cuál punto de la esfera lisa representará a la posición topocéntrica del lugar de observación, en nuestro caso la de Esquel.
Para esto, es necesario determinar
el PLANO DEL HORIZONTE y la VERTICAL ASTRONÓMICA locales.
La determinación de la POSICIÓN TOPOCÉNTRICA de Esquel
Haremos esto a través de la materialización de:
• el plano que forma la superficie de los líquidos libres (el HORIZONTE LOCAL); y de
• la dirección de la gravedad en el punto
de observación (la VERTICAL ASTRONÓMICA).
El plano que forma la superficie de los líquidos en libertad será materializada por un nivel de burbuja (lineal).
La materialización del PLANO DEL HORIZONTE
La nivelación en dos direcciones perpendiculares materializa el plano del horizonte astronómico.
El punto en el que este plano es tangente a la esfera lisa es la posición
topocéntrica buscada.
La relación entre el PLANO DEL HORIZONTE y la VERTICAL
La nivelación en dos direcciones perpendiculares materializa el plano del horizonte astronómico.
El punto en el que este plano es tangente a la esfera lisa es la posición
topocéntrica buscada.
La materialización del PLANO DEL HORIZONTE
La dirección de una plomada materializa la dirección de la
gravedad local.
A esta dirección, única para cada lugar de observación, se la
denomina vertical astronómica.
El plano del horizonte local y la vertical astronómica,
perpendiculares entre sí, materializan el Sistema
Horizontal Local de coordenadas astronómicas, esencial para el
estudio del cielo.
La materialización de la
VERTICAL ASTRONÓMICA
La posición topocéntrica de un cierto lugar de observación está
caracterizada por su vertical astronómica.
La materialización de la
VERTICAL
ASTRONÓMICA
Tanto en la Tierra real, como en el Globo Terráqueo Paralelo,
la vertical astronómica es única para un cierto lugar de observación.
La univocidad de la VERTICAL ASTRONÓMICA
La univocidad de la VERTICAL ASTRONÓMICA
Por esta razón, al cambiar de posición sobre el Globo Terráqueo Paralelo la perpendicular a la esfera no coincidirá con la dirección de la plomada.
Para determinar los polos de rotación (polos geográficos) del Globo Terráqueo Paralelo, es necesario registrar el estado de iluminación de la esfera lisa durante un equinoccio.
La determinación de los POLOS GEOGRÁFICOS
Durante un equinoccio, el “terminador”: la línea (difusa) que
separa la mitad del planeta iluminada directamente por el Sol (lado diurno)
de la que está en sombra (lado nocturno), pasa exactamente por los
polos de rotación.
Así, buscando la intersección de los terminadores día-noche en distintos instantes durante un equinoccio, es posible determinar ambos polos,
Norte y Sur.
La determinación de los POLOS GEOGRÁFICOS
La actividad observacional para la determinación de los polos geográficos sobre la esfera lisa, futuro Globo Terráqueo Paralelo, debe realizarse durante un equinoccio.
La determinación de los POLOS GEOGRÁFICOS
El polo elevado será el que corresponda al hemisferio del observador (polo Sur en el caso de Esquel), quedando el otro polo en la parte baja de la esfera.
Durante un equinoccio, los terminadores día-noche contienen a los polos geográficos y coinciden con los meridianos geográficos.
Por esta razón, la intersección de los terminadores (la intersección de los
meridianos) permite determinar la posición de los polos de rotación Norte y Sur sobre la esfera lisa.
Registrando la posición de los terminadores a intervalos de una hora (1 h), es posible comprender el concepto de “husos horarios”.
La distancia angular entre dos terminadores sucesivos separados por un intervalo de tiempo de una hora es de 15°. Por consiguiente, durante un día (período de rotación
terrestre) quedarán determinadas 24 zonas de 15°: los husos horarios.
La determinación de los HUSOS HORARIOS
Profundizando en el concepto de husos
horarios, a futuro será posible trabajar sobre los conceptos de Longitud
Geográfica, Tiempo Solar Verdadero, Tiempo Civil y Tiempo Universal.
La proyección didáctica del trabajo sobre los Husos Horarios
Pequeños relojes de Sol ecuatoriales,
ubicados en distintos meridianos, sobre un
mismo paralelo.
La mitad de la distancia entre ambos polos geográficos, medida a lo largo de los distintos meridianos antes marcados, permite determinar el círculo máximo del Ecuador.
La determinación del ECUADOR
Como nota al pie, cabe destacar que otra forma de determinar observacionalmente el círculo máximo del Ecuador (muy trabajosa) es a partir de registrar con pequeños gnomons rectos verticales aquellos puntos sobre la esfera lisa que durante un equinoccio no dan sombra, en sus correspondientes mediodías solares verdaderos.
Para determinar los círculos polares, Norte y Sur, del Globo Terráqueo Paralelo, es necesario registrar el estado de iluminación de la esfera lisa durante un solsticio.
La determinación de los CÍRCULOS POLARES
Durante un solsticio, el terminador (la línea difusa que separa la mitad del planeta
iluminada directamente por el Sol de la que está en sombra), se aleja más que
nunca de los polos de rotación.
Así, registrando la evolución de los terminadores durante un solsticio quedan
definidas dos regiones circulares, una siempre iluminada (casquete polar Sur en diciembre) y la otra siempre en sombra (casquete polar Norte en diciembre).
La determinación de los CÍRCULOS POLARES
La actividad observacional para la determinación de los círculos polares sobre la esfera lisa, futuro Globo Terráqueo Paralelo, debe realizarse durante un solsticio.
La determinación de los CÍRCULOS POLARES
Durante un solsticio, la curva tangente al conjunto de los terminadores día-noche define a los Círculos Polares Norte y Sur, y consecuentemente a los respectivos
Casquetes Polares.
A los fines de obtener una mayor precisión en el trabajo didáctico posterior, es necesario marcar
explícitamente los Círculos Polares.
Este proceso se realiza con un compás, tomando como centro el polo,
marcando una circunferencia tangente a los terminadores registrados.
La determinación de los CÍRCULOS POLARES
Una vez determinados la posición topocéntrica del lugar de observación, los polos geográficos y los
círculos principales (Ecuador y círculos polares), es posible realizar medidas indirectas de la latitud de algunos lugares
importantes.
La medición indirecta
de la latitud
Este proceso de medición se realizará a partir de una relación de proporcionalidad entre la distancia lineal sobre un meridiano y la distancia
angular correspondiente, para dos puntos sobre la esfera.
La medición indirecta de la latitud de ciertos lugares
Calcularemos en primer lugar la latitud del Círculo Polar Sur.
La medición indirecta de la latitud de los Círculos Polares
Los valores de referencia son:
Los valores medidos son:
Consideramos que el resultado obtenido es muy satisfactorio (error relativo menor al 10%).
La principal fuente de incerteza de este proceso es que la línea de los terminadores es muy difusa, y no es posible determinarla con mayor precisión.
Del mismo modo, calcularemos la latitud de nuestra ciudad, Esquel.
La medición indirecta de la latitud del lugar de observación (Esquel)
Es evidente que este resultado es mucho más preciso que el anterior (error relativo menor al 1%).
Es claro que el proceso de determinación de la posición topocéntrica de Esquel fue mucho más preciso que el de la determinación de los círculos polares, lo que explica
la mejora sustancial en los valores obtenidos de las respectivas latitudes.
Los valores de referencia son:
Los valores medidos son:
El Globo Terráqueo Paralelo es un dispositivo basado en profundos fundamentos astronómicos, los cuales le dan una proyección sin límites
para la Didáctica de la Astronomía.
Asimismo, sus principios antropológicos son esenciales para una ideología que considera a la Educación Intercultural como el principal camino para la transformación
de nuestras comunidades, en paz y con respeto por todas las identidades.
El Globo Terráqueo Paralelo y la Educación como vehículo intercultural
