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Ciencia

Publicado el 11 de Julio de 2016 | por Francisco Pe

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Taller Práctico de Introducción a la Astronomía

Datos del Proyecto

Nombre del proyecto: Taller Práctico de Introducción a la Astronomía
Centro (donde se desarrolla la experiencia): I.E.S. Itálica
Localidad y provincia: Santiponce (Sevilla)
Nombre del docente que coordina el proyecto: Francisco José Peñalosa Mauri
Estudiantes a los que va dirigido (nivel(es)/curso(s)): Alumnado de 1º y 2º de la ESO
Número de estudiantes: 15
Página web/blog del proyecto:

Descripción de la Experiencia

Presentación del proyecto.

Por tercer año consecutivo, el IES Itálica participa en el programa profundiza con su Taller Práctico de Introducción a la Astronomía.

Este taller tiene como objetivo poner la astronomía al alcance del alumnado de 1º y 2º de la ESO, pero de una manera diferente a lo esperado: no son pocas las personas que opinan que la Astronomía como afición es algo que no es accesible a cualquiera, que para dedicarse a la observación es necesario dedicar grandes cantidades de dinero a la compra de instrumentos ópticos o de aparatos de gran precisión; en nuestro caso mostramos la Astronomía como algo más cercano de modo que con materiales sencillos y económicos es posible construir instrumentos que permitan obtener conocimientos interesantes de esta ciencia.

Como en años anteriores, algunos de los instrumentos que estamos confeccionado son: clinómetros y goniómetros para medir ángulos y aplicarlos al cálculo de distancias inaccesibles, a este respecto hemos hecho uso del valiosísimo material que proporciona el maletín del joven astrónomo, de Rosa M. Ros, en el cuál aparecen otras interesantes herramientas como un planisferio, espectroscopio, el reloj estelar, etc.

Maletín del Joven Astrónomo

También venimos construyendo, desde hace varios cursos, cámaras estenopeicas a partir de latas de refresco recicladas que contienen dentro cartulina fotográfica. Con ellas realizamos solarigrafías en las que se observa cómo varían las trayectorias aparentes del sol a lo largo de seis meses de exposición. Enlazando con el estudio del sol, destacamos la observación del mismo mediante su proyección en cámaras oscuras y uso de filtros solares o bien la fabricación de relojes solares teniendo en cuenta la latitud del lugar.

Solarigrafía

Modelo de cámara

En este curso, como gran novedad, el alumnado se fabricará sus propios telescopios empleando en ello, al igual que indicamos al principio, materiales económicos como lupas de diferentes diámetros y focales junto con tubos de PVC. Para lo cual habrán de adquirir nociones óptica y calcularán distancias focales de lentes.

En resumen, en el taller destacaríamos dos tipos de actividades, por una parte las dedicadas a la elaboración de sus propios instrumentos de observación y por otra las centradas en usar las herramientas anteriores para aprender e introducirse en el mundo de la astronomía. Algunas de estas últimas actividades serían: el cálculo de la latitud de un lugar a partir de los ángulos de incidencia de los rayos de sol, la identificación de estrellas y constelaciones más relevantes realizando enfilaciones a partir de las estrellas más visibles, empleo de programas informáticos para simular el cielo nocturno, etc., y por supuesto la observación nocturna a cielo descubierto.

Observación nocturna

Para obtener más detalle les invito a que visiten nuestro Blog:

Taller de Astronomía del IES Itálica

PRIMERA SESIÓN

La primera sesión tuvo lugar el día 1 de marzo de 2016. El hecho de empezar el programa en fecha tan tardía nos obliga a centrarnos en realizar observaciones del cielo nocturno en las primeras sesiones con el fin de aprovechar al máximo las horas de noche. Comenzamos aprendiendo algunas enfilaciones de estrellas con objeto de identificar fácilmente algunas de las constelaciones y estrellas más destacadas.
También usamos algunos programas informáticos como el Stellarium para simular el cielo nocturno.
Por otra parte, los alumnos y alumnas construyeron sus propios planisferios siguiendo el modelo que aparece en el maletín del joven astrónomo de Rosa M. Ros. Tras aprender a usar el planisferio, aprovechamos que se había hecho de noche para poner en práctica todo lo aprendido. Salimos al patio del centro escolar y el alumnado localizó la Osa Mayor, Casiopea y la estrella Polar. Algunas otras constelaciones como Orión, Tauro, etc. Pudieron ver también el planeta Júpiter que, a pesar de la contaminación lumínica de Sevilla, destacaba en la zona este de la bóveda celeste.

SEGUNDA SESIÓN

La siguiente sesión tuvo lugar el día 15 de marzo de 2016. En ella aprovechamos la proximidad de la fecha del equinocio de primavera para reproducir la experiencia de Eratóstenes y obtener la latitud del lugar, midiendo el ángulo de incidencia de los rayos solares al mediodía solar en la fecha del equinocio.
Comenzamos la sesión viendo un vídeo introductorio en el que se explica de una manera amena y desenfadada la experiencia de Eratóstenes y cómo calculó el radio de la Tierra con una precisión importante teniendo en cuenta los medios que tenía en aquella época. A continuación repasamos algunas nociones sobre el ángulo de incidencia de los rayos del sol el día del equinoccio a la hora del mediodía solar, dependiendo de la latitud del lugar donde nos encontremos. De esta manera, para un observador situado en un lugar del ecuador terrestre, al mediodía solar, los rayos solares forman un ángulo de 0 grados con un poste clavado verticalmente en el suelo. Así mismo, para cualquier otro lugar de la tierra, el ángulo formado por el poste y los rayos solares al mediodía solar del día de equinoccio, coincidirá con la latidud de dicho lugar.
En una segunda parte el alumnado construyó su propio clinómetro usando el modelo del maletín del joven astrónomo. Este clinómetro les permitirá medir ángulos desde los que se ven diferentes objetos, así como el de incidencia de rayos solares. Incluso combinar la medida de ángulos con la trigonometría para calcular distancias inaccesibles.

TERCERA SESIÓN

Comenzamos la sesión introduciendo los colores y su relación con la longitud de onda, qué rango es capaz de percibir el ojo humano y enlazamos todo ello con el espectro de objetos astronómicos. Como consecuencia de todo ello se plantea la importancia de los radiotelescopios y sus ventajas frente a los telescopios ópticos, ya que permiten recoger información que no logra captar el ojo humano. En consonancia con lo anterior, el alumnado realizó una experiencia que consistía en observar, a través de una cámara digital, cómo se ilumina el led de un mando a distancia, cosa que no es posible sin cámara.
Otro de los aspectos tratados en nuestras sesiones del Taller de Astronomía es la obtención de distancias inaccesibles. A este respecto consideramos especialmente interesante el Método del Paralaje. Este método permite estimar la distancia de una estrella a partir de la variación de su posición respecto a otras más lejanas desde distintos puntos de observación. Basándose en este método, nuestros alumnos/as se confeccionaron unas reglas graduadas personalizadas que les permitiera estimar distancias usando el paralaje. Estas reglas medían la variación de la posición del objeto visto primero con un ojo y después con el otro. Para personalizar estas reglas, cada alumno/a usaba la medida de la distancia entre sus ojos y la distancia del ojo al dedo pulgar manteniendo el brazo extendido. Se organizó un concurso con objeto de que estimaran distancias con la mayor exactitud posible usando dichas reglas.
Más tarde, los alumnos y alumnas vieron un vídeo grabado por estudiantes de un colegio de Puerto Rico según el cual hallaban distancias usando el Paralaje, de manera que formaban un triángulo cuyos vértices eran el objeto y dos puntos de observación separados por una distancia conocida. Midiendo los ángulos en los puntos de observación eran capaces de hallar la distancia al objeto inaccesible.

CUARTA SESIÓN

Cada estudiante tenía dos lupas de distinto diámetro y distinta distancia focal, de las que comúnmente usadas como material escolar y que se pueden adquirir en cualquier papelería.
En la sesión anterior habían calculado la distancia focal con el método experimental de la vela que ya usaba Galileo, y en esta sesión comenzaron con el cálculo de la distancia focal directamente con la luz solar. El Sol funciona como foco “en el infinito”y deben ir alejando el papel donde proyectan los rayos concentrados por la lente hasta que se concentren en un pequeño punto. La distancia de la lente al papel debe coincidir con la distancia focal que ya habían calculado. Bueno, más o menos. Una vez aproximadas las distancias focales de ambas lentes se introduce el concepto de potencia de aumento, es decir, cuánto aumentará los ángulos usando un telescopio compuesto por nuestras dos lentes. Este factor es igual al cociente de las respectivas distancias focales de las lentes del objetivo y del ocular. Es nuestro caso 40,5/1,27 = 32 (aproximadamente). Además, para enfocar nuestro telescopio, la distancia entre ambas lentes debe ser aproximadamente igual a la suma de las distancias focales. Cada pareja de estudiantes comprobó empíricamente esta relación. En una segunda parte de la sesión, comenzaron a fabricar los oculares. Debían hallar el centro de una tapadera de tubo de PVC, resaltar el centro y usar la taladradora eléctrica para que la abertura donde colocar el ocular esté bien centrada. El procedimiento es lento, sólo unos pocos acabaron antes de que terminase la sesión.

QUINTA SESIÓN

Los telescopios siguen en marcha. Cada estudiante está terminando su ocular y algunos ya han empezado a cortar el tubo. La longitud del tubo debe ser algo menor a la suma de las distancias focales, para que el mecanismo de la tapadera que no está fija, sino enroscada, le dé la holgura necesaria que permita a cada uno enfocar su telescopio. Además, el diámetro de la lente del objetivo coincide con el diámetro interior del tubo de PVC pero necesita de una arandela hecha del mismo material que fije la lente. Si el orificio del ocular se ha centrado correctamente, la imagen puede llegar a ser nítida. Si se ha desviado, la imagen aparece muy distorsionada. Algunos estudiantes tuvieron que repetir sus oculares por este motivo. ¿Quién dijo que la experimentación era un camino fácil en el que siempre se acierta a la primera? EL primer telescopio fue acabado con gran expectación. La entrada del tubo para el objetivo no permitía meter una arandela así que se improvisó una forma para fijar la lente. Con el primer telescopio se aprecia lo obvio: en un telescopio refractor como el de Galileo, la imagen se invierte y se aprecia la aberración cromática, especialmente en el filo de los objetos lejanos sobre fondo claro.

Aún más admiramos al científico italiano que pudo descubrir las lunas de Júpiter con tan rudimentarios instrumentos.

 

Imagen de shutterstock.

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