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Ciencia

Publicado el 20 de noviembre de 2017 | 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): IES 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

Como comenté a modo de introducción en la entrada anterior, el objeto del taller es el de introducir al alumnado en nociones básicas de astronomía, y construir sus propios instrumentos de medición y observación a partir de materiales accesibles al alumnado. Sin perder de vista este objetivo dispusimos la actividad  del alumnado según las siguientes sesiones.

1ª sesión:

La sesión comenzó con una presentación por parte del alumnado participante en la que quienes habían participado también en el proyecto durante el pasado curso compartió su experiencia con los compañeros/as. Acto seguido, mostramos algunos de los trabajos y actividades realizadas durante el pasado curso, visualizando fotos, vídeos, etc.

En un momento posterior de la sesión realizamos una presentación introductoria a la astronomía y a los objetos celestes en la que el alumnado mostró un gran interés participando con preguntas, aportaciones, etc.

Se mostró al alumnado algunos programas informáticos relacionados con la Astronomía, aprendiendo a manejar simuladores como Stellarium y permitiendo observar el cielo nocturno a través del ordenador viendo la evolución del mismo al aparecer en movimiento.

La sesión culminó con una pequeña observación del cielo nocturno en el patio del centro educativo usando el telescopio, aprovechando la noche y reconociendo algunos objetos como Venus, Marte, constelación de Orión, Tauro, cúmulos como las Pléyades, etc.

2ª sesión:

Comenzamos la sesión introduciendo a nuestro alumnado en las cámaras estenopeicas y su aplicación en la obtención de solarigrafías. Para ello fue de gran utilidad ilustrarnos con el vídeo de Justin Quinnel: “How To Make a 6-month duration Pinhole Camera”. Nuestro objetivo era que el alumnado construyera durante la sesión su cámara estenopeica -siguiendo las instrucciones del vídeo- a partir de una lata de refresco reciclada, para posteriormente colocarla orientada al sol en su casa, y tenerla en exposición durante el máximo tiempo posible, lo ideal serían seis meses.

Para construir nuestras cámaras, reunimos al alumnado en el taller de tecnología. Usando limas para rebajar los bordes, separamos la tapa superior de las latas, a continuación construyeron una tapadera de quita y pon con cartulina negra y cinta americana. Finalmente, con un punzón fino abrieron un agujerito a modo de estenopo en el centro del lateral de la lata. Con un trocito de cinta aislante taparon el agujerito para que no entrara la luz hasta dejar fija la lata.

Antes de cargar la lata con el papel fotográfico, el alumnado realizó una experiencia para conocer las propiedades de este tipo de cartulinas. Dejó expuesta la cartulina a la luz con un objeto colocado encima. Al cabo de un rato, la zona tapada por el objeto continuaba en blanco, mientras que el resto se había oscurecido. Hemos de decir que esta experiencia asombró a muchos de nuestros alumnos, que apenas conocían procedimientos fotográficos que no fueran los digitales que hay hoy en día.

Así pues, cada cual cargó su cámara con el papel fotográfico. Hicimos especial hincapié en tomar algunas precauciones como colocar la cartulina por el lado correcto de modo que la cara fotosensible no estuviera en contacto con el lateral de la lata, y que la cartulina no obstaculizara el estenopo, pues en este caso impediría la entrada de la luz bloqueando la realización de la solarigrafía.

Finalmente practicamos la colocación de las latas de con idea de que el alumnado, después en sus casas, supieran ponerlas correctamente ajustándolas con bridas a alguna reja, barrote, etc.; orientadas hacia algún lugar donde se sitúe el sol en algún momento del día. Una vez afianzada la cámara el alumnado quitaría el trozo de cinta aislante del estenopo con el fin de liberar la entrada de luz y así dejar nuestra cámara en exposición durante varios meses quedando recogidas en nuestra cartulina las trayectorias aparentes del  sol con un paisaje de fondo. Pasado el tiempo volveríamos a tapar el estenopo antes de recoger la lata e iniciaríamos el procesamiento de la imagen.

3ª sesión:

Dedicamos esta sesión a que el alumnado conociera la experiencia de Eratóstenes con idea de que construyeran sus propios instrumentos de medición y observación que les permitiera reproducir dicha experiencia. Nos propusimos llevarla a cabo el día de la entrada del equinoccio de primavera a la hora del mediodía solar y eligiendo como lugar el anfiteatro de Itálica en Santiponce. El alumnado mediría el ángulo de incidencia de los rayos de sol para obtener la latitud del lugar, así como participar en el Proyecto Eratóstenes a nivel Internacional.

En esta sesión realizamos una introducción en algunas nociones sobre la inclinación de la Tierra con respecto al plano de traslación de la misma y cómo se relaciona con el ángulo de incidencia del sol al mediodía solar en  el momento del equinoccio con la latitud del lugar.

A continuación vimos un vídeo en el que se describe la experiencia de Eratóstenes y cómo calculó el radio de la Tierra con gran precisión teniendo en cuenta los medios tan rudimentarios que tenía en su época.

Mostramos al alumnado algunos ejemplos de clinómetros  y cómo se utilizan para el cálculo de ángulos, posición de las estrellas, etc.

En la segunda parte de la sesión el alumnado tendría que construir unos clinómetros de madera. En el taller de Tecnología se organizó en grupos para construir estos instrumentos, los cuales consisten en dos listones de madera dispuestos en forma de T, de modo que uno esté sobre el suelo atornillado a una peana, el otro listón está sujeto al primero por un tornillo que le permite bascular, dicho listón poseerá un tubito a modo de mirilla y un cuadrante graduado con una plomada colgando de un hilo desde el cuadrante, el cual permite medir el ángulo de inclinación.

4ª sesión:

Este día, en torno a la hora del mediodía solar, un grupo de alumnos y alumnas pertenecientes al “Programa Profundiza” se traslada al recinto de Itálica con el fin de emular la Experiencia de Eratóstenes en el Anfiteatro. Para ello se sirve de unos clinómetros construidos por ellos mismos, los cuáles les va a permitir medir los ángulos de incidencia del sol y deducir a partir de estas mediciones la latitud del lugar donde se encuentran. También usaron otros procedimientos como medir la sombra proyectada por un poste vertical de longitud conocida y calcular la relación de ambas medidas. Fue difícil llevar a cabo esta tarea, debido a que el cielo estaba bastante nublado y apenas se distinguía el sol. Pero finalmente el alumnado pudo realizar sus mediciones.

5ª sesión:

Pretendíamos con esta sesión que el alumnado adquiriera los recursos necesarios para poder identificar algunas estrellas y constelaciones importantes y localizar otras usando instrumentos como planisferios confeccionados por ellos mismos. En un primer momento aprendieron a identificar la estrella Polar, tomando como referencia la Osa Mayor o bien la constelación de Casiopea. A partir de ella fueron aprendiendo la manera de localizar, mediante enfilaciones, otras estrellas como Arcturo, Spica, constelaciones como Virgo, Boyero, y otras constelaciones zodiacales. Relacionamos estas últimas con la eclíptica y con la localización de los planetas de nuestro sistema solar.

Usando el Maletín del Joven Astrónomo (de Rosa M. Ros) el alumnado construyó su propio Planisferio y aprendieron a utilizarlo para identificar constelaciones y estrellas en el cielo nocturno.

En una segunda parte de la sesión nos ocupamos del tema de la distancia a las estrellas. Realizamos una experiencia que permitiera al alumnado introducirse en el método del Paralaje y comprenderlo. Dicha experiencia consistía en colocar unas velas encendidas al fondo del aula únicamente iluminada por las mismas. A continuación colocamos otra vela encendida a una distancia media y observamos como cambia su posición relativa con respecto a las luces del fondo al movernos hacia uno y otro lado. Enlazamos esta experiencia con su analogía con respecto a las estrellas y cómo el método del “paralaje” permite estimar las distancias a estrellas cercanas a partir de la variación aparente de su posición con relación a las estrellas más lejanas (que aparecen invariantes ante el movimento de traslación de la Tierra).

Para finalizar la sesión, el alumnado usó el programa informáticio Stellarium para localizar diferentes objetos celestes. Posteriormente usó todos estos recursos (ordenadores, planisferios, etc.) para poder localizar dichos objetos celestes en el cielo.

6ª sesión:

En esta sesión propusimos al alumnado la construcción de un telescopio de Newton empleando para ello materiales económicos y fáciles de adquirir. Los elementos utilizados fueron: cinta adhesiva y cartulinas, palillos de pinchitos, espejito cuadrado de 2 cm de lado, lupas pequeñitas que usamos como oculares y un espejo de baño con 2,5 aumentos y 17 cm de diámetro.

La primera fase consistió en medir las distancias focales, tanto de nuestras lupas como de nuestro espejo de aumento. Para ello, el alumnado colocaba el espejo de manera que hacía proyectar el reflejo del sol sobre una cartulina blanca hasta hacer que éste se concentrara en un pequeño punto, así, midiendo la distancia del espejo a la cartulina obtenemos la distancia focal. Para las pequeñas lupas el procedimiento es similar, a través de ellas proyectamos el sol en un solo punto sobre la cartulina.

De sus mediciones se obtuvieron los siguientes datos:

Distancia focal de la lente 2 cm (aproximadamente).

Distancia focal del espejo convergente 69 cm (aproximadamente).

No obstante estos datos variaban  ligeramente de unos a otros.

Para la construcción del tubo del telescopio elaboraron un cilindro de cartulina cuyo diámetro coincidiera con el del espejo de aumento y su longitud superior a la distancia focal del mismo. A una distancia del espejo primario aproximadamente igual a la distancia focal colocaron el espejo secundario sujeto al cilindro por el palillo formando un ángulo de 45º de manera que reflejara en un lateral la imagen del espejo primario. En dicho lateral abrieron una ventana circular y fueron probando a modificar la distancia del espejo primario y de la lupa a modo de ocular hasta obtener una imagen razonablemente nítida de algún objeto lejano.

7ª sesión:

Los alumnos se habían organizado en grupos, y algunos de ellos casi habían terminado la construcción de sus telescopios. Una vez encontradas las posiciones de oculares y espejos de modo que proporcionara una imagen amplificada del exterior, procedieron a fijar los mismos con cinta adhesiva. No obstante se apreciaban algunos inconvenientes, principalmente la fragilidad del telescopio, cuyo cuerpo estaba construido a partir de cartulina. Por lo que con mucha facilidad se arrugaba o deformaba. Así pues, procedieron a endurecerlo con cola y más papel o cartulina. Algunos grupos incluso decoraron y/o pintaron el telescopio para conseguir un mejor acabado. Aun así algunos se estropearon al humedecer el tubo aplicando cola o pintura.

Para obtener un ejemplar más robusto decidimos la construcción de uno usando PVC en lugar de cartulina, aunque con la desventaja de no ser un material tan fácil de cortar. Para ello emplearon un tubo de 160 mm de diámetro, al que unimos  el espejo convergente usando cinta adhesiva. Para su elaboración hicieron uso de las medidas obtenidas en la construcción de los ejemplares de cartulina. No obstante hubo que realizar algunas rectificaciones sobre las mediciones iniciales y reubicar tanto el espejo secundario como el ocular con el fin de ajustar el foco y el ocular. Por otra parte era necesario manipular el telescopio con sumo cuidado ya que en alguna que otra ocasión el peso del PVC llegó a romper el espejo primario.

Al finalizar la sesión el alumnado había completado varios telescopios de cartulina y uno de PVC.

8ª sesión:

En una primera parte de la sesión el alumnado montó un sencillo sistema binario formado por la luna y la Tierra, dispuestas de manera que una giraba alrededor de la otra.

En la segunda parte, parte del alumnado había traído la cámara estenopeica construida meses antes. Después de todo ese tiempo en exposición contendría una imagen grabada en el papel fotográfico en las que figurarían las trayectorias aparentes del sol. Como la imagen aparece en negativo – las zonas más expuestas a la luz aparecen más oscuras y las menos expuestas más blancas – el alumnado tuvo que hacer uso de un programa informático de tratamiento de imágenes para invertir dicha imagen, previamente escaneada, en colores y orientación. De esta manera se obtendría una imagen en positivo de la misma. En algunas aparece una serie de líneas curvas paralelas que representan las trayectorias del sol a lo largo de varios meses. Las más bajas corresponden a meses próximos al solsticio de invierno, y las más altas al solsticio de verano.

9ª sesión:

En las observaciones astronómicas es importante disponer de una montura que permita sostener el telescopio y a la vez moverlo con facilidad para poder visualizar cualquier objeto visible en el cielo.

Dedicamos, pues, la sesión a construir una montura tipo Dobson para nuestros telescopios. Esta montura es especialmente interesante por su sencillez a la hora de construirla y por su fácil manejo.

Los alumnos/as construyeron la montura empleando tablas de madera para ello. Fijaron dos tablas paralelas sobre otra que hacía de base, y en los extremos superiores hicieron unos cortes semicirculares sobre los que descansaría el telescopio, sujeto por unos discos atornillados al él con el mismo diámetro que los cortes circulares anteriores, permitiendo así el movimiento vertical (altura). Atornillada a la base por la parte central dispusimos otra tabla del mismo tamaño con unas patitas fijadas a ella. El tornillo permitía un movimiento horizontal en ambas tablas (azimut). Ambos giros permitían orientar nuestro telescopio con el fin de visualizar cualquier objeto celeste.

Imagen de: Pixabay.

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