STARS4ALL. DEJA QUE LAS ESTRELLAS TE ILUMINEN
Datos del Proyecto
- https://youtu.be/eH9mbSmBPlE
- https://blogsaverroes.juntadeandalucia.es/iescaballerobonald/2019/05/12/el-grupo-philae-ganador-del-premio-al-mejor-proyecto-de-divulgacion-en-la-vii-feria-de-la-ciencia-en-la-calle-de-jerez/
- https://www.diariodejerez.es/jerez/Caballero-Bonald-Andres-Benitez-Ciencias_0_1355864677.html
Descripción de la Experiencia
INTRODUCCIÓN
Entre los problemas más graves que la actividad humana genera sobre nuestro planeta, está la contaminación lumínica, no sólo porque afecta a la observación del cielo, sino porque se extiende a otros ámbitos, como nuestra salud o la actividad nocturna de diferentes especies.
Stars4all es una iniciativa Europea para la preservación de la calidad del cielo, enmarcada dentro de la fundación Horizon 2020 para Investigación e Innovación de la Unión Europea. Entre otras actuaciones, está extendiendo una red de fotómetros para medir la calidad del cielo en todo el mundo llamados TESS (Telescope Encoder and Sky Sensor). El grupo de investigación de Jaime Zamorano, profesor de la Universidad Complutense, participa en la implantación de esta red de sensores y nos ha pedido que coloquemos uno de ellos en la azotea de nuestro centro. Los datos obtenidos serán analizados por expertos de la Red Española de Estudios sobre la Contaminación Lumínica (REECL).
Página del proyecto europeo Stars4all
Página de la red de sensores TESS
Página de datos registrados por el fotómetro colocado en nuestro instituto (IES Caballero Bonald)
Aprovechando esta gran oportunidad de pertenecer a la red TESS, con los datos que nos proporciona nuestro fotómetro estamos realizando una caracterización del cielo de Jerez.
OBJETIVOS
Este proyecto tiene un doble objetivo, por un lado, concienciar al público sobre el problema de la contaminación lumínica, y por otro, hacer un estudio pormenorizado del cielo de nuestra zona. Con él pretendemos:
- Concienciar a la población del grave problema de la contaminación lumínica, y la necesidad de elaborar una normativa europea para la iluminación de nuestras ciudades y que los ayuntamientos la lleven a cabo.
- Informar al público de la existencia de las iniciativas de preservación del cielo.
- Caracterizar el cielo de nuestro entorno gracias a los datos obtenidos con el TESS, realizando comparativas y comprobando su evolución a lo largo del tiempo dando a conocer nuestro método de trabajo y estudiando la influencia que tienen los eventos astronómicos (fases de la luna), atmosféricos (grado de humedad ambiental, dirección de los vientos…), y efectos humanos (cambios de luminarias, iluminación de monumentos, alumbrado de la feria, alumbrado de navidad…).
- El objetivo final a largo plazo será ver cómo evoluciona la contaminación lumínica en nuestra ciudad.
Por otro lado, el alumnado aprende a obtener datos e interpretarlos, aprende aspectos astronómicos como son, la variación de la duración del día y la noche a lo largo del año, equinoccios, solsticios, efemérides de la luna, etc.
El sensor está colocado en un sitio fijo en el tejado de nuestro instituto y los datos que adquiere continuamente son el brillo del cielo y la nubosidad.
Fotómetro colocado en la azotea de nuestro centro
MÉTODO DE TRABAJO.
El trabajo con el alumnado ha constado de varias fases:
- Investigación sobre la problemática de la contaminación lumínica, sus causas y sus efectos en el paisaje, la investigación astronómica, la biodiversidad y la salud del ser humano.
- Obtención de los datos que registra el fotómetro e importación a una hoja de cálculo con anotaciones diarias sobre los eventos atmosféricos y astronómicos.
- Representación e interpretación de los datos. Creación de modelos que expliquen los resultados y elaboración de un libro con las conclusiones y pósteres para las exposiciones.
- Creación de un blog donde quede registrado nuestro trabajo.
- Exposición de nuestro proyecto en la VII Feria de la Ciencia en la Calle y en la 24ª Feria del Parque de la Ciencia de Granada.
Los datos que se van registrando en la hoja de cálculo son:
- Orto y ocaso del sol. Les permitirá comprobar cómo se alargan y acortan los días y las noches, y tendrán evidencias de los solsticios y equinocios.
- Orto y ocaso de la luna.
- Tanto por ciento de iluminación de la luna.
- Nubosidad de cada noche.
- Máxima lectura del fotómetro (corresponde al mínimo brillo del cielo) de cada noche sin nubes y sin luna.
- Efemérides astronómicas.
- Dirección del viento, pues en nuestra zona, cerca del Estrecho de Gibraltar, son determinantes para el clima y la transparencia del cielo.
- Acontecimientos de nuestra ciudad, (cambio de tipo de luminarias, feria, iluminación de navidad…).
- Realización de mediciones del brillo del cielo con un fotómetro portátil del que disponemos y fotografías del cielo nocturno en distintos lugares cercanos y lejanos de los grandes núcleos urbanos de nuestra provincia.
RESULTADOS OBTENIDOS
1.-Medida de la calidad del cielo y comparación de distintos cielos.
En primer lugar hemos querido ayudar al público al entendimiento de la unidad de medida de la calidad del cielo que se mide en magnitudes/segundo de arco^2 y que podemos abreviar como MPSAS. Esta unidad varía entre, siendo 16 el cielo más contaminado y 22 el de mayor calidad. Lo hemos hecho siguiendo los siguientes pasos:
1º Hemos pasado de MPSAS a NELM. Existe una fórmula que relaciona la lectura del fotómetro(MPSAS) y el objeto más débil que podemos a ver a simple vista, o lo que es lo mismo la Magnitud Límite Visual (NELM), de tal forma que cuanto más oscuro es un cielo podemos ver objetos de mayor magnitud (más débiles).
2º Con el trabajo “Bright Star Catalogue”, 5th Revised Ed. de 1991 de la astrónoma Dorrit Hoffleit (publicado en la página VizieR-servicio de datos astronómicos de Estrasburgo), hemos distribuido la población de estrellas del cielo según su magnitud y hemos representado los datos de Número de estrellas frente a Magnitud límite obteniendo la gráfica siguiente:
Gráfica: Número de estrellas-Magnitud límite
Como puede comprobarse, su forma corresponde con una función exponencial, de la que hemos obtenido su expresión analítica por el método de los mínimos cuadrados con el programa Geogebra obteniendo la siguiente fórmula: y=4,68*3,21^x
Como el catálogo utilizado es de toda la esfera celeste y desde cualquier lugar sólo vemos la mitad de la esfera, hay que dividir por dos. De esta forma obtenemos la fórmula que nos da el número de estrellas visibles para un NELM determinado: Número de estrellas=2,34^3,21^NELM
El proceso para pasar de la medida que nos ofrecen los fotómetros a número de estrellas visibles en ese cielo se resumiría con el siguiente esquema:
Con estos datos hemos realizado la siguiente tabla donde comparamos la calidad de distintos cielos medidos en la red TESS y medidos por nosotros con un fotómetro portátil en distintos lugares:
Tabla comparativa de distintos cielos
Nos sorprendió ver cómo en nuestra zona hay más contaminación lumínica que en Madrid. Cotejamos los datos con los de emisión de luz al espacio medido por el instrumento VIIRS de la NASA y vimos que, efectivamente, nuestra zona emite más luz al espacio por unidad de superficie que Madrid. Además, en Abril de este año, se publicó un artículo en El País comparando la contaminación lumínica de los pueblos de España que también corroboran nuestros datos:
2.-Evolución de la calidad del cielo en el tiempo.
El gráfico de los máximos diarios hasta ahora ofrece una mejora de la contaminación lumínica con una disminución de brillo del cielo de un 1%. Son pocos datos para concluir algo al tratarse sólo de cuatro meses de registro, pues esto se podría deber a factores climatológicos. La gráfica es la siguiente:
Gráfica: Máximo diarios-Tiempo
3.-Dependencia de la calidad del cielo con la dirección del viento.
El viento es un elemento muy característico de nuestra provincia. Se suele decir en nuestra zona que los vientos dominantes, levante y poniente “ensucian el cielo”, el poniente por venir cargado de humedad y el levante por originarse en el Sahara y venir cargado de polvo. También se dice que los cielos más buenos se dan con viento norte, que al venir del interior es seco.
Los vientos de levante incluye el abanico 70º-110º y el de poniente abarca el sector 250º-290º.
Para ver esta influencia hemos representado la lectura del fotómetro frente a la dirección del viento al anochecer.
Con los datos registrados hasta el momento, lo que podemos concluir es:
- Se han producido mayor número de noches despejadas con viento sudeste.
- Las noches con poniente NO han sido las peores, incluso el máximo absoluto se ha alcanzado con viento de poniente.
- Los peores datos aparecen con levante, apoyando la hipótesis de partida.
Gráfico: Máximos diarios-Dirección del viento
4.-Evolución de las horas de luz y oscuridad
Desde enero hasta ahora las horas de luz ha pasado de menos de 11 horas a 14 horas y media y la oscuridad ha disminuido de algo más de 13 horas a 9 horas y media. Además se percibe una forma sinusoidal en las curvas.
El equinoccio es cuando el día y la noche dura lo mismo. Este año ha ocurrido el 20 de Marzo.
En nuestra gráfica las líneas de oscuridad y luz se cruzan el 22 de Febrero. Es la fecha en el que tenemos el mismo número de horas de luz que de oscuridad. Hay que tener en cuenta que cuando el sol se oculta por el horizonte aún hay claridad durante una media hora más y nuestro fotómetro registra datos cuando empieza a haber oscuridad, que es cuando se produce el crepúsculo civil (cuando el sol está 6º por debajo del horizonte).
Gráfico: Horas de luz/oscuridad-Tiempo
5.-Tiempo de visibilidad de la Luna según su fase
En esta curiosa gráfica se puede observar cómo la luna no permanece el mismo tiempo en el cielo cada noche. El tiempo de visibilidad depende de la época del año y de su fase. Esto se explica por el mismo motivo de las estaciones, por la inclinación del eje de rotación de la Tierra. Hemos llamado a este fenómeno “La danza de la luna”, que no tienen influencia sobre el clima, sino que simplemente consiste en cambios en la elevación máxima de la luna y su tiempo de visibilidad.
Gráfico: Tiempo de visibilidad de la Luna de iluminación
Tanto éste como el fenómeno de las estaciones del año se explican por el mismo motivo: la inclinación del eje de rotación de la Tierra y cómo este se va orientando con respecto al Sol o la Luna. Para su explicación hemos diseñado y construido con una impresora 3D un Telurio, en la que podemos manipular la sombra de la Tierra y la Luna producida por el Sol de forma manual y así, a la vez, poderlo utilizar en exteriores, al no tener una fuente lumínica (el Sol), que es como la mayoría de los Telurios funcionan, pero que tienen el inconveniente de tener que ser utilizados en oscuridad para que se produzcan las sombras.
Imagen del Telurio diseñado por nosotros
EVENTOS EN LOS QUE HEMOS PARTICIPADO
El proyecto ha sido expuesto por el alumnado en la VII Feria de la Ciencia en la Calle de Jerez durante los días 8 y 9 de Mayo, en donde ha sido galardonado como el «Mejor Proyecto de Divulgación Científica» con la invitación de poder ser expuesto en la Feria de la Ciencia de Bruselas de 2020.
Participación en la VII Feria de la Calle de Jerez
También ha sido expuesto en la 24ª Feria de la Ciencia del Parque de la Ciencia en Granada el día 11 de Mayo, teniendo la oportunidad también de visitar el Instituto de Astrofísica de Andalucía en Granada.
Participación en la 24ª Feria de la Ciencia del Parque de la Ciencia en la Calle
FUTURO DEL PROYECTO
El registro de datos se seguirá realizando y las gráficas se irán actualizando para ver la evolución del brillo de cielo de Jerez.
Estamos en contacto con las autoridades locales que se han interesado por nuestro trabajo y nos han pedido nuestra colaboración, concienciados de la importancia del problema de la contaminación lumínica.
Imagen de Gerd Altmann en Pixabay
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