Taller Práctico de Introducción a la Astronomía
Datos del Proyecto
Descripción de la Experiencia
Como describimos en la anterior entrada a este blog, el objetivo del taller es introducir al alumnado de 1º y 2º de la ESO en el conocimiento de nociones básicas relacionadas con la astronomía, así como en los instrumentos que se utilizan para su medida y observación.
Con el fin de poder realizar algunas observaciones nocturnas, organizamos la distribución de sesiones del proyecto de modo que pudiéramos aprovechar las horas tempranas de noche que proporciona el horario de invierno; con idea de centrarnos en el estudio del sol durante las sesiones posteriores al cambio de hora.
Procedamos a la descripción de las sesiones del proyecto:
1ª Sesión
La primera parte de la sesión consistió en una breve presentación del proyecto. A continuación cada miembro del alumnado fue haciendo su propia presentación a la vez que iban comentando qué conocimientos y tomas de contacto había tenido con la astronomía, qué le llamaba la atención y por qué se había interesado por el proyecto.
Una vez finalizadas las presentaciones, se les proyectó un vídeo que tenía por objeto introducirlos en nociones básicas de astronomía: objetos celestes–estrellas, planetas, satélites, meteoros, cometas, constelaciones, objetos celestes, etc. El alumnado mostró mucho interés por el tema, formularon gran cantidad de preguntas y aclararon muchas dudas, obteniendo bastante provecho de esta introducción.
Se les mostró un vídeo ilustrativo de cómo recoger imágenes del sol con cámaras estenopeicas fabricadas a partir de latas de refresco recicladas. Se les mostró una de estas cámaras ya preparada real de una de estas cámaras para que pudieran observarla de manera tangible.
En la última parte de la sesión aprovechamos que ya había anochecido y que el cielo estaba relativamente despejado para realizar una observación de algunos objetos celestes que podían verse en ese momento: usamos un telescopio y unos binoculares para observar la Luna, Venus en alguna de sus fases y Júpiter con sus satélites más visibles.
2ª Sesión
Comencé la sesión informando al grupo de la proximidad del eclipse parcial de Sol que iba a tener lugar el próximo viernes 20 de marzo. Para ello hubo que explicar en qué consistía un eclipse de este tipo, y la diferencia entre un eclipse total y un eclipse parcial.
– Sería interesante poder observar el eclipse…
– Para ello tenemos que mirar al sol, ¿cómo podemos hacerlo sin peligro?
– ¿Y si usamos una radiografía?
– ¡No!, el sol también puede dañar tu retina de forma permanente incluso a través de la radiografía.
– ¿Cómo hacemos entonces?
– Podemos proyectarlo en una superficie plana y observar esta proyección.
– ¿Como si estuviéramos en el cine…?
Así pues, nos propusimos la construir un proyector de fabricación casera que nos permitiese observar, de manera segura, la imagen del sol proyectada en el interior de una caja de cartón, a modo de cámara estenopeica. Para la fabricación de dichas cámaras, reutilizamos unas cajas de cartón que habían servido para llevar el pan de los bocadillos del recreo, en uno de sus laterales recortamos una ventana que posteriormente cubrimos con papel de plata, al que le abrimos un pequeño agujero con ayuda de un alfiler, chincheta o punzón fino.
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Cuando anocheció aprovechamos que el cielo estaba completamente despejado para hacer una observación a cielo descubierto con el telescopio de mayor apertura. Pudimos observar Venus y Júpiter con mayor aumento, llegando a ver los anillos de este último y cuatro de sus mayores satélites con bastante claridad. Observamos también otros objetos como las Pléyades y la nebulosa de Orión (M42).
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3ª Sesión
La primera parte de esta sesión la dedicamos a introducir al alumnado en aspectos como los equinoccios y los solsticios. Aprovechando la entrada del equinoccio de primavera, les mencionamos la existencia de Eratóstenes, y su método para demostrar la curvatura de la Tierra y para medir la circunferencia terrestre con una gran precisión, teniendo en cuenta los recursos con los que contaba en aquella época (hace más de 2000 años). Para todo ello nos servimos de este vídeo que podemos encontrar en youtube:
https://www.youtube.com/watch?v=UeIQnjOEGUY
Proponemos, pues, realizar una experiencia con el alumnado, que consiste en medir el ángulo que forman los rayos del sol y un poste vertical al suelo (gnomon) el día del equinoccio de primavera en el momento justo del mediodía y comprobar que coincide con la latitud del lugar. Para ello podemos usar dos procedimientos diferentes:
- Usar un clinómetro de fabricación casera con el que apuntaremos al Sol en el momento justo del mediodía, para medir el ángulo buscado.
- Conocida la longitud del gnomon, medimos la longitud de su sombra, y obtenemos el ángulo buscado mediante trigonometría o bien usando algún programa informático (como el Geogebra), que nos permita representar la situación y, posteriormente, nos proporcione la medida del ángulo.
Les informamos también de la existencia del proyecto Eratóstenes, en el cual participaban Centros de todo el mundo para recrear el experimento de Eratóstenes en la actualidad.
La segunda parte de la sesión la dedicamos a confeccionar nuestros clinómetros. Para ello, utilizamos el material proporcionado en el maletín del joven astrónomo:
Usamos para ello elementos tan sencillos como: una fotocopia del clinómetro, cartón para darle consistencia, una cañita para usar como mirilla, y una cuerda con algo de peso en el extremo a modo de plomada. Para apuntar al Sol sin peligro pegamos un trozo de cartón a un palillo de dientes que lo mantuviera suficientemente separado de la cañita para que al apuntar al sol, éste, a través de la cañita se proyecte sobre dicho trozo de cartón. Una vez terminados los clinómetros, les dimos las nociones necesarias para poder usarlos.
Con todo ello, ya estamos en condiciones de realizar nuestra experiencia de cómo medir la latitud el día de equinoccio de primavera.
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Sesión extra
El día 19 (día muy próximo al equinoccio de primavera) de marzo nos reunimos con el alumnado en el patio del Centro escolar poco antes de las 13:30. Llevábamos útiles para calcular el ángulo de incidencia de los rayos solares por diferentes métodos: metros, clinómetros de fabricación casera, tizas, calculadoras, goniómetros, recogedores cuyo mango usamos como gnomon.
Medida usando el clinómetro.
El clinómetro iba dotado de una cañita de manera que al conseguir que los rayos solares la atravesaran proyectando la luz sobre una cartulina perpendicular a ella, su péndulo marcaba con cierta precisión el ángulo que pretendíamos medir, de modo que al coincidir aproximadamente con el mediodía solar, daba un valor muy similar a la latitud del lugar.
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Medida a través de la sombra del gnomon.
Usando postes verticales de diferentes medidas y calculando el cociente de las medidas de la sombra entre la longitud del gnomon, obtenían la tangente del ángulo buscado.
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Sesión extra
Quedamos en el patio con el alumnado poco antes de las 10:00 h., hora a la que estaba previsto el máximo del eclipse que pretendíamos observar, llevábamos nuestras cajas a modo de cámaras estenopeicas, elaboradas con objeto de observar la proyección del sol en su interior. No obstante el cielo estaba completamente nublado, las nubes impedían incluso localizar el lugar exacto del sol en el cielo. No nos fue posible observar el eclipse.
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4ª Sesión
Nos centramos en la confección de nuestras cámaras estenopeicas. Nuestro objetivo era que, al finalizar la sesión, cada alumno tuviera terminada su cámara y dispuesta para colocarla en donde estimaran oportuno.
El primer paso consistía en quitar de la lata de refresco la tapa por donde sale el líquido. Para ello, optamos por utilizar limas para rebajar el borde hasta que cediera la tapadera.
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En el segundo paso, el alumnado construyó una tapadera de cartulina negra y cinta adhesiva negra, de manera que fácilmente se pudiera abrir y cerrar la lata, pero que, una vez cerrada, su interior quedase completamente protegido de la luz.
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El tercer paso tenía por objeto abrir un agujerito en la parte central de la lata para que fuera el estenopo de nuestra cámara. Provisionalmente lo dejamos tapado con cinta adhesiva negra.
https://www.dropbox.com/s/zar3nyw0fjd6o3s/P1040992.JPG?dl=0
El cuarto y último paso consistía en introducir la cartulina fotográfica en su interior, la cual quedaba hecha casi un cilindro en el interior de la lata, pero tomando la precaución de que el estenopo no permaneciera tapado por ella. Haciendo uso de un trozo de cartulina, el alumnado pudo observar cómo el papel cambia de color con la luz quedando en blanco la silueta de algún objeto colocado en cima y que lo tape parcialmente.
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Durante la última parte de la sesión, el alumnado subió a la cubierta del Centro educativo con el fin de que pudiera observar cómo deben quedar colocadas las cámaras. Allí ya había algunas cámaras-latas que llevaban colocadas en exposición durante dos o tres meses. Mostramos al alumnado cómo estaban colocadas (con bridas) y el procedimiento para quitarlas correctamente, extrayendo así una de ellas con idea de mostrar en la próxima sesión cómo se realiza el tratamiento de la imagen.
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5ª Sesión
Nos centramos durante esta sesión en realizar experimentos relacionados con el Sol. Mostramos al alumnado diferentes modelos de relojes solares. A continuación procedieron a la construcción de un reloj solar de pared y otro para colocar en el suelo, ambos de cartulina. También pudieron observar y manejar un reloj analemático que posee el instituto.
http://www.sundialzone.com/vertical/sundial.html
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En una segunda parte de la sesión, el alumnado hizo uso de sus cajas estenopeicas para observar la proyección del Sol en su interior. El experimento consistía en medir el diámetro de la esfera solar proyectada y la distancia de dicha proyección al estenopo. Teniendo en cuenta estos datos y que la distancia entre la Tierra y el Sol es de aproximadamente 150 000 000 de kilómetros, realizaron una estimación del diámetro real del Sol, obteniendo un valor bastante aproximado, teniendo en cuenta la baja precisión de los instrumentos utilizados.
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La última parte de la sesión la dedicamos a mostrar al alumnado el procesamiento de una imagen obtenida a partir de una cámara estenopeica confeccionada a partir de una lata de refresco reciclada.
https://www.dropbox.com/s/ibp3uwtqei2lq4t/20150428_184955.mp4?dl=0
6ª Sesión
Preparación de las actividades que vamos a exponer en la Feria de las Ciencias.
Organizamos al alumnado en pequeños grupos de manera que cada uno de ellos presentase algunas de las actividades que venimos realizando en Profundiza con el fin de describirlas en los stands de Profundiza y del IES Itálica en la Feria de la Ciencia. Algunas de estas presentaciones fueron:
- Breve introducción a la Astronomía.
- Medida de la Latitud y el radio de la Tierra mediante la experiencia de Eratóstenes.
- Fundamentos de los relojes de Sol y cómo construirlos.
- Realización de solarigrafías con cámaras fabricadas a partir de latas de refresco recicladas.
- Observación del Sol por proyección, utilizando para ello cajas de cartón a modo de cámara estenopeica (para observación de eclipses, manchas solares… ).
- Descripción del Telescopio astronómico, relación entre las distancias focales y los aumentos, diámetro del objetivo, luminosidad, aberraciones en las lentes, etc.
- Descripción de las constelaciones más destacadas, haciendo uso para ello de una bóveda dentro de la que proyectábamos el cielo nocturno del hemisferio norte usando para ello un proyector de estrellas y constelaciones.
https://www.dropbox.com/s/9r1cbvvqen6ngck/Estrellas%20y%20objetos%20visibles.pdf?dl=0
https://www.dropbox.com/s/4aenc50k9gh3qd5/Relojes%20de%20Sol.pdf?dl=0
Otras de las actividades que realizaban nuestros alumnos de Profundiza en la Feria de las Ciencias era la fabricación de sencillos instrumentos de observación hechos de cartulina: diferentes modelos de relojes de sol, cartas celestes, cámaras estenopeicas a partir de latas de refresco, etc.
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7ª Sesión
Utilizamos simuladores del cielo nocturno para dotar al alumnado de conocimientos que les permita identificar estrellas y constelaciones especialmente destacadas en el cielo nocturno. Mediante estas aplicaciones pudimos observar el movimiento rotatorio aparente de las estrellas alrededor de la Polar y en sentido contrario al giro de las agujas del reloj.
Comenzamos introduciendo a los alumnos y alumnas en el uso del programa informático Stellarium: cómo cambiar la ubicación, coordenadas azimutales, fecha, hora, etc. Utilizamos enfilaciones desde la Osa Mayor y Casiopea para localizar la Estrella Polar y otro tipo de enfilaciones para identificar Arcturo y Spica.
Otro de los conceptos que abordamos fue el de la eclíptica, su relación con las constelaciones zodiacales y con las ubicaciones de los planetas en el cielo. De este modo, haciendo uso del simulador, pudieron observar a Venus en la constelación de Géminis, Júpiter en Cáncer, y Saturno entre Libra y Escorpión. Aprendieron algunos caracteres que diferencian los planetas de las estrellas: magnitud, movimiento con respecto a las estrellas, etc.
En una segunda parte de la sesión quitamos las líneas y los nombres de las constelaciones y realizamos una actividad en la que el alumnado tenía que localizar las estrellas y constelaciones que habían aprendido usando los recursos que acababan de adquirir. Usando los planetas como guía, trazaban también una línea imaginaria que representaba la eclíptica.
https://www.dropbox.com/s/knsmy4uxa7oqhq4/20150519_191858.jpg?dl=0
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También tratamos aspectos como la relación de la astronomía con la mitología. Buscamos algunos relatos mitológicos que involucraban algunas de las constelaciones estudiadas.
En una última parte de la sesión mostramos al alumnado un recurso para poder estimar la hora a partir de la posición de las estrellas en el firmamento. Para ello usamos como indicador la línea que une la polar con las estrellas Dubhe y Merak de la Osa Mayor, en una circunferencia imaginaria dividida en 24 partes iguales. Teniendo en cuenta que cada día hay un desfase de 4 minutos con respecto al anterior obtendríamos para cada día una estimación de la hora “solar” en ese instante.
http://micosmos.com/didactica/reloj_estelar/reloj_estelar.htm
Para practicar esta idea, hicimos una simulación del cielo nocturno mediante el ordenador y con el método, obteníamos una estimación de la hora con una cierta aproximación.
8ª Sesión
Para el desarrollo de esta última sesión, cada alumno trajo de vuelta las latas que habían usado para recoger sus solarigrafías. Cada cuál extraería su cartulina fotográfica del interior de la lata y la introduciría en el scaner para su posterior tratamiento informático. Una vez digitalizada la fotografía, procedían a su tratamiento con el programa informático Gimp; de esta forma, invirtiendo los colores y volteando la imagen, positivaban la fotografía. Por último, se lograba una cierta mejoría de la imagen con un adecuado tratamiento del brillo y el contraste.
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Por último, con el fin de conservar la imagen en el papel fotográfico, se nos ocurrió usar un baño de fijador fotográfico, con las cartulinas extraídas de las latas. Para la preparación de la correcta concentración de dicho líquido se nos presentó un curioso problema de capacidad de recipientes: queríamos obtener 25 cl, pero sólo disponíamos de una botella de 2 litros, otra de 1,5 litros y otra botella de 75 cl.
https://www.dropbox.com/s/eiwmm2wzfac5by1/20150526_195742.mp4?dl=0
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A continuación podemos observar algunas de las fotografías tomadas por el alumnado con estas cámaras.
La imagen rojiza es la escaneada a partir de la cartulina extraída de la lata y se corresponde con el negativo de la imagen real. Las imágenes azuladas son las obtenidas al positivar las anteriores usando para ello un tratamiento informático. Las líneas en forma de arco que aparecen en el cielo de alguna de las fotografías son las trayectorias solares aparentes. Las más bajas son las pertenecientes a épocas próximas al solsticio de invierno y las más altas las próximas al verano.
Imagen de Shutterstock.
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