SECUENCIA DE TRABAJO PARA LA OBSERVACIÓN DEL SOLSTICIO DE DICIEMBRE DE 2011

Proyecto

“DETERMINACIÓN DE LA INCLINACIÓN DEL EJE TERRESTRE A TRAVÉS DE LA OBSERVACIÓN CONJUNTA DE EQUINOCCIOS Y SOLSTICIOS”

Docentes e Investigadores en Enseñanza de la Astronomía de Argentina, Brasil y Uruguay

Diciembre de 2011 a junio de 2012

Estimados amigos y colegas Para el trabajo previsto en el presente Proyecto, serán necesarias distintas observaciones, registros, mediciones, etc., cuyos resultados cuantitativos serán principalmente de ángulos y longitudes. Es importante notar que no será condición necesaria la medición de instantes ni de intervalos de tiempo (por ejemplo, para el mediodía solar verdadero) debido a que trabajaremos principalmente sobre la dimensión espacial (ángulos y longitudes) y no sobre la dimensión temporal de los fenómenos a estudiar (solsticios y equinoccios). De todos modos, deberemos registrar fecha y hora de cada observación, como parte del proceso de medición, aunque tales datos no serán utilizados para ningún calculo posterior.

Por ser el objetivo primario del Proyecto la medición en forma indirecta de la oblicuidad de la Eclíptica (ε),

y esto lo haremos a partir de la medición de ángulos en el plano del meridiano local, es importante tener en claro cuáles observaciones y mediciones son realmente esenciales y cuáles, si bien importantes, no condicionan el resultado final buscado. Cabe destacar que la intención más profunda de este nuevo Proyecto es el compartir juntos, en distintos lugares de nuestra Región y en forma simultánea, la observación (en sentido amplio) de solsticios y equinoccios. Que tengamos un objetivo concreto, cuantitativo, de ningún modo reemplaza ni es más

importante que lo mucho que podamos generar a través del trabajo compartido, más allá del valor de ε que podamos obtener cuando finalice el Proyecto. Para que a medida que avance el Proyecto podamos comparar los resultados obtenidos, y realizar luego un análisis de los errores experimentales, es condición necesaria que todas las varillas (los gnomons) tengan una longitud de un metro (1 m), sin excepción (medido entre el agujero de la arandela y el suelo plano). Asimismo, sería de gran importancia que el lugar de observación fuera siempre el mismo, durante los seis meses previstos para el presente Proyecto. En caso de que el día exacto del solsticio estuviera nublado, esta actividad puede ser realizada varios días antes o después. El solsticio de diciembre de 2011 sucederá el día 22, a las 05 horas y 30 minutos de TU (TU: Tiempo Civil en Greenwich, convención utilizada como referencia para todo el mundo), por lo que recomendamos que las observaciones sean realizadas entre los días 19 y 25 de diciembre. Es fundamental tomar la mayor cantidad de registros posibles. En especial, tablas de valores, registros fotográficos, relatorías de la experiencia en general y de las preguntas, dificultades, etc., que vayan surgiendo, y todo otro dato que ustedes consideren importante para mejorar el trabajo a futuro. Más allá de la forma de comunicación que cada equipo quiera disponer, les pedimos que nos envíen datos, textos y fotos (en alta resolución) a la dirección nestor.camino@speedy.com.ar , con copia al resto de la lista de participantes.

La bibliografía básica que utilizaremos, en la cual están descriptos dispositivos y métodos, es la siguiente (disponible en versión electrónica, ya enviada en nuestra anterior comunicación):

Revista “El Gnomon patagónico”. 1998-1999.

“Observación conjunta del equinoccio de marzo”. Caderno N°31, SBPC. 2009

Presentación “Fundamentos observacionales del Globo Terráqueo Paralelo”. 2011.

Presentación “Proyecto Internacional Globo Local”. 2011.

Presentación “Pelotas 2011_Observación conjunta de Solsticios y Equinoccio”. 2011. La secuencia temporal de observaciones y registros debería ser la siguiente:

1. Instalación del gnomon recto vertical.

Se instalará una varilla recta de un metro (1 m) de largo, en forma perpendicular al suelo, en una zona plana y que esté iluminada directamente por el Sol durante todo el día del solsticio. En cada instante de observación, se marcará sobre el suelo el extremo de la sombra que da el gnomon (con un clavo, estaca, etc.). Se unirá con un hilo la base del gnomon con el clavo (el extremo de la sombra de éste); asimismo, se unirá con otro hilo (si fuera de distinto color, mejor) el clavo con el agujero de la arandela del gnomon. Los hilos en el suelo representan sombras, los hilos en el “aire” representan rayos de Sol.

2. Determinación de la línea Norte-Sur en el lugar de observación.

Junto con la vertical astronómica, materializada por el propio gnomon, la determinación de la línea Norte-Sur permitirá materializar el plano del meridiano astronómico en el lugar de observación donde se ubica el observador. Es necesario tener determinada la línea Norte-Sur antes de realizar las observaciones del próximo solsticio. El método propuesto para esta determinación es buscando las simetrías espaciales de las sombras durante un día (método “de las alturas iguales”). Si se utilizara una brújula (lo que no recomendamos), es necesario conocer la “declinación magnética” del lugar de observación. Para este Proyecto, no es necesario determinar el instante de la sombra más corta del gnomon (mediodía solar verdadero), pero si se desea, debe hacerse a posteriori de la determinación de la línea Norte-Sur, dado que ambos resultados no pueden obtenerse el mismo día. La línea Norte-Sur se determina por única vez, a menos que se cambie el lugar de observación.

3. Instalación de una esfera blanca lisa.

La intención de disponer de una esfera lisa es para registrar continuamente los terminadores durante el día del solsticio, observando su evolución e identificando qué región de la esfera queda siempre iluminada y qué región queda siempre sin iluminación directa del Sol. Asimismo, buscaremos explorar sobre la esfera lisa en qué posiciones se da que una pequeña varilla (2 cm de largo), en algún momento del día, tiene al Sol directamente sobre su vertical (“no da sombra”).

4. Instalación de un Globo Terráqueo Paralelo.

El Globo Terráqueo Paralelo representa fielmente al planeta Tierra real, a partir de una condición geométrica espacial, la “homotecia” entre ambas esferas. Así, podremos visualizar sobre la representación lo que está sucediendo en tiempo real sobre el planeta real. Del mismo modo que con la esfera lisa, buscaremos seguir la evolución del estado de iluminación del Globo durante el solsticio. Acorde con los objetivos del Proyecto Globo Local, dispondremos pequeñas varillas en distintos puntos del globo (el propio lugar de observación, sobre el meridiano del lugar, sobre el paralelo del lugar, etc.), y tomaremos fotos antes del mediodía, durante el mediodía y después del mediodía solar verdadero, desde los cuatro puntos cardinales, y desde el cenit del lugar de observación sobre el Globo (para más detalles, ver nota adjunta de invitación para participar en el Proyecto Globo Local).

5. Medición de la altura angular del Sol a mediodía solar verdadero.

En el próximo solsticio, desde temprano y hasta lo más tarde que se pueda, dado que por ser este día el más largo del año y ya casi en período de receso y finales de los ciclos lectivos las posibilidades de cada equipo seguramente serán variadas, deberemos marcar las sombras y los rayos de luz en distintos momentos del día. En particular, es muy importante marcar la sombra más corta (la proyectada sobre la línea Norte-Sur), marcando esta sombra y el rayo de luz correspondiente con hilos de distinto color que el resto. Al final del día, quedarán definidos dos conjuntos de hilos: uno sobre el suelo, el registro de las sombras del gnomon; y otro en el espacio entre el extremo del gnomon y el suelo, el registro de los rayos de luz del Sol que pasaron por la arandela del gnomon. En ambas estructuras se formarán figuras geométricas muy interesantes, en el plano y en el espacio tridimensional, propias del solsticio de diciembre. El ángulo que deberemos medir, como se indica en la imagen de la derecha, es el que forma el hilo que representa la luz del Sol en el plano del meridiano, con respecto al gnomon. El ángulo así determinado corresponde a la máxima altura angular del Sol sobre el horizonte local, cuando cruzaba el plano del meridiano (en el instante del mediodía solar verdadero), durante el solsticio. Como resultado de este primer día de observación del Proyecto, tendremos un conjunto de datos que consistirán en las distintas alturas máximas del Sol durante los correspondientes mediodías locales. Durante el equinoccio de marzo, repetiremos estas observaciones, obteniendo otro conjunto de ángulos de la máxima altura angular del Sol en cada lugar. De la comparación entre estos dos conjuntos de valores obtendremos un primer valor de la inclinación del eje terrestre. Durante el solsticio de junio tendremos un nuevo conjunto de valores, los cuales al compararlos con los correspondientes al equinoccio de marzo nos darán un segundo valor de la oblicuidad de la Eclíptica. Luego de un tratamiento de incertezas, finalizaremos el proceso con un único

valor de ε, que representará el trabajo en conjunto de todos quienes hayamos compartido el Proyecto.

La inclinación de los rayos de luz en solsticios y equinoccios, así como el largo de las sombras proyectadas (si se utilizan gnomons idénticos de 1 m de largo), dependen únicamente de la latitud del lugar de observación (ϕ) y de la declinación del Sol (δ

).

Sin embargo, la amplitud angular entre las direcciones bajo las cuales llegan los rayos de luz del Sol entre solsticios y equinoccios es común a todos los lugares de

observación, debido a que tal amplitud se corresponde con la inclinación del eje terrestre con respecto al eje de su órbita (la “oblicuidad de la Eclíptica”, ε).

Esquema para mostrar las relaciones geométricas entre el mega-espacio y los ángulos bajo los cuales llega la luz del Sol y los largos de las sombras de gnomons de igual longitud en el plano del meridiano local (a mediodía solar verdadero local), en distintos lugares de observación sobre la Tierra, durante solsticios y equinoccios.