LA FORMA DE LA TIERRA

La Tierra
Aprendemos también cosas sobre la Tierra mirando a la
Luna y a las estrellas
¿Por qué los griegos antiguos ya sabían que la Tierra era
redonda?
¿Qué movimientos presenta la Tierra?
¿Por qué hay estaciones del año?
LA FORMA DE LA TIERRA
• Para nuestros sentidos la Tierra parece plana y
muchas culturas antiguas pensaban que
efectivamente lo era, por lo que tenían un
miedo visceral a acercarse al borde de la Tierra
y caer al vacío.
• Sin embargo, mediante observaciones
detalladas podemos llegar a una conclusión
muy diferente.
• ¿Qué observaciones podemos hacer para
pensar que la Tierra no es plana?
¿Cómo es la Tierra?
• Formulación y demostración de hipótesis científicas
• Eratóstenes (276 – 196 a.C.) observó que a mediodía del 21 de junio
(el solsticio de verano - el día más largo del año), el Sol brillaba en
el fondo de un pozo vertical profundo en la ciudad de Siena
(actualmente Assuan, en Egipto), lo que indicaba que el Sol estaba
en el cenit (su punto más alto en el cielo) en este momento.
• Sin embargo, en el mismo instante, en Alejandría, situada 820 km al
norte de Siena, el Sol no estaba exactamente en el cenit, sino 7,2º
hacia el sur, lo que hacía que cualquier objeto puesto vertical sobre
el suelo (por ejemplo, un obelisco), proyectase una pequeña sombra.
• Con estos datos puedo hacer dos hipótesis sobre la forma de la
Tierra. ¿Cuáles?
EL TAMAÑO DE LA TIERRA
Hipótesis 1
• La Tierra es plana
Hipótesis 2
• La Tierra no es plana sino
curva
¿Cómo podemos probar las
diferentes hipótesis?
• Pista: Hay que mirar al cielo por la noche
¿Podemos usar las estrellas para
demostrar que hipótesis es correcta?
Vamos a suponer que la
Tierra es plana (hipótesis
1) y observamos una
estrella muy … muy
lejana.
¿veríamos la estrella
desde cualquier punto de
la Tierra?
Ahora vamos a suponer
que la Tierra es esférica
¿Podemos usar las estrellas para para
demostrar que hipótesis es correcta?
Podemos usar la Estrella Polar
para comprobar ambas
hipótesis.
Quito
Helsinki
Guadalajara
Hipótesis 1: Si la Tierra fuese
plana nuestra posición sobre la
superficie terrestre sería
indiferente, siempre veríamos la
Polar con el mismo ángulo.
Hipótesis 2: Si la Tierra es esférica, el ángulo con el que vemos la estrella
Polar va cambiando a medida que nos movemos en dirección norte – sur (si
nos movemos este – oeste el ángulo no cambia). INCLUSO HAY SITIOS
DE LA TIERRA DESDE DONDE NO SE VE LA POLAR
Si estuviésemos situados en el Polo Norte, nuestro horizonte local sería una línea
tangente a la circunferencia terrestre, en esta posición la Estrella Polar estaría
situada justo en la vertical haciendo un ángulo de 90º con el horizonte local.
Polar
horizonte local
Polo
Norte
Guadalajara
Ecuador
1. Dibuja el horizonte local para
el Ecuador y Guadalajara y
calcula cuál es el ángulo entre la
Polar y el horizonte local en
cada caso. Si viajásemos desde
el Ecuador hasta el Polo Norte
pasando por Guadalajara ¿Qué
le pasaría a la Estrella Polar a
medida que nos vamos
moviendo?
2. ¿Cómo calculaban los
marineros de los s. XVI a XIX
su latitud cuando estaban en alta
mar?
LA FORMA DE LA TIERRA
2. ¿Cuál debe ser la forma de la
Tierra teniendo en cuenta que en los
eclipses de Luna su sombra es curva
Se puede hacer un experimento con los niños, usando
diversos objetos para ver que tipo de sombras proyectan
¿Qué hipótesis es correcta?
Hipótesis 1
• La Tierra es plana
Hipótesis 2
• La Tierra no es plana sino
curva
Hipótesis 2: datos
Alejandría-Siena = 820 km
7,2º
La sombra
del obelisco
presenta un
ángulo de
7,2º con los
rayos solares
que es igual
al ángulo
“X” que
presentan
Alejandría y
Siena vistas
desde el
centro de la
Tierra (X =
7,2º).
La
circunferenci
7,2º
Alejandría-Siena = 820 km
x
Distancia Siena – Alejandría (820 km)
es a 7,2º (X)
lo que la
Circunferencia de la Tierra (L)
es a 360º
L
Rt
L = (360º * 820 km) / 7,2º
L = 41.000 km
Como L = 2 p RT
RT = 41.000 / 6,28 = 6.528 km
Radio medio real de la Tierra = 6.371 km
Movimientos de la Tierra
Mirando “el Universo”
• Cuando miro el cielo ¿Qué objetos veo?
• ¿Esos están quietos o me parecen que se
mueven?
El cielo
Objetos
¿Se mueven?
El cielo
Objetos
• Sol
• Luna
• Estrellas
• Planetas
• Cometas
• Meteoritos
¿Se mueven?
• Si
• Si
• Si y No
• Si y Si
• Si y Si
• Si
OBSERVACIONES
• ¿Sale el Sol siempre por el mismo punto y
se pone también por el mismo punto?
• ¿Su movimiento es uniforme o es irregular?
• ¿La altura máxima que alcanza el Sol es
siempre la misma y a la misma hora?
• ¿Sale la Luna siempre por el mismo punto y
se pone también por el mismo punto?
• ¿Tiene la Luna siempre el mismo aspecto?
MOVIMIENTOS DEL SOL
1. Marca con números
consecutivos (1, 2 ...), las
posiciones sucesivas del Sol
desde que sale hasta que se
pone, señala con flechas el
camino del Sol. ¿Cuál será la
posición del Sol a mediodía
solar? ¿A qué hora oficial
sucede esto?
2. En el equinocio la duración
del día y de la noche es
idéntica ¿Cuanto dura cada
uno de ellos? Si esto es así ¿A
qué hora sale el Sol y a qué
hora se pone ese día?
W
E
21 de Septiembre
N
3. La velocidad de movimiento del Sol ¿Es constante o no lo es? Es decir ¿Tarda el mismo
tiempo en ir del punto 1 al 2, que del 4 al 5?
4. ¿Sale el Sol todos los días del año por el mismo punto?
PUESTA DE SOL
Observa la siguiente imagen,
está tomada el 23 de Julio de
2005 a las 18 horas ¿En qué
dirección apunta la sombra del
niño?
Puesto que todavía quedan más
de 3 horas para que el Sol se
ponga ¿Cómo debe moverse la
sombra del niño?
Entonces ¿Por dónde se pone el
Sol?
¿Por qué se sale y se pone el Sol?
FASES DE LA LUNA
A medida que la Luna va pasando por sus diferentes fases los
elementos internos que dibujamos en la clase anterior ¿cambian
o permanecen inmutables?
8
9
15
16
22
23
¿Cuál es la duración de un ciclo lunar? Este
cambio en la iluminación de la Luna ¿Puede
tener alguna relación con el movimiento de
salida y puesta de Luna? Cada una de las dos
zonas iluminadas en la Luna ¿Pueden tener
un equivalente en la Tierra?¿Qué causa esas
zonas de iluminación diferente en la
Tierra?¿Pueden tener el mismo origen en
ambos casos (Tierra y Luna)? ¿Podemos
construir un modelo que explique las fases de
la Luna?
ECLIPSES
ECLIPSE DE SOL
8: ¿Existe en el cielo algún
objeto de suficiente tamaño
para que oculte el Sol?
9: ¿Cuándo se oculta el Sol, la
Luna está siempre en la misma
fase?
ECLIPSES DE LUNA
10: ¿Existe en el cielo algún objeto de suficiente tamaño para que
oculte la Luna?
11: ¿Cuándo se oculta la Luna, ésta está siempre en la misma fase?
12: ¿Cómo es la sombra de la Tierra cuando oculta la Luna? ¿Es recta o es
curva? Aquí tienes varias imágenes para saberlo
EL SISTEMA SOL-TIERRALUNA
¿Cuál es la relación entre los 3 cuerpos en cuanto a posición relativa de
unos con otros?
Por último, con todas estas observaciones podemos construir una teoría que
explique todos los hechos anteriores y que explique las relaciones entre el Sol, la
Tierra y la Luna y que prediga lo que va a suceder en el futuro con todas esos
cuerpos.
MOVIMIENTOS DE LA TIERRA
(ROTACIÓN)
N
a
c
b
W
E
a
S
Sol
Observa el dibujo y piensa: “si
el Sol sale por el Este y se pone
por el Oeste, pero el Sol está
quieto y es la Tierra la que rota
¿Cuál debe ser el sentido de
rotación del planeta?” (márcalo
sobre la elipse superior, en la N
de norte).
ROTACIÓN
N
c
b
W
E
a
S
Sol
El punto “a” recorre una
circunferencia terrestre en un
tiempo (t) de 24a horas. Por otro
lado, como el círculo sobre el que
se mueve es el más grande de la
Tierra, su radio es igual al radio
(R) de la Tierra; así que la
longitud (L) de la circunferencia
que recorre el punto “a” viene
dada por: L = 2 p R
Entonces la velocidad (V) del punto “a” es: Va = L / t
ROTACIÓN
N
c
b
W
E
a
Sol
El punto “c” recorre, sin
embargo un círculo mucho más
a
pequeño, su radio
(r = 100 km),
¿Cuál es la longitud (Lc) de la
circunferencia que recorre
dicho punto? Como tarda
también 24 horas en dar una
vuelta a la Tierra ¿Cuál es la
velocidad Vc de este punto?
S
¿Qué implicación a escala de la Tierra puede tener esta
diferencia de velocidades?
ROTACIÓN (NOCHE)
a
Ahora tenemos la Tierra en
rotación durante la noche, cuando
se ven las estrellas. Tiene que tener
el mismo movimiento de rotación
que durante el día; así que marcalo
sobre la elipse más grande. En la
dirección norte (N), el eje de
rotación apunta a una estrella
específica (dibujada en negro)
¿Cómo se llama esta estrella?
¿Cuál debe ser su movimiento?
ROTACIÓN (NOCHE)
a
Cualquier otra estrella que no sea
esta por la rotación de la Tierra
parecerá que realiza un movimiento
circular alrededor de la anterior,
marca con una flecha la dirección de
movimiento aparente de la estrella
“a”. Si partimos del punto donde
está situada “a” ¿Cuando hallan
pasado 12 horas donde estará “a”?
¿Y cuando hallan pasado 24 horas?
¿Alrededor de dónde parecen moverse todas las estrellas?
¿Cuál será pues el movimiento de la estrella situada en el
centro de la imagen?
¿DAN VUELTAS LAS ESTRELLAS
ALREDEDOR DE UN PUNTO?
Por qué las estrellas más alejadas de la
Polar dibujan un arco más largo?
Las demás estrellas ¿Qué tipo de movimiento realizan?
¿Cuántos
grados se
moverá
cada
estrella en
un día?
DEMOSTRANDO LA
ROTACIÓN DE LA TIERRA
Fue demostrada por Jean Foucault en 1851 mediante el estudio del movimiento de un
péndulo. El péndulo es una masa suspendida de un hilo que realiza su movimiento
siempre en el mismo plano, siendo independiente su movimiento de cualquier otro
movimiento exterior.
DEMOSTRANDO LA
ROTACIÓN DE LA TIERRA
• Este es un ejercicio a desarrollar por parejas.
Vamos a suponer que estamos en el Polo Norte
y tenemos un péndulo, como normalmente no
es un objeto corriente, podemos sustituirlo por
un lápiz. Con el lápiz vamos a simular el
movimiento pendular, siempre en el mismo
plano; la Tierra debajo de nuestros pies, sin
embargo, está en rotación.
DEMOSTRANDO LA
ROTACIÓN DE LA TIERRA
• 1. Toma un circulo de papel o cartón (será la Tierra),
dibuja su centro (será el Polo Norte), apoya suavemente
el lápiz sobre el Polo y comienza a realizar su
movimiento pendular. Si la Tierra no estuviera en
rotación ¿Qué le pasa al movimiento del péndulo con
respecto a la Tierra?
• 2. Ahora tu compañero simulara la rotación del planeta,
y para ello debe girar el círculo ¿En qué sentido, horario
o antihorario, debe girar el círculo? ¿Qué le sucede al
plano de movimiento del péndulo con respecto a la
Tierra?
EL PÉNDULO DE FOUCAULT
MOVIMIENTOS DE LA TIERRA
Además del movimiento de rotación, la Tierra también se desplaza alrededor del
Sol cada año, en un movimiento que se denomina …. Dos son los grupos de
observaciones que sugieren que la Tierra se mueve alrededor del Sol.
1.- La posición de las estrellas ¿Cómo podemos explicar estas dos fotos tomadas a la misma hora
con 6 meses de diferencia?
21 de Septiembre
21 de Marzo
TRASLACIÓN
2
1
La Tierra gira alrededor del Sol en un movimiento casi circular
¿Cuántos grados se desplaza cada día?
1º
¿Cuántos grados giran las estrellas cada noche?
360º
Pero estos dos movimientos han de acumularse
¿Cuántos grados reales giran las estrellas cada noche?
361º
Entre los puntos 1 y 2 ¿Cuántos grados reales han girado las
estrellas?
180º
TRASLACIÓN
21 de Septiembre
21 de Marzo
Al cabo de medio año las estrellas parecen haber girado media vuelta
Constelación 3
Constelación 2
Constelación 1
3
1
2
2. Las estrellas en salida o la puesta de Sol. En el momento de la
salida del Sol se pueden observar las estrellas que hay alrededor del
punto donde sale. Si el Sol y las Tierra permaneciesen fijos las
estrellas serían siempre las mismas. Como la Tierra se mueve, con el
tiempo las constelaciones van cambiando
Constelación 3
Constelación 2
Constelación 1
3
1
2
1. Supongamos que estamos en el punto 1, cuando sale el Sol, ¿Qué
constelación estará relacionada con el amanecer? Si la Tierra se
desplaza a los puntos 2 y 3 ¿Qué constelación corresponderá en cada
caso?
Constelación 3
Constelación 2
Constelación 1
3
1
2
Después de que haya pasado 1 año, con respecto al punto 1, ¿Dónde estará la
Tierra? El Sol describe en la esfera celeste un movimiento aparente a lo largo del
año sobre un círculo máximo llamado eclíptica.
La Tierra se mueve hacia el Este 1° por día, proyectándose sobre las 12
constelaciones del Zodíaco. Esta es la manera en que percibimos la traslación de
la Tierra alrededor del Sol desde la superficie de nuestro planeta.
¿QUÉ ES LA PRIMAVERA?
¿Cuáles son las estaciones del año?
¿Por qué se producen las estaciones?
Cuando estamos en verano en Guadalajara (España)
¿Qué sucede en Buenos Aires (Argentina)?
EL EJE DE ROTACIÓN
21 de Marzo
21 de Diciembre
21 de Junio
21 de Septiembre
1. Observa el diagrama anterior y fíjate que no varía la posición
relativa del eje de rotación a lo largo del año, siempre está
inclinado en el mismo sentido. Imaginemos que estamos el 21 de
Diciembre y la Tierra gira sobre su eje de rotación ¿Cuando
amanece en el Polo Norte? ¿Cuándo anochece en el Polo Sur?
EL EJE DE ROTACIÓN
21 de Marzo
21 de Diciembre
21 de Junio
21 de Septiembre
2. Si ahora pasamos al 21 de Junio ¿Cuando amanece en el Polo
Norte? ¿Cuándo anochece en el Polo Sur? Fíjate que siempre hay
una línea en cada hemisferio que define aquellas zonas en la que
siempre es de día o de noche, a esa línea se le llama Circulo Polar
(Ártico o Antártico).
Pola
r
Pola
r
Polo
Nort
e
Gua
da
Ec u a
dor
Gua
da
lajar
a
lajar
a
Polo
Nort
e
Ecua
dor
21 Junio
21 Diciembre
Las dos situaciones extremas de verano e invierno están representadas en el
diagrama inferior ¿Cuál corresponde a cada una de ellas? En cada una hemos
representado un edificio situado en la ciudad de Guadalajara, dibuja la sombra
de cada edificio. La sombra indica la altura relativa del Sol sobre el horizonte
¿En cuál de las dos situaciones está más alto?
Pola
r
Pola
r
Polo
Nort
e
Gua
da
Ec u a
dor
Gua
da
lajar
a
lajar
a
Polo
Nort
e
Ecua
dor
21 Junio
21 Diciembre
En cada una de las dos situaciones de verano e invierno hay un punto de la
Tierra donde el Sol cae vertical en cada uno de esos dos días
¿Dónde está ese punto en verano y dónde en invierno?
Como la Tierra gira, ese punto describe un círculo sobre la Tierra
¿Cómo se llama ese círculo? ¿Por qué se llama así?