EJERCICIOS SOBRE EL MODELO SOL/ TIERRA (para plantear

Joaquin Martinez Torregrosa
Firmado digitalmente por Joaquin Martinez Torregrosa
Nombre de reconocimiento (DN): cn=Joaquin Martinez Torregrosa, o=Universidad de Alicante,
ou=Didactica de las Ciencias Experimentales, [email protected], c=ES
Fecha: 2012.02.02 19:58:08 +01'00'
EJERCICIOS SOBRE EL MODELO SOL/ TIERRA
(Para plantear dudas por el Campus Virtual tienes que indicar el número y el apartado, y describir
lo suficiente para que cualquier persona de la clase pueda entender tu duda). (La práctica totalidad
son preguntas de exámenes de cursos anteriores).
1.- a) Colocad la esfera de porespán que representa a la Tierra de manera que esté en uno de los
días de equinoccio.
b) Colocad un observador (en cualquier lugar) con todo lo necesario para seguir el Sol (vertical,
plano del horizonte). Haced girar la Tierra e identificar cuándo el observador estará viendo el
mediodía (máxima elevación angular del Sol; sombra del alfiler más corta). En ese momento se
puede marcar la dirección norte/ sur sobre la cartulina (el plano del horizonte); y la dirección este/
oeste. Una vez marcados los puntos cardinales, haced girar la Tierra e identificar cuando el
observador verá el Sol en orto y en ocaso.
c) Representad la Tierra con ese observador en vista lateral y superior y representar en la vista
natural del horizonte desplegado cómo verá el Sol cuando esté en orto, al mediodía y en ocaso.
2.- Indicad el significado de todos los elementos que aparecen en el dibujo de la A.8 y expresad
cómo se determinan empíricamente.
3.- Expresa qué significa, en términos medibles, que la latitud de un lugar es 48º N y su longitud
80º W. ¿Puedes saber cuál será la culminación del Sol en los días singulares?
4.- Realiza un dibujo de la Tierra donde se demuestre que la elevación angular de la Estrella Polar
que se mide en un lugar del hemisferio norte coincide con el valor de su latitud. (Asegúrate de que
comprendes todo lo que dibujas).
5.- (¿Conoce los ciclos del Sol en cualquier lugar de la Tierra? ¿Sabe colocar un punto en la Tierra a partir de datos
observables?)
Disponemos de la siguiente información sobre el Sol en tres lugares (A, B y C):
Lugar A: El orto en el día más largo del año es 42º, su latitud es 57º y la culminación siempre se
produce sobre el Sur. La sombra más corta se produce a la misma hora que en Greenwich.
Lugar B: la culminación de la Estrella Polar es 20º y el orto en el día más corto del año es 115º. La
sombra del nomon cae sobre la línea meridiana 3 horas más tarde que en Alicante.
Lugar C: El orto del día más largo es 137º, su latitud es 57º, pero, al contrario que en A, siempre
ven la culminación del Sol sobre el Norte. Su longitud es 0º
a) Di los valores del ocaso y de la culminación el día de SI en cada uno de los lugares
A:
B:
C:
b) Sitúa cada uno de esos lugares en el planeta (la separación entre meridianos o paralelos, en el
dibujo, es de 15º)
c) Dibuja la trayectoria del Sol en los tres lugares (usa colores) el día 21 de diciembre:
6.- (¿Sabe colocar un observador en la Tierra esférica? ¿Sabe pasar de observaciones locales a la Tierra esférica y
viceversa?)
•
•
En un lugar desconocido, una persona intenta saber dónde se encuentra sobre la esfera terrestre.
Para ello ha ido anotando las mediciones que ha realizado, entre las que podemos leer las
siguientes:
“Dibujo a escala del nomon el día del solsticio de verano”:
Nomon
N
S
Sombra
•
“Cuando en la radio oigo que es mediodía en Greenwich, aquí aún faltan dos horas y media para
que sea mediodía”
•
Dí la latitud y la longitud del lugar y coloca a esa persona en la esfera terrestre cuando esté viendo salir el Sol
el día más largo del año, en vista superior (dibuja los puntos cardinales en ese lugar).
b) Dibuja (con la mayor aproximación posible) cómo verá la trayectoria del Sol en ese día:
7.- Una persona ha obtenido que la elevación angular
máxima del Sol, el día del solsticio de invierno, es 400
a) Colócalo en la Tierra esférica, de manera que su
posición corresponda al momento justo en que está
realizando dicha medición, explicando todo lo que
haces.
b) Dibújalo ese mismo día, a media noche, midiendo la
altura angular de la estrella Polar y di qué valor
obtendría.
8. (¿Sabe colocar un observador en la Tierra a partir de datos medibles? ¿Comprende el modelo
Sol/Tierra?)
Expresa el significado en términos empíricos (observables y medibles) de las siguientes frases o
conceptos:
a.- La latitud de un lugar es 38º S
b.- Trópico de Cáncer
c.- La longitud de un lugar es 30º E
d- Círculo Polar Antártico
9.- Coloca en la esfera terrestre observadores que hayan podido realizar las siguientes medidas, y
en el momento que se indica (utiliza vista lateral y/o superior “sin mapa”, según creas
conveniente):
a) En el día de equinoccio la elevación angular de la E. Polar mide 80º. En el primer día del
periodo en que no ve el Sol.
b) En el Solsticio de Verano el ocaso es a 330º (se puede hacer sólo aproximadamente).
Cuando está viendo la culminación del Sol en ese día.
c) El día del Solsticio de invierno dura 12 horas y ve la culminación del Sol 3 horas después
que en Alicante. A media mañana.
d) El día más largo, la culminación del Sol está sobre su cabeza, y durante todo el año la
culminación del Sol es en el Norte. Cuando está viendo el ocaso del Sol en ese día.
10. En un lugar cuya longitud es 45º Este, la culminación del Sol se produce en el Sur, y vale 25º
el día del Equinoccio de Otoño. Compara, deduciéndolo del modelo Sol/ Tierra, el movimiento
del Sol (orto/ocaso; culminación y duración) el día del Solsticio de Invierno en Alicante y en ese
lugar.
11.- En un lugar desconocido, una persona ha preparado un gnomon para medir la culminación del
Sol el día más largo del año. Al pasar a escala las medidas ha hecho el siguiente dibujo:
L= 10 cm
S
N
S = 10 cm
Siendo L, la longitud del palo y S la
longitud de la sombra.
Compara cómo será el movimiento del Sol
en ese lugar y en Alicante, los días
singulares del año (elevación angular
máxima, duración, orto/ocaso),
representándolo en el horizonte natural.
12.- (¿Sabe utilizar el modelo Sol/Tierra funcionalmente?)
Utiliza el modelo Sol/Tierra para comparar cómo se ven el Sol y la Estrella Polar el día 21 de
diciembre en los siguientes lugares:
Lugar A: Alicante.
Lugar B: es una ciudad que en el día de solsticio de verano la Estrella Polar tiene una elevación
angular de 60º y el mediodía ocurre 3 horas y 30 minutos después que en Greenwich..
Lugar C: Cuando miran en la dirección en que el Sol culmina, la trayectoria del Sol es de derecha
a izquierda todo el año; el día de equinoccio la culminación del Sol es 28º, y la alcanza a la misma
hora que en Alicante.
(RECUERDA: tienes que deducir cómo será la trayectoria del Sol en el horizonte local en dichos lugares
(culminación; duración del día y orto/ocaso). Cuando no puedas hallar valores exactos de alguna de las magnitudes,
debes argumentar con el dibujo para compararlos cualitativamente con los valores en Alicante. El orden es muy
importante, es aconsejable comenzar colocando los lugares en la Tierra en vista lateral el día 21 de diciembre)
13.- (¿Sabe utilizar el modelo Sol/ Tierra funcionalmente?)
Utiliza el modelo Sol/ Tierra para deducir cómo es la trayectoria del Sol en un lugar de 65º N de
latitud y 90º W de longitud, el día de Solsticio de Verano, comparando la culminación, duración
del día y acimut del orto/ ocaso con los de Alicante. Para comparar la culminación utiliza la vista
lateral. Para comparar la duración del día y el orto/ ocaso, utiliza la vista superior de la Tierra
(aunque esta última comparación sea cualitativa, debe estar totalmente argumentada a partir de
dibujos y razonamientos).
14.- Utiliza el modelo Sol/Tierra para comparar cómo se verá el Sol el día 21 de diciembre en
dos puntos extremos de España: Punta Estaca de Bares (latitud: 43º 50’ N; longitud: 7º 40’ W;
provincia de La Coruña) y en Punta de los Saltos (en la isla de El Hierro, latitud: 27º 30’ N;
longitud: 18º 00’ W ). (Utiliza un color distinto para cada lugar; debes comparar la culminación;
duración del día y orto/ocaso; al final dibuja las trayectorias del Sol en el horizonte natural).
Cuando la comparación no se pueda hacer cuantitativamente, hazla de modo cualitativo (con
dibujos y argumentos: ¡escribe!) de modo que se justifique claramente la diferencia.
15 (*).- Utiliza el modelo Sol/ Tierra y dibujos en el horizonte natural para explicar por qué, en
Alicante, hace más frío en enero que en julio.
16(*).- Algunas personas, erróneamente, creen que la variación en la temperatura media en un
lugar en distintas épocas del año es debido a que estamos a distinta distancia del Sol (aquí tienes
un dibujo hecho por una de estas personas).
Explica, dibujando y argumentando, por qué en verano suele hacer más calor que en invierno
(Utiliza el modelo Sol/
Tierra, y dibujos
“locales”, ...).
17.- (Elige a) o b)) Utiliza lo que has aprendido sobre el modelo Sol/ Tierra para deducir cómo se
verá el movimiento del Sol en los siguientes lugares:
a) En un lugar a 40º de latitud Sur (aprox. Como Buenos Aires) el día más corto del año.
b) En un lugar de 80º de latitud Norte, el día más largo del año (deduce con la mayor
precisión posible cómo se vera el Sol a lo largo de 24 horas)
18(*).- Explica, utilizando el modelo Sol/Tierra por qué en el día de SV suele hacer más calor en
Alicante que en Londres, a pesar de que el día dura bastante más en Londres.
(*) Recuerda que la gran mayoría de las ideas erróneas sobre el modelo Sol-Tierra provienen de la creencia de que la
temperatura es mayor en un lugar del planeta porque dicho lugar se encuentra a menor distancia del Sol que otros (o
porque en un momento dado se encuentra más cerca del Sol que en otro). Esta creencia la hemos llamado “analogía
térmica”, porque se basa en una analogía con el calentamiento mediante una estufa o con el fuego de una chimenea.
Ya hemos demostrado en clase que NO ES ASÍ. Debes demostrar esta comprensión en las actividades marcadas con
(*). Si necesitas recurrir a la distancia al Sol para hacerlas, NO HAS SUPERADO LA CREENCIA ERRÓNEA. Si
necesitas dibujar la órbita de la Tierra elíptica, para explicar las diferencias de temperatura, estás recurriendo a la
distancia al Sol, y, por tanto, no has superado la creencia errónea.