“Modelo de movimiento de traslación y rotación de la luna y sus fases, eclipses, mareas e influencia en la humanidad”
Objetivo
Recrear los movimientos que ejercen el Sol y la Luna en nuestro sistema solar, así como ejemplificar el impacto que tienen sobre la Tierra en forma de las fases de la luna, eclipses, estaciones del año y mareas; así como la influencia que estos ejercen sobre la vida en el planeta y nuestras actividades cotidianas.
Problematización
- ¿Cuáles son las fases de la Luna y por qué esta siempre nos da la misma cara?
- ¿Por qué se dan los eclipses?
- ¿Por qué son importantes las mareas?
- ¿Cuándo fue y en qué afectó el movimiento tectónico en Chile?
- ¿En qué dirección se mueve la tierra?
- ¿Cuál es la velocidad en los polos y en el ecuador?
- ¿Cuánto duran los movimientos de precesión y nutación?
- ¿Cuántos solsticios y equinoccios existen y cuáles son?
Materiales
- 2 pelotas de distintos tamaños
- Una lámpara
- Observaciones en la libreta
- Cámara
Técnicas
Movimientos de rotación y traslación
- Previa investigación acerca de estos movimientos, análisis de videos explicativos y esquemas.
- Una persona sujeta la pelota más grande, otra sujeta la pelota pequeña y se simulan los movimientos de rotación y traslación.
- Se toman fotografías y anotaciones.
Eclipses lunar y solar
- Investigación acerca de los eclipses, cómo se dan.
- La persona 1 toma ambas pelotas y las coloca ejemplificando la Tierra y la luna y la persona 2 se queda a corta distancia, sosteniendo la lámpara.
- La persona 2 apunta la lámpara hacia las pelotas y las ilumina
- Se intercambian de lugar las pelotas
- Se toman fotografías y anotaciones.
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| Eclipse de Sol |
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| Eclipse Lunar |
Fases de la luna y mareas
- Recaudar datos sobre las causas y efectos de los temas.
- Con tres personas, ejemplificar los movimientos realizados por el Sol, la Luna y la Tierra.
- Demostrar la localización de la luna para cada fase
- Asociar las fases lunares con las mareas
- Tomar fotografías y observaciones.
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| Luna nueva |
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| Cuarto creciente |
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| Cuarto menguante |
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| Luna llena |
Generalidades
Rotación y traslación terrestre
La Tierra es el planeta en que vivimos y en él se observan diferentes cambios, como por ejemplo, las estaciones del año y la presencia del día y la noche. Estos fenómenos ocurren gracias a que la Tierra siempre presenta importantes movimientos, dos de ellos se denominan Traslación, que genera las estaciones, y Rotación, que origina el día y la noche (ver fotografía principal)
Es el movimiento giratorio que tiene la Tierra sobre sí misma, tal como lo hace un basquetbolista acróbata con su pelota o un trompo . La vuelta o giro es completa en torno a un eje imaginario (Eje Terrestre) que pasa cerca de los polos.
La parte de la Tierra que queda iluminada frente al sol durante este movimiento está de día y la parte opuesta está de noche. La Tierra se demora 24 horas en dar la vuelta completa sobre sí misma, aproximadamente, lo que conocemos como día solar o terrestre. La apariencia de que el Sol sale del Este (Cordillera) y se esconde en el Oeste (Océano), se debe a que la Tierra gira desde el Oeste hacia el Este (al revés de las manecillas del reloj).
Es el movimiento de traslación el que realiza la Tierra alrededor del Sol y dura 365 días. El tiempo en que se demora la Tierra en trasladarse en torno al Sol, se llama Año. Durante el año se generan las Estaciones del Año: verano, otoño, invierno y primavera, cada una con una característica propia. Cada cuatro años hay un año con 366 días, al que llamamos año bisiesto.
El movimiento de Traslación se debe a la acción de la fuerza de Gravedad, que es la atracción entre cuerpos grandes o de gran masa, como el Sol atrae a la Tierra.
Es el causante de que existan cambios en las condiciones climáticas durante cada año, lo que origina las estaciones del año. Por ejemplo, durante el verano del hemisferio norte la incidencia de la luz y el calor es mayor que en el hemisferio sur. Los rayos del sol llegan en forma directa en el hemisferio norte y en el hemisferio sur en forma inclinada, pues acá la incidencia de la luz y calor es menor, calentando en menor medida la superficie terrestre.
Movimientos de rotación y traslación lunar
La Luna gira alrededor de la Tierra aproximadamente una vez al mes. Si la Tierra no girara en un día completo, sería muy fácil detectar el movimiento de la Luna en su órbita. Este movimiento hace que la Luna avance alrededor de 12 grados en el cielo cada día.
La Luna es el único satélite natural de la Tierra. La luna gira alrededor de su eje en aproximadamente 27.32 días (es decir que su rotación la realiza en un mes sidéreo) y se traslada alrededor de la Tierra en el mismo intervalo de tiempo, de ahí que siempre nos muestra la misma cara. Además, nuestro satélite completa una revolución relativa al Sol en aproximadamente 29.53 días (mes sinódico), período en el cual comienzan a repetirse las fases lunares.
Los instantes de salida, tránsito y puesta del Sol y de la Luna están relacionados con las fases. La Luna se traslada alrededor de la Tierra en sentido directo, en dirección Este. Como el Sol se mueve 1° por día hacia el Este. La Luna atrasa diariamente su salida respecto a la del Sol unos 50 minutos.
La Luna gira alrededor de la Tierra aproximadamente una vez al mes. Si la Tierra no girara en un día completo, sería muy fácil detectar el movimiento de la Luna en su órbita. Este movimiento hace que la Luna avance alrededor de 12 grados en el cielo cada día.
Si la Tierra no rotara, lo que veríamos sería la Luna cruzando la bóveda celeste durante dos semanas, y luego se iría y tardaría dos semanas ausente, durante las cuales la Luna sería visible en el lado opuesto del Globo.
Sin embargo, la Tierra completa un giro cada día, mientras que la Luna se mueve en su órbita también hacia el este. Así, cada día le toma a la Tierra alrededor de 50 minutos más para estar de frente con la Luna nuevamente, lo cual significa que nosotros podemos ver la Luna en el Cielo. El giro de la Tierra y el movimiento orbital de la Luna se combinan, de tal suerte que la salida de la Luna se retrasa del orden de 50 minutos cada día.
Para notar el movimiento de la Luna en su órbita, hay que tener en cuenta su ubicación en el momento de la puesta de Sol durante algunos días. Su movimiento orbital la llevará a un punto más hacia el este en el cielo en el crepúsculo cada día. El movimiento propio de la Luna se traduce en un desplazamiento de oeste a este, pero su movimiento aparente se produce de este a oeste, consecuencia del movimiento de rotación de la Tierra.
La máxima superficie de la Luna visible desde la Tierra no es exactamente el 50% sino llega hasta el 59%, por un efecto conocido como libración. La excentricidad de la órbita lunar hace que la velocidad orbital no sea constante y que, por tanto, puedan resultar visibles en el curso de un mes partes normalmente escondidas en los bordes este y oeste. En este caso se habla de una libración en longitud. De forma similar se tiene una libración en la latitud como efecto de la inclinación de unos 5 grados de la órbita lunar sobre el plano de la elíptica.
Eclipses
Un eclipse es un evento astronómico que ocurre cuando un objeto astronómico es temporalmente oscurecido, puede ser por su paso en la sombra de otro cuerpo o por tener otro cuerpo pasando entre él y el espectador. Los dos tipos de eclipses más comunes son los de Luna y de Sol.
Los eclipses solares son ocurrencias extrañas. Sólo pueden ser observados durante la Luna nueva, cuando el Sol está cerca de uno de los nodos de la órbita lunar, así que la Tierra, el Sol y la Luna forman una línea recta; cuando la luna está en perigeo y cuando el observador está localizado en el patrón de umbría (oscuridad) de la luna. Los eclipses solares parciales pueden ser observados más seguido que los eclipses totales porque la distancia de la Luna a la Tierra es irrelevante y el área en la que un eclipse parcial puede ser visto es mucho más grande.
Un Sol parcialmente oscurecido puede ser visto desde la tierra durante la Luna nueva cuando: el Sol está cerca de uno de los nodos de la órbita lunar así que la Tierra, el Sol y la Luna casi forman una línea recta y cuando el observador está localizado en la penumbra de la luna.
Como los eclipses solares totales, los eclipses solares anulares son muy raros. Sólo pueden ser observados durante la Luna nueva cuando: el Sol está cerca de uno de los nodos de la órbita lunar así que la Tierra, el Sol y la Luna forman una línea recta; la luna está en apogeo y el observador está localizado en el patrón de la ante-penumbra.
Aunque la tierra es un objeto oscuro, puede ser vista en el cielo casi todo el tiempo porque su superficie refleja los rayos del Sol hacia la tierra. Durante un eclipse lunar total, la Tierra se mueve entre el Sol y la Luna, así que nada de la luz del sol directa entra entre la Luna y su superficie visible es envuelta en la parte central y más oscura de la sombra de la Tierra, la umbra.
A diferencia de los eclipses solares, que sólo pueden ser vistos a lo largo de un estrecho sendero en la Tierra, los eclipses totales de Luna pueden ser observados por todo el lado de noche de la Tierra porque los observadores están situados en el mismo cuerpo celestial que da la sombra. Por esta razón, la probabilidad de atestiguar un eclipse lunar desde cualquier punto de la Tierra es mucho más alta comparada a los eclipses solares, aunque ambos pueden ocurrir en intercambios similares.
Durante el eclipse, la sombra de la tierra crece lentamente a través de la superficie de la luna hasta que alcanza su mayor magnitud. Después de este punto alto, disminuye de nuevo. La parte eclipsada de la Luna es aún visible como una entidad amarilla oscura, naranja o café. Aunque la Tierra bloquea toda la luz del Sol directa de esa parte de la superficie de la Luna, algunos rayos se abren camino por la atmósfera de la Tierra.
Fases Lunares
Según la disposición de la Luna, la Tierra y el Sol, se ve iluminada una mayor o menor porción de la cara visible de la luna. Las fases de la luna son las diferentes iluminaciones que presenta nuestro satélite en el curso de un mes.
La órbita de la tierra forma un ángulo de 5º con la órbita de la luna, de manera que cuando la luna se encuentra entre el sol y la tierra, uno de sus hemisferios, el que nosotros vemos, queda en la zona oscura, y por lo tanto, queda invisible a nuestra vista: a esto le llamamos luna nueva o novilunio.
En el Cuarto Creciente, la Luna, la Tierra y el Sol forman un ángulo recto, por lo que se puede observar en el cielo la mitad de la Luna, en su período de crecimiento.
Una semana más tarde, la Luna Llena o plenilunio ocurre cuando La Tierra se ubica entre el Sol y la Luna; ésta recibe los rayos del sol en su cara visible, por lo tanto, se ve completa.
A la semana siguiente, la superficie iluminada empieza a decrecer o menguar, hasta llegar a la mitad: es el cuarto menguante. Al final de la cuarta semana llega a su posición inicial y desaparece completamente de nuestra vista, para recomenzar un nuevo ciclo. En el Cuarto Menguante los tres cuerpos vuelven a formar ángulo recto, por lo que se puede observar en el cielo la otra mitad de la cara lunar.
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| Fases Lunares vistas desde el Hemisferio Sur |
Mareas
A pesar de que el fenómeno de las mareas fue observado y estudiado a lo largo de la historia por su particular y cautivante mecanismo, no había logrado explicarse hasta hace unos pocos siglos atrás. Hoy sabemos mucho sobre las mareas, sin embargo, su funcionamiento no deja de maravillarnos.
Las mareas son los alternantes aumentos y descensos en los niveles de la superficie de los mares y océanos de la Tierra. También sabemos que ocurren debido a la atracción gravitacional que ejercen la Luna y el Sol sobre nuestro planeta, mientras éste se encuentra rotando sobre su propio eje.
Aunque asociamos este fenómeno únicamente con los océanos y los mares del planeta, el mismo efecto se produce de manera similar en la atmósfera e incluso en la litosfera, la capa más externa de la Tierra. Pero se necesitó un largo camino de estudio e investigaciones para alcanzar los conocimientos que hoy tenemos sobre las mareas.
Dependiendo de la geografía del lugar y el tipo de vientos predominantes hay tres tipos de mareas, clasificadas según las frecuencias de las pleas y las bajas:
a) Semidiurnas: - Es el tipo de mareas del Río de la Plata, hay dos pleas y dos bajas, en el transcurso de un día lunar. En el caso específico del Río de la Plata de .desigualdades diurnas por no ser coincidentes los valores de las dos pleas entre sí ni de las dos bajamares. Considerando que el día lunar tiene una duración de 24h 50m, teóricamente cada 6h 13m se produce una pleamar o una bajamar.
b) Diurnas: Características en las latitudes bajas, con una pleamar y una bajamar en el transcurso del día lunar. considerando que el día lunar es de 24h 50m se producirá una pleamar y una bajamar cada 12h 25m
c) Diurnas irregulares: Con dos ciclos por día lunar pero con marcadas diferencias en las alturas y en los períodos de tiempo.
d) Mareas mixtas: Régimen de tipo intermedio, durante un día lunar se presentan dos pleamares y una bajamar o dos bajamares y una pleamar.
Precesión y nutación
La Tierra es un elipsoide de forma irregular, aplastado por los polos y deformado por la atracción gravitacional del Sol, la Luna y, en menor medida, de los planetas. Esto provoca una especie de lentísimo balanceo en la Tierra durante su movimiento de traslación llamado "precesión de los equinoccios", que se efectúa en sentido inverso al de rotación, es decir en sentido retrógrado (sentido de las agujas del reloj).
La precesión de los equinoccios es el cambio lento y gradual en la orientación del eje de
La inclinación del eje terrestre varia de 23º a 27º, ya que depende (entre otras causas) de los movimientos telúricos. En febrero del 2010, se registró una variación del eje terrestre de 8 centímetros aproximadamente, por causa del terremoto de 8,8° Richter que afectó a Chile. En tanto que el maremoto y consecuente tsunami que azotó al sudeste asiático en el año 2004, desplazó 17,8 centímetros al eje terrestre.
Debido a lo anterior, la duración de una vuelta completa de precesión nunca es exacta; no obstante, los científicos la han estimado en un rango aproximado de entre 25 700 y 25 900 años. A este ciclo se le denomina año platónico.
La precesión es aún más compleja si consideramos un cuarto movimiento: la nutación. Esto sucede con cualquier cuerpo simétrico o esferoide girando sobre su eje; un trompo (peonza) es un buen ejemplo, pues cuando cae comienza la precesión. Como consecuencia del movimiento de caída, la púa del trompo se apoya en el suelo con más fuerza, de modo que aumenta la fuerza de reacción vertical, que finalmente llegará a ser mayor que el peso. Cuando esto sucede, el centro de masa del trompo comienza a acelerar hacia arriba.
En el caso de la Tierra, la nutación se superpone al movimiento de precesión y al balanceo de la oblicuidad de la eclíptica de forma que no sean regulares, sino un poco ondulados, los teóricos conos que dibujaría la proyección en el espacio del desplazamiento del eje de la Tierra debido al movimiento de precesión.
La nutación hace que cada 18,6 años el eje de rotación de la Tierra oscile hasta unos nueve segundos de arco a cada lado del valor medio de la oblicuidad de la eclíptica y hasta unos 17 segundos a cada lado del valor medio de deplazamiento del punto Aries sobre la eclíptica debido a la precesión de los equinoccios.
El Sol produce otro efecto de nutación de mucha menor relevancia, con un período medio de medio año incrementando la oscilación del eje mencionada hasta 1.1" de arco en oblicuidad y hasta alrededor de 2" de arco en longitud (precesión).
Los demás planetas también producen variaciones, denominadas perturbaciones, pero que carecen de importancia por su pequeño valor.
Actualmente la oblicuidad media es de poco menos de 23°26'16", correspondiendo dicho ángulo y su complemento (66°33'44") a la latitud media de los trópicos y los círculos polares respectivamente. La oblicuidad media está decreciendo 0.47" por año, lo cual se refleja en un desplazamiento anual de 14.4 m de los trópicos y círculos polares medios, sin embargo la nutación modifica continuamente la oblicuidad hasta en poco más de 3" de un año a otro en años de máxima diferencia, mismos que cuando son del mismo signo que la variación de la oblicuidad llegan a sumar 3.5", los que en la tierra representan hasta 110 m de diferencia de un año a otro entre la ubicación de los trópicos y círculos polares verdaderos.
En cada ciclo de 18.6 años la diferencia de ubicación entre trópicos y círculos polares medios y verdaderos puede alcanzar hasta cerca de 300 m y la ubicación de los trópicos y círculos polares verdaderos puede superar los 700 m de distancia en 10 años, período máximo de alejamiento antes de empezar el siguiente ciclo.
Al depender el movimiento de nutación de la estructura interna de la Tierra, las discrepancias entre los valores predichos y observados proporcionan información sobre modelos para el núcleo terrestre.
La Tierra se desplaza unos nueve segundos de arco cada 18,6 años, lo que supone que en una vuelta completa de precesión, la Tierra habrá realizado 1385 bucles.
Hipótesis
La Luna y el Sol ejercen una enorme influencia sobre la Tierra pues no son sólo la tierra tiene propiedades específicas, el astro rey y nuestro satélite nos brindan movimientos y efectos importantes para la vida cotidiana como lo son las mareas.
Observaciones y Resultados
- ¿Cuáles son las fases de la Luna y por qué esta siempre nos da la misma cara?
R.- Son la Luna nueva, cuarto creciente, Luna llena y cuarto menguante. Siempre nos da la misma cara pues su movimiento de rotación es casi igual al de la Tierra, y ambas rotan simultáneamente.
- ¿Por qué se dan los eclipses?
R.- Por la interposición de un cuerpo celeste entre el Sol y otro astro.
- ¿Por qué son importantes las mareas?
- R.- Tienen una gran influencia en los organismos costeros, que tienen que adaptarse a cambios muy bruscos en toda la zona intermareal, además, en algunas costas, por la forma que tienen, se forman fuertes corrientes de marea, cuando suben y bajan las aguas, que arrastran arena y sedimentos y remueven los fondos en los que viven los seres vivos.
- ¿Cuándo fue y en qué afectó el movimiento tectónico en Chile?
R.- Ocurrió el 27 de Febrero del 2010, el eje de la tierra se movió casi 8 cm.
- ¿En qué dirección rota la tierra?
R.- De oeste a este.
- ¿Cuál es la velocidad en los polos y en el ecuador?
R.- En los polos es de 0 km/h y en el Ecuador de 1670 km/h.
- ¿Cuánto duran los movimientos de precesión y nutación?
R.- Nutación: 18.6 años, Precesión: entre 25 700 y 25 900 años.
- ¿Cuántos solsticios y equinoccios existen y cuáles son?
R.- Existen dos de cada uno; los solsticios de Verano e Invierno y los equinoccios de Primavera y Otoño.
Conclusión
Mediante la representación pudimos reforzar el conocimiento ya antes investigado, sobre la tierra y sus movimientos de rotación y traslación, pudimos entender el por qué de las estaciones del año y distinguir como se presentan en el mundo, también de la importancia que tienen la luna y el sol en estos fenómenos geográficos y sus propios movimientos, ademas de las fases que tiene esta al interactuar con otros astros; y los efectos que se producen en la tierra no se limitan a las estaciones del año o el día y la noche.
Fuentes
- http://www.astromia.com/tierraluna/movluna.htm
- http://spaceplace.nasa.gov/review/venus-transit/solar-eclipse-cartoon-lrg.sp.sp.jpg
- http://i.space.com/images/i/000/007/862/i02/508898main_wide_corona_eclipse_ti3.jpg?1296516083
- https://blogger.googleusercontent.com/img/b/R29vZ2xl/AVvXsEg45m_9aPGnP3KDlr6dacDD8Fw7XMxagwdECVsWsAX4NxBDx4WPPitjjBt5xx2Tuj1OBxuXEkdkSIUoF4vYzKsIeFT9z6wXSAc_iOM3b5WptDOSrjL78v7-bsvtpzyPBREKwdNghvQEPDI0/s640/esquema.png
- http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/2/28/Lunar_eclipse_June_2011_Total.jpg
- http://www.timeanddate.com/eclipse/eclipse-information.html
- http://www.timeanddate.com/eclipse/total-lunar-eclipse.html
- http://www.astromia.com/tierraluna/fasesluna.htm
- http://fasesdelaluna.com/
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- http://fasesdelaluna.com/wp-content/uploads/2013/04/cuarto-creciente.jpg
- http://fasesdelaluna.com/wp-content/uploads/2013/04/Luna-Llena.jpg
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- http://www.paranauticos.com/notas/Tecnicas/Mareas/tipos-mareas.htm
- http://www.astroscu.unam.mx/~wlee/OC/SSAAE/AAE/Imagenes/Efectos%20ondas/mareas.gif
- http://www.energiamareomotriz.cl/images/dissipation.gif
- http://recursos.cnice.mec.es/biosfera/alumno/1ESO/Astro/imagenes/Traslacion.gif
- http://www.cosmopediaonline.com/imagenes/Luna/orbita_lunar_01.jpg
- http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/d/d9/Precessing-top.gif
- http://www.astromia.com/tierraluna/precesionutacion.html
- http://es.wikipedia.org/wiki/Movimientos_de_la_Tierra
- http://meteorosismologia.wordpress.com/2011/03/11/rotacion-y-traslacion-de-la-tierra/
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