Taller 15

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Taller de artesanías científicas construcción de un reloj solar

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  • 1. TALLER “CIENCIA A LA VISTA: Artesanías Científicas” PACE UABCS programa 2012 Dr. Carlos J. Cáceres Martínez Profesor-Investigador UABCS, Departamento de Ing. en Pesquerías: ccaceres@uabcs.mx, http://uabcs.academia.edu/CarlosJCaceresMartinez, http://www.uabcs.mx/maestros/ccaceres/artesanias Reloj Solar
  • 2. Programa
    • Primer Taller : Construiremos un reloj Solar
    • Objetivo: Con la escusa de un reloj estudiaremos la energía que es emitida por nuestra estrella solar.
    • Fecha: Viernes 24 de Febrero 17:00 horas; duración 3 horas
  • 3. Objetivos específicos http://es.wikipedia.org/wiki/Sol http://hipermegared.net/2011/03/18/por-que-la-atmosfera-del-sol-esta-mas-caliente-que-su-superficie/ Comprender las relaciones de movimiento entre nuestro planeta y el sol. Identificar el solsticio de verano, así como el equinoccio de primavera.
  • 4. Material necesario, para elaborar un reloj solar
    • Una Charola circular grande, como las usadas en la base de macetas.
    • Arena o tierra limpia para llenar la charola.
    • Una pala de jardinero pequeña
    • Un calendario
    • Opcional musgos vivos
    • Una Maceta de plástico o una tasa corta con un borde inclinado.
    • Un popote o una varita al menos dos veces mas larga que la maceta.
    • Un Marcador
  • 5. Introducción
    • Antiguamente la gente miraba al cielo mas de lo que lo hacemos hoy.
    • Ellos observaban los movimientos del Sol, La Luna y de Estrellas de las que algunos de nosotros nunca hemos tenido noticias.
    • Algunas culturas desarrollaron enormes Relojes que les auxiliaron para anticiparse y seguir las estaciones del año. Stonehenge , en el sur de Inglaterra es un ejemplo de lo anterior.
  • 6. http://www.artecreha.com/Miradas_CREHA/cromlech-de-stonehenge.html En el dibujo el altar central se alinea con los monolitos gemelos ( Slaugther stone ), por donde pasan los rayos del sol en el amanecer del solsticio de verano Slaugther stone
  • 7.
    • Para los antiguos pobladores del Hemisferio Norte de nuestro planeta el solsticio de verano fue un evento muy importante. Momento en que el Sol está encima (el sol cae verticalmente) y cuando los días son mas largos.
  • 8. Introducción
    • Las plantas entonces crecen mejor en esta época del año. En consecuencia fueron épocas de fiestas y ceremonias.
    • Por lo tanto saber con anticipación cuando ocurriría el solsticio fue muy importante.
  • 9. Solsticios y Equinoccios
    • El solsticio de verano (22 de junio) es el día más largo del año (en el hemisferio norte). Al mediodía el sol alcanza el punto más alto del cielo durante el año. La insolación es máxima.
    • El solsticio de invierno (21 de diciembre) es el día más corto del año (en el hemisferio norte). Al mediodía el sol alcanza el punto más bajo del cielo durante el año. La insolación es mínima.
  • 10.  
  • 11. Solsticios y Equinoccios
    • En los solsticios el sol cae verticalmente sobre el trópico de Cáncer (solsticio de verano en el hemisferio norte) o sobre el trópico de Capricornio (solsticio de invierno en el hemisferio norte).
    • Trópico de Cáncer, es un paralelo del hemisferio norte separado del ecuador 23º 27'.
    • Trópico de Capricornio, es un paralelo simétrico al paralelo de Cáncer en el hemisferio sur, por tanto también separado del ecuador a 23º27'
  • 12. Solsticios y Equinoccios
    • Todas las fechas son sólo aproximadas. En las dos posiciones de solsticio, la declinación del sol se mantiene durante varios días casi sin moverse; de ahí el nombre de solsticio, que significa en latín Sol quieto.
    • El Equinoccio es la época en que, por hallarse el Sol sobre el Ecuador, los días son iguales a las noches en toda la Tierra, lo cual sucede anualmente del 20 al 21 de marzo equinoccio de primavera y del 22 al 23 de septiembre equinoccio de otoño
    http://www.clubdelamar.org/solsticio.htm
  • 13. Constitución del Sol : 70 % H 28 % He 2% átomos Pesados Algunos datos de la radiación solar La temperatura del sol disminuye del núcleo a la superficie: En la superficie: 6,000 °C y En el centro: 15,000,000 °C Sol es la principal fuente de energía para todos los procesos que ocurren en el sistema tierra - atmósfera - océano. Más del 99.9 % de la energía que este sistema recibe proviene del Sol.
  • 14.
    • Distribución de la radiación solar que llega a la superficie terrestre, expresada en kcal/(cm 2 /año)
    • La radiación solar se distribuye de modo diferente a lo largo de la superficie terrestre.
    http://www.kalipedia.com/fisica-quimica/tema/graficos-distribucion-radiacion-solar.html?x1=20070418klpcnaecl_42.Ees&x=20070418klpcnaecl_80.Kes
  • 15.
    • La radiación del sol tiene su pico de transmisión en el rango visible de longitudes de onda (entre 0,38 y 0,78 µm) del espectro electromagnético.
    • Sin embargo, el sol también descarga una cantidad considerable de energía en las regiones ultravioletas e infrarrojas.
    http://www.bvsde.paho.org/cursoa_meteoro/lecc2/lecc2_1.html
  • 16.
    • Cuando la energía llega a la Tierra :
    • La energía puede dispersarse o puede ser absorbida por aerosoles en la atmósfera (polvo, hollín, sulfatos y óxidos nítricos), y cuando absorben la energía de la atmósfera la calientan. Cuando los aerosoles dispersan energía, la atmósfera se enfría.
    • Las longitudes de onda corta son absorbidas por el ozono de la estratosfera.
    • Las nubes pueden actuar para reflejar energía hacia el espacio o absorber energía y atraparla en la atmósfera.
    • La tierra y el agua en la superficie de la Tierra pueden actuar tanto para reflejar como para absorber energía.
    Las superficies de color claro son más propensas a reflejar la luz del sol mientras que, por lo general, las superficies oscuras absorben la energía y calientan al planeta.
  • 17.
    • Albedo es el porcentaje de energía del Sol que es reflejado de vuelta por una superficie.
    • Las superficies de colores claros, como el hielo, poseen albedos elevados, mientras que las superficies de colores oscuras poseen un albedo menor.
    • Los edificios y los pavimentos de las ciudades tienen tan bajo albedo, que las ciudades han sido llamadas "islas de calor" porque absorben tanta energía que se calientan.
    http://www.windows2universe.org/earth/climate/cli_energyalbedo.html&lang=sp
  • 18. Procedimiento
    • Este proyecto debe de realizarse en una época particular del año, en los Equinoccios, cuando los días y las noches tienen igual duración, es decir al rededor del 21 de marzo y 21 de septiembre.
    • O bien en el Solsticio de verano, cuando el sol permanece en el cielo por mas tiempo en el año, alrededor del 21 de junio en el hemisferio norte. También en el Solsticio de invierno cuando el día es el mas corto del año el 21 de diciembre.
  • 19. Procedimiento
    • Las fechas recomendadas para realizar el proyecto son 18 y 19 de marzo, 18 o 19 de junio, 18 o 19 de septiembre y 18 o 19 de diciembre.
    • El punto más importante de este proyecto es el de encontrar un sitio adecuado para la instalación del reloj.
    • Se requiere de un sitio en donde podamos ver salir y ponerse el sol durante todo el año. No podemos permitir que árboles y edificios se interpongan.
  • 20. Procedimiento
    • Una vez localizado el sitio debemos de colocar la charola sobre una mesa o un soporte definitivo, aquellos para las macetas funcionan bien. Debe de ser tan alto que permita a la altura de los ojos mirar la puesta del sol. El soporte o la mesa pueden moverse a lo largo del año, en consecuencia se recomienda hacer una marca permanente para que no varíe su posición.
  • 21. Procedimiento
    • Coloque la charola firmemente y llénela con la tierra o con la arena fina, coloque una de las tres rocas puntiagudas en el centro de la charola. Esta se denominará roca central.
  • 22. Procedimiento
    • En una de las cuatro fechas recomendadas, en el momento de la puesta del sol observe la roca central y coloque en el borde de la charola una marca en el punto en donde pueda ver el sol directamente desde la roca central. Coloque ahora otra piedra en el sitio desde donde observa, ese sitio la misma se denominará roca de marcado.
  • 23. Procedimiento
    • Ahora coloque una segunda piedra cerca del borde de la charola en el sitio en donde observa la puesta de sol, como se indica en la figura, esta roca se denominará roca de borde.
    Roca de Borde Roca Central Roca de Marcado
  • 24. Procedimiento
    • El atardecer del día siguiente debe de permitir rectificar la posición de las piedras, puede mover la piedra de borde si fuera necesario.
    • Revise su calendario para estar pendiente de los próximos eventos solares, equinoccios o solsticios, para cada uno de ellos deberá de repetir el procedimiento, añadiendo para cada ocasión una nueva piedra que será la roca de borde correspondiente.
  • 25. Procedimiento
    • Ahora que habrá completado un año de observaciones podrá constatar si se levanta temprano para ver el amanecer, que la roca de marcado para el solsticio de invierno (puesta de sol) será la roca de borde para el solsticio de verano; la coca de borde para el solsticio de invierno (puesta de sol)debe de ser la roca de marcado para el solsticio de verano en el amanecer.
  • 26. Procedimiento
    • Finalmente puede usted decorar las piedras a su gusto.
  • 27. Actividades complementarias
    • Construcción de un marcador de horas solar con una maceta.
    • Este reloj de sol solo funciona cuando el sol está presente, necesitamos:
    • Una Maceta de plástico o una tasa corta con un borde inclinado.
    • Un popote o una varita al menos dos veces mas larga que la maceta.
    • Un Marcador
  • 28. ¿Que haremos?
    • Coloque la maceta en un sitio en donde se reciba el sol directamente.
    • Pegue la varita o el popote en el centro de la maceta, de tal forma que este en posición vertical permanentemente.
    • Ahora cada hora marque con el plumón en el borde el punto de la sombra correspondiente a la hora indicada.
    • Listo tiene su reloj solar.
  • 29. Fin del cuarto Taller