miércoles, 16 de octubre de 2013

Mide la inclinacion del eje terrestre desde tu casa.

El eje terrestre o eje de la tierra (o también eje polar) es la línea imaginaria alrededor del cual gira la Tierra en su movimiento de rotación.  Los extremos de este eje se llaman Polo Norte Geográfico (PN) y Polo Sur Geográfico (PS). Está inclinado 23º5' sobre la normal al plano de la eclíptica, ¿Hay forma de medir esto de forma casera?.  Pues ya veremos que si. 

El eje terrestre mide 12713 km y define también los polos celestes, pues son los dos puntos imaginarios en los que dicho eje corta la esfera celeste, esfera imaginaria de las estrellas. La orientación del eje no permanece fija sino que varía cíclicamente con un período de unos 25.767 años, este movimiento se denomina de precesión de los equinoccios. En el año 14000 el eje terrestre apuntará a Vega y en el 22800 a Thuban. Además de este amplio movimiento el eje terrestre sufre otro movimiento de bamboleo, de período más corto (18,6 años) llamado nutación, En una vuelta completa de precesión (25.767 años) la Tierra realiza más de 1.300 bucles de nutación. El movimiento de nutación de la Tierra fue descubierto por el astrónomo británico James Bradley.

Ahora bien: ¿Como nos sirven estos datos para calcular desde la comodidad de nuestro hogar y de forma fácil  el eje de inclinación  terrestre? Pensemos por un momento...

 Las estaciones (invierno, verano, otoño, primavera) suceden porque el eje terrestre se encuentra inclinado por lo que no se recibe iluminación solar uniformemente todo el año. Debido a que el eje de rotación de nuestro planeta mantiene una orientación fija en el espacio a lo largo del año, cuando es primavera en un hemisferio es otoño en el otro y viceversa, algo que tiene lugar cada seis meses, aproximadamente. Lo mismo sucede con el verano y el invierno. Para visualizarlo mejor podríamos agarrar una naranja y la atravesamos con una aguja larga desde un extremo al otro por la parte achatada, a la parte de arriba le llamaremos polo norte y a la parte de abajo polo sur. Ahora la inclinamos ligeramente con respecto a la vertical y mientras la sujetas en una mano, en la otra la iluminas con una linterna que hará las veces de Sol. Si empiezas hacer girar la naranja alrededor de la linterna con el polo norte mirando hacia la luz y no modificáis la orientación espacial de la aguja, veréis como al cabo de media vuelta justamente, la linterna estará apuntando hacia el polo sur de la naranja. Han pasado seis meses y si era primavera en el polo norte ahora lo es en el polo sur. Si en lugar de considerar media vuelta lo hubieras hecho para solamente un cuarto de vuelta, en la porción de naranja que mirase hacia la linterna sería verano y en la porción opuesta sería invierno. Al cabo de tres cuartos de vuelta estas dos estaciones se invertirían en los respectivos hemisferios. 



El 21 de marzo se produce el equinoccio de primavera, el día en que la duración temporal del día y la noche es exactamente la misma. Imagina ahora en esta fecha precisa un vector que apunte directamente desde la Tierra hacia el Sol. Si recuerdas el ejemplo previo de la naranja y la aguja, ¿qué sucederá al cabo de tres meses, el 21 de junio, o lo que es lo mismo, el solsticio de verano? Pues que como la orientación del eje de rotación terrestre no se ha modificado, el vector que apunta ahora hacia el Sol habrá girado con respecto al primero (el que habíamos trazado el 21 de marzo) un ángulo que coincidiría exactamente con la oblicuidad de la eclíptica. ¿Increíble y sorprendente, no es cierto? Dicho de otra manera, lo que observaríamos y percibiríamos es que la inclinación de los rayos solares es diferente.

¿Como podemos usar esta información para medir desde nuestras casas el eje de inclinación terrestre? Sencillo. Esperamos el día 21 de marzo  y justo a las 12 del mediodía en una lamina de madera o en otra zona apropiada clavamos un clavo de forma perpendicular a la superficie, este sera nuestro punto de referencia, luego a su lado clavamos otro clavo pero con la inclinación apropiada para que no deje sombra, este sera el vector que apunta al sol. Luego nos tocara esperar tres meses y justo el 21 de junio a la misma hora colocamos un tercer clavo, de la misma forma que el segundo clavo es decir de tal forma que no proyecte sombra alguna (es de notar que mientras mas juntos estén los clavos mas preciso sera el experimento). Luego con un transportador o cualquier sistema que se les ocurra pueden medir el angulo formado por el segundo y el tercer clavo  y este valor sera el valor del angulo de inclinación del eje terrestre.

Varios detalles pueden modificar los valores del experimento por lo que deben ser tomados en cuenta:

  • El grosor de los clavos: mientras mas delgados mas exacto el experimento.
  • Evitar que durante los tres meses algo mueva o modifique la inclinación, profundidad o distancia de los clavos en relación a la lamina de madera o entre ellos.
  • Tratar que los clavos estén clavados lo mas próximo posible entre ellos.
  • Clavar los clavos 2 y 3 exactamente a la misma hora. Atención especial en los países que tienen cambio de horario según las estaciones y ajustar para que coincida.  
Hay una gran cantidad de experimentos caseros sencillos que sirven para medir  datos científicos para los cuales a veces creemos que se necesitan grandes recursos técnicos o conocimientos muy elevados  y  en muchos casos no es así. Este es solo un ejemplo y pronto les mostraremos otro que fue usado hace miles de años para medir  la circunferencia de la tierra  con una precisión tan exacta que no fue superada  hasta la llegada de los satélites.
 

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