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Didáctica astronómica. Talleres de Ciencia.

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miércoles, 5 de septiembre de 2012

La Hora de las Estrellas


La Hora de las Estrellas
Capítulo uno
Algunas digresiones para que alumnos, alumnas y docentes apliquen en una clase astronómica conceptos geográficos y geométricos tales como: eclíptica, meridiano, hora solar, hora civil y huso horario; altura y acimut, latitud y longitud; ángulo, arco, circunsferencia, esfera y velocidad angular.

El cielo gira:
Te invito a comprobar cómo, a medida que pasan las horas, las estrellas cambian de posición en tu cielo.
Las herramientas que necesitas: un cielo despejado y libre de luces fuertes, un ojo -al menos- y un punto de referencia cualquiera: poste, árbol, edificio, etc. etc.
Sal a la noche, apunta la hora y observa una estrella brillante, toma una proporción mental de su posición con respecto al punto de referencia cualquiera. Repite la observación una hora después, apunta los datos de posición y horario nuevos.

Una comparación detallada puede hacerse con un pequeño instrumento cuya construcción veremos más adelante; te bastará en principio saber que los dedos de tu mano, extendido el brazo, equivalen a 2º de círculo; así, un puño vale 10º y la palma con los dedos bien abiertos vale 20º. Con estas "reglas" de mano será más que suficiente para verificar lo propuesto arriba.

¿Un poco de realidad?
En Argentina (vivo a 33º de latitud sur) la mayoría de los astros se alza por el horizonte que mira al mar, o al Uruguay, o al gran Brasil, allá en el norte, y van a morir cada mañana en el oeste, contra los hermosos Andes.
Por supuesto, no todos los astros obran igual. Hay estrellas que apenas levantan por el horizonte norte, y otras cuantas que nunca se esconden, que siempre están presentes sobre el horizonte sur.
Ocurre que el cielo gira sobre nosotros en lo que aparenta ser un techo de luces fijas. Suele decírsele cúpula o bóveda celeste. Estas palabras son buenas imágenes para describirle pues el hecho de que avance la noche en bloque o estructuras fijas -llamadas constelaciones- le confiere su aire de media esfera.

Ruedas de bicicleta
Todos podremos comprender este ejemplo: el cielo es como una rueda de bicicleta que gira frente a nosotros.
Veamos: tumba una bici en el patio de la escuela, párala sobre el asiento y el manubrio de modo que las ruedas queden elevadas y libres para girar. Toma ahora una mesa, un banco del aula y acércala a la rueda delantera de modo que tape algo de ella; digamos, un palmo debajo del eje. Imagina ahora que la mesa es tu horizonte, y que la rueda es el cielo. Si quieres mejorar la ilusión, coloca clips o tapas de birome sujetas a los rayos de la rueda. Cada clip o cada tapa de color será una estrella que brille en ese cielo cíclico (cíclico, ciclo, bicicleta, he aquí una repetición de conceptos o redundancia). Has ahora girar la rueda mientras observas desde la mesa cual si estuvieses en su mismo plano mirando el cielo. Verás que unas tapas desaparecen y aparecen por el borde de la mesa. Las que suben, ascienden hasta un determinado punto (llamado culminación en astronomía) y luego comienzan a descender hasta desaparecer por el lado opuesto de la mesa (si haces girar la rueda de izquierda a derecha, estarás simulando el cielo sur de Argentina; si quieres simular el cielo norte, o giras todo el equipo 180º o mueves la rueda de derecha a izquierda, será lo mismo).
Con este sencillo ejemplo podrás explicar y explicarte por qué algunas estrellas aparecen por el este, suben y luego descienden hasta hundirse en el oeste.
El cielo gira cual una rueda y aquello que no vemos en realidad está girando debajo del horizonte, debajo de la mesa, es decir, oculto tras la Tierra.
Por supuesto, verás también que otras estrellas, las que estén cerca del eje de la rueda, no se hundirán nunca, siempre estarán allí arriba, girando en el cielo. Esas estrellas serán las llamadas circumpolares, pues al eje de giro aparente del cielo se le llama polo, polo celeste. Las estrellas que giran (circundan) en torno a él no llegan nunca a quedar ocultas por la mesa u horizonte.
Imagen del polo sur, fotografiada desde el mismo punto celeste. Puedes ver cómo las estrellas se han movido en redondo describiendo círculos en torno a la cámara. por supuesto, como dije antes, la realidad es que sólo se movió la cámara en una rotación diaria.

La caverna:
Utilicé antes una de las palabras preferidas de los que explican el cielo (y en general de la ciencia toda): aparente, apariencia. Dije que en apariencia el cielo gira sobre nosotros. Es en realidad la Tierra la que gira sobre sus polos, y no el cielo (el cielo gira, sí; nuestro sol está ubicado en una galaxia en movimiento pero lo hace en una escala de tiempo inapreciable a simple vista).
La tierra gira de oeste a este, por ello parece o aparenta* que fuera el cielo el que se mueve en sentido contrario. Al sentido de movimiento aparente del cielo (es decir: de este a oeste) se le dice retrógrado, al movimiento terrestre verdadero (de oeste a este) se le dice directo.

*Aparente es palabra que aman aquellos que gustan del platonismo. Platón fue un filósofo griego que vivió hace unos 2300 años. El tipo era muy imaginativo, inventó una fábula conocida como La Caverna.
En la caverna, los hombres están encadenados mirando una pared. No pueden volverse, solo ven esa pared como si fuera la pantalla de un cine, pues, detrás de ellos hay una gran fogata que ilumina a otros hombres, libres estos (creen ellos) que se mueven, corren, aman, guerrean y, en fin, viven. Los encadenados ven en la pared de la caverna las sombras que proyectan los hombres que están detrás, iluminados por el fuego. Es un gran texto: el capítulo siete de La República. Platón, explicaba de este modo una tradición que dice que nunca podemos ver el mundo, que solo veremos las apariencias del mundo real (por supuesto, la película Matrix se basa en ello).
Platón escribió sobre casi todo lo que ocupaba a un noble de la época, en sus ratos libres entre orgía y orgía, claro. Muchos de sus escritos son memorables. Se dice que inauguró un estilo literario llamado diálogo, en el cual un personaje cualquiera discute con el personaje principal,  llamado Sócrates; al hacerlo, las razones se van exponiendo de uno y otro modo hasta que, al final, como en los episodios de Dr. Hause, el viejo siempre acierta (el significado literal de la palabra dia-logo, es: razones opuestas).
Leer a Platón no cura el vacío existencial de las clases medias, como miente un pequeño libelo de los noventa; solo divierte e instruye. Es decir, logra mucho más que lo que ha podido la mayoría de los libros escritos durante los dos milenios siguientes.
En mi diccionario, el pequeño Laruse ilustrado del ATDL reza: 
Apariencia, lo que parece pero no es. En sentido platónico: todo lo que te rodea.

Saber algo, al menos:
Permítanme decir que el cielo gira.
El cielo gira en redondo cual si fuera una pelota o una esfera. Si mirás solo una estrella, creerás que ella lo hace describiendo un círculo (si no se oculta, si fuera circumpolar) o un arco de círculo (si se alza y se oculta al cabo de unas horas). Por supuesto, habrá estrellas que serán invisibles desde tu punto de observación. Giran siempre debajo del horizonte norte. En la Argentina, la triste y famosa estrella polar no es visible porque está situada casi en el mismo eje de giro del cielo… ¡norte! (hay docentes que enseñan sobre ella, y lo hacen con orgullo).

¡Dios le da relojes a quién no tiene brazos¡
Si podemos suponer que el cielo gira... 
¿en cuánto tiempo lo hace? 
¿Con qué velocidad? 
¿Sobre qué o alrededor de qué, gira?

Estas preguntas puedes contestarlas solo.

Pero si no tienes ganas de hacerlo, sigue leyendo:

En principio, el cielo gira a razón de una vuelta completa por… ¡año!

Piensa en esto: cuando se acerca la navidad, las Tres marías están en el cielo del este. Luego, en Enero y Febrero, si las buscas siempre a la misma hora, verás como suben y luego, en marzo y abril, se ocultan por el oeste. Habrá que esperar a que llegue diciembre otra vez para que ellas trepen por el naciente, el oriente, el este (son todos sinónimos, claro).
Es decir -puedes visualizarlo si te levantas antes de que el sol inunde el cielo- cada día el astro sale corrido con respecto a la posición de las estrellas del día anterior. Si hoy, por ejemplo, amanece el sol junto a Antares, la roja estrella del Escorpión, en pocos días se habrá retrasado para acompañar otra estrella situada algo más al oriente.



En las imágenes podés ver cómo, día tras día, el sol va atrasando con respecto al fondo de estrellas fijas. Aquí, nuestro astro se aleja gradual de la estrella épsilón geminini. Prestá atención al gráfico de fecha y hora, la 1º y la 3º imagen solo difieren en 6 días, el horario de la figuración del programa es el mismo.

En concreto: El sol atrasa con respecto a las estrellas fijas del cielo.
El sol atrasa hasta ocupar el mismo sitio aparente en el fondo de estrellas fijas; para hacerlo invierte un tiempo o lapso que llamamos año.
En la antigüedad, se pensaba que era él quién se movía. Hoy sabemos que el sol atrasa, ya que en realidad es -otra vez- la Tierra quién se mueve a su alrededor, quien adelanta sobre su órbita, generando la impresión de que el sol retrocede. Lo mismo siente quién sentado en un coche ve cómo los árboles o las fachadas de los edificios se mueven hacia atrás. Quién va sentado dentro de un auto con las ventanillas altas, apenas nota que se mueve, uno se cree quieto y podría decir que es el barrio el que retrocede. Si giráramos en redondo con el auto, completaríamos un círculo, es decir, “un año”, visto a través del vidrio de la ventanilla.
La Tierra completa un giro alrededor del sol en casi un año. Los antiguos pronto comprendieron esto (no es algo difícil de comprender si tienes la voluntad de observar el sol cada mañana) y decidieron darle a ese giro una medida.

Aquellos hombres antiguos, los babilonios, obraron así:

1º Constataron que el sol volvía al punto de partida con respecto a las estrellas fijas después de 365 días y fracción* (por supuesto, dios no iba a cortar todo perfecto: parece que hizo las cosas como pudo, a los ponchazos, casi).
2º Dijeron:
¡Cáspita, el Sol ha vuelto a su lugar! y, enseguida:
¿Cuál es el recorrido que siempre retorna al punto de partida?
¡El círculo! Dijo uno de ellos (equivocado, claro), y allí todos vivaron contentos, ¡Iuju!
3º Inventaron un modelo geométrico que explicara lo visible: el círculo dividido en 360º para que su figura fuera muy parecida a la realidad (los 365 dias y fracción).
Más, este modelo  tenía una gran ventaja: el 360 es fácilmente divisible, es decir, ¡tiene muchos submúltiplos! (Como siempre, los modelos son mucho más simples que la realidad).

Es decir, el círculo dividido en 360º es hijo del cielo, hijo del año, hijo de una vuelta completa de la Tierra alrededor del sol. Aunque bien podría ser hijo de una matemática de base 12 en lugar de base 10, como la que hoy nos enseñan en el colegio.

Fíjense, los babilonios no usaban los dígitos (los diez números que corresponden a los diez dedos de la mano). En su lugar utilizaban una matemática de base 60 llamado sexagesimal (aunque desconocieron el cero) que se escribía con solo dos símbolos*. 
El 60 es un número más rico que el 10. El 60, y de allí el 360, admite los siguientes submúltiplos: 1, 3, 5, 6, 9, 10, 12, 15, 18, 24, y muchos más que omito aquí.

¿Para qué sirve un mayor número de submúltiplos?
Pues para operar con versatilidad para lograr una aproximación mayor a los hechos que muestra la realidad, de por sí ajena a los hombres. De la amistad con el 360 se deriva nuestra pobre geometría, la euclídea al menos. Ya veremos que existen otras, mucho más ricas.


* Los babilonios observaron el cielo desde sus altos zigurats.
*La matemática babilonia proviene de los Sumerios, el pueblo fabuloso de Gilgamesh

Fin de la primera parte: Recreo.

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