Temes Bàsics de Ciències Sistema Terra-Sol

-MODEL SISTEMA TERRA-SOL

El model pretén ser un ajut a la comprensió del funcionament del sistema Terra-Sol respecte als moviments que la Terra presenta, la manera com els realitza i les conseqüències que d'ells en tenim.

El material a utilitzar és el següent: boles de "porespan", placa de "porespan", cordill, varetes de ferro, escuradents plans, cartolina negra, paper DIN A3, ...

Construcció del model

1. Es dibuixen a escala, a les boles, els principals elements que tenen significat en la relació Sol-Terra: equador, tròpics de càncer i de capricorn, cercles polars àrtic i antàrtic, els pols nord i sud, i a més, el paral•lel que correspon a la latitud on estem, en el nostre cas el de la UAB.

El treball a escala es realitza utilitzant un cordill fi per a fer la mesura de longitud de l’equador de la bola i posteriorment calcular, en funció de la distancia angular (latitud) la posició de cada paral•lel en relació a l’equador, definit prèviament per l’existència d’una costura a la bola.

2. Las varetes s’endinsen amb compte per a travessar la Terra d’un pol a l’altra (eix terrestre).

3. El següent pas es preparar les cartolines negres que representaran el límit del cercle d’iluminació. Per això, es fa un forat que sigui lleugerament superior al cercle que correspon a las boles de porexpán utilitzades. Es necessari que les boles puguin moure’s lliurament dins del cercle realitzat en la cartolina

Es confecciona el cercle amb un compàs utilitzant una mida uns 2 mm superior al radi calculat de la bola de porexpán

4. La placa de porexpán es recobreix amb el paper DIN-A3 per a millorar la possibilitat de dibuixar sobre ella (i a més per a poder-les reciclar si es necessari).

5. Al seu damunt es dibuixa l’òrbita terrestre, a aquesta escala pràcticament circular.

6. S’entén que el Sol està més o menys en la part central del interior de l’òrbita, llavors es disposen els cercles d’iluminació (cartolines) perpendiculars a la posició del Sol sobre l’òrbita dibuixada, utilitzant un parell d’escuradents plans per a cada cartolina, enganxats amb cinta adhesiva.

7. Per últim, cal clavar cadascuna de les terres dins de cadascuna de les cartolines, a la base de porexpan amb l’angle de 66º 33’ (aprox. 66,5º). Compte, cal posar les quatre terres amb la mateixa inclinació i els eixos paral·lels entre si, o sigui, apuntant cap un mateix punt fixa de l’espai situat a molta distància, de manera que les relacions que s’estableixen amb les cartolines siguin diferents segons si es tracta d’un solstici o d’un equinocci.

A la base escriurem les posicions de solsticis i equinoccis (amb les seves dates) que representin. Posarem fletxes que indiquin el sentit de gir tant de la Terra en la seva òrbita a l’entorn del Sol, com de cada Terra segons el seu moviment de rotació. A cadascuna de les posicions farem girar la terra entremig del cercle d’il·luminació, mentre observem la nostra posició (UAB) com va passant de la zona fosca a la il·luminada i al revés.

8. Per una posició estàtica determinada, per a cada terra dibuixarem:

•el meridià migdia i el mitjanit

•el punt de la terra on els raigs del Sol són perpendiculars.

•el punt de sortida del Sol (A), el de posta (P), el de migdia (M) i el de mitjanit.

Exercici. A partir del model que hem fet calculeu per a la posició de solstici d’estiu quina és la durada del dia i quina la durada de la nit i quina és l’hora oficial de sortida del sol i la de la posta de sol d’aquell dia. Feu el mateix per a les posicions de solstici d’hivern i d’equinocci de primavera i de tardor.

Temes Bàsics de Ciències Sistema Terra-Sol

-VARIACIONS DE L'ALÇADA DEL SOL AL LLARG DE L'ANY

A partir d'un globus terraqüi i amb l'ajut d'un cercle com a representació del teu pla de l'horitzó, d'un fil que simbolitza un raig de Sol i d'un semicercle, buscarem les relacions geomètriques que s'estableixen al llarg de l'any entre els punts de sortida i posta del Sol i la seva alçada al migdia.

Per a la realització dels càlculs considerem com a punt de referència la UAB. En el cas del treball amb el globus situarem el pla de l'horitzó damunt de Barcelona.

1.-Situeu el pla de l'horitzó (cercle graduat amb el fil enganxat al centre) damunt del globus terraqüi a la zona de Barcelona, tal com mostra la figura. Seguidament situeu el globus en una posició de solstici d'estiu, solstici d'hivern i equinocci, de manera que per a cadascuna d'elles feu les observacions de lloc geogràfic de sortida, angle del Sol al migdia i lloc geogràfic de posta, mentre feu girar la Terra segons el seu moviment de rotació. Les observacions situeu-les a la taula adjunta.

Fil

Pla de l'horitzóGlobus terraqüi

OBSERVADOR

Posició Lloc sortida Alçada Sol Lloc de Posta Alçada teòrica

Solstici d'estiu Solstici d'hivern Equinocci Dia observació trajectòria del sol

2.-A partir de càlculs geomètrics calculeu l'alçada del Sol al migdia respecte a l'horitzó, en les dates de solsticis i equinoccis. Poseu-los a la taula (alçada teòrica) i compareu-los amb els trobats a partir del globus terraqüi.

3.-Comproveu que l'alçada del Sol trobada amb l'experiència del gnomon és del mateix ordre que la calculada geomètricament .

4.-Feu una predicció de la llargada que tindrà l'ombra del gnòmon al migdia, els dies dels solsticis i equinoccis.

Temes Bàsics de Ciències Sistema Terra-Sol

-OBSERVACIÓ DE LA TRAJECTÒRIA APARENT DEL SOL 1.-En un dia determinat s'observarà:

-Punt geogràfic de sortida i posta del Sol - amb l'ajut d'una brúixola. Les dades s'acompanyaran d'un croquis on s'hi reflecteixi el relleu corresponen (nom de les muntanyes i alçades del cims) del punt en el que es realitza l'observació.

-Hora de la sortida i de la posta del Sol - segons l'hora oficial.

2.-Del mateix dia observarem l'ombra d'un gnòmon al llarg del dia amb observacions cada 30 minuts i, a la franja propera al migdia, de 11h a 15h, augmentarem la freqüència de mesura a uns 10-15minuts. Per fer-ho utilitzarem una base de porexpan de mida Din A4 al damunt de la que hi posarem un paper enganxat amb cinta adhesiva. Llavors clavarem el gnomon (un escura dents rodó) perpendicular al mig d’un dels costats llarg (foto i dibuix), de manera que quan ho orientem amb la brúixola ens quedi al costat sud i així disposem d’un espai de paper per a poder dibuixar les ombres que s’hi projectin.

Coneixent la llargada del gnòmon i de la ombra podrem calcular per a cada hora del dia l'alçada del Sol respecte a l’horitzó. A partir de la distribució de les ombres es pot trobar la direcció del Nord geogràfic i llavors es pot mesurar amb el cercle l’azimut de la posició del Sol a cadascuna de les ombres.

Així, construirem una taula que ens relacioni: Hora del dia - llargada de l'ombra - alçada del Sol respecte a l'horitzó i azimut on es troba el Sol.

Núm Hora Llargada de l’ombra Angle d’alçada del Sol Azimut del Sol

1

Finalment, podem representar gràficament les alçades del Sol respecte a les hores del dia. També, les alçades del Sol respecte a l’azimut del Sol. També hi afegirem els punts de sortida i posta a cadascuna de les gràfiques.

3.-Síntesi de les observacions fetes amb les interpretacions que se'n desprenen.

Angle d’alçada del Sol

Angle d’alçada del Sol

Hora del dia Azimut del Sol

Gnomon

N

E W

S