EDUCACIÓN ASTRONOMÍA GEOGRAFÍA ¿POR QUÉ SE PRODUCEN LAS ESTACIONES ?

En el Programa Escolar nos encontramos en el área de Astronomía lo siguiente

Primer grado
El Sistema Tierra-Sol.
- La duración día-noche.
- Las estaciones.

Segundo grado
La duración del día y la noche según las estaciones.
La variación del lugar de salida y puesta del sol a lo largo del año.

Tercer grado
La traslación de la Tierra. El ciclo de las estaciones, solsticios, equinoccios.
La relación de la sombra y altura del Sol a lo largo del año.

Cuarto grado
La inclinación del eje terrestre.

Quinto grado
Las estaciones.

LAS  CUATRO ESTACIONES

Cambios estacionales: Las regiones templadas experimentan importantes cambios de una estación a otra. La variación de temperatura no sólo afecta al paisaje, sino también a los ciclos de la agricultura, la siembra y la cosecha. Las zonas del ecuador reciben el calor de forma más constante y no sufren tantas variaciones.

A continuación tenemos la imagen de un árbol fotografiado en las distintas estaciones del año.

Las estaciones son los períodos del año en los que las condiciones climatológicas imperantes se mantienen, en una determinada región, dentro de un cierto rango.
Estos periodos duran aproximadamente tres meses y se denominan invierno, primavera, verano y otoño, aunque en las regiones de la tierra cercanas al ecuador las estaciones son sólo dos, la estación seca y la lluviosa ya que en ellas varía drásticamente el régimen de lluvias, pero no así la temperatura.
La sucesión de las estaciones no se debe a que en su movimiento elíptico la Tierra se aleja y acerca al Sol. Esto tiene un efecto menor.

Una definición más técnica sería la que enuncia que “La Estación del año es el tiempo que aparentemente tardea el sol en recorrer la eclíptica desde cualquiera de los puntos equinocciales y los dos puntos solsticiales”
Diccionario de Astronomía, Isabel Ferro Ramos

LAS ESTACIONES SON PRODUCTO DE LA COMBINACIÓN DE LA TRASLACIÓN DE LA TIERRA ALREDEDOR DEL SOL Y DE LA INCLINACIÓN DEL EJE TERRESTRE.

 http://geocities.com/acarvajaltt/temas/estaciones.htm

Cuando un hemisferio terrestre en el ejemplo el Norte (A) se encuentra inclinado hacia el sol los rayos de luz caen de manera perpendicular sobre él y se encuentra en verano y el Sol se observa alto en el cielo (en esta fecha el sitio en donde el sol pasa por lo mas alto al medio día coincide con un paralelo el cual es llamado trópico de cáncer, en el hemisferio sur se denomina trópico de capricornio. Por el contrario durante el invierno el hemisferio norte (C) se encuentra en inclinación alejada del sol y el este se observa bajo en el firmamento. Esto causa días mas largos en el verano y más cortos en el invierno, así mismo cuando en
un hemisferio se encuentra en invierno el otro estará en verano y viceversa. En las zonas ecuatoriales en donde la inclinación del eje terrestre no ejerce un efecto tan marcado las estaciones no se presentan con una claridad tan definida.

LA CAUSA PRINCIPAL DE LAS ESTACIONES ES LA INCLINACIÓN DEL EJE DE GIRO DEL GLOBO TERRESTRE.

 Este eje se halla siempre orientado en la misma dirección (salvo fenómeno de la precesión) y por tanto los hemisferios boreal y austral son desigualmente iluminados por el sol. Cada seis meses la situación se invierte.

Si el eje de la Tierra no estuviese inclinado respecto a la Eclíptica, el Sol se hallaría todo el año sobre el ecuador; culminaría todos los días del año a la misma altura sobre el horizonte, que seria igual a la misma latitud N y S, y tanto menor cuanto mayor fuese la latitud h=90-lat. En suma no habría estaciones.

El eje de rotación terrestre se mantiene apuntando durante todo el año hacia una región concreta de la esfera celeste, caracterizada por la cercanía de la estrella Polar. Las estaciones tienen lugar porque el eje de la Tierra está inclinada 23º 27' con

respecto al plano de su órbita.

Las estaciones varían de un extremo al otro del mundo. En las áreas mas templadas de los hemisferios norte y sur se reconocen cuatro estaciones (primavera, verano, otoño e invierno).

En los Polos Norte y Sur hay sólo dos estaciones (invierno y verano) mientras que en los países ecuatoriales y tropicales las estaciones se dividen en aquellos periodos en los cuales hay sequías o lluvia.

 

EL SOLSTICIO es aquel instante en que el Sol se halla en uno de los dos trópicos. Esto ocurre el 21 de junio para el Trópico de Cáncer y el 21 de diciembre para el Trópico de Capricornio. El solsticio de diciembre hace, en el hemisferio boreal, que el día sea más corto y la noche más larga del año; y en el hemisferio austral, la noche más corta y el día más largo. El solsticio de junio hace, en el hemisferio boreal, que el día sea más largo y la noche más corta del año; y en el hemisferio austral, el día más corto y la noche más larga.

El equinoccio es aquél instante en que, por hallarse el Sol sobre el Ecuador, los días y las noches son iguales en toda la Tierra; esto ocurre anualmente el 21 de marzo y el 22-23 de septiembre.

La latitud de los trópicos no puede ser otra que 23º 27'; al igual que la de los círculos polares es 66º 33'; es decir, 90º - 23º 27'.

La Tierra, en su movimiento anual alrededor del Sol, provoca distintos tipos de iluminación. Los dos extremos contrarios de iluminación terrestre son los solsticios de verano e invierno, siendo los equinoccios de primavera y otoño idénticos en cuanto a iluminación terrestre.

SOLSTICIOS Y EQUINOCCIOS TOTALIZAN LOS CUATRO INSTANTES EN QUE ANUALMENTE SE PRODUCE UN CAMBIO DE ESTACIÓN. 

El cambio de una estación a otra, así como de un estado de soleamiento a otro no se produce de forma repentina; el mismo movimiento de rotación y traslación terrestre produce un cambio constante y gradual que acontece con el sucesivo transcurrir de los días, semanas y meses.

http://www.mailxmail.com/curso/excelencia/astronomia/capitulo12.htm

EN LOS EQUINOCCIOS, el eje de rotación de la Tierra es perpendicular a los rayos del Sol, que caen verticalmente sobre el ecuador.

EN LOS SOLSTICIOS, el eje se encuentra inclinado 23,5º, por lo que los rayos solares caen verticalmente sobre el trópico de Cáncer (verano en el hemisferio norte) o de Capricornio (verano en el hemisferio sur).

Trópico de Cáncer es el trópico del hemisferio norte. Se le denomina "de Cáncer" porque ya hace muchos años que se dieron cuenta de que el día del solsticio, en los trópicos, el Sol iluminaba el fondo de los pozos y, en aquellas fechas, en el hemisferio norte, el Sol estaba en la constelación de Cáncer.

El Trópico de Capricornio es el trópico del hemisferio sur. Se llama "de Capricornio" porque ya hace muchos años que se dieron cuenta de que el día del solsticio, en los trópicos, el Sol iluminaba el fondo de los pozos y, en aquellas fechas, en el hemisferio sur, el Sol estaba en la constelación de Capricornio, de ahí deriva su nombre

 RECORRIDO APARENTE DEL SOL EN EL ECUADOR
A lo largo del ecuador no se observan cambios sustanciales en las doce horas de luz que hay durante todo el año. En los equinoccios de marzo y septiembre, el Sol alcanza el mediodía en una posición vertical respecto al suelo. En el solsticio de junio, el recorrido del Sol se desvía ligeramente hacia el norte; mientras que en el de diciembre, esta desviación es hacia el sur.

RECORRIDO APARENTE DEL SOL EN EL POLO SUR
Desde el Polo Sur puede verse al Sol completar su recorrido en el cielo justo sobre el horizonte en el equinoccio de setiembre, para alcanzar el punto más alto en el solsticio de verano. En el equinoccio de marzo, el Sol vuelve a estar sobre el horizonte. Más adelante desciende y permanece bajo la línea del horizonte hasta setiembre.
De allí que se produzcan seis meses de día y seis meses de noche.

RECORRIDO APARENTE DEL SOL EN LAS LATITUDES MEDIAS
Situados a 45° de latitud sur se observa una pronunciada variación estacional. En los equinoccios, el Sol alcanza el mediodía a 45° sobre el horizonte y está visible durante doce horas. En el solsticio de verano su recorrido es más alto y permanece en el cielo más de quince horas. En el solsticio de invierno está más bajo y no llega a las nueve horas en el cielo.

GNOMON

En origen, la palabra «gnomon» (en griego: «guía» o «maestro») hacía referencia a un objeto alargado cuya sombra se proyectaba sobre una escala graduada para medir el paso del tiempo.

Existe un método sencillo para construir un instrumento que refleja el movimiento aparente del Sol y permite estudiar sus características; se trata de un instrumento muy simple llamado gnomon. 

Es fácil de construir ya que consta de una varilla, el indicador, colocada perpendicular a una superficie plana, el registrador. El arco diurno del Sol es perceptible entre el amanecer y el atardecer y puede reconstruírselo observando cómo varía la sombra del indicador en el registrador del gnomon.

La longitud y la dirección de la sombra del indicador se relacionan continua y directamente con la altura del Sol sobre el horizonte a cada instante y también con la inclinación de su arco con respecto a la vertical del lugar.

Al alba, la sombra del indicador yace hacia uno de los lados de la superficie de registro, la dirección oeste; poco después de la salida del Sol, la sombra es muy larga pero, a medida que transcurre la mañana, se acorta y se desplaza hacia el sector opuesto, dirección este.

Cada día, la sombra modifica su tamaño de mayor a menor y, en cierto momento, presenta su mínima longitud; esto sucede cuando el Sol alcanza la altura máxima sobre el horizonte correspondiente a ese día.

La dirección en la que se halla esa sombra mínima permite marcar una línea sobre la superficie de gnomon, que divide a ésta en dos partes; los astrónomos llaman meridiana a esa línea divisoria. También se la denomina línea norte/sur, ya que cruza al horizonte en dos puntos útiles como referencia espacial y geográfica: los puntos cardinales Norte y Sur.

Regresando al gnomon, digamos que luego del mediodía, la sombra del indicador aumenta paulatinamente su longitud y yace hacia el lado este de la superficie hasta la llegada del crepúsculo vespertino cuando, poco después, desaparece por completo al ocultarse el Sol.

Materiales necesarios:

- Una varilla (recta) de madera o metal de unos 6 a 7 cm. de largo y unos milímetros de diámetro.

- Una cartulina.

- Lápiz

Procedimientos:

Esta actividad consiste en ir dibujando a lo largo del día, la sombra de la varilla que está colocada verticalmente en una hoja de papel plana. Se puede utilizar un lápiz usado que se pega a una cartulina por la base. La sombra de la punta del lápiz es la que tendremos que ir señalando en el papel cada cierto tiempo. La cartulina debe estar bien fijada al suelo para que no se mueva.

CUADRANTE NÁUTICO CASERO

 Instrucciones para construirlo

Materiales:
•  una hoja de papel de 22 x 22 cm aprox.
•  transportador
•  compás
•  escuadra de al menos 20 cm
•  un pedazo de cartón de 25 x 25 cm aprox.
•  una cuerda fina de 30 centímetros de largo
•  una plomada pequeña (puede ser un aro de metal o plástico pesado)
•  un sorbete o pajita de plástico (si no es descartable mejor)
•  pegamento (plasticola) y cinta adhesiva de papel
•  tijeras o cúter

Pasos a seguir.
1. Usando la escuadra y el compás realizar el siguiente dibujo en la hoja de papel.  Fig 1  
Fig. 1

2. Con transportador y regla marcar los ángulos sobre el borde circular. A los efectos de esta experiencia es suficiente marcar cada 5º. Fig. 2

Fig 2

3. Pegar con plasticola el dibujo al cartón dejando 2 cm de distancia entre los bordes rectos del papel y el cartón. Dejar secar.

4. Con la punta de la tijera realizar un orificio pequeño justo en el vértice de la figura. 

     5. Cortar por la línea punteada siguiendo el borde circular de la figura.

6. Pegar el sorbete a la parte superior usando la cinta adhesiva. (fig.4)   

Fig. 4

 7. Atar la plomada a a un extremo de la cuerda. El otro extremo pasarlo por el orificio en el cartón. Hacer un nudo o atar a un palito para que se sostenga.

 

(fig.5)

8. ¡Ya tenemos el astrolabio terminado! (fig.6)   

Fig. 6

¿Cómo usar el astrolabio?

El astrolabio sirve para medir la altura angular (se mide en grados de arco) de los objetos sobre el horizonte: luna, estrellas, sol.
Para medir se enfoca a través del sorbete el objeto (por ejemplo una estrella o un planeta), en ese momento otra persona lee el número que la cuerda señala en la escala del astrolabio. Esa es la altura del objeto. (fig.7)

  

Para medir la altura del sol NO se debe bajo ninguna circunstancia, en ningún momento, enfocarlo poniendo el ojo en el sorbete, esto causa severos daños a la vista.
¡No mirar el Sol a través del sorbete!
 Para medir la altura del Sol se apunta el astrolabio hacia el Sol y en el otro extremo, en lugar de poner el ojo, se sostiene una hoja de papel a una cierta distancia, de modo que el astrolabio haga una sombra sobre ella. Cuando se logra que la sombra del astrolabio esté perfectamente alineada entonces se lee la altura.
 

Realizar una gráfica con dos ejes X e Y . En uno se escriben los días y el otro el ángulo registrado. Así se puede realizar gráficas diarias, semanales, mensuales o anuales.

 LAS ESTACIONES DEL AÑO EN LA MÚSICA

 

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 Las cuatro estaciones- Primavera y Verano - Antonio Vivaldi

Las cuatro estaciones es el título de un libro de cuatro conciertos para violín y orquesta (La primavera, El verano, El otoño y El invierno) del compositor italiano Antonio Vivaldi, incluido en Il cimento dell'armonia e dell'inventione, Op. 8. Se trata de una obra descriptiva o programática que evoca, a través de elementos de lenguaje musical, distintos aspectos de las estaciones del año.

    Concerto n.º 1 en mi mayor, Op. 8, RV 269, "La primavera" (Primavera)
        Allegro
        Largo
        Allegro Pastorale
    Concerto n.º 2 en sol menor, Op. 8, RV 315, "L'estate" (Verano)
        Allegro non molto
        Adagio e piano - Presto
        Presto e forte
    Concerto n.º 3 en fa mayor, Op. 8, RV 293, "L'autunno" (Otoño)
        Allegro
        Adagio molto
        Allegro
    Concerto n.º 4 en fa menor, Op. 8, RV 297, "L'inverno" (Invierno)
        Allegro non molto
        Largo
        Allegro

FUENTES

http://es.wikipedia.org/
http://www.iar.unlp.edu.ar/

http://www.astronomos.org/