Se trata del tiempo… para hacer un reloj de sol!

Conceptos clave
Física
Rotación de la Tierra
Tiempo
Reloj de sol

Introducción
¿Has visto alguna vez una película ambientada en una época anterior, y cuando un personaje pregunta qué hora es los demás personajes, que no tienen relojes ni móviles, miran todos al cielo? No están mirando a un gigantesco reloj digital en lo alto, están utilizando la posición del sol en el cielo para saber la hora, como la gente ha hecho durante generaciones.

El instrumento más antiguo conocido para saber la hora, el reloj de sol, nos permite seguir la posición del sol con mayor precisión. Hasta principios del siglo XIX los relojes de sol eran el principal instrumento que la gente utilizaba para saber la hora. Si se colocan correctamente, los relojes de sol pueden usarse para saber la hora con precisión hasta el minuto.

En esta actividad harás tu propio reloj de sol y usarás tu cuerpo para seguir el movimiento del sol a través del cielo.

Antecedentes
Desde hace milenios la gente ha usado los relojes de sol para saber la hora del día basándose en la posición aparente del sol en el cielo. Hay muchos tipos de relojes de sol, pero en general cada uno consta de un gnomon, una varilla delgada que proyecta una sombra sobre una esfera, y una placa o plataforma plana. El movimiento aparente del sol a través del cielo es el resultado de la rotación de la Tierra sobre su eje. A medida que nuestro planeta gira, el sol parece moverse por el cielo, pero en realidad somos nosotros los que nos movemos

A medida que la posición del sol cambia en nuestro cielo, la sombra que proyecta se alineará con las líneas que marcan cada hora indicando la hora del día. La precisión de un reloj de sol se ve afectada por una serie de factores, entre ellos el hecho de que el ángulo de rotación de la Tierra no es perfectamente perpendicular y la Tierra no es perfectamente redonda. Como resultado, hay que hacer correcciones a los relojes de sol para tener en cuenta estos cambios.

Para esta actividad haremos un sencillo reloj de sol (¡con la ayuda de un reloj!), así como el seguimiento de la posición del sol mediante la observación de nuestras sombras.

Materiales

• Tiza para el camino
• Cinta métrica o vara de medir
• Lápiz o bolígrafo
• Espacio grande de hormigón sin sombras
• Reloj
• Plato de papel
• Pajita de plástico
• Pajita de plástico

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• Regla
• Marcadores o lápices de colores
• Peso de papel o unas cuantas piedras pequeñas
• Ayudante adulto
• Cuando hace sol

Preparación

• Esta actividad funciona mejor si se empieza a primera hora del día, para que tengas unas cuantas horas de luz para hacer tus pruebas. Recomendamos empezar a las 9 de la mañana y hacer las pruebas de forma intermitente hasta el mediodía, o empezar al mediodía y hacer las pruebas de forma intermitente hasta las 3 de la tarde

Procedimiento

• Empiece eligiendo un lugar en el que siempre vaya a estar de pie durante esta actividad. Asegúrate de que está en el centro del espacio abierto de hormigón, sin sombras cercanas. Marca este espacio utilizando tu tiza para delinear tus zapatos.
• Ponte de pie en el lugar elegido y haz que tu ayudante utilice la tiza de acera para trazar el contorno de tu sombra en el hormigón.
• Usa tu tiza para escribir la hora en la parte superior de tu sombra.
• Repite estos pasos cada 30 minutos, marcando cada vez la hora del día en la parte superior de tu sombra.
• Mientras esperas a trazar tu sombra utiliza un lápiz o bolígrafo para hacer un agujero con cuidado en el centro de tu plato de papel.
• Comprueba la hora, redondea a la hora más cercana y escribe este número en el mismo borde de tu plato con un crayón o marcador. Por ejemplo, si el reloj marca las 9:45 de la mañana, escribe «10» en el plato. Utiliza tu regla para dibujar una línea recta desde el número que escribiste hasta el agujero en el centro del plato.
• Espera hasta que el reloj marque la hora que escribiste antes de proceder al siguiente paso (por ejemplo, si empezaste a las 9:45 A.M., esperarías 15 minutos hasta que el reloj marque las 10:00 A.M.).
• Lleva tu plato y la pajita de plástico afuera. Pon el plato en el suelo y mete la pajita por el agujero que has hecho. Inclina la pajita ligeramente hacia la línea que has dibujado.
• Gira con cuidado el plato para que la sombra de la pajita se alinee con la línea que has dibujado. Crees que la sombra permanecerá en el mismo lugar todo el día? Por qué sí o por qué no?
• Coloca el pisapapeles o las piedras en los mismos bordes del plato para mantenerlo en su sitio.
• Cada hora comprueba tu reloj de sol y la posición de la sombra en tu plato. Si has empezado a las 10 de la mañana, anota la posición de la sombra a las 11 de la mañana y escribe «11» en el borde del plato donde cae esta sombra. Cada vez que revises el reloj de sol, escribe la hora en el borde de la placa donde cae la sombra. ¿Por qué crees que la sombra se mueve? Qué te recuerda tu reloj de sol?
• Después de varias horas de trazar tu propia sombra observa las posiciones de cada trazo. Se movió tu sombra durante el día? Qué más cambió en tu sombra con cada trazado? Qué crees que causó estos cambios?

Observaciones y resultados
En esta actividad has observado el movimiento y los cambios de las sombras a lo largo del día. En el caso de tu propia sombra, el patrón que observaste depende de la hora del día en que comenzaste. Si empezaste esta actividad por la mañana, habrás observado que tu sombra empezó siendo larga y a mitad del día parecía mucho más corta. Si empezaste a media mañana, habrás observado lo contrario: tu sombra empezó siendo más corta y se fue alargando a lo largo de la tarde. Sin embargo, independientemente del momento en que hayas empezado, habrás notado que la posición de tu sombra ha cambiado con el tiempo. A medida que se hacía más tarde, tu sombra se movía en el sentido de las agujas del reloj desde el primer contorno que dibujaste -¡siempre que estuvieras completando esta actividad en el hemisferio norte!

Para tu reloj de sol deberías haber notado algo similar. A cada hora la sombra de la paja estaba en una posición diferente, cada vez se movía en el sentido de las agujas del reloj desde la posición inicial. Después de unas horas deberías haber notado que el reloj de sol se parece a la esfera de un reloj con los números espaciados uniformemente alrededor de la placa.

La razón del cambio de forma y posición de tu sombra tiene que ver con la rotación de la Tierra sobre su eje. A medida que la Tierra gira, el sol parece moverse por el cielo. El sol está más alto en el cielo a mediodía o al mediodía, y en este momento proyecta su sombra más corta porque está más directamente sobre nosotros en el cielo. Por la mañana y a última hora de la tarde, el sol está más descentrado y, por tanto, proyecta una sombra más larga.

La posición de la sombra también cambia a medida que el sol parece moverse por nuestro cielo. Puedes ver algo similar si apuntas con una linterna a tu mano y luego la mueves. Al mover la luz, la posición de la sombra de tu mano cambiará con el movimiento de la linterna. La posición del sol en nuestro cielo viene dictada por la velocidad de rotación de la Tierra: gira sobre su eje a una velocidad de 460 metros por segundo, es decir, a unos 1.000 kilómetros por hora. Cuando la Tierra gira 15 grados sobre su eje, es como si el sol se hubiera movido 15 grados en nuestro cielo. Como resultado de este movimiento (y dependiendo de dónde vivas), la sombra proyectada por el sol se mueve aproximadamente 15 grados cada hora, de modo que en el transcurso de 24 horas viaja 360 grados alrededor de tu reloj de sol.

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