CREACIÓN DE UN RELOJ DE SOL

Los alumnos construirán un reloj solar para medir el tiempo. Explicarán cómo los relojes solares funcionan con la luz del sol. Averiguarán qué hora es utilizando el reloj solar y compararán la precisión de este método con los medios actuales para saber la hora.

Después de realizar esta actividad, los alumnos podrán:

• mencionar diferentes instrumentos que se emplean para saber la hora;

• explicar cómo los relojes solares funcionan con la luz del sol;

• demostrar cómo se puede saber la hora con un reloj solar.

• Al principio de la actividad, pregunta a tus alumnos si saben cómo averiguar qué hora es y qué instrumentos conocen que sean capaces de medir el tiempo.

• Pide a los alumnos que describan lo que ocurre con la posición y el tamaño de la sombra de un reloj solar a lo largo del día.

• Pide a los alumnos que expliquen por qué cambia la posición del Sol durante el día. Anima a los alumnos a ilustrar su explicación con dibujos o a representar la rotación de la Tierra sobre su eje y la posición del Sol a diferentes horas del día.

• Pide a los alumnos que averigüen la hora que es con el reloj solar a diferentes horas del día y que comparen esos datos con los de los medios actuales para saber la hora (por ejemplo, un reloj de pulsera o de pared).

• Doce piedras grandes

• Tijeras

• Pegamento

• Un palo de 150 cm de longitud (aprox.)

• Un transportador grande

• Un rotulador

• Una brújula para saber dónde está el norte

• Una hoja de ejercicios para cada alumno

Opcional:

• Piedras pequeñas

• Reloj solar ecuatorial (PDF)

El Sol

El Sol es una estrella, una esfera de gas que arde y emite luz y calor. Es una estrella bastante corriente, de tamaño intermedio, ni muy antigua ni muy nueva. Es la fuente de calor que permite que haya vida en la Tierra y controla nuestro clima. Es la estrella más cercana a la Tierra y la que hemos estudiado con más detalle. De ella hemos aprendido muchísimas cosas sobre los procesos físicos que determinan la estructura y la evolución de las estrellas en general.

Observación del Sol

No es buena idea mirar directamente al Sol, ni aunque sea un instante, puesto que nuestros ojos son muy sensibles a la luz que emite. Incluso en la oscuridad, cuando hay poquísima luz, los ojos detectan algunas cosas, de modo que imaginaos lo que sucede cuando toda esa luz del Sol tan brillante se concentra en una superficie tan pequeña como la del ojo. Si eso ocurre, los detectores de luz que tenemos en la parte trasera del ojo se queman. Y, por desgracia, esto no es como las quemaduras de la piel: es probable que el ojo nunca llegue a recuperarse y tal vez no puedas volver a ver.

Si queréis ver una demostración gráfica de lo dañino que puede ser el Sol, echad un vistazo al blog de astronomía de Stuart Lowe: http://www.strudel.org.uk/blog/astro/000347.shtml. Grabó un vídeo de lo que sucede cuando se coloca una uva junto al ocular de un telescopio orientado directamente hacia el Sol, sin filtros. Enseguida, la uva empieza a ennegrecerse y quemarse. El ojo es mucho más delicado que una uva, así que esta demostración nos recuerda con bastante contundencia que debemos tener cuidado y no mirar al Sol. Pase lo que pase, no hay que mirar al Sol.

Reloj solar

Durante el día, sabemos que va transcurriendo el tiempo gracias al Sol que vemos en el cielo. Como la Tierra tarda un día en dar una vuelta entera sobre su propio eje, el Sol parece salir por el este cuando empieza el día, se eleva hasta el punto más alto al mediodía y, luego, desaparece por el horizonte del oeste al anochecer. Los babilonios observaron el movimiento del Sol y crearon el reloj solar, la primera versión de nuestros relojes de pared y de pulsera. Con la luz del Sol y el reloj solar, los babilonios dividieron el día en horas.

En los relojes solares, hay un gnomon que proyecta una sombra sobre una superficie (que denominamos esfera o cara del reloj) y esa sombra indica la hora que es. En el reloj influye nuestra posición respecto del Sol, por lo que un reloj solar del hemisferio norte se tendría que invertir para poder usarlo en el hemisferio sur.

Hay varios tipos de reloj solar. Si la sombra se proyecta sobre el suelo, se trata de un reloj solar horizontal; si se proyecta sobre una pared, es un reloj solar vertical. Las líneas que indican las horas varían según la latitud del lugar. Si utilizáramos un reloj solar en el Polo Norte en verano, las marcas de las horas tendrían una separación de 15 grados. Un día equivale a 24 horas y una vuelta completa se divide en 360 grados. Por eso, cada hora del reloj solar corresponde a 15 grados de rotación.

Los relojes solares ecuatoriales tienen la esfera paralela al ecuador de la Tierra. El gnomon debe ser perpendicular a la esfera del reloj, de modo que esté inclinado con un ángulo equivalente a la latitud del observador y esté orientado hacia el norte verdadero. Las líneas de las horas están a 15 grados de separación.

Imagen: ejemplo de reloj solar ecuatorial

Preparación

Para la actividad «El gran reloj solar», necesitaréis un patio o un campo de juego que esté iluminado por la luz del Sol la mayor parte del día.

¿Qué hora es?

Pregunta a los alumnos si alguno lleva reloj. ¿Por qué es práctico tener un reloj de pulsera? Explícales que hace 600 años, nadie llevaba reloj. Pregúntales cómo sabía la gente qué hora era en esa época. Antes de que se inventara el reloj mecánico, era mucho más difícil saber la hora del día. La gente se dio cuenta de que podía averiguar la hora utilizando el Sol. Lo hicieron construyendo un reloj solar.

Antiguamente, también se usaban otros instrumentos para medir el tiempo, como los relojes de arena.

Pregunta a los alumnos si han visto alguna vez un reloj solar. ¿Saben cómo funciona? Explica que cada reloj solar tiene un palo o una aguja que proyecta una sombra. Se llama gnomon. En el hemisferio norte, es importante que el gnomon apunte siempre al norte; si no es así, el reloj solar no nos dirá la hora. Explica que la Tierra gira sobre su eje. Esto implica que la posición del Sol respecto de la Tierra cambia continuamente. Si es necesario, represéntalo con una linterna y una naranja o un globo terráqueo. Explica que la sombra de los objetos también cambia a medida que gira la Tierra. El reloj solar aprovecha ese efecto. Al mirar la posición de la sombra del gnomon en el reloj solar, podemos saber qué hora es.

Los alumnos crearán dos relojes solares.

Un dato útil: cuando el Sol se encuentra justo en el sur y la sombra apunta al norte, es mediodía. Significa que son exactamente las 12 del mediodía en tiempo solar. El tiempo solar no siempre coincide del todo con la hora que marca el reloj, porque la hora que empleamos en la actualidad no se basa en la posición real del Sol en el cielo.

Creación de un reloj solar

Entrega a los alumnos las tijeras, el pegamento y la hoja de actividades.

Los alumnos deben realizar la primera tarea de la hoja de ejercicios.

Importante: Para calcular el ángulo del gnomon, necesitas saber la latitud de tu localidad. Puedes consultarla en un atlas o en Internet. Por ejemplo, la latitud de Madrid es 40° N, de modo que los relojes solares de esta ciudad deben estar inclinados a un ángulo de 40 grados. Las instrucciones están en la hoja de ejercicios. Cuando el reloj solar esté listo, los alumnos deberán colocarlo con la flecha orientada hacia el sur.

Los alumnos se fijarán en la hora que señala el reloj solar. ¿Pueden ver qué hora es? A continuación, deberán realizar la primera tarea de la hoja de ejercicios. Comentad las tareas. Concluid que hoy en día, siempre sabemos exactamente qué hora es porque tenemos muchos relojes alrededor. Antiguamente, cuando no había relojes de pulsera ni de pared, era mucho más difícil saber la hora. Y, por supuesto, los relojes solares no servían de nada por la noche.

Nota: Este reloj solar corresponde a GMT+1. Puede que tengáis que adaptarlo a la hora local. Por ejemplo, en el Reino Unido, la hora de este reloj coincide con el horario de verano, pero en invierno habría que restar una hora a cada número: las 12 serían las 11, la 1 serían las 12, etc. Si vas a usarlo con el horario de verano de la hora central europea (GMT+2), tendrás que cambiar los números. Hay que sumar una hora a cada número: las 12 serán la 1, la 1 será las 2, etc.

El gran reloj solar

Crea un gran reloj solar con tus alumnos. Llévalos al exterior, a un lugar que esté iluminado por el Sol la mayor parte del día. Señala el norte, utilizando una brújula si es necesario.

Sitúa el transportador grande en posición vertical, con su lado más largo en la hierba. Úsalo para medir el ángulo correcto respecto del suelo, como hemos explicado. Clava firmemente el palo en el suelo con el ángulo elegido, orientado hacia el norte. Observa la imagen para saber cómo hacerlo.

Cada hora, los alumnos deben colocar una piedra grande en el suelo, en el lugar donde se proyecte la sombra del palo. Uno de los alumnos escribirá el número de la hora en la piedra con un rotulador. Puedes utilizar las piedras más pequeñas para señalar los cuartos de hora y las medias horas.

Imagen: reloj solar horizontal

Si no quieres que los alumnos tengan que salir cada hora, podéis colocar solo dos piedras, una por la mañana (por ejemplo, a las 9:00) y otra por la tarde (por ejemplo, a las 15:00). Naturalmente, el reloj solar será menos preciso en ese caso.

Para terminar el reloj solar, hay que dividir el resto del día que transcurre después de las clases utilizando las piedras. En el ejemplo siguiente, han pasado cinco horas, por lo que hay que dividir en cinco partes el tiempo intermedio. Diles a los alumnos que escriban el número de cada hora en las piedras y las coloquen en la posición correcta. Al día siguiente, sal con los alumnos para ver si el reloj solar les dice qué hora es. Deberán comparar la hora que indica el reloj solar con la que indica un reloj de muñeca.

¿Hasta qué punto es preciso el reloj solar? Coméntales que antiguamente, era más difícil que ahora saber qué hora era, y también menos preciso.

Space Awareness curricula topics (EU and South Africa)

Navigation through the ages, Instruments for Navigation

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National Curricula

KS1: Year 1 - Maths, measurement: measure and begin to record time. KS2: Year 5 - Science, Earth and Space: use the idea of the Earth’s rotation to explain day and night and the apparent movement of the Sun across the sky.