(2A) El Reloj de Sol    

Página principal y de inicio de "De Astrónomos a Astronaves":
       en disco: Mintro.htm,
       en la red: http://www.phy6.org/stargaze/Mintro.htm

• Conocerá el diseño, principio y orientación de un reloj de sol, del tipo con un gnomo apuntando hacia el polo celestial.
• Construirá un reloj de sol de papel.

Términos: Historias y extras: La razón histórica de la dirección "en sentido de" las manecillas del reloj.
El "Puente de Reloj de sol" a través del río Sacramento en Redding, California.

    Después de esto, presente el material. Las preguntas de abajo pueden ser utilizadas en la presentación, el repaso después o ambos.

    Cuando el momento sea adecuado (como parte de la lección, o después), haga que los estudiantes construyan relojes de sol de papel. Distribuya plantillas, de preferencia copias en papel de construcción, por ser más gruesas. Para sacar las copias, alimenta las hojas en la copiadora una por una: alimentando la máquina desde la charola de la copiadora puede atorarlas. Las instrucciones se encuentran el el sitio de "Astrónomos", pero para conveniencia de los estudiantes, también se pueden distribuir copias impresas.
    Los estudiantes deben de tener a la mano tijeras, así como reglas y bolígrafos, para realizar las marcas. Tenga unas pocas de plantillas extras a la mano, para los estudiantes que dañen alguna. Los estudiantes que tengan habilidades manuales más desarrolladas podrán crear sus relojes con manterial más duradero y tal vez crear sus propios diseños.

-- ¿Cómo parece que se mueve la sombra de un astabandera a lo largo del suelo, en los Estados Unidos continentales o en Europa?

En promedio, el Sol sale por el este, cruza el sur al mediodía, y se pone por el oeste. La sombra, por lo tanto, apunta al oeste en la mañana, al norte al mediodía, y hacia el este en la tarde.

En sentido del reloj (¡inténtelo!), y eso es--de acuerdo a algunas opiniones--el porqué las manecillas del reloj están hechas para moverse así, también.

La sombra varía con la estación del año--eso se discutirá en una sesión posterior.

-- Su usted se encuentra al sur del ecuador, ¿se moverá la sombra en sentido de las manecillas también?

    ¡Haga que los estudiantes encuentren la respuesta por sí mismos! Lleve a un estudiante al frente de la clase para demostrar el movimiento del Sol y la sombra. Haga que ella o él sean un polo vertical, y que esté a la izquierda de los estudiantes. Esta dirección ahora será llamada el "este"--esto puede ser diferente si se está afuera, pero dentro del salón podemos escoger lo que sea más conveniente. El este es también por donde el Sol sale, desde cualquier lado del ecuador.

    Ahora haga que el estudiante estire ambos brazos--el derecho sobre su hombro, y el izquierdo por debajo. El brazo en alto sigue el movimiento del Sol--este se levanta por el frente (este; el brazo levantado apunta hacia adelante, elevándose gradualmente). Este pasa su punto más alto a su derecha ( en la dirección del sur, en donde es mediodía), y se pone en el lado en donde está su espalda, en el oeste (el brazo descendiendo de nuevo hacia su espalda).

    El otro brazo, el que está en la parte inferior, siempre se mantiene exactamente opuesto al brazo en alto. Esa es la sombra. ¿Cómo se mueve la sombra? En sentido de las manecillas, por supuesto.

    En seguida, vayamos al sur del ecuador. El Sol aún se levanta por el oeste y se pone en el oeste, pero ahora pasa hacia el norte.

    Muy bien: haga que el estudiante levante su brazo izquierdo sobre su hombro y que baje su brazo derecho por debajo de su hombro, lo opuesto de lo de hizo con anterioridad. Ahora el brazo derecho sigue el movimiento del Sol: se levanta en el este (por el frente), pasando hacia el norte al mediodía, cunando está en la posición más alta, y se pone en el oeste, detrás de la persona.

    El brazo inferior derecho, se mantiene en posición opuesta, y de nuevo marca la sombra del eje vertical--hacia atrás en la mañana, hacia adelante en la tarde, siempre del lado opuesto del Sol. ¿Cómo gira la sombra? Contraria al sentido del reloj.

Si esto parece muy complicado, el maestro puede demostrarlo. De lo contrario, el maestro lo puede demostrar primero, y luego que algunos estudiantes lo intenten.

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-- ¿Funcionará el reloj de sol que construyó en cualquier lugar?

No. Tan solo si apunta al polo celestial puede trabajar igual de exacto en todas las estaciones. El reloj de sol cortado de la plantilla está diseñado para funcionar a una latitud de 38°, que corresponde a la parte media de los Estados Unidos continentales.

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-- Un visitante a un país ecuatorial vió un extraño reloj de sol, el cual los lugareños construyeron a partir de 3 tubos de agua--uno horizontal sostenido en sus extremos mediante dos tubos verticales [Dibújelo en el pizarrón mientras lo describe]. Los tubos de soporte vertical estaban sumergidos en concreto, y pintado sobre el concreto había marcas para las horas. La hora fue leída de la posición de la sombra de la barra horizontal. ¿funcionará dicho arreglo?

Sí. El tubo horizontal es el gnomo, apuntando hacia la estrella polar. En el ecuador, la estrella polar tan solo aparece sobre el horizonte, de manera que un gnomo horizontal es apropiado para el caso.

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-- Una vez comparé mi reloj contra un reloj de sol en un parque publico, y no concordaban. ¿Cuáles podrían ser las razones?

• (a) Su reloj está ajustado para el horario de ahorro de energía (horario de verano)
  
• (b) El reloj de sol está alineado incorrectamente
  
• (c) El reloj de sol está alineado correctamente con respecto al norte, pero está ubicado cerca de la orilla del huso horario. Por conveniencia, la hora local es promediada en zonas horarias de una hora: estas pueden no dar la hora local exacta.
  
• (d) Existe una discrepancia de unos minutos, la "ecuación del tiempo", debido al movimiento irregular de la Tierra en su órbita.
  

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Si aún queda tiempo, un estudiante que haya preparado el tema con anticipación, puede platicar respecto al puente de reloj de sol (Sundial Bridge) en Redding, California (los detalles y vínculos están en la página de la red).

    Tiene un diseño interesante. Los puentes viejos "clásicos" como el puente Golden Gate en San Francisco o el puente George Washington en la Ciudad de Nueva York (también el puente Verrazano-Narrows) tienen cables largos colgando de torre a torre, y los extremos de cada cable anclados en tierra en una pesada loza de concreto. Y entonces el puente cuelga de estos cables.

    Aquí, los cables individuales corren a diferentes partes del puente, un diseño más moderno, el cual es más barato. Normalmente, (por ejemplo, el puente Charles River en Boston) los cables descienden simétricamente de ambos extremos de una torre vertical. En el puente Reloj de Sol, los cable corren tan solo hacia un lado, y la inclinación de la torre contrarresta la tensión irregular. Dado que la torre apunta hacia el norte, este también sirve como un gnomo de un gigantesco reloj de sol.

    El "abuelo" (puente más viejo) de todos los puentes suspendidos es el puente de Brooklyn en Nueva York. La siguiente vez que vea su fotografía, observe que tiene ambos sistemas de cables. Cuando fue construído, su diseñado no podía calcular la tensión de manera muy fácil, y para asegurarse, incluyó dos sistemas independientes de cables.

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