Observaciones previas: El Sol. Venus. Fases de Venus. Ocultación por la Luna
Estudio del fenómeno en clase de astronomía: Referencias históricas. Búsqueda de información. Deducciones de las fechas. Explicaciones
Ejercicios en clase de matemáticas
Construcción de maquetas
Inscripción en el programa vt-2004
Diario de la observación
Envío de los tiempos de los contactos
Comparación con otro fenómeno celeste
Estudio de las fases y relación con el tránsito
Elaboración de la trayectoria de Venus
Deducciones sobre el próximo tránsito
Nota: todas las imágenes de esta sección pueden verse ampliadas desde la sección GALERIA DE IMÁGENES de la página anterior
En
algunas ocasiones se intenta realizar gran parte la programación de una asignatura en
torno a una idea central.
Solo
algunas veces
se consigue que el ambiente de trabajo en clase sea agradable.
Pocas
veces se
realiza tal cantidad de actividades diferentes en torno a un mismo tema, y
surgen nuevas propuestas del alumnado.
Muy
pocas veces
el alumnado puede trabajar además en distintas asignaturas los diferentes
aspectos de un determinado tema utilizando métodos e instrumentos de manera
interdisciplinar.
En
contadas ocasiones se logra que un grupo completo de alumnos-as se enganche a un proyecto
didáctico que se les propone con un entusiasmo desbordante.
Aún
menos veces
que vengan a completar el trabajo fuera del horario escolar e incluso en
vacaciones, y al final se queden con ganas de seguir acudiendo a “hacer algo
más”.
Casi
nunca se
consigue a orillas del Cantábrico la realización de un proyecto cuyo éxito esté
condicionado por la meteorología.
El profe dice que es la primera vez que encuentra un grupo tan “capaz” de
realizar actividades con unos resultados a este nivel, que no se arredran ante
los obstáculos que surgen, y que no le dejan tirado ante propuestas
descabelladas.
Pero
nunca volveremos a ver nosotros desde aquí lo que ha hecho posible que
todo lo anterior, “esta vez sí”, haya ocurrido: EL TRANSITO DE VENUS
Este
trabajo ha sido realizado por el alumnado del grupo 4º E.S.O-D del I.E.S.
Angela Figuera con su profesor de matemáticas y la optativa de astronomía. Parte
del trabajo se ha realizado durante las horas de clase de ambas asignaturas en
cada caso tratando los aspectos adecuados a cada materia, y otra parte en
horario extraescolar e incluso en vacaciones.
Se dio mucha importancia al trabajo previo
porque se pensó que era la mejor manera de motivar y fomentar el interés por la
observación del fenómeno, y de obtener mejores resultados. Un estudio
matemático teórico sobre diferentes circunstancias del tránsito ayudaba a
entender el fenómeno, a la vez que motivaba para hacer ejercicios en clase de
mate.
La observación se preparó cuidadosamente en todos
los detalles y tuvimos la suerte de que la climatología acompañó. Se utilizaron
unos cuantos instrumentos y fue un éxito de asistencia de gente ajena al grupo,
y de obtención de datos: tiempos de contactos, fotos, vídeo y dibujos.
Con los resultados obtenidos, además de enviarlos y
colaborar con el proyecto internacional del E.S.O. venus transit 2004, se
trabajó en clase y se obtuvieron interesantes conclusiones.
- El Sol.
Desde
principio de curso ya habíamos observado a uno de los protagonistas: el Sol y
la evolución de las manchas, cuando que nos llegó la noticia de la gran tormenta
solar de octubre y obtuvimos esta foto y otras muchas, por lo que ya estábamos
muy “puestos” en la observación del Sol por proyección y lo seguimos haciendo
durante todo el curso, lo que nos ayudó el día del tránsito.
- Venus.
El siguiente paso era
conocer al principal protagonista. A pesar de que todos los años dentro de la
optativa de astronomía suelen hacerse unas cuantas observaciones del cielo
nocturno, este curso aún no habíamos
podido hacer una observación en épocas en que Venus era visible. Cada vez que
quedábamos el cielo se nublaba.
Por
fin lo conseguimos el 29 de enero al principio de la noche en que lo vimos a
simple vista primero, y luego pudimos apreciar la fase con el telescopio.
Hicimos esta foto para dejar constancia. Ese mismo día por la mañana, en hora
de clase, lo habíamos intentado ver de día utilizando las coordenadas del
telescopio pero no conseguimos encontrarlo.
Unos
días después un componente del grupo asegura que lo vio a simple vista un
cuarto de hora antes de ponerse el Sol.
Aparte del día del tránsito,
el momento más emocionante fue cuando conseguimos localizar a Venus con el
telescopio en pleno día el 17 de Mayo después de varios intentos fallidos, y
pudimos hacer esta foto, que aunque de mala calidad porque no tenemos el
adaptador necesario, se aprecia la fase.
- Fases y tamaño aparente de Venus.
Además de las dos mencionadas observaciones
telescópicas, en total hemos conseguido ver a Venus por el telescopio en 6
ocasiones (incluyendo la del tránsito y una posterior); dos de noche y cuatro
de día, los días 29-1, 24-3, 17-5, 4-6, 8-6 y 17-6. Cada vez dibujamos la fase,
y fuimos viendo como iba cambiando.
El estudio de los datos obtenidos sobre la fase de
Venus y su evolución la hicimos una vez pasado el tránsito, por lo que aparece
reseñada al final.
La observación del día 24-3 fue magnífica porque conseguimos ver a 5 planetas a ojo y con el telescopio, incluído el escurridizo Mercurio y a Venus al lado de la Luna.
-
Ocultación de Venus por la Luna.
El
momento más frustrante fue el día 21 de mayo en que hubo una ocultación de
nuestro protagonista Venus por la Luna y, aunque parecía que iba a despejar y
ya teníamos todo el montaje preparado, las nubes nos impidieron ver a los dos
astros juntos y en la misma fase, y poder hacer una foto como ésta que hizo el
profe hace 7 años cuando ocurrió algo similar.
- Referencias históricas
Curiosamente la primera noticia del tránsito la tuvimos
en diciembre cuando atracó en Bilbao la reproducción del Endeavour, el barco
del capitán Cook que se fue a buscar el tránsito a los mares del Sur. Un panel
junto al barco explicaba la historia, y Amaya se hizo una foto junto a él.
También la hermana de uno del grupo que fue en Semana Santa a Londres nos trajo
una foto de un cartel sobre el mismo asunto desde el museo naval de Greenwich.
De todo esto, y la importancia que históricamente tuvieron los tránsitos se
habló en clase.
- Búsqueda de información
Buscamos información en la revista Astronomía
y en internet, en http://ciencianet.com/8jun2004.html y www.venus04.org, aunque la mayoría de lo que
encontramos ya lo había explicado el profe
en clase. Muchos de los datos para trabajar los hemos sacado de las
efemérides astronómicas de San Fernando y del Observatorio de Madrid.
- Deducciones a partir de las fechas
Al igual
que habíamos hecho con el estudio de los eclipses, para entender mejor el
porqué del fenómeno empezamos trabajando con las fechas en que se producen, y
por nuestra cuenta empezamos a sacar conclusiones: que iban por pares con 8
años menos dos días de diferencia, que luego pasaban 122 o 105 años sin
ninguno, que todos eran en diciembre o junio, ...
- Explicación de las causas
Luego
el profe explicó todo eso de los nodos y demás, que es parecido a la historia
de los eclipses pero ocurre menos veces. Utilizamos las maquetas que habíamos
construido para entenderlo mejor; y con lo que había preparado para
explicárnoslo escribió un trabajo sobre ello que lo mandó a un par de sitios y
lo pusieron en sus web: www.venus04.org/Education/EduSheet7.html
y en
www.ciudaddelasestrellas.org/Publicaciones/Transito.pdf
En
clase de matemáticas, en los temas de sistemas de ecuaciones y trigonometría,
además de otros ejercicios, hicimos unos cuantos sobre el tránsito de Venus que
se inventó el profe; pero el alumnado colaboró modificando los enunciados para
hacerlos más fáciles, y sugiriendo hacer algunas cosas en varios pasos para
entenderlo mejor, y a fin de cuentas fueron quienes los resolvieron.
En
la mayoría de los casos los ejercicios estaban encadenados y a partir de datos
conocidos o que se pueden encontrar en los libros, los resultados daban las
medidas de las órbitas, en qué tramos puede haber tránsitos, posibles fechas,
después de cuánto tiempo otro, porqué solo dos en un siglo, cuándo se verá el
siguiente, o porqué no se verá desde aquí.
Para
entender mejor los ejercicios, hicimos una maqueta utilizando algunos de los
resultados y poder ver las medidas a escala.
También estos ejercicios los mandamos para
que pudieran servir a alumnos-as de otros lugares y los pusieron en las web: www.ciudaddelasestrellas.org/Publicaciones/ProblemasVenus.pdf
y
en www.venus04.org/Education/EduSheet6.html
Donde
pueden verse todos ellos.
Diseñamos y construimos 3 maquetas diferentes
La
primera con dos planos de cartón que representan las órbitas de la Tierra y
Venus para ilustrar los ejercicios matemáticos, ayudando a entender el
planteamiento, y recoger los resultados. Están marcados los lugares en que se
producen las conjunciones y los tránsitos.
Está
todo e escala, cada dato y resultado marcado con diferente color, y la
inclinación real de las órbitas. Incluso para dibujar las órbitas se trazaron
las elipses con dos alfileres en los focos y un hilo.
En otra maqueta similar
aparecen también en tres dimensiones las órbitas de la Tierra, Venus y Mercurio
para explicar los tránsitos de ambos, ver las diferencias de uno y otro y
apreciar las posibles fechas de los tránsitos en cada caso. Al igual que la
anterior las órbitas son elípticas con la excentricidad exacta, así como su
inclinación, y los nodos colocados en su sitio. Aquí la órbita de Venus y
Mercurio está en un anillo de cartón en un plano diferente de la eclíptica. El
calendario en la órbita de la Tierra permite ver las fechas, y por qué en el
caso de Mercurio las fechas de los tránsitos de noviembre son muchas más que
las de mayo.
La
tercera maqueta es mucho más complicada. En ella se movían la Tierra y Venus con
un motor eléctrico y engranajes. Aunque no estaba a escala, la relación entre
las velocidades era la real, y se encendían dos luces según se produjera una
conjunción o un tránsito. La parte mecánica la hizo el alumnado y la parte
eléctrica el profe.
-
Preparación del material. Como
todo había que prepararlo bien y pensábamos utilizar muchos instrumentos, en
varias ocasiones bajamos al patio a aprender y practicar el manejo de todos
ellos, e hicimos un simulacro con todos los trastos el día 20 de mayo en que
cada persona (o algunos por parejas) se encargó de un aparato y aprendió a
utilizarlo sin ayuda.
- Plan de emergencia. A causa de la climatología de esta zona, y después de
tantos fenómenos que nos habíamos perdido por las nubes, como el tránsito de
Mercurio el año pasado, el eclipse de Luna del 4 de mayo o la ocultación del 21
de mayo, decidimos que este tránsito no se nos escaparía, y preparamos una
solución de emergencia; el plan B: Si el día 8 amanecía muy nublado, parte del
equipo con el profe y un par de instrumentos, iría de expedición en coche hacia
el Sur, hasta encontrar un claro, pensando que en 6 horas por la autopista
podíamos llegar lejos y encontrar un lugar con cielo despejado, mientras que el
resto se quedaría atendiendo a la gente a la que habíamos invitado, esperando
por si despejaba. Aunque todo estaba preparado, incluido el cartel para el
coche como se ve en la foto, afortunadamente no tuvimos que utilizar el plan B.
- Propaganda.
Se
hicieron carteles para animar a la gente a acudir a la observación que se
colocaron en el instituto y por todo el pueblo.
Se
invitó directamente al profesorado del centro para que bajase con su alumnado
al patio a lo largo de la mañana para ver el tránsito.
El
alumnado del grupo hizo “proselitismo” por su parte entre amistades y
familiares. Como se hizo con bastante antelación, al principio nos llamaban los
pelmas de Venus; pero cuando todo el mundo empezó a oírlo en la tele y
periódicos venían a preguntarnos la hora, dónde estaríamos con los telescopios,
si podían ir con otros amigos, ...
También
se invitó por carta a profesores de centros educativos de la zona que suelen
traer a sus alumnos de vez en cuando al instituto a ver nuestro planetario y
nuestros relojes de sol.
PARTICIPACION EN EL PROGRAMA vt2004.
Nos
inscribimos como observadores en el programa vt2004 organizado por el
E.S.O. para realizar la observación y
aportar los tiempos de los contactos. Como pensábamos poner bastantes
instrumentos decidimos que se apuntase individualmente cada uno-a de los 11
alumnos-as y cada cual tomase los datos.
Y
llegó el gran día. Aunque las predicciones meteorológicas no eran demasiado
buenas, al final hubo suerte.
La observación
fue multitudinaria; lo vieron prácticamente todo el profesorado y alumnado del
centro, vinieron alumnos-as y profesores de otros centros a los que previamente
se les había invitado, o eran amigos de gente del grupo y les habían contado el
tema, gente del pueblo que había visto los carteles, y otros que pasaban por
allí y vieron el montaje.
En
esas 7 horas de montaje, espera y observación hubo nervios, alegría, anécdotas,
curiosidad o perplejidad, y así lo reseñaba en su cuaderno una de las alumnas
del grupo:
6:45 (4:45 T.U.) Tal como habíamos quedado, nos juntamos
todo el grupo en el patio para preparar
los instrumentos. Habíamos sincronizado los relojes con las señales horarias.
El cielo estaba nublado y solo aparecían algunos claros. Sería una pena, pero
quizás haya que utilizar el plan B.
7:15
Teníamos todo preparado, y la esperanza de que el cielo aclarase.
Se notaba la claridad del Sol tras
las nubes. Estábamos en la parte posterior del instituto (desde donde se domina
el horizonte Este) con el telescopio con filtro, gafas especiales y el
solarscope, mientras el resto de instrumentos estaban preparados en el patio.
No pudimos captar el primer contacto. Van apareciendo algunos profes y gente
que no es del grupo.
7:45
El Sol se intuye entre las nubes, todos contentos. Se oyen gritos, alguien dice
que ha visto a Venus, conseguimos ponerlo en el telescopio y hacemos la primera
foto (todavía entre nubes y desenfocada) con el solarscope a las 7:51, y a las
7:59 por fin conseguimos una foto en que se ve claramente Venus. Instalamos
todo el montaje en el patio delantero, donde ya pega el sol, y seguimos el plan
previsto, descartando el plan B.
De
9 a 9:45 El cielo estuvo nublado y no se pudo hacer nada. Viene algún profe a
preguntar si baja con sus alumnos, y le decimos que espere a que despeje.
A partir de las 9:45 se
despeja y realizamos toda la observación sin problemas. Mucha gente, padres y
madres, alumnos-as, gente de la calle. Alguno que entra corriendo al patio
porque ha dejado el coche en doble fila, pasa de la pantalla, y está a punto de
poner el ojo delante del ocular... ¡Pero tuvimos tiempo de impedírselo y
salvarle de vender cupones de la ONCE!
10:45
Comienza la hora del recreo, y viene mucha más gente a ver Venus.
Explicamos a la gente este
extraordinario fenómeno.
13:00
Teníamos que ver el tercer y cuarto contacto y apuntar las horas. Se notaba
el nerviosismo. Apuntamos los tiempos en una pizarra portátil preparada al efecto,
otros lo apuntaron por su cuenta en un papel, y luego en clase los comparamos.
13:30
(11:30 T.U.) El tránsito de Venus ya había acabado. Recogimos todos los
trastos, y ahora a esperar 113 años para verlo nuevamente ... o a preparar una
excursión a China para 2012.
Se
grabó un vídeo con el montaje e imágenes del tránsito, se hicieron más de 130
fotos, entre las cuales una secuencia de 41 imágenes del Solarscope con la
cámara nivelada como datos para un trabajo posterior para estudiar la
trayectoria de Venus.
Cada
componente del grupo cronometró los contactos.
- Instrumentos utilizados y materiales obtenidos
Como
se preveía que iba a venir mucha gente se utilizaron 9 instrumentos (6 de
ellos diferentes): Telescopio con
filtro, proyección con refractor, proyección con reflector (3), prismáticos
(2), solarscope y cámara oscura sin lente. Además se utilizaron gafas de
eclipse y filtro de soldador. Además de
los del Instituto, algunos profes y alumnos aportaron su telescopio o
prismáticos.
De
todos los instrumentos, el que más nos sorprendió fue la cámara oscura, porque
sin ninguna lente ni nada se podía ver el tránsito. El profe dijo que se podría
ver haciendo un agujero en una cartulina y poniéndolo en una ventana donde
entrara el Sol. En la pared contraria se proyectaría. Pero como queríamos poner
todo el montaje en el patio para que lo viera la gente y la pantalla tenía que
estar a oscuras y lejos del agujero, utilizamos una tubería de 3 metros que
“apañamos” de la obra del insti, la apoyamos en una portería, en un extremo un
cartón con un agujero pequeño, y en el otro medio escondido en una caja para
que no le diera la luz, la pantalla. En los ensayos de los días previos se veía
un redondel que era el Sol al pasar los rayos por el agujero, pero no estábamos
seguros que se viera Venus. ¡Y funcionó! Aunque la foto no es muy buena, ahí
está Venus.
De todas las fotos obtenidas
del tránsito ponemos aquí otras tres; una realizada sin adaptador a través del
telescopio provisto de filtro, poniendo la cámara delante del ocular, una de las 41 obtenidas con el solarscope, y
otra por proyección con gran aumento en que no aparece el Sol entero. EL arco
inferior es el borde del Sol, y el otro círculo es el límite de la imagen que
daba el ocular.
- Envío de los tiempos de los
contactos
Ese
mismo día, una vez acabada la observación y recogidos los trastos se enviaron
los tiempos del 2º y 3er contacto al vt2004 por internet, y casi
todos los resultados con ellos obtenidos de la distancia Tierra-Sol fueron muy
buenos. Excepto en un par de medidas, los errores fueron inferiores al 0,2%, y
en muchos casos del orden del 0,01%
COMPARACION CON OTRO FENÓMENO CELESTE
Nos
pareció que un tránsito se puede comparar con un eclipse solar. En realidad es un
eclipse, aunque la zona eclipsada sea muy pequeña.
En
los dos caso el astro (Luna o Venus) pasa por delante del Sol, pero solo ocurre
cuando además está cerca de los nodos.
Así
las conjunciones Tierra-Venus serían similares a la Luna Nueva. Los astros alineados
pero puede pasar por debajo o por arriba.
En
los eclipses suele haber 5 lunas nuevas (o seis) sin eclipse y al sexta
eclipse; en los tránsitos 4 conjunciones sin tránsito y al quinto tránsito.
Pero
luego pasan muchos años sin tránsito, porque la precisión y la cercanía al nodo
en este caso tiene que ser mayor.
De
todas formas como la Luna está mucho más cerca, el efecto paralaje es mayor y
en los eclipses el asunto es más relativo. Por eso un tránsito es visible desde
muchos más lugares que un eclipse (lo hemos comprobado con los mapas que salen
en el libro de efemérides) Aunque sea de día, el eclipse de Sol solo se ve
desde algunos sitios y desde otros no, mientras que el tránsito se vió en casi
todos los lugares que en esas horas veían el Sol.
La
geometría es al revés. El tránsito empieza por la izquierda del Sol y el
eclipse solar por la derecha. Esto es porque el movimiento de Venus al
adelantar a la Tierra y el de la Luna alrededor de la Tierra, vistos desde
aquí, tienen sentido contrario.
COMPLETAR EL ESTUDIO DE LAS FASES
Y SU RELACIÓN CON EL TRÁNSITO
Después
de pasar el tránsito hicimos una última observación de Venus con el telescopio
en pleno día (el 17 de Junio) y lo dibujamos para completar el estudio de las
fases, con lo que disponemos de 6 observaciones: 29-1,24-3,17-5,4-6,8-6 y 17-6.
Efectivamente,
hemos comprobado que el día del tránsito supuso el cambio de orientación de la
fase.
Los gráficos corresponden a
como se veía a través del telescopio, invertido, por lo que en realidad era al
revés. Desde meses antes del tránsito, la fase fue decreciendo. El día del
tránsito era la fase Nueva, y después del tránsito fase creciente.
Teniendo
en cuenta que las imágenes son invertidas, después de darlas la vuelta nos
hemos dado cuenta de una cosa curiosa:
Así como en el hemisferio Norte la Luna es mentirosa porque en fase creciente
tiene forma de D y en fase decreciente forma de C, Venus nos dice la verdad.
La
distinta orientación de las imágenes es otra vez por la dichosa inclinación de
la eclíptica respecto al horizonte según la hora y la fecha. Teniendo en cuenta
que en las dos primeras era ya de noche y la eclíptica bastante inclinada,
mientras que el resto era de día, y las 3 últimas en horas próximas al mediodía
con la eclíptica casi horizontal.
El
profe dice que nos fijemos en la segunda imagen, porque muestra muy bien cómo
cerca del equinoccio de primavera al anochecer la eclíptica por el Oeste está
casi vertical en nuestra latitud y los cuernos de Venus hacia arriba.
ELABORACION DE LA TRAYECTORIA
A
partir de las fotografías tomadas con el solarscope se intentó trazar la
trayectoria seguida por Venus delante del disco del Sol.
En un primer intento se
visualizaban en la pantalla del ordenador mientras cada alumno iba colocando
las posiciones de Venus en una plantilla circular. Enseguida vimos que no era sencillo.
Las imágenes proyectadas estaban deformadas en elipses, y además la visión
subjetiva de cada uno obtenía diferente resultado y algunas trayectorias eran
muy raras.
Entonces decidimos hacerlo
mejor.
De
las 41 fotos se seleccionaron 13 claras y relativamente equidistantes en el tiempo y
utilizando el ordenador hicimos una plantilla circular en WORD, insertábamos
las imágenes una a una, ajustábamos las escalas verticales y horizontales hasta
hacer círculos, y directamente superponíamos la posición de Venus en la
plantilla en el propio ordenador, borrábamos la foto e insertábamos la
siguiente.
Teniendo
en cuenta que en la proyección se invierte la imagen, le dimos la vuelta al
resultado impreso y obtuvimos la trayectoria tal como se observó respecto a
nuestro horizonte. Tenía que ser correcta pero era muy rara.
Sabíamos que hay que tener
en cuenta la orientación de la eclíptica respecto a nuestro horizonte. El tema
ya lo habíamos hablado al trabajar con las fases; y por eso al principio Venus
apareció abajo (arriba en la
proyección) en vez de a la
izquierda.
El
profe preparó un programa de ordenador en que a cada hora nos daba el ángulo de
la eclíptica respecto a nuestro horizonte, y así calcamos cada posición en una
nueva plantilla inclinada en cada caso el ángulo correcto.
El resultado nos sorprendió por lo bien que nos
salió, muy parecido a lo que hemos visto publicado.
Como se deduce del gráfico obtenido de la
trayectoria, se ve que Venus pasa por el Sur de la Eclíptica (por debajo) y va
separándose cada vez más. De ello deducimos (aunque eran datos que ya sabíamos
de antemano) que este tránsito ocurre en el nodo descendente y después de que
había pasado por dicho nodo.
Teniendo en cuenta los
cálculos que hicimos en el último problema matemático citado
anteriormente, y lo que dedujimos en
él, el próximo tránsito dentro de 8 años ocurrirá en el mismo nodo, pero antes de pasar por él. Por ello la
trayectoria también será descendente pero por arriba de la eclíptica. Incluso
intentando afinar mucho, algunos del grupo han intentado dibujar la posición
del nodo prolongando la trayectoria y la eclíptica hasta que se crucen, y con
todos los datos obtenidos y cálculos realizados en el problema aventuran que en
el tránsito de dentro 8 años Venus
estará algo más lejos del nodo que ahora, por lo que pasará más cerca del borde
del Sol (en este caso el superior) y la duración del tránsito será algo menor
que éste. De todas formas no estamos seguros de que el método geométrico que
hemos seguido tenga tanta precisión para aventurar todo esto.
Aunque no estemos totalmente seguros de que
estas últimas predicciones sobre el próximo
tránsito sean totalmente exactas, sí lo estamos de que nos gustaría comprobarlas. Dentro de 8 años se verá lejos de
aquí, ya seremos adultos y quizás con
posibilidades y ganas de viajar hasta donde sea necesario; pero aún así será imposible poder revivir
una experiencia como la de este curso, no solo por la observación del fenómeno,
sino por todos los preparativos que nos han tenido ocupados gran parte del curso,
y por lo que hemos aprendido gracias a ello.