Congreso Colombiano de Astronomía y Astrofísica - 2012

Estimación del tiempo de iluminación solar sobre la tierra mediante un modelo analítico

Not scheduled

Grupo Halley (Universidad Industrial de Santander)

Carteles

Speakers

Leidy Fernanda Santana Gómez (Observatorio astronómico nacional)Prof. Paco Talero López (Grupo física y matemática, Departamento de Ciencias Naturales, Universidad Central)

Description

Recientes investigaciones en enseñanza de la física han venido mostrando que la astronomía trae consigo contextos auténticos de alta motivación en los estudiantes que han permitido desarrollar diversos contenidos físicos a diferentes niveles de formación, tales contextos abarcan tópicos como la Tierra, la escala del sistema solar, la determinación de distancias a los planetas y a las estrellas, la ley de Hubble, la ley de Wien y las curvas de rotación en galaxias espirales, entre otros. Así mismo, estos contextos han permitido introducir contenidos físicos tales como dinámica, cinemática y óptica. Algunos de los trabajos reportados en el contexto de la astronomía usados para la formación física son: la busqueda de planetas extrasolares a través de la adquisición de datos propios; el estudio del movimiento planetario a través de experimentos virtuales con base en argumentos físicos elementales e intuitivos y el estudio de curvas de rotación en galaxias espirales, entre otros[1-4]. En el contexto anterior, este trabajo muestra como el fenómeno cotidiano del día y la noche puede usarse para estudiar aspectos básicos de física como factores de conversión, movimiento circular uniforme y óptica de rayos. El problema concreto de estudio consiste en responder la pregunta: ¿es posible estimar mediante un modelo analítico basado en conceptos físicos elementales el tiempo de iluminación solar sobre la Tierra para cualquier fecha del año y cualquier latitud? Para responder esta pregunta se desarrolla un modelo analítico que deja de lado algunos hechos astrofísicos que no son relevantes durante el transcurso de un año[5,6]. El modelo toma tanto la rotación como la traslación de la Tierra como movimientos circulares uniformes; desprecia los efectos de precesión y nutación; considera la Tierra completamente esférica, toma los rayos de luz solar paralelos y usa la corrección estándar de la refracción de la luz por la atmósfera. El modelo permite realizar análisis gráfico del tiempo de iluminación durante un año para una latitud determinada, estas gráficas permiten una confrontación sencilla del modelo con resultados numéricos arrojados en el simulador de la Geoscience Australia Agenc y se halla un error porcentual máximo en la gráfica mencionada muy cercano a 1,6% que se atribuye fundamentalmente, y de acuerdo con la tercera ley de Kepler, a la diferencia entre las trayectorias elíptica y circular. Este trabajo muestra, sin hacer uso de la trigonometría esférica, una manera de pensar físicamente sobre el hecho cotidiano de la noche y el día, a través de un modelo analítico basado fundamentalmente en movimiento circular uniforme que a través de sus resultados permite explicar de manera muy aproximada el tiempo de iluminación solar en cualquier época del año y para cualquier latitud, el modelo deja un escenario cautivante dentro de la astronomía para estudiar algunos aspectos básicos de la física. Referencias [1]C. H. Holbrow and P. Shaffer, Am. J. Phys. 80, 362 (2012). [2] R. Goulda and S. Sunbury, Am. J. Phys. 80, 445 (2012). [3] O. D. Pavioni y F M. Ortega, Lat. Am. J.Phys. Educ. 3, 320 (2007). [4] J. M. Marra and F. P. Wilkinb, Am. J. Phys. [5] H. Karttunen,P.Kroger,H.Oja, M.Poutanen and K. J. Donner Fundamental Astronomy (Springer, New York, 2003). [6] R. M. Green Spherical astronomy (Cambridge University press, London, 1985).