Tránsito de Venus 2004 - El nodo español

... materiales didácticos

UNIDAD DIDACTICA 1
¿Por qué el Tránsito de Venus tiene lugar en contadas ocasiones...
y con ese ritmo tan especial? [1]

Nivel: Básico para la comprensión de otros conceptos (Nivel 1)

Objetivos

• Comprender por qué los tránsitos de Venus tienen lugar dos veces en ocho años (como sucede por ejemplo en 2004 y 2012) y vuelve a tener lugar después de un intervalo de alrededor de 120 años.
• Construir una maqueta para entender las posiciones relativas de Venus, la Tierra y el Sol.

Premisas

Partimos de la base de que:

• Venus y la Tierra tienen órbitas circulares
• Venus y la Tierra se mueven en el mismo plano (pero solamente en algunos casos)
• Tomaremos como período sidéreo de Venus la parte entera de dicho número, que son 7 meses, así que la órbita de Venus está representada en la maqueta por siete intervalos. En realidad el período sidéreo de Venus es casi 7.5 meses, así que hay que añadir un intervalo extra al movimiento de la Tierra cada vez que Venus completa dos rotaciones.

Fundamentos

Los estudiantes necesitan conocer una información mínima acerca del ciclo de Venus.
Contenidos Astronómicos:

• Conjunción
• El periodo sidéreo de Venus
• El periodo sinódico de Venus
• El pentagrama (o pentágono o pentáculo) de Venus

Material necesario

• Una cartulina azul y otra amarilla
• Tijeras
• Un encuadernador de latón con su arandela

Recursos

• Maqueta de cartulina: el movimiento de Venus
• Simulación humana: el ciclo de Venus
• Simulación humana: el pentagrama de Venus en el zodíaco

Introducción

Esta serie de actividades sirven para desarrollar un modelo sencillo que los estudiantes puedan utilizar en diversos experimentos relacionados con el movimiento de Venus. Al principio de todo, los estudiantes construyen una maqueta de dos dimensiones con la que llegar a familiarizarse con el ciclo de Venus. Mas adelante la maqueta se modifica con el objeto de mostrar que la órbita de Venus está inclinada con relación a la órbita de la Tierra, así que los tránsitos tienen lugar solamente durante aquellos casos poco habituales en que Venus se desliza directamente entre la Tierra y el Sol, a saber, dos veces en ocho años (como sucede en 2004 y 2012) y esto no vuelve a ocurrir en un periodo de 120 años (a pares, cerca de una vez cada siglo).

La Maqueta: El movimiento de Venus

Construcción

1. Dibuja un círculo de 20cm de diámetro (órbita de la Tierra) sobre una cartulina azul rígida que represente un plano en el cielo, fijo con respecto a la estrellas.
2. Corta un circulo de cartulina amarilla de 14 cm de diámetro (la órbita de Venus) en la misma escala que la órbita de la Tierra.
3. Dibuja un punto (Venus) en su órbita.
4. Dibuja el Sol en el mismo centro de la maqueta.
5. Dibuja en el lado exterior del disco azul, en 12 intervalos iguales, los números del 0 al 11 (el comienzo de los meses terrestres).
6. Indica en un círculo interior del disco azul, a distancias regulares, siete puntos (los meses de la órbita de Venus).
7. Indica en el disco azul, a distancias convenientes, en números romanos las posiciones desde I a V (las conjunciones).
8. Sitúa el círculo amarillo en la parte superior del papel azul y atraviesa ambos por el centro con un encuadernador de latón que los mantenga unidos.
9. Haz una bola pequeña de plastilina (que representa la Tierra) y colócala en la órbita de la Tierra.

Cómo funciona la maqueta

Ahora hay que seguir las siguientes instrucciones paso a paso:

1. Comienza con Venus y la Tierra, ambos en la posición cero de sus órbitas. Venus está en la misma dirección que el Sol (Conjunción) y no es visible desde la Tierra. La Tierra y Venus se mueven en sus órbitas ambos en sentido antihorario, así que esta posición no dura demasiado. Venus necesita 225 días (prácticamente 7 meses) para dar una vuelta alrededor del Sol, la Tierra tarda 365 días (12 meses). Estos tiempos son los períodos sidéreos de Venus y la Tierra. Cuando Venus está exactamente entre la Tierra y el Sol, como visto desde la Tierra, cruzará el disco solar. (Comprueba que Venus se mueve sobre el disco solar de izquierda a derecha).
   
2. Ahora mueve Venus y la Tierra juntos, mes a mes, pero teniendo la precaución de hacer un ajuste a la maqueta. En las premisas asumimos que el período sideral de Venus era de siete meses con objeto de simplificar la cuenta, así que la órbita de Venus está representada por siete intervalos en la maqueta. Como el período real de Venus es muy próximo a los 7.5 meses Venus vuelve al mismo punto después de dos revoluciones que duran casi 15 meses. Se ha añadido un intervalo extra al movimiento de la Tierra. ¿Dónde está la Tierra cuando Venus ha completado una vuelta alrededor del sol comenzando desde la posición cero? (solución 1) ¿Entró la Tierra y Venus en conjunción de nuevo durante este tiempo? (solución 2)
   
   
3. ¿Dónde está la Tierra cuando Venus ha completado su segunda vuelta alrededor del Sol? (solución 3) ¿Hubo una conjunción durante este periodo? (solución 4) ¿Cuánto tiempo ha pasado en la Tierra? (solución 5)
   
   
4. Ahora comenzamos una tercera rotación de Venus. Mueve Venus y la Tierra juntos tan normalmente como sea posible. Comprueba que Venus y la Tierra entran en conjunción en la posición indicada con I. ¿Cuanto tiempo ha pasado (calcula en años y meses) después de la primera conjunción? (solución 6)
   
   
5. Comprueba que después de otro período sinódico, la Tierra y Venus están en la posición II. ¿Cuántos años han pasado desde el comienzo en la posición cero? (solución 7) ¿Cuántas revoluciones ha dado Venus en este tiempo? (solución 8)
   
6. Comprueba que las dos próximas conjunciones tienen lugar en las posiciones III y IV.
   
7. La quinta conjunción V desde el comienzo está de nuevo en el punto cero. Comprueba que han pasado ahora ocho años desde el principio.
   • ¿Cuántas rotaciones ha hecho la Tierra en este tiempo? (solución 9) ¿Cuántas revoluciones ha hecho Venus en este tiempo? (solución 10)
   • Cuando las condiciones son exactamente como ésta, debería haber cinco tránsitos de Venus en ocho años.
   
   Pero ¿por qué nosotros sólo podemos ver dos tránsitos en ocho años?
   Esto es debido simplemente a que la maqueta no se ajusta exactamente a la realidad. Las órbitas de Venus y la Tierra no está realmente en el mismo plano.
   
   
8. Para ver claramente esta situación en la maqueta, corta cuidadosamente a lo largo de la línea de puntos medio círculo interior del disco azul y dóblalo hacia abajo a lo largo de la línea negra (para ello, quita primero el plano de Venus y después del corte colócalo de nuevo). El plano de la órbita de la Tierra se llama Eclíptica. La línea a lo largo de la cual has hecho el doble, se llama línea nodal; esta es la intersección con la órbita de Venus. El ángulo entre la órbita de Venus y la eclíptica es solamente alrededor de tres grados. En la maqueta nosotros usaremos un ángulo mayor (entre 20º-30º) para entender las cosas con mayor claridad.
   
   
   
9. Sitúa la Tierra y Venus de nuevo en la posición 0. Existe una conjunción y también un tránsito. Sitúa ahora la Tierra y Venus en las posiciones I, II, III y IV. Como puedes ver, existe una conjunción pero no un tránsito: visto desde la Tierra, Venus está por encima o debajo del plano Sol-Tierra (la Eclíptica). Solamente cuando la Tierra y Venus llegan a la posición V hay de nuevo un tránsito, ¡después de ocho años!
    
   ¿Pero por qué podemos ver un tránsito de nuevo solamente después de alrededor de 120 años?
   Esto es debido a que el período sinódico no es exactamente 584 años, sino 583.92 días. Cinco veces 584 días, son exactamente ocho años, pero cinco veces 583.92 días son algo menos que ocho años. Así que la conjunción no tiene lugar exactamente en la línea nodal, sino un poco antes. Debido a que la diferencia no es demasiado grande, ocho años después del primer tránsito Venus podría cruzar el disco solar, sin embargo esto sería a lo largo de otra línea. La diferencia llega a ser cada vez más y más grande, así que después de otros ocho años la conjunción tiene lugar demasiado lejos de la línea nodal como para cruzar el Sol. Así que tenemos que esperar hasta que la conjunción tenga lugar de nuevo en la línea nodal -esto sucede después de alrededor de 120 años.
   
   

[1] Escrito por Leonarda Fucili y Rosa M. Ros (EAAE).
Traducción de Miguel Ángel Bretos (Planetario de Pamplona)

Respuestas
1: 7 meses
2: No, no entran en conjunción
3: En el punto 3 de su órbita
4: No, no hay una conjunción
5: 15 meses
6: Ha pasado alrededor de 1 año y 7 meses, exactamente 584 días, ó 1 año y 219 días. En astronomía esto se llama período sinódico de Venus
7: Cerca de 3 años y 2 meses
8: Mas de cinco
9: 8 revoluciones
10: Cerca de 13 revoluciones

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