Eclipse en una taza

Haz modelos de la Tierra y la Luna

1. 1. Haz un modelo de la Tierra modelando una pequeña esfera de arcilla verde o azul. La esfera debe tener entre ½ y 3⁄4 pulgadas (alrededor de 1.5 a 2 cm) de diámetro (haz clic para agrandar la foto que aparece a continuación).
   
    
2. Para representar la Luna, haz una pequeña esfera de arcilla blanca. Debería ser aproximadamente un cuarto del diámetro de tu modelo de la Tierra (consulta la foto anterior).

Haz un soporte con la taza para apoyar la Tierra (Taza Tierra, TT)

3. Haz un soporte para sostener tu modelo de la Tierra de modo que quede al mismo nivel que el centro del Sol (la pelota de tenis). Para hacerlo, usa las tijeras para cortar uniformemente una taza invertida a la altura correcta. Tu modelo de la Tierra y del Sol deben estar a la misma altura, paralelos a la mesa. Cuando hayas terminado, coloca la taza con el lado cortado hacia abajo y presiona la esfera de arcilla que representa la Tierra sobre la parte superior, de modo que se pegue, pero que no se deforme. Este es tu soporte para la Tierra (TT). (Haz clic en cada foto que aparece a continuación para agrandarla).
     

Haz una taza que represente el plano eclíptico (Plano eclíptico, PE)

4. Invierte una taza y colócala entre la Tierra (esfera de arcilla) y el Sol (pelota de tenis). Con un color de marcador (usamos azul), dibuja un círculo alrededor de esta taza que sea paralelo a la mesa y esté alineado con respecto al centro de la Tierra y el Sol. Una manera fácil de hacerlo es mantener el bolígrafo quieto y girar la taza (observa la primera foto a continuación: haz clic para agrandarla). Cuando hayas terminado, inserta una tachuela en cualquier parte del círculo (consulta la segunda foto a continuación: haz clic para agrandarla). Esta es tu taza que representa el plano eclíptico (PE). La tachuela se utilizará para inclinar la taza que harás en el siguiente paso y actuará como un mango para tus investigaciones.
    

Haz una taza que represente la órbita lunar inclinada (Órbita lunar inclinada, OLI)

5. Invierte la tercera taza de plástico. Luego, usando el segundo marcador de color (usamos rojo), dibuja una circunferencia en la parte de abajo, cerca del borde de la taza. Debe ser paralela a la mesa, aproximadamente 3⁄8 de pulgada (1 cm) por encima del borde. Para hacer un círculo parejo, sostén el bolígrafo y gira la taza, como hiciste en el Paso 4.
6. Pega la Luna de arcilla blanca en cualquier parte del círculo (haz clic para agrandar la foto a continuación). (Intenta no aplastar el modelo de la Luna; simplemente haz que se pegue). Esta es tu taza que representa la órbita lunar inclinada o la OLI.
   

Ensambla tu modelo

7. Apila las tazas en el siguiente orden: taza de soporte de la Tierra (TT), taza que representa el plano eclíptico (PE), taza que representa la órbita lunar inclinada (OLI). Coloca el borde invertido de la OLI sobre la tachuela. Esto debería permitir que la taza OLI se incline. Cuando todas las tazas estén apiladas, debes ver que el círculo rojo en la taza OLI cruza el círculo azul en la taza PE. (Haz clic para agrandar las fotos a continuación).
     
    
8. Coloca la pelota de tenis que representa al Sol en el medio de la mesa, junto a tu modelo, y estarás listo para comenzar.

 Investigación I: cómo modelar la Luna orbitando alrededor de la Tierra

Sostén la tachuela con los dedos, permitiendo que la taza de la órbita lunar inclinada (OLI) gire libremente en ángulo. Con la otra mano, gira la taza OLI en sentido antihorario (consulta la foto a continuación; haz clic para agrandarla). Observa cómo la Luna se desplaza a lo largo de su trayectoria inclinada.

Ten en cuenta que tu Tierra no gira en este modelo. El movimiento de la Luna aquí define un mes de su órbita. Si pudiera, la Tierra habría girado alrededor de 30 veces durante este período.

Investigación II: cómo modelar el sistema formado por la Tierra y la Luna mientras orbita alrededor del Sol

Sostén la tachuela de manera que siempre apunte en la misma dirección, en la misma esquina de una habitación, por ejemplo, u otro punto fijo distante. Sostén la tachuela y úsala para arrastrar la pila de tazas en sentido antihorario alrededor del Sol representado por la pelota de tenis. Este movimiento representa la órbita del sistema formado por la Tierra y la Luna alrededor del Sol.

Tira de la pila una vez alrededor del Sol mientras giras simultáneamente la taza OLI en sentido antihorario 12 veces. (Haz clic para agrandar la foto a continuación). Trata de espaciar las 12 rotaciones de manera uniforme mientras giras alrededor del Sol. Esto representa la órbita inclinada de la Luna a medida que la Tierra y la Luna giran alrededor del Sol.

Ten en cuenta que tu Tierra no gira en este modelo. El período definido es un año de 12 meses. Si pudiera, la Tierra habría girado alrededor de 365 veces durante este período.

Investigación III: cómo encontrar alineaciones de tres cuerpos en una fila

Mientras arrastras tu pila de tazas alrededor del Sol, ubica y cuenta la cantidad de lugares donde la Tierra, la Luna y el Sol se alinean en el mismo plano. La Luna puede estar en el medio de la alineación, o la Tierra puede estar en el medio de la alineación.

Estas son algunas cosas que debes tener en cuenta a medida que mueves tus tazas: la Luna puede encontrarse demasiado baja o demasiado alta para una alineación recta (consulta la primera y segunda foto a continuación: haz clic para agrandarlas); la Luna puede estar en el plano justo, pero no se alinea con la Tierra y el Sol (consulta la tercera foto a continuación: haz clic para agrandarla). Cuando la Tierra, la Luna y el Sol se alinean, ¡se produce un eclipse! (Haz clic para agrandar la foto final a continuación).

Encuentra otra alineación de tres cuerpos en una fila, pero esta vez, usa tu linterna para imitar la luz emitida por el Sol. Puedes hacerlo con una linterna o la luz de un teléfono celular, como si estuviera brillando desde el medio de la pelota de tenis que representa al Sol. (Haz clic para agrandar la foto a continuación).

Apunta la luz a tus tazas y observa si la Tierra proyecta una sombra sobre la Luna o si la Luna proyecta una sombra sobre la Tierra (haz clic para agrandar la foto a continuación). (Ten cuidado de no confundir la sombra de la tachuela con la Tierra o la Luna). 

Como tal vez hayas descubierto, localizar dónde se alinean estos tres cuerpos celestes no es una tarea fácil.

Como muestra este modelo, hay cuatro ubicaciones, o regiones, en el espacio donde la Tierra, la Luna y el Sol se alinean a medida que se mueven. Estos conjuntos de alineaciones ocurren en el lado opuesto del recorrido del sistema formado por la Tierra y la Luna alrededor del Sol.

Las alineaciones pueden ocurrir varias veces durante una sola órbita lunar o mes: primero, cuando la Luna se ubica entre la Tierra y el Sol, y luego dos semanas después, cuando la Tierra se ubica entre la Luna y el Sol (haz clic para agrandar la primera foto a continuación). (Ten en cuenta que el orden de estos eventos se puede cambiar). Otro conjunto de alineaciones puede ocurrir seis meses más tarde, después de que el sistema formado por la Tierra y la Luna haya recorrido la mitad del camino alrededor del Sol (haz clic para agrandar la segunda foto a continuación).

La línea geométrica de tres cuerpos celestes se denomina sizigia. La sizigia solo ocurre cuando la Luna (en el círculo rojo de tu taza que representa la órbita Lunar inclinada) cruza el círculo azul de tu taza que representa el plano eclíptico. Ese círculo azul representa la eclíptica, el disco plano trazado por la Tierra a medida que gira alrededor del Sol. De hecho, todos los planetas de nuestro sistema solar orbitan alrededor del Sol en este mismo plano astronómicamente grande, plano e imaginario. (Haz clic para agrandar la imagen a continuación).

Fuente: cortesía de la NASA, Crédito: ESA

El punto en el que la órbita inclinada de la Luna cruza el plano eclíptico (es decir, donde los círculos rojo y azul se cruzan en las tazas) se denomina nodo lunar. La Luna tiene que encontrarse en un nodo lunar en el momento adecuado para que se produzca la sizigia (un eclipse). (Haz clic para agrandar la foto a continuación).

Si usaste la linterna para imitar la luz que proviene del sol, probablemente descubriste que las sombras se proyectaban solo cuando la Luna estaba en los nodos lunares o cerca de estos.

Entonces, ¿qué tiene que ver esto con nuestro sistema formado por la Tierra, la Luna y el Sol? ¡La órbita de la Luna está inclinada! Tiene un ángulo de 5.14 grados desde el plano eclíptico (haz clic en la imagen a continuación para agrandarla). Debido a que la Luna está lejos (aproximadamente a 240,000 millas o 385,000 kilómetros de la Tierra), esta inclinación marca una gran diferencia en el lugar donde se proyectan las sombras celestes.

La inclinación de la Luna hace que la sombra de la Luna pase por alto la Tierra la mayor parte del tiempo, y que la sombra de la Tierra pase por alto la Luna la mayor parte del tiempo. (Haz clic para agrandar las dos imágenes a continuación). Solo durante la sizigia estas sombras pueden proyectarse en otro cuerpo celeste. Cuando esto sucede, el resultado es un eclipse.

Eclipses Lunares

Hay dos tipos de eclipses: eclipses solares y eclipses lunares.

Los eclipses solares ocurren cuando la sombra de la Luna se proyecta sobre la Tierra. Durante un eclipse solar, puedes ver cómo la Luna bloquea la luz del Sol. Dado que la Luna es relativamente pequeña en comparación con la Tierra, la sombra que proyecta también es relativamente pequeña. Las personas que tienen la suerte de ver un eclipse solar deben mirar en el momento adecuado en el lado de día de la Tierra con cielos despejados en la trayectoria estrecha de la sombra de la Luna. (Haz clic para agrandar la imagen a continuación).

Los eclipses lunares ocurren cuando la sombra de la Tierra se proyecta sobre la Luna. Durante un eclipse lunar, puedes observar cómo la Luna se oscurece por la sombra de la Tierra. ¡La sombra que la Tierra proyecta sobre la Luna es enorme! Puedes observar un eclipse lunar si estás en el lado nocturno de la Tierra con cielos despejados en el momento correcto del evento. (Haz clic para agrandar la imagen a continuación).

Los movimientos que permiten que se produzca la geometría de un eclipse pueden durar mucho tiempo. Este período, llamado temporada de eclipses, puede durar varias semanas (alrededor de 35 días). Por lo general, durante una temporada de eclipses, pueden producirse dos eclipses y, sorprendentemente, de vez en cuando existe la oportunidad de que se produzcan tres eclipses (una combinación de eclipses solares y lunares).

Contar los eclipses

Muchas publicaciones y sitios web muestran eclipses incorrectamente, ya que representan a la Tierra, la Luna y al Sol orbitando en el mismo plano. ¿Qué pasaría si este fuera realmente el caso? Puedes observarlo usando los modelos de tazas que has hecho en este Bocadillo.

Primero, retira el alfiler de tu taza que representa el plano eclíptico (PE). Luego, mueve la pequeña Luna de arcilla de la taza que representa la órbita lunar inclinada (OLI) (con el círculo rojo) y pégala suavemente en el círculo azul de la taza PE. (Haz clic para agrandar la foto a continuación). Haz girar la Luna alrededor de la Tierra mientras haces girar la Tierra alrededor del Sol para imitar el movimiento que realiza la Tierra durante aproximadamente 12 meses o 1 año. Observa atentamente y nota con qué frecuencia se produce la sizigia (un eclipse). Verás que habría al menos dos eclipses por mes, ¡es decir, 24 o más al año! Claramente, este modelo no refleja lo que realmente sucede.

Es posible que desees hacer esta demostración antes de comenzar este Bocadillo, ya que puedes corregir los malentendidos iniciales y ayudar a dar a los alumnos una forma de ver por qué este modelo demasiado simplificado no funciona.

La NASA cuenta con una gran colección de recursos sobre eclipses, incluidos datos sobre eventos e imágenes de eclipses.

Echa un vistazo a la colección de videos sobre eclipses del Exploratorium, incluido uno que muestra el fenómeno analizado en este Bocadillo científico.

El material que se incluye en este documento se basa en el trabajo respaldado por un subsidio o acuerdo cooperativo de la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (National Aeronautics and Space Administration, NASA). Cualquier opinión, hallazgo, conclusión o recomendación que se expresen en este material son propios del autor y no reflejan necesariamente las opiniones de la NASA.