Física de primaria y secundaria · Grades 1–9
18El Sol en el cielo: los días y las estaciones
En junio juegas fuera después de cenar con una luz dorada; en diciembre las farolas se encienden antes de que vuelvas del colegio. El Sol conserva su vieja costumbre — sube por un lado, pasa por lo más alto y baja por el otro —, pero su camino por el cielo no es el mismo durante todo el año. Síguelo un año entero y descubrirás las estaciones.
18.1 El camino cambiante del Sol
Ejemplo 18.1 (Camino de verano, camino de invierno)
Observa el arco del Sol en pleno verano: sale pronto, sube muy alto — casi encima de tu cabeza al mediodía — y se pone tarde: un camino largo y alto, y un día largo. En pleno invierno, el arco es bajo y corto: el Sol sale tarde, no llega a subir mucho por encima de los tejados y se pone a media tarde. Entre los dos, en primavera y en otoño, el camino es intermedio — y el día y la noche se reparten las horas casi por igual.
Proposición 18.2 (La regla del mediodía)
En todas las estaciones, el Sol está en su punto más alto a mitad del día — y en ese instante todas las sombras son lo más cortas del día y apuntan en la misma dirección que la sombra del mediodía de ayer y que la de mañana. Las sombras del mediodía son las flechas más fiables de la naturaleza.
Ejemplo 18.3 (Leer la estación en una sombra)
La longitud de la sombra del mediodía cambia con la estación: en verano, con el Sol casi encima de la cabeza, la sombra de un poste al mediodía es un muñón corto; en invierno, con el Sol colgando bajo, ese mismo poste echa una sombra larga al mediodía. Marca en el suelo la punta de la sombra del mediodía una vez al mes y las marcas irán y vendrán a lo largo del año como un péndulo lento.
18.2 El reloj de sombra
Definición 18.4 (Reloj de sol)
Un reloj de sol es un reloj hecho de sombra: un palo o una lámina plantados al sol, con marcas alrededor que enseñan dónde cae la sombra a cada hora. Mientras el Sol recorre su arco, la sombra barre las marcas — despacio, en silencio y sin una sola pieza móvil.
Método 18.5 (Construir un reloj de sombra)
Una mañana soleada, en un sitio que esté al sol todo el día:
- planta un palo recto de pie en un suelo plano (o mételo en un cubo de arena);
- cada hora, en punto, marca la punta de su sombra con un guijarro y escribe la hora en el guijarro con tiza;
- sigue así hasta el anochecer.
Mañana, la sombra visitará tus guijarros puntualmente: tu palo ya da la hora. (Durante una temporada, al menos — según se desliza la estación, las sombras se deslizan también, y tus guijarros irán quedándose poco a poco equivocados.)
18.3 El año y sus estaciones
Definición 18.6 (El año y las estaciones)
Mientras la Tierra gira una vez al día, recorre también un viaje enorme alrededor del Sol — una vuelta completa dura un año, unos días. A lo largo de esa vuelta, el camino del Sol por nuestro cielo sube y baja despacio, y nosotros pasamos por las cuatro estaciones: primavera, verano, otoño e invierno — y otra vez primavera, vuelta tras vuelta.
Ejemplo 18.7 (Los cuatro cuartos)
Verano: Sol alto, días largos, sombras cortas al mediodía. Invierno: Sol bajo, días cortos, sombras largas al mediodía. La primavera y el otoño quedan en medio — y en cada uno de ellos llega un día especial en el que el día y la noche duran lo mismo. Los campesinos, los marineros y los constructores de antaño aprendieron a leer este calendario directamente en el cielo.
Observación 18.8 (El invierno no es estar “más lejos”)
Es tentador suponer que en invierno hace frío porque la Tierra se aleja del Sol. Pues no — la distancia apenas cambia y, cuando aquí es invierno, para los niños de la otra mitad de la Tierra es verano en ese mismísimo instante, ¡algo que ningún “estar más lejos” podría explicar! La clave de verdad es el camino bajo del Sol: Sol bajo, luz de refilón, poco calentamiento. La explicación completa queda prometida para un capítulo posterior.
18.4 Ejercicios
Ejercicio 18.1 ★
¿En qué estación es el arco del Sol el más alto y el más largo? ¿Y el más bajo y el más corto? ¿Qué le hace eso a la duración del día?
Solución
Solución de Ejercicio 18.1.
El más alto y el más largo en verano — lo que da días largos; el más bajo y el más corto en invierno — lo que da días cortos.
Ejercicio 18.2 ★
¿En qué momento del día es más corta la sombra de un poste? ¿Qué otra cosa tiene de especial la sombra del mediodía, día tras día?
Solución
Solución de Ejercicio 18.2.
Al mediodía, cuando el Sol está en su punto más alto. La sombra del mediodía apunta además en la misma dirección todos los días del año — la flecha más fiable de la naturaleza.
Ejercicio 18.3 ★
El mismo poste echa al mediodía una sombra de botas de largo en junio y de botas en diciembre. Explica la diferencia con los dos caminos del Sol.
Ejercicio 18.4 ★
¿Cómo da la hora un reloj de sol? ¿De qué está hecha su aguja móvil?
Ejercicio 18.5 ★
En el Método 18.5, ¿por qué tiene que estar el palo en un sitio que reciba sol todo el día? ¿Qué le pasa al reloj cuando está nublado? ¿Y de noche?
Solución
Solución de Ejercicio 18.5.
Si la sombra de una pared se traga el palo a alguna hora, esa hora no se puede marcar ni leer nunca. Con nubes el reloj se queda sin aguja — sin sombra — y de noche, tampoco la tiene: un reloj de sol solo funciona mientras funciona el Sol.
Ejercicio 18.6 ★
¿Cuánto tarda la Tierra en dar una vuelta alrededor del Sol? ¿Cuántas estaciones caben en una vuelta? Ponlas en orden, empezando por la primavera.
Solución
Solución de Ejercicio 18.6.
Un año — unos días. Cuatro estaciones por vuelta: primavera, verano, otoño e invierno.
Ejercicio 18.7 ★
¿Cuántos días tiene aproximadamente un año? Y — de un capítulo anterior — ¿cuántas horas tiene un día? ¿Qué viaje de la Tierra produce cada uno?
Solución
Solución de Ejercicio 18.7.
Unos días en un año; horas en un día. El día es un giro de la Tierra sobre sí misma; el año es una vuelta de la Tierra alrededor del Sol.
Ejercicio 18.8 ★
Nombra dos pistas, visibles desde tu ventana en una sola semana, que te digan si estás en pleno verano o en pleno invierno sin mirar un calendario.
Ejercicio 18.9 ★
Cuando en tu casa es invierno, ¿qué estación es para los niños de la otra mitad de la Tierra? ¿Qué demuestra esto sobre la suposición “en invierno hace frío porque toda la Tierra está más lejos del Sol”?
Solución
Solución de Ejercicio 18.9.
Para ellos es verano, en ese mismo instante. Si toda la Tierra estuviera más lejos del Sol, todo el mundo tendría invierno a la vez — así que la suposición tiene que ser falsa. La causa de verdad es el camino bajo y su luz de refilón.
Ejercicio 18.10 ★★
Una jardinera coloca los guijarros de su reloj de sombra en marzo. En junio, la sombra ya no toca los guijarros a las horas marcadas. ¿Se ha movido el palo? Explica qué se ha desplazado, usando el Ejemplo 18.3.
Solución
Solución de Ejercicio 18.10.
El palo no se ha movido — lo que se ha movido es el camino del Sol. De marzo a junio el arco subió más alto y las sombras se encogieron y se desplazaron, así que ahora la sombra no da en los guijarros colocados para el camino de marzo. Un reloj de sol hay que leerlo con su estación en la mano.
Ejercicio 18.11 ★★
Una exploradora se despierta sin reloj ni teléfono, ve el Sol exactamente en su punto más alto y, una hora después, descubre que la sombra de su tienda ya es más larga que la altura de la tienda. ¿Qué hora era más o menos cuando se despertó y está más cerca del pleno verano o del pleno invierno? Razónalo con la regla del mediodía y con la longitud de la sombra.
Solución
Solución de Ejercicio 18.11.
Que el Sol esté en su punto más alto significa que se despertó al mediodía. Si solo una hora después la sombra de la tienda ya es más larga que la tienda, el Sol tiene que estar colgando muy bajo incluso cerca del mediodía — el camino bajo del invierno: está más cerca del pleno invierno.