PRÁCTICA 1: Movimientos de la Luna y su influencia en la Tierra

COLEGIO PREPARATORIO DE ORIZABA

LABORATORIO DE GEOGRAFÍA

TÍTULO DE LA PRÁCTICA: MOVIMIENTOS DE LA LUNA Y SU INFLUENCIA EN LA TIERRA

PRACTICA N° 1

INTEGRANTES:

Domínguez Piña Estefany del Carmen.

Hernández Díaz Jessica Priscila
Hernández Flores Luis Ángel
Hernández Roa Julia Renata
Hernández Rodríguez Diana Laura
Hernández Vásquez José Gustavo
Huerta Melo Evelyn
Jimenez Osorio Celso Ancelmio
Jorge Jimenez María Alejandra
Lara Baltazar Karla Fabiola

 CATEDRÁTICO Y ASESOR: Biol. MARTHA PATRICIA OSORIO OSORNO 

FECHA DE REALIZACIÓN: 4 de septiembre del 2013

MATERIAL:

biológico: no requerido para esta práctica

no biológico: 

• PELOTAS O ESFERAS DE DIFERENTES TAMAÑO
• LÁMPARA
• CÁMARA
• INVESTIGACIÓN PREVIA PARA SU REALIZACIÓN

OBJETIVO:

Comprobar como los movimientos de la Luna influyen en la Tierra, con fenómenos como las fases lunares, eclipses y mareas, usando un modelo tridimensional y las habilidades científicas, especialmente el método.

TÉCNICA:

• Para explicar el movimiento de rotación de la luna y su traslación colocamos la pelota que representa a la tierra en el centro del modelo. Después colocamos a la lámpara de tal manera que iluminara a la tierra simulando ser el sol. Ahora usando la pelota de menor dimensión que sería la luna, hicimos girar esta pelota al mismo tiempo que representaba su traslación alrededor de la tierra ya que es prácticamente el mismo tiempo y siempre mostraría la misma cara a la tierra 

• Usando la iluminación de la lámpara y llevando la luna (pelota pequeña) a sus diferentes posiciones explicamos sus fases (cuarto menguante, cuarto creciente, luna llena y luna nueva), el apogeo y perigeo. 

• Para presentar los eclipses lunares y solares usamos nuevamente la lámpara (sol), la luna y la tierra (pelotas), para el eclipse solar posicionamos la lámpara seguida de la luna y la tierra, tal que el disco solar desapareciera y se oscureciera la tierra; mientras que para el eclipse lunar esta vez fue el sol, la tierra y la luna, en ese orden, haciendo suponer que la luna desapareciera de la vista al ser oscurecida por la sombra de la tierra. 

• Para explicar las mareas, volvimos a utilizar el modelo de fases de la luna pero esta vez haciendo énfasis en el epiciclo de la luna en su traslación, de tal manera que entre más cerca mayor atracción de mareas y entre mas lejos menos atracción, a pesar de que este efecto no es inmediato en la tierra, incluso puede dilatar 6 hras por las dinámicas oceánicas.

ANTECEDENTES O GENERALIDADES:

La tierra es el planeta en el que habitamos, ocupa la tercera posición desde el sol y es el quinto más grande, es de tipo rocoso y se considera como el único planeta que contiene vida superior. Pero ¿realmente sabes su origen? ¿Cuál fue la forma en que se origino para poseer las características que tiene? ¿De qué material proviene para poseer los elementos que la conforman? Estas incógnitas pueden ser contestadas con diversa teorías sobre el origen del sistema solar. Hay dos grandes corrientes: las teorías catastróficas y las nebulares. 

Las primeras explican el origen del Sistema Solar a partir de consideraciones basadas en catástrofes cósmicas. 

Ejemplos de estas son la teoría de mareas (Chamberlain y Moulton a principios del siglo XX), estrella binaria (de Hoyle) y nova por mencionar algunas. 

Por su parte dentro de las teorías nebulares se encuentran la de nube de polvo y la más aceptada actualmente la nebular. 

Según esta hace unos 4,600 millones de años, al final de su vida, una estrella se convirtió en una supernova, que durante miles de años liberó material estelar al espacio y, finalmente, al colapsarse explotó, dando origen a una gran nebulosa rica en elementos pesados. 

Con el tiempo, esta enorme nube de gas y polvo se enfrió y la fuerza de gravedad permitió que se iniciara un proceso de condensación llamado Colapso Gravitatorio, el cual duró unos 10 millones de años. A medida que se produjo este colapso, la temperatura en el centro de la nube fue aumentando como consecuencia de una mayor presión y así se forma uno protoestrella. Hacia el centro de esta protoestrella, los átomos del gas se compactaron de tal forma que la temperatura comenzó a incrementarse de manera brusca. 

Por el efecto gravitatorio, los elementos pesados de la nebulosa original se condensaron en la proximidad solar, mientras que los elementos livianos se replegaron hacia el exterior del disco de acreción. 

Mediante este proceso de acreción, es decir, de la unión por colisión del polvo y el gas de la nebulosa original, se formaron grumos de materia que, debido a inestabilidades gravitacionales, constituyeron pequeños y grandes cuerpos de baja densidad, algunos de los cuales formaron los núcleos de los planetas; después se inició la fase colisional en nuestro Sistema Solar. 

De esta manera se formo también la tierra y la luna. 

Todos los planetas giran alrededor del sol por una razón, estos provienen de un mismo disco plano de materia, y en conjunto con la gravedad del sol ejercida sobre estos, siguieron girando en la región antes ocupada por este disco dando origen a sus órbitas y a un movimiento muy importante llamado traslación.

En este movimiento el planeta recorre esta órbita  la tierra lo hace en un periodo de 365 días y 6 horas (un año aproximadamente), y es de forma elíptica. Pero el satélite natural de la tierra la Luna, también los posee y estos se deben también en su origen. 

La teoría planetesimal del origen de la luna Teoría publicada por primera vez en 1975. Presupone que en el principio de la historia de la Tierra, ésta fue golpeada por un enorme cuerpo ––planetésimo--, del tamaño de Marte. El impacto catastrófico expulsó partes de la Tierra y de este cuerpo, situándolas en la órbita terrestre, donde los detritos del impacto se reunieron formando la Luna. 

Pero esta posee también un movimiento de rotación (gira sobre su propio eje) el cual tarda 27 días, 7 horas, 43 minutos y 11.6 segundos, el mismo tiempo que tarda en trasladarse, por lo cual siempre muestra la misma cara a la tierra, y es una superficie de un 50 a 59% aproximadamente de la total, debido a un efecto llamado libración, puesto que la velocidad a la que recorre la luna al sol no es uniforme, esto influye en la porción visible desde diversos puntos en la tierra.. A este tiempo se le conoce como mes sidéro. 

Sin embargo, tarda 29 días, 12 horas, 44 minutos y 2.9 segundos en presentar dos fases lunares iguales en lo que llamamos mes sinódico o lunación. 

• FASES LUNARES 

Se dice que el movimiento de rotación, de traslación y las fases lunares, tiene una relación muy estrecha, dónde éstos se sincronizan y dan origen a los diversos fenómenos ocurridos en éste satélite con la influencia del sol y la tierra. 

La luna, cuenta con un movimiento de rotación con una duración de aprox. De 27.32 días, que conforma el ciclo sidéreo y con un movimiento de traslación de aprox. 29.5 días, donde se observan las fases lunares llamado ciclo sinódico. Es importante mencionar que el movimiento de la luna es más lento que el de la tierra, por lo tanto, por cada movimiento de rotación de la tierra (un día terrestre), la luna gira sólo 12° 51´. 

La luna gira alrededor de la tierra aproximadamente un mes, se traslada en dirección al Este, sin embargo, el sol también se mueve hacia el Este y esto por secuencia trae un retraso de la luna de unos 50 minutos cada día. 

Durante éstos dos movimientos, ocurren cambios en la luna de acuerdo a la iluminación de la propia dad por el Sol, los cuáles son las fases lunares. 

Luna nueva: Ocurre cuando la luna se encuentra entre la tierra y el sol y está totalmente oscurecida y sólo podemos observar un halo a su alrededor. También conocido como novilunio. 

Cuarto creciente: Ocurre aprox. Una semana después de la luna nueva, dónde ésta se encuentra iluminada en un ángulo de 90°. 

Luna llena: Una semana después, la luna se encuentra enfrente de la tierra, así los rayos del sol la iluminan completamente, ahí es donde podemos observar la cara de ésta; éste fenómeno también se denomina plenilunio. 

Cuarto menguante: A la semana siguiente, la luna se encuentra en esta fase, dónde la luna queda nuevamente en un ángulo de 90° por el lado contrario, donde empieza a desaparecer. 

Al final de la 4° semana llega a su posición inicial y desaparece para un nuevo ciclo. Hay fases intermediarias, llamadas gibosa creciente y gibosa menguante, ubicadas respectivamente. 

Al observar que la órbita de la luna es un elipse, hay ciertas posiciones donde la luna se encuentra más cerca y más lejos de la tierra; así cuando está más cerca de la tierra, se denomina Perigeo con una distancia al centro de la tierra de 357.190 km y cuándo se encuentra más lejos del centro de la tierra se denomina Apogeo con una distancia de 407.770 km.

• ECLIPSES

El efecto combinado de los movimientos de la tierra, la luna y el sol producen los eclipses, fenómenos espectaculares que siempre han causado asombro entre las personas. 

De repente, el disco solar desaparece, el día se oscurece lentamente y las estrellas aparecen en el cielo. En pocos minutos pasamos del día a la noche. Un eclipse solar se produce cuando la luna se interpone entre el sol y la tierra estando los tres alineados. A pesar de que una vez al mes los tres coinciden, como la órbita de la luna está inclinada 5° 9´respecto a la de la tierra, por lo cual no queda totalmente alineado. 

Cada 18 años y 11 días es decir, cada 223 lunaciones se presenta un movimiento llamado ciclo de Saros, en el cual la luna y la tierra coinciden para hacer visible un eclipse de sol. 

A pesar de que el sol es 400 veces más grande que la luna aproximadamente, esta se encuentra precisamente 400 veces más cerca, dando la impresión de que poseen el mismo tamaño visto esto desde la tierra. 

Un eclipse solar puede durar un máximo de 7 minutos y 40 segundos, debido no solo al movimiento orbital terrestre sino también al lunar, haciendo más corta duración de un eclipse solar que de uno lunar. 

Eclipse total de Sol

Cuando la ocultación del sol no es completa, porque los tres astros no esta perfectamente alineado, se produce un eclipse parcial. 

Eclipse parcial de Sol

Cuando la luna está en su apogeo, es decir, a la máxima distancia de la tierra, y el sol a la mínima, este no queda totalmente oculto, por lo que el disco lunar es demasiado pequeño respecto del sol, dejando por lo tanto un anillo exterior luminoso. Se produce entonces un eclipse anular. 

Eclipse anular de Sol

Los eclipses totales permiten observar partes de la atmósfera solar, como lo es la corona solar. 

La región afectada por un eclipse de sol es muy pequeña, no tiene más de 50 km de ancho, y es casi imposible que se vuelva a dar en el mismo lugar. 

En el caso de los eclipses lunares, la alineación de los tres astros debe ser igual al que se observa en luna llena, pero sin el ángulo de inclinación. En este caso el eclipse será total. 

Eclipse de Luna

El eclipse penumbral, en este caso la luna se encuentra en posición similar a luna gibosa, afectando solo en esta la penumbra. 

Eclipse de Luna penumbral

En el eclipse lunar la luna no es invisible, sino que se ve ensombrecida y con iluminación de color naranja. 

Se perciben 3 eclipses de este tipo al año y son visibles en toda la zona en la que es de noche. 

Estos eclipses tardan 2 horas aproximadamente. Una hora en ensombrecerse la luna y una hora mas permanecerá cubierta por la sombra.

• MAREAS 

Son los ascensos y descensos periódicos de las aguas oceánicas, debido a la atracción de la luna y el sol. Las mareas afectan a toda la masa acuosa de la tierra, provocando su ascenso y descenso: vienen a ser olas gigantescas cuyas crestas se ubican en puntos opuestos del planeta. El ascenso de las aguas recibe los nombres de flujo, plemear o marea alta; su descenso, los de reflujo, bajamar o marea baja. El fenómeno se repite cada 12 horas y 25 minutos, de acuerdo con los movimientos de rotación terrestre y traslación lunar. 

La atracción combinada de la luna y el sol da lugar a 2 clases de mareas: las de aguas vivas o de sicigia y las de aguas muertas o de cuadratura.

Las mareas de aguas vivas o de sicigia se presentan cuando el sol, la tierra y la luna se encuentran en conjunción(es decir, en la misma línea) lo cual ocurre en las fases de novilunio y plenilunio. Entonces las fuerzas gravitatorias del sol y la luna se unen y las mareas alcanzan su máxima altura, cubriendo las mayores superficies costeras. 

Por el contrario, las mareas de aguas muertas o de cuadratura se producen cuando el sol, la tierra y la luna forman un ángulo recto, o sea, en las fases de cuarto creciente y cuarto menguante. Entonces las fuerzas gravitatorias del sol y la luna se contrarrestan y las mareas registran su menos altura.

En altamar las mareas son casi imperceptibles, pues abarcan una menor extensión, se producen lentamente y las naves ascienden y descienden con la masa acuosa; en cambio, en las áreas costeras son bastante notorias, si bien no en la misma proporción en todas partes. Así  mientras en el golfo de México la diferencia entre las mareas mareas alta y baja es de apenas un metro. 

Las fuerzas gravitatorias de la luna y el sol afectan no solo a la masa acuosa del planeta sino también a sus porciones sólida y gaseosa, que ascienden y descienden junto con las hidrosfera, si bien en distinta proporción. Así  cuando las aguas marinas se elevan 3 mts, la litosfera se eleva unos 15 cm y la atmósfera unos 3 metros. 

PROBLEMATIZACIÓN:

¿Por qué la luna siempre muestra la misma cara a la Tierra? 

HIPÓTESIS:

RESPECTO A SU MOVIMIENTO DE ROTACIÓN  LA LUNA ES UN SATÉLITE DE ROTACIÓN CAUTIVA, OSEA, TARDA EL MISMO TIEMPO EN GIRAR ALREDEDOR DE SU EJE QUE EN TRASLADARSE ALREDEDOR DEL CENTRO GRAVITATORIO TIERRA-LUNA (27.32 DÍAS TERRESTRES). POR ELLO SIEMPRE NOS PRESENTA LA MISMA CARA.

EFECTOS DE LA LUNA EN LA TIERRA:

Después del sol, ningún otro astro influye tanto sobre la superficie terrestre como la Luna. Entre los efectos que provoca, y, que nos afectan, figuran los siguientes.

• Nuestro satélite ilumina a la tierra, dado que refleja un 7% de la luz solar.
• su posición entre la Tierra y el sol es la causa de los eclipses; históricamente estas fases, sirvieron de base para elaborar la primera medición del tiempo mayor que un día (mes lunar, lo cual ha tenido consecuencias en el desarrollo de actividades de tipo social y religioso. por ejemplo la en la religión católica pascua o domingo de resurrección se celebra después de la primera luna llena de primavera, esto entre el 22 de marzo y 26 de abril.
• su fuerza gravitatoria es la causa principal de las mareas.
• ademas, teniendo en cuenta el avance registrado en los viajes espaciales, es posible que los seres humanos colonicen la superficie lunar convirtiéndose se en una "segunda tierra"

OBSERVACIONES:

• Equipo 2a:

En esta imagen se observa como la cara de la luna no esta completamente iluminada por lo que se aprecia una fase lunar de cuarto menguante.

En esta otra se aprecia como la luz en la luna (pelota roja) cambio en una fase de luna creciente o luna menguante.

En esta otra se observa en la posición de luna nueva. Además en este punto se encuentra en su  apogeo (más lejos de la tierra).

Para continuar con la practica, alineamos las pelotas de tal forma que su posición quede en un eclipse de luna, en donde la luna no recibe luz alguna. En este punto la Luna (esfera verde) está en perigeo, es decir más cerca de la tierra (balón naranja) 

En esta imagen se observa a los astros alineados forman un eclipse de sol, en el cual una porción de la Tierra (balón naranja) queda oscurecida porque la luna (esfera verde) cubre la luz.

En esta fotografía se aprecia con mayor claridad el eclipse solar.

• Equipo 2b:

En esta imagen se observa como la Luna (pelota naranja) se encuentra en una posición de luna nueva.

Por otra parte en esta fotografía se la luna encuentra en cuarto creciente.

Aquí la Luna se encuentra en posición de Luna llena, y se observa como la cara de la Luna es iluminada por el Sol.

por otra parte en esta imagen la luna esta en luna nueva visible.

En cuanto a los eclipses, en esta fotografía se observa un eclipse de sol total.

Aquí se aprecia con mayor claridad la zona afectada por un eclipse de sol.

Por ultimo se ve un eclipse de Luna, el cuál es menos aparente que el de Sol.

RESULTADOS:

• Equipo 2a:

observamos como la Luna siempre da la misma cara a la tierra, esto se debe a que la velocidad del movimiento de rotación y traslación es casi la misma, pero no por esto la porción iluminada siempre es la misma. Esta cambia debido a la combinación de la posición de la Luna y la llegada de los rayos del Sol, dando paso a las fases lunares. Estas mismas posiciones o alineaciones pueden provocar eclipses, cambiando el grado de inclinación de la Luna.

Al mismo tiempo, dado que la órbita es elíptica, la Luna se acerca(perigeo) o se aleja (apogeo) de la tierra, que en conjunto con la fuerza gravitatoria provoca mareas.

• Equipo 2b:

Observamos que por cada movimiento de rotación que da la Tierra, la Luna rota 12° para completar su movimiento de traslación y durante estos movimientos podemos observar los diferentes fenómenos como lo son los eclipses, las mareas y las fuerzas gravitacionales de acuerdo a la posición de la Luna en su órbita.

CONCLUSIONES:

Después de haber llevado a cabo el procedimiento hemos llegado a la conclusión que la fases lunares se dan por el movimiento de rotación y traslación de la luna, puesto que la luna tarda 28 en rotar y 28 en trasladarse, es esta la causa por la cual siempre le vemos la misma cara. 

Sus fases tienen que están íntimamente relacionadas con las prácticas de la agricultura, actividades religiosas, para algunas culturas es la forma de medir el tiempo, al tiempo que tarda en dar su movimiento de rotación y traslación se le llama mes lunar. 

Con respecto a las mareas nuestro planeta gira sobre si mismo cada día la luna ejerce su atracción y va abombando la superficie terrestre que pasa frente a ella, un abultamiento que va recorriendo el planeta a medida que gira. Como el agua es un fluido mucho mas flexible que las rocas, responde a la atracción lunar con mas facilidad y el nivel de los océanos se eleva, sube la marea, por supuesto, la atracción no afecta solo el agua, las rocas también son atraídas, aunque no lo notamos, el suelo bajo nuestros pies puede subir hasta 30 cm. las mareas están íntimamente ligadas con las fases lunares cuando la luna esta en fase de novilunio y de plenilunio en que los 3 astros están alineados, las dos fuerzas actúan en una misma dirección, por lo que los efectos se suman y la mera provocada en los grandes océanos tiene mayor amplitud, por el contrario en la fases de cuarto creciente y menguante, en las que la luna y el sol se encuentran en cuadratura, las 2 fuerzas actúan perpendicularmente una respecto a la otra y la consecuencia es que la amplitud de la marea disminuye. 

Por la combinación de movimientos de los 3 astros: luna, sol y tierra se pueden producir eclipses, y hay 2 tipos: el lunar y el solar. El primero se produce cuando el satélite penetra total o parcialmente en el cono de sombra que la tierra proyecta desde la posición intermedia. 

El solar se produce cuando la luna se interpone entre la luna y la tierra, estando los 3 alineados. El eclipse de sol es total cuando los 3 astros están perfectamente alineados y la luna oculta por completo al sol. Solo se aprecia en una zona relativamente reducida de la tierra.

BIBLIOGRAFÍA:

http://usuarios.geofisica.unam.mx/cecilia/cursos/11-OTySS.pdf
http://astromatica.es/Contenidos/Planetas/CursoSistemaSolar/ss_10.pdf
http://www.astromia.com/astronomia/orbitas.htm www.astromia.com/tierraluna/fasesluna.htm
www.paranauticos.com/notas/Tecnicas/Mareas/tipos-mareas.htm

http://www.astroscu.unam.mx/.../espanol/tierraluna-texto.pdf

Atlas de Astronomía, descubriendo el Universo.Madrid, España.Cultura S.A de C.V. 112 Pág.