Como se hizo el planetario

LAS EXPERIENCIAS QUE AQUÍ SE DESCRIBEN, SON EL FRUTO DE AÑOS DE TRABAJO EN LA ESCUELA PÚBLICA DE MADRID

PLANETARIO VIAJERO

Jesús Ruiz Gálvez y Miguel Herranz Díaz

Nuestro Instituto se encuentra en un barrio de la periferia de Alcorcón; actualmente tiene implantados ambos ciclos de la ESO y Bachillerato y consta de un Claustro de 50 profesores y 500 alumnos aproximadamente.

(Osea... justificación) La Astronomía en la escuela, resulta inevitablemente teórica, porque los Centros no suelen disponer de telescopios y porque el cielo y las estrellas se observan de noche y a esas horas “normalmente” no hay clase. El punto de partida fue la necesidad de desarrollar actividades educativas alternativas, que cumplieran el doble objetivo de inventar nuevos recursos y estimular la colaboración entre profesores y alumnos desde otra perspectiva.

Las experiencias que aquí describimos son el complemento a un proyecto de Aula de Astronomía que surgió durante el curso escolar 2001/2002 y que se ha extendido hasta el momento actual. La parte inicial de este proyecto, consistió en la construcción con los alumnos de nuestro Centro de un Planetario. Puede visualizarse un vídeo que se acompaña con el CD adjunto, así como algunas imágenes que por extensión hemos omitido en este documento. En sucesivos momentos hemos construido un telescopio y lo hemos mecanizado, un simulador de vuelo virtual con movimiento propio y un recientemente hovercraft, vehículo anfibio que se desliza sobre cualquier superficie.

El motivo por el que elegimos estos proyectos fue porque ambos permitían (y ese era el verdadero objetivo) que los alumnos aprendieran cosas nuevas, no sólo con el producto final fabricado, sino con el propio proceso de construcción. Es decir, que el objetivo no era sólo que aprendiesen cosas mirando a través de un telescopio cuando estuviese construido, sino que para hacerlo tenían que adquirir básicos conocimientos de óptica, electrónica y programación, así como de neumática e informática para hacer que el simulador se mueva.

Estas son cosas que evidentemente no aprenderían en una clase convencional y que en ocasiones superaban la capacidad, madurez y formación académica de nuestros alumnos. Es por ello por lo que el asesoramiento de los profesores ha sido de vital importancia, conscientes de que nuestros alumnos, si no dominar, podían por

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lo menos conocer aspectos tecnológicos que en un futuro llegarían a dominar.

Pongamos un ejemplo: nuestro simulador de vuelo se mueve mediante pistones hidráulicos accionados mediante electroválvulas. Apostaríamos sin temor a equivocarnos que más del 90% de los alumnos de ESO y Bachillerato desconocen lo que esto significa.

Igualmente, todo el mundo sabe que un pistón hidráulico puede adquirirse en tiendas del ramo a partir de 120 €. Pues bien, en nuestro Aula de Astronomía, hemos fabricado nuestros propios pistones con tubos de PVC, con gomas, varillas, tornillos y varillas roscadas, racores, etc… ¡¡y funcionan!!

Para terminar, consideramos de vital importancia exponer la …

RELACIÓN DEL PROYECTO DE INNOVACIÓN CON EL PROYECTO EDUCATIVO: Nuestro proyecto satisface uno de los principales aspectos del Proyecto Educativo del Instituto: “Que el alumno no sea un objeto pasivo que recibe la instrucción sino que participe activamente del Proceso Educativo” En nuestro Aula de Astronomía, los profesores inventamos, definimos y proponemos las ideas pero son los alumnos los que hablan, los que exponen y los que difunden los resultados. Un Centro educativo nos visita o se realizan las Jornadas Culturales anuales y son nuestros alumnos los que reciben a los visitantes, los que dirigen la sesión. Ello ha requerido un estudio y formación previos que supera el mero ámbito académico.

Al no tratarse de una asignatura convencional y requerir de la participación de los alumnos en periodos no lectivos, supone una oferta educativa alternativa en momentos no institucionales, aspecto este importante en todo Proyecto Educativo de Centro.

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Por otra parte el inmenso valor educativo que posee el saber expresarse en público ante otras personas, de convertirse en divulgadores de la ciencia, de ser “profesores por un rato”, es otro punto notable que confiere robustez a nuestro Proyecto Educativo.

Pensamos que este Proyecto proporciona al alumno una diferente forma de relación con el profesorado y en general con la Comunidad Educativa, haciendo posible una convivencia y el desarrollo de una tarea común fuera de la monotonía del aula. Profesores y alumnos trabajan juntos en el taller, construyen, levantan, pegan, superan dificultades y sobre todo aprenden juntos.

Por último, la divulgación y extensión de las experiencias didácticas a la Comunidad Educativa, mediante actividades con otros Centros, padres y alumnos en jornadas de visita u observaciones de cielo real, suponen una implicación de los distintos estamentos así como una mejor convivencia convirtiendo en real la colaboración entre familia y escuela.

1 EL PLANETARIO VIAJERO

Los profes que iniciamos esta aventura, siempre quisimos tener una clase con el techo redondo, porque es necesario para ver estrellas. ¿Por qué? Por que aunque no tenemos la certeza de que el espacio exterior sea esférico, sí sabemos que la Tierra lo es y por tanto lo percibimos como si fuera redondo. El caso es que, como es normal, todas las clases tenían su “cielo” plano. Nos pusimos a trabajar sobre una servilleta de la cafetería del instituto con dos alumnos y una alumna que pasaron por allí y el resultado es una espectacular semiesfera con capacidad para 25 personas, acomodadas en asientos, donde los visitantes (de cualquier edad) asisten a una proyección divulgativa de Astronomía. Todo transcurre en un entorno lúdico, en completa

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oscuridad y lo más importante: con unos experimentados monitores de 13 a 17 años que conducen la sesión explicando los fenómenos más importantes del cosmos.

En este proyecto (que hoy día ya es una realidad) se trabajado a dos niveles: Con los profesores: responsables de diseñar y asesorar en elaboración de planos y cálculos.

Con los alumnos: Constructores del Planetario-cúpula celeste para la observación de estrellas y constelaciones.

Planetaristas y “profes” de la Unidad Didáctica de Astronomía.

En este proyecto presentamos dos tipos de Planetario, construidos en los tres últimos años. El primero en hacerse, cuya construcción detallamos en este cuaderno, es un planetario de instalación fija, que por su fragilidad y dificultad para desmontarse y montarse se encuentra permanentemente en nuestro Centro.

El segundo, que verdaderamente presentamos a concurso en el vídeo que adjuntamos, está construido con las mismas dimensiones y con los mismos planos, pero está hecho de un material sumamente sencillo de manejar y su montaje se realiza en apenas dos horas.

Adjuntamos al final del documento alguna fotografía de este modelo.

El resto de mecanismos, proyectores y explicaciones en su interior son exactamente los mismos en ambos Planetarios, pero el segundo nos permite transportarlo, llevarlo a otros Centros, participar en Semanas Culturales, etc... Por eso le hemos bautizado con el nombre de PLANETARIO VIAJERO.

120m de tubería de PVC de Materiales fontanero.

48 botes sifónicos.

Tela especial para proyección “Foscurit” Esfera de plástico con el dibujo de las constelaciones.

Material fungible en general: pegamento, velcro, ...

Herramientas varias: tijeras, pistola aire caliente, sierra,...

Material eléctrico y herramientas, proporcionados por el Taller de Tecnología.

Bibliografía que se cita en el anexo correspondiente.

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1.- CÚPULA DEL PLANETARIO: ESTRUCTURA La cúpula está formada por una semiesfera de unos 4 metros de diámetro y una altura de 2,5 metros. La estructura está construida con tuberías de PVC de 40 mm de diámetro y longitudes que van desde 1m hasta 60 cm aproximadamente, que van ensamblándose unas a otras con uniones de seis orificios, formando triángulos que a medida que se asciende en la estructura, son de menor tamaño.

La reducción tanto en la longitud de las barras, como en el número de triángulos a lo largo de cada “piso”, hace que la estructura adquiera forma semiesférica. Una vez construida, se añade a la base una altura adicional, recta, de unos 60 cm, para que la línea del horizonte, durante la proyección no sea tapada por las cabezas de los observadores que estarán sentados en el suelo del planetario. Para favorecer la formación de la semiesfera, se hace necesario curvar las barras de PVC con una pistola de aire caliente.

2.- CÚPULA DEL PLANETARIO: CUBIERTA DE TELA La cubierta se construye de una tela plastificada especial para protecciones luminosas llamada Alumnos iniciando el “Foscurit”. Para ello, se cortan 24 husos de tela de la forma y medida que se adjunta a continuación y se realiza una doble costura a máquina, de modo que entre ambas costuras quede un espacio hueco por el que introducir unos alambres flexibles.

Dado que las costuras quedan por la parte exterior de la tela, nos servirán para suspender la cubierta del interior de la estructura de PVC. Para ello colgamos el extremo superior de la cubierta del punto más alto de la estructura. A continuación vamos tirando de la tela para que se abra y la vamos sujetando a la estructura de PVC mediante tiras de velcro enganchadas al alambre que se encuentra en el interior de las costuras. Para ello hay que descubrir el alambre practicando pequeñas incisiones en la tela.

Cuando llegamos a la base de la estructura, pegamos con cinta adhesiva el faldón de la tela a la última fila de barras, que apoyan en

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el suelo. Por último tendremos que fabricar una puerta de entrada, sustituyendo una de las costuras por velcro que permita entrar pero también cerrar cuando la oscuridad sea precisa para la proyección.

Cálculo de los parámetros del Planetario Escolar (Datos de la Lona) Introducir el radio de la base en metros: 2m Altura que se va a elevar el horizonte: 0,4m Fórmu la

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Semicuer Nº de Ángul Altura Radio Perímetro Cuerda Semicuerda da Paral o (h) m (r) m (P) m (c) SC1 elo ( ) SC2

6 Altura del Sector (S)

0

0

0,000 2,000 12,566

52,36

26,18

-26,18

0,000

1

0

0,400 2,000 12,566

52,36

26,118

-26,118

0,400

2

6

0,609 1,989 12,498

52,07

26,04

-26,04

0,609

3

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0,816 1,956 12,292

51,22

25,61

-25,61

0,819

4

18

1,018 1,902 11,951

49,80

24,90

-24,90

1,028

5

24

1,213 1,827 11,480

47,83

23,92

-23,92

1,238

6

30

1,400 1,732 10,883

45,34

22,67

-22,67

1,447

7

36

1,576 1,618 10,166

42,36

21,18

-21,18

1,657

8

42

1,738 1,486

9,339

38,91

19,46

-19,46

1,866

9

48

1,886 1,338

8,409

35,04

17,52

-17,52

2,076

10

54

2,018 1,176

7,386

30,78

15,39

-15,39

2,285

11

60

2,132 0,000

6,283

26,18

13,09

-13,09

2,494

12

66

2,227 0,813

5,111

21,30

10,65

-10,65

2,704

13

72

2,302 0,618

3,883

16,18

8,09

-8,09

2,913

14

78

2,356 0,416

2,613

10,89

5,44

-5,44

3,123

15

84

2,389 0,209

1,314

5,47

2,74

-2,74

3,332

16

90

2,400 0,000

0,000

0,00

0,00

-0,00

3,542

Fórmulas: 1º h = sen *R Divisiones en la altura del eje 2º r = raíz (R^2-h^2) Radios de las alturas del eje 3º P = 2 * Pi * r Perímetros de las alturas del eje

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4º de 5º 6º

c = P/24 Longitud de cada una de las 24 cuerdas las alturas Sc = c/2 Longitud de las 48 semicuerdas S = ( /360) * 2 * Pi * R Altura del sector circular de 6º Resultados:

Radio (R): 2,00 m Número de meridianos: 24 Base de cada Meridiano (c): 52,36 cm Perímetro del paralelo a 1,4m: 10,88 m Altura del Sector Circular (S): 3,94 m Altura del Horizonte: 0,40 m Altura Total (h): 2,80 m

Los cálculos tanto para la modificados, correspondan

que se detallan, estructura como para la cubierta de tela, pueden ser calculando mediante las fórmulas las medidas que a cada variación.

3. PROYECTOR DE ESTRELLAS El proyector se fabrica a partir de una esfera celeste Scanglobe que se distribuye en las tiendas de material didáctico. Las diferentes constelaciones vienen dibujadas en la esfera, por lo que sólo tendremos que realizar los taladros correspondiente a cada estrella, que serán de mayor o menor grosor, según sea el brillo (magnitud) de cada una de ellas. Los grosores oscilan entre los 0,3 mm y los 2 mm para magnitudes de estrellas entre 4 y 1.

Una vez realizados los orificios de las estrellas, se introduce en la esfera una bombilla de filamento puntual (en nuestro caso de 3 Volt) sujetándola con una varilla roscada y varias tuercas. Por cada agujero

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sale un haz de luz que, proyectado sobre la tela, simula cada uno de los puntos luminosos que serán las estrellas.

4. PUNTERO-SEÑALADOR DE PUNTOS CARDINALES Durante la proyección se hace necesario llamar la atención de los observadores sobre algunas zonas de la cúpula para señalar alguna constelación o movimiento de las mismas. Si tenemos en cuenta que estamos a oscuras se hace necesario fabricar un puntero luminoso que nos ayude a señalar. Lo fabricaremos con uno de los tubos de PVC sobrantes de la estructura, introduciendo una bombilla como las del interior de la esfera y cerrando el extremo opuesto con una tapa de plástico sobre la que habremos perforado con una cuchilla la figura de una pequeña flecha.

Del mismo modo, para señalar los puntos cardinales, construiremos cuatro pequeñas cajitas del tamaño aproximado de una cajetilla de tabaco; vaciaremos sobre una de las tapas las letras N, S, E y O e introduciremos una bombilla como las anteriores en su interior. Se aconseja que todas las bombillas sean del mismo voltaje para evitar complicaciones con la alimentación de las mismas.

Para terminar de perfeccionar nuestro planetario, hemos de introducir un cassette que nos permita ambientar con música y reproducir el pase pregrabado.

Igualmente colocamos algunas diapositivas en un proyector para simular la puesta de Sol y el amanecer. Y por último colocamos una bombilla de iluminación general con un reductor gradual de luz para acostumbrar la vista a la luz-oscuridad, al principio y al final de la sesión.

5. MESA DE PROYECCIÓN Como puede observarse, son muchos los aparatos a controlar por una misma persona en un espacio muy reducido. Para ello fabricamos una mesa de protección, en la que sujetamos la esfera celeste luminosa, con varios interruptores que accionan cada uno de los instrumentos.

Dentro de ella se colocan dos fuentes de alimentación de voltaje variable (en nuestro caso todas las bombillas van a 3 V) y una toma de 220 Volt para el cassette, el proyector de diapositivas y la bombilla de iluminación general.

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6. SILLAS A continuación, para que los visitantes estén más cómodos y sus cabezas no tapen la proyección, se cortan las patas de 20 sillas (capacidad aproximada del planetario) a una longitud de 12 cm. Esto hace que la visión de los espectadores quede justo en la línea del horizonte.

A pesar de disponer de una grabación, pensamos que sería más “personal”, menos frío, que una voz en directo nos contase dentro del Planetario las historias de nuestras estrellas. Es por ello por lo que desarrollamos esta Unidad Didáctica, que ha sido complementada con diversas actividades de aula, previas y posteriores a la visita.

VISITA AL PLANETARIO El Planetario escolar ha sido visitado por multitud de colectivos y edades. Se han realizado experiencias con alumnos de Ed Infantil, Ed. Primaria, ESO, Bachillerato, Ed. Especial y colectivos culturales de Adultos. Cada pase se adapta en contenido y metodología a las características de las personas que nos visitan.

Antes de la visita al Planetario conviene que repases los siguientes conceptos: • •

Movimientos de la Tierra.

Inclinación del eje terrestre con respecto al plano de órbita de traslación.

• Solsticios y equinoccios: parte iluminada de la Tierra en cada período.

• Recorrido aparente del Sol en el cielo.

• Paralelos y meridianos: longitud y latitud.

• Husos horarios: hora oficial y hora solar.

• Día sidéreo y día solar.

Si ya has realizado estos pequeños repasos, estás preparado para asomarte al cielo para que lo veas de

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forma diferente a como lo has visto hasta ahora. El cielo es un mapa, es un libro lleno de historias, es un compañero de aventuras, es la brújula que te orienta, es un diario en el que puedes leer los más impresionantes secretos de los últimos 4.500 millones de años. Sólo tienes que... aprender a leerlo.

BIBLIOGRAFÍA

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Ediciones de la Torre. * Grupo Docente de Astronomía Keppler. (1997). “Introducción a la Astronomía Escolar”. * Averbuj, Eduardo (1990) Proyecto Didáctico Quirón. “Con el cielo en el bolsillo”. Madrid. Ediciones de la Torre. * Herrmann, Joachim (1996) Atlas de Astronomía. Munich. Alianza Editorial. * Moreno, Ricardo (1996) Taller de Astronomía. Madrid. Akal * Barrio, Jorge (1998) Taller de Astronomía. Madrid. Laberinto. * AZARQUIEL Astronomía en lo Escuela. Madrid, Ayuntamiento de Madrid, 1986. * ARRANZ P. Fotografía del cielo sin telescopio. Equipo Sirius * ARRIBAS A. RIVIÉRE V. Taller de Astronomía. Equipo Sirius * BROMAN L. Experimentos de Astronomía. Madrid: Alhambra (Breda). 1988 * GARCÍA GARCÍA J. La fotografía Astronómica. Equipo Sirius * ROS R.M., VIÑUALES E. Coordenadas y telescopios. Equipo Sirius * ROS R.M., MORENO J. El Sextante. Equipo Sirius * INSTITUTO ASTROFÍSICO DE CANARIAS: www.iac.es * NASA PAGINA INICIAL: www.nosa.gov * NASA FOTOGRAFÍAS PLANETARIAS: www.photojournal.jpl.nasa.gov * AGRUPACIÓN ASTRONÓMICA ANTARES: www.casiopea.adi.uam.es * REVISTA UNIVERSO: www.universo.home.ml.org * REVISTA ASTRONOMIA: www.xtf.es/recursos/astronom * ASTRO RED: www.astrored.org/doc * SOCIEDAD ESPAÑOLA DE ASTRONOMÍA: www.sea.am.ub.es * OBSERVATORIO DEL ROQUE DE LOS MUCHACHOS: www.ing.iac.es * INTA: www.laef.esa.es * ESTACIÓN DE VILLAFRANCA DEL CASTILLO: www.vilspa.esa.es * Orbiter Flight Simulator (software) * Microsoft Flight Simulator (software)

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