Cómo ilustrar el movimiento armónico simple usando las manchas solares

Dibujo20150422 paco bellido - sunspot 2325 - 14-21 apr 2015 - data synoptic sun

El movimiento armónico simple se suele ilustrar en un primer curso de física usando un péndulo. Hay muchas otras maneras, por ejemplo, usando el movimiento aparente de las manchas solares debido a la rotación del Sol. Hoy en día los alumnos no tienen ni que salir fuera del aula, ya que Paco Bellido, aka @ElbesoenlaLuna, nos ofrece una imagen diaria (si no está nublado) en su álbum en Flickr y nos recomienda usar las imágenes de SOHO (enlace web en la figura). Gracias a estas imágenes he creado esta figura con la mancha solar 2325 entre los días 14 y 22 de abril de 2015.

Nos contó como se puede hacer la profesora portuguesa de secundaria Caria Isabel Ribeiro, “Sunspots and their simple harmonic motion,” Physics Education 48: 586-588, 2013, doi: 10.1088/0031-9120/48/5/586 [acceso gratuito]. Me he enterado por Twitter gracias a Sergio L. Palacios, aka @Pr3cog. Por cierto, la autora se inspiró en una idea de Jonas Persson, “Sunspots and solar rotation,” Physics Education 48: 14-16, 2013, doi: 10.1088/0031-9120/48/1/F04.

Dibujo20150422 Multi-image composite of the Sun - soho - esa-nasa - phys education

Caria Isabel nos propone user las imágenes diarias de SOHO (Solar Heliospheric Observatory, ESA/NASA). Para un observado colocado en el polo norte del Sol las manchas solares realizan un movimiento circular uniforme a una frecuencia angular (ω) que depende de la latitud. Pero para un observador situado en la Tierra este movimiento es lineal y corresponde a un oscilador armónico simple. La mancha parece moverse más rápido en la parte central del Sol y más lento cerca de sus bordes.

Dibujo20150422 sun - sunspot - adjusted position - phys education Los estudiantes pueden usar las fotografías del Sol y estimar a partir de ellas las posiciones de la mancha. Basta un procesador de texto (como Microsoft Word) o un simple editor de gráficos (como Paint) para superponer recortes de las manchas (como yo he hecho con las imágenes de Paco Bellido). A partir de estas imágenes se estima la posición y una simple regresión lineal permite estimar el periodo de rotación del Sol.

Dibujo20150422 tracking sunspots moving across the sun - analysing the movement - phys education

Por supuesto, para alumnos de universidad es más recomendable usar un software de análisis de vídeo como Tracker de Douglas Brown (software gratuito). Muchos profesores ya lo usan y los alumnos están acostumbrados a su uso.

En resumen, si eres profesor de física en secundaria, bachillerato o primeros cursos de universidad no dejes de aprovechar esta oportunidad con tus alumnos. Ellos lo disfrutarán. Tú disfrutarás. Qué más se puede pedir. Bueno, por pedir, también puedes aprovechar para que los alumnos aprendan otras cosas como el tiempo sidéreo, la física de las manchas solares y muchas otras cosas. ¡Qué lo disfrutes!

Dibujo20150422 paco bellido - sunspot 2325 - 14-21 apr 2015 - data synoptic sun

Por cierto, el trabajo de astrofotografía de Paco Bellido es realmente espectacular. Como botón de una muestra una de sus fotos del 15 de abril de 2015 en el canal Hα. La textura del Sol en este canal es espectacular, pero a la hora de identificar las manchas conviene observarlo en luz blanca.

Dibujo20150422 paco bellido - sunspot 2121 2124 2125 - 15 apr 2015

La forma de las manchas solares es irregular y cambia conforme se mueven por el disco solar. Lo ilustra muy bien este detalle de las regiones activas el 15 de abril de 2015. Os recomiendo visitar su álbum en Flickr.

Coda final. Esta entrada participa en la edición LX (marzo-abril de 2015) del Carnaval de la Física cuyo blog anfitrión es ::ZTFNews. Recuerda, puedes participar hasta el 26 de abril de 2015. Si tienes un blog, ¡anímate!


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