En Navidad y el resto del año, ¡mide!

Como dice Javier Fernández Panadero autor del blog La Ciencia para todos y de varios libros, entre ellos Aproxímate, “Mide, calcula, estima, comprueba, decide… Toma posesión del mundo, conquístalo”. Es algo con lo que estoy totalmente de acuerdo. No dejes que nadie te diga que algo es de una determinada manera. Mídelo, haz las estimaciones necesarias, calcúlalo, comprueba que lo que has medido es así y decide si estás de acuerdo o no.

Se podría pensar que la Astronomía y la Astrofísica son unas ramas de la ciencia dónde medir sin una instrumentación basada en tecnología precisa es imposible. Incluso, se puede pensar que un aficionado lo único que podría hacer es observar a través de un telescopio y quedarse embobado disfrutando de lo que nos ofrece el universo. En realidad, no es así. Es más, los primeros astrónomos estaban más preocupados por observar y medir lo que veían a simple vista. No podía ser de otro modo, ya que no disponían de la tecnología ni instrumentación necesaria para hacer algo más complicado. Y la verdad es que hicieron grandes descubrimientos de esta manera.

Vamos a seguir los pasos de estos astrónomos.

Seguro que has hecho algún viaje. Algún viaje lo habrás hecho a alguna ciudad más al norte que la tuya y otros viajes los habrás  hecho a alguna ciudad más al sur. Si has tenido suerte y el cielo estaba despejado por la noche, habrás notado que el cielo es ligeramente distinto. Si has ido al sur, habrás visto estrellas que no podías ver desde tu casa y si has ido al norte, es probable que te hayas dado cuenta que algunas de las estrellas que veías desde tu casa, no las puedes ver.

Cojamos una estrella bien conocida. Por ejemplo, α Ursae Minoris más conocida como la estrella polar, o Polaris. Si no sabes dónde está, aquí puedes ver como localizarla.

Aunque no siempre ha sido así, la estrella polar indica el punto más cercano al polo norte celeste, que es en una primera aproximación, el punto más cercano al polo norte geográfico. Si durante un tiempo prolongado durante una noche, nos quedamos mirando a la estrella polar, veremos que el resto de estrellas giran alrededor de ella, permaneciendo prácticamente inmóvil a lo largo de la noche.

Antes de seguir, hay que dejar claro que esto sólo es válido en el hemisferio norte, ya que desde el hemisferio sur, es imposible ver la estrella polar.

El hecho de que indique donde está el polo norte geográfico es importante. Si nos movemos hacia el norte, la estrella polar cada vez estará más alta en el cielo, es decir, cada vez se alejará más del horizonte. En el polo norte geográfico, se encontrará en el punto más alto sobre nuestras cabezas, conocido como cénit. Si nos movemos hacia el sur, la estrella polar estará cada vez más baja en el cielo y se aproximará al horizonte. En el ecuador, estará justo en el horizonte.

Sabiendo cómo se mueve desde una posición más baja a una más alta cuando nos movemos de sur a norte y que está inmóvil a lo largo de la noche, la estrella polar es una firme candidata para determinar la latitud de cualquier lugar del hemisferio norte.

Esto se sabe desde hace mucho tiempo y los primeros astrónomos, geógrafos y navegantes han utilizado la estrella polar para saber la latitud de una ciudad desde siempre.

La latitud la podemos determinar midiendo la altura a la que está la estrella polar sobre el horizonte. Según la Wikipedia “La latitud es la distancia angular entre la línea ecuatorial (el ecuador), y un punto determinado de la Tierra, medida a lo largo del meridiano en el que se encuentra dicho punto. Según el hemisferio en el que se sitúe el punto, puede ser latitud norte o sur”. Son muchas palabras pero, como lo que queremos es medir, calcular, estimar y comprobar, nos basta con saber cuál es la distancia, en grados, medida sobre el cielo desde el ecuador hasta el lugar en el que nos encontramos. Pero eso es equivalente a decir que la latitud es la altura de la estrella polar sobre el horizonte

¿Qué complicado instrumento desarrollado por el ser humano tenemos que utilizar? Ninguno. Simplemente tu mano.

En una primera aproximación (recuerda que estamos haciendo estimaciones), si extiendes el brazo dependiendo de si extiendes también la mano, el puño o sólo un dedo puedes estimar cuantos grados hay en el cielo. La siguiente imagen es una guía para saber cuántos grados en el cielo representa tu mano.

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(Fuente: Twitter vía Tokaidin)

Vamos a poner en práctica todo esto con un ejemplo.

Supongamos que estamos en Madrid. A pesar de la contaminación lumínica todavía somos capaces de ver la estrella polar. Extendemos nuestro brazo y medimos la altura en grados desde el horizonte a la estrella polar.

Probamos extendiendo la mano como en la figura #1 y, como nos quedamos cortos, superponemos la mano como en la figura #2. Vemos que llegamos a la estrella polar. En total hemos medido 40o. Podemos dar como bueno este valor o volver a medir. Para asegurarnos que hemos superpuesto las manos correctamente, vamos a usar otra posición de las manos, por ejemplo extendemos la mano como en la figura #3 y vamos superponiendo esta posición hasta llegar a la estrella polar. Vemos que la tenemos que superponer 4 veces. Por lo tanto, volvemos a medir 40o. Cambiar la forma en que medimos es fundamental para asegurarnos que hacemos las cosas bien y no nos engañamos con el resultado.

Hasta este momento hemos estimado, medido y calculado. Ahora tenemos que comprobar que nuestro valor es correcto. Vamos de nuevo a la página de la Wikipedia de Madrid y vemos lo siguiente:

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Coordenadas de Madrid (Fuente: Wikipedia)

Vemos que la latitud de Madrid es 40025’’08” Norte. Parece que nuestro valor es correcto, pero ¿estamos seguros de ello? Podría ser que la Wikipedia estuviera equivocada o que quién escribió el artículo sobre Madrid nos quisiera engañar. No podemos tomar una decisión todavía, necesitamos comprobar otras fuentes. Vamos a probar en la web del Instituto Geográfico Nacional. Si vamos a la reseña de la estación permanente GNSS de Madrid (Global Navigation Satellite Service), vemos que la latitud que indica es 40° 26′ 45,00901”, que es muy parecida a la que nos daba la Wikipedia. Podríamos seguir buscando referencias a la latitud de Madrid, pero siempre vamos a ver que está cerca de los 400 de latitud. Es decir, decidimos que nuestra medida es aceptablemente válida.

¿Por qué hay una diferencia entre lo que hemos medido nosotros (aproximadamente 400), lo que dice Wikipedia y lo que dice el IGN? Por varias razones.

Primero porque la estrella polar no está exactamente en el polo norte celeste sino que hay una desviación de casi 1o en su posición.

Segundo, no todas las manos son igual de grandes, así que habrá diferencias que pueden llegar a ser considerables (usando el esquema de la figura de arriba). Sobre todo si comparamos la mano de un niño con la de un jugador de baloncesto de 2 m de altura.

Tercero, y más importante, porque toda medida siempre está acompañada de un error. El instrumento con el que midamos tiene asociado un error de medida. Por ejemplo si medimos con una regla que sólo tiene marcas de milímetros, el error que mediremos será de ± 1 milímetro. Además hay que tener en cuenta que cada vez que midamos obtendremos valores ligeramente diferentes por el simple hecho de medir. Al medir con nuestra mano, el error es bastante alto, De hecho es tan algo que si siguiéramos este procedimiento en Albacete, Madrid y Zamora, a pesar de estar a diferentes latitudes (aunque muy próximas entre sí), no llegaríamos a notar diferencia entre ellas.

En cualquier caso, para tener una estimación, que era lo que perseguíamos y lo que perseguían los antiguos astrónomos, geógrafos y navegantes lo que obtenemos es un valor muy bueno.

Vuelvo a citar a Javier Fernández Panadero, para que no se os olvide: “Mide, calcula, estima, comprueba y decide”.

Referencias

Aproxímate. Mide, calcula, estima. La ciencia para todos. Javier Fernández Panadero

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