El proyecto Helios presenta dos actividades que permiten a la comunidad participar de una práctica investigativa, la primera consiste en analizar los datos sobre el cálculo del índice de actividad solar, observando fotografías del sol y llenando una guía. La segunda actividad presenta el cálculo de la hora civil a partir de la hora registrada en un reloj solar.

Número de Wolf

El número de manchas solares fue introducido por Rudolf Wolf en 1848. Es una manera simple y ampliamente utilizada de caracterizar la actividad solar, si bien puede resultar de uso limitado en investigaciones físicas.

El número de Wolf (R) se define como:

R = k(10 . G + M)

Donde: 

  • R: es el número de Wolf.
  • k: es el factor de reducción.
  • G: es el número de grupos de manchas.
  • M: es el número de manchas individuales.

Manchas solares

Son zonas de la fotosfera solar (superficie luminosa) que aparecen visualmente más oscuras que el área circundante. Las manchas solares son fenómenos temporales producidos por la concentración de campos magnéticos que inhiben las corrientes de convección y hacen disminuir la temperatura de la zona . Al estar más frías, emiten menos luz que el resto de la superficie solar aunque tienen un brillo real de 10 a 50 veces superior al de la Luna llena. Este fenómeno no es exclusivo del sol sino que es algo común de las estrellas.

 

Clasificación de las manchas solares

Instrucciones

Debemos seguir ciertos parámetros para tener una buena observación e identificación de variables

Número de manchas (M)
  • Si una penumbra contiene más de una umbra separada, cada una de ellas debe ser contada como una mancha.
  • El engrosamiento de los filamentos de la penumbra no debe ser contado como una mancha (esta regla no es demasiado relevante pues casi nunca se cuenta con la resolución angular necesaria para observar los filamentos de la penumbra).
Número de grupos (G)
  • Dos manchas que se encuentren dentro de un área de 5°x5° en el sol debe ser consideradas como un solo objeto, aun si no se detecta estructura bipolar.
  • Manchas en formación bipolar separadas hasta por 30° son consideradas como pertenecientes a un solo grupo.

Para uniformar las observaciones realizadas por distintos astrónomos, o en distintas condiciones, se introduce el factor k, que caracteriza a cada observador y a las condiciones de observación (instrumento de observación, ubicación, condiciones climáticas…). Se obtiene haciendo el cociente entre el número de Wolf que consideremos estándar (el provisto por el SIDC, en nuestro caso) y el obtenido por nosotros.

Actividad

La actividad tiene como objetivos: clasificar los diferentes tipos de manchas solares, hacer un seguimiento a la actividad solar por medio del número de Wolf para finalmente calcular el valor de k.

  • La actividad inicia observando 12 imágenes de la fotosfera y usando una rejilla de 10°x10° y las reglas descritas anteriormente se clasifican las manchas solares.
  • Como resultado de la observación y luego de remplazar los valores en la ecuación que se menciona anteriormente para el calculo del número de Wolf obtenemo.

 

  • Ahora es hacer una gráfica comparativa entre el número de Wolf obtenido por nosotros y el número de Wolf de SILSO.
  • Lo siguiente es hallar el cociente entre el número de Wolf del SIDC y el número de Wolf observado.
  • Si podemos observar el número de Wolf relativo de SIDC/SILSO es tomando en cuenta k=1 y es lo mismo que obtuvimos nosotros y con el cociente entre el número de Wolf SIDC/SILSO  y el nuestro obtendremos k para cada día, el promedio sera nuestro valor de k, k = 1.161515.
Divulgación

La actividad del número de Wolf se realizo en la UIS en donde participaron alrededor de 70 personas quienes luego de una explicación de la teoría de la actividad , la desarrollaron y obtuvieron los siguientes resultados.

Los datos obtenidos por las personas en esta actividad fueron comparados con los obtenidos por nosotros y el resultado es el siguiente.

Reloj solar

Este aparato fue empleado por los babilonios, los chinos, los egipcios y los peruanos, este instrumento utiliza la sombra que produce un gnomon sobre una superficie la cual tiene una limbo en donde al caer la sombra indica la hora.

El limbo puede ser de formas diferentes formas. Puede ser una superficie plana horizontal, vertical o inclinada de diferentes modos y con distintas orientaciones, también puede ser una superficie curva, como un cilindro o una esfera. Los diferentes tipos de relojes de sol dependen de la elección del limbo 

Ecuación de tiempo

Sabemos que la Tierra se mueve en órbita elíptica alrededor del Sol, pero este movimiento visto desde la Tierra genera la impresión que el Sol es quien se mueve alrededor de la tierra. 

El movimiento aparente del Sol no es igual y por tanto la duración del día solar no es constante durante el año. La diferencia entre el movimiento aparente del Sol y el movimiento medio se puede hallar mediante la ecuación del tiempo.

γ = 2/365(n-1 + h-12/365) 

Hay dos razones por las cuales no es contante la duración del día solar.

  • La órbita que describe la Tierra alrededor del Sol es elíptica, esto implica que la velocidad no es constante y tiene una distancia más corta y una más lejana al sol durante su recorrido (perihelio y afelio).
  • La Tierra está inclinada 23.44°. 

Actividad 

Objetivo

Calcular la hora civil en base a la hora solar usando diferentes modelos de relojes solares y aplicando la ecuación de tiempo.

Instrucciones
  1. Orientar el reloj solar como es debido.
  2. Tomar datos de hora solar con el reloj solar y relacionarlos con la hora civil.
  3. Aplicar la ecuación de tiempo correspondiente. El signo de la ecuación del tiempo puede variar en función de la hora sola
Divulgación

La actividad se realizo en la UIS en donde los participantes utilizaron la ecuación del tiempo luego de darles una explicación de la teoría. los datos obtenidos se muestran en la siguiente tabla.

En la gráfica es evidente el desfase entre el valor teórico y el experimental.