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Bienvenido al Proyecto ATLAS

Introducción al Proyecto ATLAS

Sistema de Posicionamiento Global (GPS)

Utilización de GPS en la clase

Experiment 1: Experimento de Cartografiado Global

Cartografiado de Vuestra

Experiment 2: Experimento de Cartografiado de la Comunidad

Cierre del proyecto ATLAS

Hoja de Trabajo de ATLAS





Sistema de Posicionamiento Global (GPS)

Tiempo de clase: 40 minutos

Temario:

  • La Tierra en el espacio
  • Satélites que orbitan la Tierra
  • GPS
  • Posicionamiento con GPS
  • Hoja de trabajo de los estudiantes: Visibilidad de satÚlites

La Tierra en el Espacio

Nuestra galaxia, la Vía Láctea (Milky Way), es simplemente una más en la inmensidad del Universo. Nuestra estrella más cercana, el Sol, es sólo una más entre los miles de millones de estrellas de la Vía Láctea. El planeta Tierra es uno de los 9 satélites que dan vueltas alrededor del Sol siguiendo una órbita elíptica. Estos planetas, del más próximo al más lejano al Sol, son: Mercurio, Venus, La Tierra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Neptuno y Plutón. Las reglas que gobiernan el movimiento de estos estos satélites solares (los planetas) se estudian en la disciplina de Mecánica Celeste, y fueron descubiertas por científicos excepcionales como Johannes Kepler e Isaac Newton hace ya cientos de años.

El movimiento de los 9 planetas solares es como una fascinante maquinaria de relojería. La fuerza que los mantiene juntos y determina sus movimientos relativos es "la gravedad". Cuanto más cercano al Sol se encuentra un planeta, la fuerza de atracción de gravedad que siente es mayor y debe moverse más rápido en su órbita para no caer al Sol. Por ejemplo, La Tierra, situada a unos 150.000.000 Km del Sol, viaja en su óribita a una velocidad media de unos 30 kilómetros por segundo y completa una revolución alrededor del Sol en un año.

Varios planetas, a su vez, tienen uno o más satélites orbitando a su alrededor. Por ejemplo, el único satélite natural de la Tierra, la Luna, se encuentra a una distancia media de unos 385,000 kilómetros de la Tierra y da una vuelta completa alrededor de ella en unos 29 días. Las diferentes posiciones de la Luna con respecto a la Tierra determinan sus cuatro fases: luna llena, luna nueva, cuarto creciente y cuarto menguante.

La definición de satélite es, por tanto bastante sencilla de intuir. Es simplemente un cuerpo que orbita alrededor de otro. La gravedad es la fuerza de atracción que hace posible el movimiento relativo de las órbitas descritas por los satélites.

Satélites que orbitan la Tierra

El conocimiento detallado de las reglas de Mecánica Celeste y el estudio del movimiento de satélites naturales ha permitido a los científicos diseñar y poner en órbita satélites artificiales alrededor de la Tierra y de Marte (como, por ejemplo, el Viking).

Para lanzar los satélites al espacio se utilizan potentes cohetes. Si la velocidad de lanzamiento es muy baja el satélite caerá de nuevo a la Tierra atraído por la fuerza de la gravedad, de la misma manera que al lanzar una piedra vuelve a caerse a la superficie terrestre. Por otra parte, si la velocidad de lanzamiento es excesivamente alta la fuerza de gravedad de la Tierra no será suficiente para mantener al satélite en órbita y escapará hacia el espacio. Como podéis imaginar, poner en órbita un satélite no es un trabajo muy sencillo

Hoy en día hay multitud de satélites artificiales orbitando la Tierra con diferentes finalidades:

Las órbitas de algunos satélites están sincronizadas con el periodo de rotación de la Tierra. Si sus velocidades coinciden exactamente con la de rotación de la Tierra, los satélites se llaman geoestacionarios y permanecen siempre en el mismo punto del cielo con respecto a la Tierra. Si las velocidades son diferentes a la de rotación de la Tierra, entonces los satélites "salen" y se "ponen" a diferentes horas, tal y como ocurre con la Luna. Algunos salen y se ponen varias veces a lo largo de un día.

Se necesita alguna forma de comunicación para enviar órdenes y recibir respuestas de los satélites a la Tierra. Aunque hay muchas maneras de hacer esto, el alfabeto básico de comunicación consiste en ondas de radio, como las utilizadas para retransmitir programas de televisión y radio.

El Sistema de Posicionamiento Global

GPS (Global Positioning System) es una constelación de 24 satélites artificiales uniformemente distribuidos en un total de 6 órbitas, de forma que hay 4 satélites por órbita. Esta configuración asegura que siempre puedan "verse" al menos 8 satélites desde casi cualquier punto de la superficie terrestre. Los satélites GPS orbitan la Tierra a una altitud de unos 20.000 km y recorren dos órbitas completas cada día. Describen un tipo de órbita tal que "salen" y se "ponen" dos veces al día. Cada satélite transmite señales de radio a la Tierra con información acerca de su posición y el momento en que se emite la señal. Podemos recibir esta información con receptores GPS(receptores GPS), que decodifican las señales enviadas por varios satélites simultáneamente y combinan sus informaciones para calcular su propia posición en la Tierra, es decir sus coordenadas de latitud y longitud (latitud y longitud) con una precisión de unos 10 metros. Hay receptores más sofisticados que pueden determinar la posición con una precisión de unos pocos milímetros.

Posicionamiento con GPS

Qué significa exactamente determinar nuestra posición en la Tierra? En el caso que nos atañe, esto significa proporcionar la latitud y longitud del punto en el que nos encontramos sobre la superficie terrestre. Por tanto, la mayoría de receptores proporcionan los valores de estas coordenadas en unidades de grados (°) y minutos ('). Tanto la latitud como la longitud son ángulos y por tanto deben medirse con respecto a un 0° de referencia bien definido.

Latitud: Hemisferios Norte y Sur

La latitud se mide con respecto al Ecuador (latitud 0°). Si un punto determinado se encuentra en el hemisferio norte (sur), su coordenada de latitud irá acompañada de la letra N (S). Otro tipo de nomenclatura refiere latitudes norte con números positivos y latitudes sur con números negativos.

Longitud: Este, Oeste

Por razones históricas, la longitud se mide relativa al meridiano de Greenwich. Si medimos un ángulo al este (oeste) del meridiano de Greenwich escribimos la letra E (W) acompañando al número que da la longitud. Algunas veces se utilizan números negativos. Por ejemplo, los siguientes valores de longitud son equivalentes: W 90°; E 270°; and -90°.

Hoja de Trabajo: "Viendo" Satélites

En el Experimento de Cartografiado Global hablaremos de la visibilidad de un satélite. Con esta terminología no queremos decir que se pueda ver el satélite si levantamos nuestra mirada al cielo. Utilizamos los términos "visibilidad" y "ver" en el sentido de que su visión no está obstruida. Por ejemplo, en cuanto un satélite se "pone" en el horizonte ya no es visible y para poder "verlo" debemos esperar a que salga de nuevo por el horizonte.

No sólo el horizonte puede obstruir la visión de un satélite sino que también edificios, árboles y demás obstáculos pueden interponerse entre un satélite y un receptor determinados. Debéis, por tanto, intentar tener siempre una buena visibilidad del cielo cuando utilicéis receptores GPS.

Los estudiantes pueden completar la hoja de trabajo "Viendo Satélites" en casa o en la clase. Con ella se pretende que piensen en el concepto de visibilidad y adquieran soltura en el ejercicio de "ver" satélites con los receptores.


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