Bring Science Alive! Space| Unit 1 Lesson 1 Reference Text and ISN | Spanish by Teachers' Curriculum Institute (TCI)

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UNIDAD 1

El sistema Tierra-Sol-Luna VISTAZO GENERAL Un día, usas una cámara estenopeica para mirar el cielo. El Sol “desaparece” lentamente durante apenas unos minutos antes de volver a aparecer de a poco. ¿Qué sucedió? En esta unidad, descubrirás la manera en que los patrones que ves en el cielo, como los eclipses, se relacionan con la posición de la Tierra, el Sol y la Luna según cómo estén orientados en el espacio. A medida que leas sobre estos patrones, los irás representando en el planetario de tu salón de clases. Por último, trabajarás en grupo para elaborar un video que enseñe a los adultos acerca de estos patrones del cielo.

CONTENIDO DE LA UNIDAD 1

Rotación y traslación de la Tierra ¿Por qué parecen atravesar el cielo las estrellas y el Sol? Diseño de ingeniería: Resolver el problema de ubicar las estrellas

Historia basada en fenómenos Muchos adultos tienen una idea equivocada acerca del movimiento de la Tierra en el espacio. ¿Cómo puedes usar modelos para ayudarlos a comprender estos patrones? Investigaciones Construye y usa el planetario de tu salón de clases para desarrollar un modelo que explique los patrones que se generan a partir de la rotación y la traslación de la Tierra.

Leer más a fondo: La astronomía te necesita

El eje inclinado de la Tierra ¿Por qué hay diferentes estaciones? Leer más a fondo: Capturar la trayectoria del Sol

Las fases de la Luna ¿Por qué la Luna parece cambiar de forma? Diseño de ingeniería: Reducir los riesgos para el Apolo 11

Investigaciones Usa el planetario de tu salón de clases para desarrollar un modelo que explique de qué manera el eje inclinado de la Tierra influye en la presencia de patrones estacionales. Investigaciones Usa el planetario de tu salón de clases para desarrollar un modelo que explique las causas de las fases de la Luna.

Leer más a fondo: Mareas cambiantes

Eclipses ¿En qué se diferencian el eclipse lunar y el solar? Leer más a fondo: Un laboratorio científico en las alturas

Investigaciones Usa el planetario de tu salón de clases para desarrollar un modelo que explique por qué produce eclipses la orientación de la Tierra, el Sol y la Luna. Evaluación del desempeño Aplica lo que aprendiste acerca del sistema Tierra-Sol-Luna para desarrollar un modelo. Luego, usa el modelo para filmar una película que enseñe a los adultos cómo estudiar un patrón observable desde la Tierra.

El sistema Tierra-Sol-Luna

UNIDAD 1 Next Generation Science Standards

Performance Expectations MS-ESS1-1. Develop and use a model of the Earth-sun-moon system to describe the cyclic patterns of lunar phases, eclipses of the sun and moon, and seasons. MS-ETS1-1. Define the criteria and constraints of a design problem with sufficient precision to ensure a successful solution, taking into account relevant scientific principles and potential impacts on people and the natural environment that may limit possible solutions.

Science and Engineering Practices

Crosscutting Concepts

Disciplinary Core Ideas

Developing and Using Models Develop and use a model to describe phenomena.

Patterns Patterns can be used to identify cause and effect relationships.

Connections to Nature of Science: Scientific Knowledge Assumes an Order and Consistency in Natural Systems Science assumes that objects and events in natural systems occur in consistent patterns that are understandable through measurement and observation.

ESS1.A. The Universe and Its Stars Patterns of the apparent motion of the sun, the moon, and stars in the sky can be observed, described, predicted, and explained with models.

Influence of Science, Engineering, and Technology on Society and the Natural World • All human activity draws on natural resources and has both short and long-term consequences, positive as well as negative, for the health of people and the natural environment. • The uses of technologies and limitations on their use are driven by individual or societal needs, desires, and values; by the findings of scientific research; and by differences in such factors as climate, natural resources, and economic conditions.

ESS1.B. Earth and the Solar System This model of the solar system can explain eclipses of the sun and the moon. Earth’s spin axis is fixed in direction over the short-term but tilted relative to its orbit around the sun. The seasons are a result of that tilt and are caused by the differential intensity of sunlight on different areas of Earth across the year. ETS1.A. Defining and Delimiting Engineering Problems The more precisely a design task’s criteria and constraints can be defined, the more likely it is that the designed solution will be successful. Specification of constraints includes consideration of scientific principles and other relevant knowledge that are likely to limit possible solutions.

Conecta lo que aprendes ¿Qué es el sistema de la Tierra, el Sol y la Luna? Y ¿cómo te afecta? Como cualquier persona que se encuentra sobre la Tierra, tú eres parte del sistema de la Tierra, el Sol y la Luna. Todos los patrones que ves en el cielo son el resultado de cómo estos tres cuerpos celestes se mueven en el espacio y aparecen en diferentes orientaciones. Comprender estos tres cuerpos celestes te ayuda a conectar muchos fenómenos que observas desde la Tierra y que, en principio, no parecen relacionarse entre sí. Cada día, el Sol sale por el este, cruza el cielo y se pone en el oeste. Pero el Sol no sigue exactamente la misma trayectoria siempre. Si usas una cámara estenopeica, puedes tomar una imagen durante el transcurso de seis meses. ¿Cómo afecta el eje inclinado de la Tierra a la trayectoria del Sol en el cielo?

El sistema TierraSol-Luna Algunas noches sales y ves que la Luna ilumina el cielo. Otras noches, la Luna refleja muy poca o ninguna luz. Durante el transcurso de un mes aproximadamente, la Luna parece cambiar de forma: se agranda desde el cuarto creciente, pasa por la fase de luna llena y luego se reduce hasta formar un cuarto menguante. ¿De qué manera explica este fenómeno la ubicación de la Luna en el espacio?

En 1969, científicos e ingenieros lograron que el hombre caminara sobre la superficie de la Luna por primera vez. ¿En qué ayudó hacer un listado detallado de los criterios y las restricciones para lograr esta hazaña de la ingeniería?

El sistema Tierra-Sol-Luna

LECCIÓN 1

Rotación y traslación de la Tierra

Vocabulario objeto celeste objeto natural del espacio rotación vuelta que da un objeto sobre un punto o una línea eje línea imaginaria sobre la cual rota un objeto

¿Por qué parecen atravesar el cielo las estrellas y el Sol?

traslación movimiento de un objeto alrededor de otro objeto en el espacio órbita trayectoria que sigue un objeto mientras gira alrededor de otro

Introducción Las estrellas cubren el cielo nocturno como diminutos destellos de luz en la oscuridad. Pero, a diferencia de las estrellas que puedes observar en una noche clara, las estrellas fotografiadas aquí no son diminutos puntos de luz. Aquí, las estrellas parecen formar líneas curvas alrededor de un punto. ¿Por qué? La foto fue tomada durante el transcurso de una noche. A medida que el tiempo pasaba, las estrellas se desplazaban por el cielo formando líneas curvas, o estelas. Pero la disposición de estas estelas no es algo caótico o desordenado; juntas forman un patrón observable. Viajan formando círculos nítidos alrededor de un único punto, ubicado cerca de la estrella Polaris, también llamada Estrella Polar. El sol, una estrella, se mueve en un patrón similar al de las estrellas observadas durante la noche. Todos los días, el Sol sale por el este, parece cruzar el cielo y se pone en el oeste. Observar y describir patrones es una manera de explorar el mundo natural que resulta esencial para los científicos. En esta lección, comenzarás a estudiar la relación entre la Tierra y otros objetos del espacio, y a analizar cómo sus movimientos generan patrones que puedes observar en el cielo. Por ejemplo, los patrones de movimiento del Sol y las estrellas son, mayormente, el resultado de la rotación de la Tierra. Por último, aprenderás qué es lo que hace que algunas de las estrellas de la foto sean especiales y por qué parecen moverse en círculos.

plano orbital plano en el que se encuentra la órbita de un objeto estrella circumpolar estrella que está siempre sobre el horizonte cuando se observa desde una latitud dada criterios requisitos que se deben cumplir para que una solución de ingeniería funcione restricción limitación de una solución de ingeniería

Next Generation Science Standards Performance Expectations MS-ESS1-1. Develop and use a model of the Earthsun-moon system to describe the cyclic patterns of lunar phases, eclipses of the sun and moon, and seasons. MS-ETS1-1. Define the criteria and constraints of a design problem with sufficient precision to ensure a successful solution, taking into account relevant scientific principles and potential impacts on people and the natural environment that may limit possible solutions. Science and Engineering Practices Developing and Using Models Develop and use a model to describe phenomena.

Asking Questions and Defining Problems Define a design problem that can be solved through the development of an object, tool, process or system and includes multiple criteria and constraints, including scientific knowledge that may limit possible solutions. Crosscutting Concepts Patterns Patterns can be used to identify cause and effect relationships. Influence of Science, Engineering, and Technology on Society and the Natural World Scientific Knowledge Assumes an Order and Consistency in Natural Systems

Disciplinary Core Ideas ESS1.A. Patterns of the apparent motion of the sun, the moon, and stars in the sky can be observed, described, predicted, and explained with models. ETS1.A. The more precisely a design task’s criteria and constraints can be defined, the more likely it is that the designed solution will be successful. Specification of constraints includes consideration of scientific principles and other relevant knowledge that are likely to limit possible solutions.

Rotación y traslación de la Tierra

1. Rotación de la Tierra

Figura 1.1A Todos los días, el Sol parece salir y ocultarse. Si estuvieras parado en el montículo del lanzador, mirando hacia el sur, verías al Sol salir por el este, sobre la tercera base. Luego de cruzar el cielo, el Sol se pone hacia el oeste, sobre la primera base.

Si filmaras el cielo nocturno durante varias horas, notarías que las estrellas se mueven. Las estrellas forman estelas vibrantes en forma de círculos alrededor de un punto central. Ese punto está cerca de una estrella llamada Polaris, o Estrella Polar. Las estrellas no son los únicos objetos que se mueven en el cielo. El Sol, por ejemplo, también atraviesa el cielo durante el transcurso del día. ¿A qué se debe el movimiento de las estrellas y el Sol? Imagina que estás parado en un campo de béisbol como el de la Figura 1.1A. El plato está en el lado norte del campo y la segunda base está en el lado sur. Si te pararas en el montículo del lanzador y miraras el cielo, verías al Sol salir por el este, por el lado de la tercera base. El Sol atravesaría el cielo justo por encima de ti, hasta ponerse por el oeste, por el lado de la primera base. A pesar de que el Sol no sale exactamente por el este y no se pone precisamente por el oeste, el patrón general de salir por el este y ponerse por el oeste no cambia. Las estrellas, el Sol y la Luna son todos objetos celestes. Un objeto celeste es un objeto del espacio que no fue ubicado allí por los seres humanos. Las estrellas, el Sol, la Luna y todos los planetas son objetos celestes. Desde la Tierra, los objetos celestes parecen moverse a través del cielo cada día y cada noche. Sin embargo, usualmente no es su movimiento lo que vemos, ¡sino el movimiento de la Tierra! Si muchos objetos celestes no se mueven, ¿por qué los vemos atravesar el cielo? En este caso, se debe a que estás parado sobre la Tierra, un objeto en movimiento; este es un ejemplo de una relación de causa y efecto, donde un suceso provoca que ocurra otro suceso. Supón que estás dando unas vueltas en el carrusel de un parque. Si miras hacia afuera, verás que el resto del parque está girando en círculos. En realidad, el parque no está girando en círculos: ¡tú lo estás haciendo! De modo similar, los objetos celestes del cielo parecen moverse a diario en patrones circulares porque la Tierra rota.

Patrón diario del movimiento del Sol

La segunda base representa el sur.

trayectoria del Sol

observador (tú) el Sol La primera base representa el oeste.

La tercera base representa el este.

El plato representa el norte.

Lección 1

Figura 1.1B Cuando la observas desde el Polo Norte, la Tierra rota alrededor de su eje en sentido antihorario. A medida que la Tierra rota, ves el Sol salir y ocultarse. A pesar de que el Sol casi no se mueve, parece moverse siguiendo un patrón circular debido al movimiento de la Tierra.

Rotación de la Tierra sobre su eje Rotación de la Tierra

Rayos del Sol

Eje de la Tierra

La rotación es la vuelta que da un objeto sobre un punto o una línea. El punto o la línea sobre el cual rota un objeto se llama eje. El eje de un carrusel es el poste de metal sobre el cual rota la plataforma. La Tierra no tiene un poste de metal que sale de su centro. En su lugar, tiene una línea imaginaria sobre la que rota. La Figura 1.1B muestra el eje de la Tierra, que conecta el Polo Norte y el Polo Sur y pasa por el centro del planeta. La rotación de la Tierra es el proceso que hace que el Sol salga y se oculte, a pesar de que el Sol apenas se mueve. Supón que estás parado en el campo de béisbol de la Figura 1.1A. Al amanecer, la Tierra rota y tú enfrentas el Sol, y observas que aparece sobre la tercera base. En el transcurso de la mañana, la Tierra sigue rotando, hasta que al mediodía el campo de béisbol enfrenta el Sol. El Sol se encuentra ahora sobre la segunda base. Después del mediodía, la Tierra comienza a alejarse del Sol hasta el anochecer, cuando el Sol parece ocultarse sobre la primera base. Del mismo modo, debido a la rotación de la Tierra, las estrellas parecen moverse a través del cielo. Durante la noche, la Tierra sigue rotando. Las estrellas se hacen más visibles a medida que te alejas del Sol. Durante la noche, observas las estelas a medida que las estrellas parecen moverse en círculos concéntricos alrededor de Polaris. No obstante, esas estrellas están casi inmóviles en el espacio. Es tu posición la que cambia en relación con las estrellas a medida que la Tierra rota. Por eso tienes la impresión de que las estrellas se mueven en el cielo. Rotación y traslación de la Tierra

2. Traslación de la Tierra

Figura 1.2A En diferentes momentos del año son visibles diferentes estrellas. En invierno, Orión es visible desde el hemisferio norte. A medida que pasa el tiempo, Orión desciende lentamente hacia el horizonte. En verano, Orión ya no es más visible en el cielo. Pero la constelación de Escorpio sí lo es.

Supón que estás parado en el montículo del lanzador en un campo de béisbol y te dispones a observar el cielo nocturno durante varios meses. ¿Qué verás? Cada noche verás las estrellas viajar en forma circular alrededor de Polaris debido al movimiento de rotación de la Tierra. Pero también notarás que, a medida que pasan los meses, las estrellas se mueven muy lentamente de este a oeste a través del cielo. Si las estrellas en realidad no se mueven, ¿a qué podría deberse este efecto? Para responder a la pregunta, decides rastrear las estrellas durante todo un año. En octubre, en el hemisferio norte, la constelación Orión se eleva sobre el horizonte por el este, aproximadamente a la hora en que el Sol se pone. Orión atraviesa el cielo durante el transcurso de la noche y desciende detrás del horizonte en el oeste, aproximadamente a la misma hora en que el Sol sale. En enero, Orión se encuentra en lo alto del cielo cuando el Sol se pone. Atraviesa el cielo y se pone por el oeste cerca de la medianoche. Cuando llega marzo, Orión se pone en el oeste aproximadamente cuando el Sol se oculta. No es visible durante la noche. Cuando vuelve octubre, Orión sale cuando el Sol se pone, y entonces la puedes ver. Durante el tiempo en que Orión no aparece más en el cielo nocturno, otras estrellas sí lo hacen. En mayo, las estrellas de la constelación de Escorpio comienzan a elevarse sobre el horizonte por el este. Al igual que las estrellas de Orión, las de Escorpio atraviesan el cielo durante varios meses antes de ocultarse, pero estas estrellas se ocultan en agosto. Dado que Orión y Escorpio solo son visibles durante ciertos momentos del año, las estrellas de estas constelaciones se llaman estrellas estacionales. Al igual que cada estación, que solo tiene lugar en un momento del año, las estrellas estacionales solo aparecen en el cielo durante una parte del año. A veces, las estrellas estacionales se llaman estrellas de verano o de invierno, según la estación durante la que puedes verlas.

Patrones de las estrellas en el cielo nocturno durante el año

Orión

Escorpio

Sur

Este

Oeste

Norte

Invierno

Sur

Lección 1

Este

Oeste

Norte

Verano

Observas el patrón de las estrellas estacionales porque la Tierra viaja alrededor del Sol una vez por año. El movimiento de un objeto alrededor de otro objeto del espacio se llama traslación. La Tierra se traslada, o gira, alrededor del Sol. La trayectoria que sigue un objeto mientras gira alrededor de otro se llama órbita. Todas las órbitas tienen forma de elipse, es decir, ovalada. Las elipses varían en su forma; pueden ser circulares, un óvalo largo y delgado, o algo intermedio. La órbita de la Tierra es prácticamente un círculo. ¿Por qué la órbita de la Tierra resulta en estrellas estacionales? Comparadas con el movimiento de la Tierra, las estrellas tienen una posición fija en el espacio; por lo tanto, no se mueven. A medida que la Tierra gira alrededor del Sol, las estrellas cambian su posición con relación a la Tierra. Cuando están en la misma dirección que el Sol con respecto a la Tierra, las estrellas no son visibles en el cielo nocturno. Si intentas mirar las estrellas en esa dirección, no puedes verlas. Las estrellas están en el cielo durante el día, pero el Sol brilla con tanta intensidad que la luz de esas estrellas no es visible desde la Tierra. En enero, el Sol y Escorpio están en la misma dirección con respecto a la Tierra. No puedes ver la constelación de Escorpio en enero porque está en el cielo durante el día, y la luz del Sol brilla tanto que hace que Escorpio no sea visible. No obstante, a medida que la Tierra gira alrededor del Sol, Escorpio termina en la dirección opuesta al Sol desde la Tierra. Cuando miras en dirección a Escorpio, miras el cielo nocturno. Entonces, puedes ver las estrellas de esa constelación.

Figura 1.2B La Tierra gira en su órbita alrededor del Sol. Las estrellas mantienen una posición fija y solo son visibles cuando se encuentran en la dirección opuesta al Sol, de modo que la luz del Sol no las oculta.

Traslación de la Tierra alrededor del Sol

Hacia las estrellas de Orión

Hacia las estrellas de Escorpio

Invierno

Verano

Rotación y traslación de la Tierra

Concepto científico clave

Patrones del Sol y las estrellas debido a la rotación y traslación de la Tierra Desde la Tierra, puedes observar cómo los objetos celestes se mueven en el cielo siguiendo dos patrones. Cada patrón es el resultado de una relación diferente de causa y efecto . El patrón que ves durante el transcurso del día se debe a la rotación de la Tierra y los patrones que ves durante el transcurso del año se deben a la traslación de la Tierra.

Rotación de la Tierra La Tierra rota sobre su eje una vez cada 24 horas aproximadamente. Las personas en la Tierra experimentan el día cuando la parte de la Tierra sobre la que están se orienta hacia el Sol. Cuando esa parte de la Tierra se aleja del Sol, experimentan la noche. La mitad de la Tierra vive de día mientras que la otra mitad de la Tierra vive de noche. Cuando China se orienta hacia el Sol, experimenta el día, mientras que los Estados Unidos, del otro lado de la Tierra, experimenta la noche.

Marzo

Abril Mayo

Junio

Julio

Agosto

Sur

Este

Oeste

Norte

Cielo nocturno de agosto Durante el transcurso de un día, puedes observar que el Sol sale y se oculta en el cielo. En agosto, la constelación de Escorpio aparece y se traslada en el cielo durante el transcurso de la noche.

Sur

Este

Oeste

Norte

Cielo nocturno de febrero En el transcurso de un día, puedes observar que el Sol sale y se oculta en el cielo. En febrero, la constelación de Orión aparece y se traslada en el cielo durante el transcurso de la noche. Sur

Este

Oeste

Norte Sur

Febrero

Este

Oeste

Enero Norte Diciembre

Noviembre

Octubre

Septiembre

Órbita

ierra

de la T

Traslación de la Tierra Durante el transcurso de un año, la Tierra gira alrededor del Sol. A medida que se desplaza sobre su órbita, el lado de la Tierra que se oculta del Sol enfrenta otra dirección en el espacio. Cuando observas el cielo de noche, puedes ver constelaciones diferentes en momentos diferentes del año. Las distintas estrellas se hacen visibles según la orientación de la Tierra por la noche.

3. Plano orbital de la Tierra Las estrellas de Orión y Escorpio son estacionales debido a la traslación de la Tierra. No obstante, según desde dónde observes el cielo, hay estrellas que no salen ni se ocultan como las de Orión y Escorpio. En lugar de salir, cruzar el cielo y ocultarse, estas estrellas se mueven en círculo alrededor de Polaris. Nunca llegan a bajar tanto como para ocultarse en el horizonte. Estas estrellas se pueden ver durante todo el año. ¿Por qué están siempre visibles cuando otras estrellas son estacionales? Estas estrellas son visibles porque están ubicadas por encima del plano que contiene la órbita de la Tierra. Un plano es una superficie llana que se extiende infinitamente. La órbita de la Tierra está en un plano, llamado plano orbital de la Tierra. Así como puedes trazar una elipse sobre la superficie plana de un escritorio, podrías trazar la órbita de la Tierra en la superficie del plano sobre el que se encuentra.

Figura 1.3A Algunos objetos se encuentran en el plano orbital de la Tierra. El Sol, la órbita de la Tierra y las estrellas estacionales se encuentran todos sobre el plano orbital de la Tierra o cerca de él.

Órbita y plano orbital de la Tierra

Lección 1

Los objetos celestes sobre el plano orbital de la Tierra Algunos objetos celestes están sobre el plano orbital de la Tierra o cerca de él, incluidos el Sol y las estrellas estacionales. Dado que el Sol se encuentra sobre el plano orbital de la Tierra, puedes verlo solo cuando te encuentras del lado de la Tierra que se orienta hacia el Sol. De noche, estás de espaldas al Sol. Si quisieras verlo, deberías poder ver a través de la Tierra. Del mismo modo, las estrellas estacionales están sobre el plano orbital de la Tierra o cerca de él. Cuando miras hacia el espacio de noche, siempre estás mirando el espacio en dirección opuesta al Sol. A medida que la Tierra se traslada en su órbita sobre su plano orbital, la dirección que deberías mirar para ver la noche cambia. Ves diferentes estrellas porque estás mirando una región diferente del espacio. A medida que la Tierra gira alrededor del Sol, las estrellas visibles cambian según el momento del año. En otros momentos, observar estas estrellas se dificulta porque el Sol se encuentra en el plano orbital de la Tierra.

Objetos celestes lejos del plano orbital de la Tierra No todas las estrellas se encuentran sobre el plano orbital de la Tierra o cerca de él. Algunas estrellas se ubican lejos del plano orbital de la Tierra en dirección al eje terrestre, que se extiende hacia el espacio. Estas estrellas se llaman estrellas circumpolares. Circumpolar significa que viaja alrededor de uno de los polos de la Tierra. Las estrellas circumpolares son estrellas que se ubican por encima y alrededor del Polo Norte y el Polo Sur de la Tierra. Las estrellas circumpolares pueden verse durante todo el año porque la luz solar nunca las oculta. Dado que están por encima del plano orbital, están en tu línea visual sin importar qué época del año sea. Cuando observas el cielo en el transcurso de una noche, puedes ver que las estrellas giran alrededor de Polaris. Estas estrellas son circumpolares y son visibles todo el año. Polaris se encuentra cerca del Polo Norte. Es por esa razón que a veces se la llama Estrella Polar. Sin embargo, Polaris y las estrellas que la rodean no son visibles desde el Polo Sur. Así como las estrellas estacionales no son visibles cuando el Sol las oculta, la mayoría de las estrellas circumpolares que están por encima del Polo Norte no son visibles desde el hemisferio sur, ya que la Tierra las oculta. Las estrellas circumpolares que están en dirección al Polo Sur no son visibles desde el hemisferio norte.

Figura 1.3B Las estrellas circumpolares se encuentran por encima y alrededor del Polo Norte y el Polo Sur de la Tierra. Son visibles durante todo el año ya que están por encima del plano orbital de la Tierra y la luz solar nunca las oculta.

Estrellas cerca y por encima del plano orbital de la Tierra

Rotación y traslación de la Tierra

Diseño de ingeniería

Para desarrollar una aplicación para teléfonos inteligentes que pueda mostrar el cielo nocturno de forma rápida y correcta en cualquier lugar de la Tierra, los ingenieros deben definir los criterios y las restricciones con precisión.

Lección 1

4. Resolver el problema de ubicar las estrellas ¿Alguna vez usaste una aplicación para identificar una estrella en el cielo nocturno? Existen aplicaciones que recrean exactamente el cielo nocturno en la pantalla cuando la sostienes frente a ti. Estas aplicaciones muestran las estrellas, y tal vez la Luna y los planetas si están visibles. ¿Cómo diseñaron los ingenieros en informática las aplicaciones que permiten saber dónde están todas las estrellas en una fecha y hora específicas durante el año? Definir el problema con precisión Debido a su aparente movimiento, es difícil rastrear la posición de las estrellas. La posición de una estrella en el cielo depende de la posición de la Tierra en su órbita y de tu ubicación en la superficie terrestre. Algunas estrellas solo son visibles en determinadas épocas del año. En el transcurso de una noche, las estrellas parecen seguir una trayectoria circular alrededor de Polaris. Todos estos movimientos aparentes hacen que sea difícil determinar con exactitud dónde verás cada estrella a una hora determinada. Se requeriría una gran potencia informática para calcular la posición de cada estrella según la posición de la Tierra en su órbita, tu ubicación en la superficie terrestre y la hora actual. Los ingenieros de aplicaciones se ven restringidos en este sentido por la rapidez con la que los teléfonos inteligentes pueden calcular la posición de las estrellas. Una restricción es una limitación de una solución de ingeniería. Los ingenieros saben que las personas solo usarán la aplicación si esta se carga rápidamente. Los ingenieros deben limitar la cantidad de potencia informática que se necesita para calcular y mostrar el cielo nocturno rápidamente. Aun así, la aplicación debe cumplir los criterios de mostrar el cielo nocturno de forma rápida y correcta desde cualquier lugar de la Tierra. Los criterios son los requisitos que se deben cumplir para que una solución de ingeniería funcione. Los ingenieros deben ser precisos acerca de los criterios y las restricciones para superar todos los obstáculos. ¿De qué manera puede la aplicación determinar la posición de todas las estrellas y aun así cargarse rápidamente?

Una solución que utiliza la esfera celeste Para ubicar las estrellas, los astrónomos crearon un modelo que posiciona a la Tierra dentro de una esfera imaginaria, llamada esfera celeste. Los objetos celestes se ubican sobre la superficie de la esfera y su ubicación se corresponde con lo que verías de noche. De la misma manera que se utilizan la latitud y la longitud para describir la ubicación de las ciudades y los monumentos de la Tierra, los astrónomos crearon una grilla que describe la ubicación de los objetos celestes. La esfera celeste es como un mapa del cielo nocturno que muestra la ubicación de las constelaciones. Usar el modelo de la esfera celeste en el software de la aplicación ayudaría a cumplir con todos los criterios definidos para el problema de ubicar las estrellas. La latitud y la longitud en la esfera celeste no cambian con el momento del día o de la noche, y son iguales en cualquier parte de la Tierra. Y el modelo de la esfera celeste es lo suficientemente sencillo como para que la aplicación no se cargue con demasiada lentitud. Como resultado, cualquier persona sobre la Tierra puede usar el sistema en cualquier momento. Los astrónomos incluso usan el sistema para deducir cuándo van a aparecer en el cielo nocturno los objetos celestes que están estudiando. Al definir los criterios y las restricciones con precisión, los ingenieros pueden hallar una solución que resuelva el problema de ingeniería. Usar la esfera celeste en el software de la aplicación cumple con los criterios y las restricciones que presenta el problema.

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Al definir los criterios y las restricciones con precisión, los ingenieros pudieron usar un sistema similar al de la latitud y la longitud para marcar la ubicación de las estrellas. Ese sistema, llamado esfera celeste, los ayudó a crear una aplicación para teléfonos inteligentes.

RESUMEN DE LA LECCIÓN

Rotación y traslación de la Tierra Rotación de la Tierra La Tierra rota alrededor de su eje durante el transcurso de un día. Como resultado, los objetos celestes del cielo parecen moverse a lo largo del día y la noche. La rotación de la Tierra hace que objetos casi inmóviles, como el Sol y las estrellas, parezcan desplazarse por el cielo nocturno. Traslación de la Tierra La Tierra gira alrededor del Sol durante el transcurso de un año. Durante ese tiempo, diferentes estrellas se hacen visibles en el cielo nocturno debido a que la dirección de la noche cambia a medida que la Tierra se desplaza alrededor del Sol. Diferentes constelaciones se hacen visibles según el momento del año por la orientación de la Tierra y del Sol en el espacio. Plano orbital de la Tierra La Tierra, el Sol y las estrellas estacionales están ubicadas sobre un plano. Un plano es una superficie llana que se extiende infinitamente. Como resultado, las estrellas estacionales solo son visibles cuando otros objetos, como el Sol o la luz solar, no las ocultan del plano orbital de la Tierra. Las estrellas circumpolares están por encima o por debajo del plano orbital de la Tierra; son visibles todo el año ya que la luz solar no las oculta. Resolver el problema de ubicar las estrellas Para desarrollar un software que permita identificar las estrellas rápidamente, los ingenieros deben considerar los criterios y las restricciones del problema.

Rotación y traslación de la Tierra

LEER MÁS A FONDO

La astronomía te necesita En cada momento de cada día, los telescopios toman imágenes de los objetos del espacio. Reúnen tanta información que los astrónomos profesionales no pueden analizarla en su totalidad. ¡Es por eso que la astronomía te necesita! ¿Qué puedes hacer tú, un estudiante de escuela intermedia, para impulsar la astronomía? ¡Muchísimo!

Los astrónomos aficionados fueron los primeros en advertir bolas amarillas atípicas en fotos tomadas con un telescopio espacial. Su descubrimiento sirvió para que los astrónomos profesionales aprendieran más acerca de cómo se forman las estrellas.

Lección 1

En el año 2010, los astrónomos pidieron ayuda para clasificar cientos de miles de imágenes que habían sido tomadas por un telescopio en el espacio. Personas de todo el mundo se ofrecieron como voluntarias para ver y marcar esas imágenes en su propia computadora. Los astrónomos les pidieron que buscaran cosas específicas, pero los voluntarios pronto notaron otros objetos que aparecían constantemente en las imágenes. Llamaron a esos objetos “bolas amarillas”. Y se preguntaron qué podrían ser. Las preguntas acerca de las bolas amarillas llamaron la atención de los astrónomos a cargo del proyecto. Los astrónomos estudiaron las bolas y descubrieron que representaban una etapa hasta el momento desconocida del desarrollo de grandes estrellas. Los voluntarios que observaron las bolas amarillas y preguntaron sobre ellas son algunos de los muchos astrónomos aficionados que han hecho descubrimientos y contribuciones a la ciencia. Los astrónomos aficionados son personas que se interesan por el espacio, pero que no trabajan con la astronomía a tiempo completo ni son profesionales. Cualquiera puede ser un astrónomo aficionado, siempre que observe con atención el universo y piense acerca de sus observaciones. Algunos astrónomos aficionados tienen años de entrenamiento y formación en relación con la astronomía, pero eso no es lo que ocurre en la mayoría de los casos. El descubridor de Urano era un músico. Un escritor especializado en ciencias llamado David Levy ha descubierto más de 20 cometas, incluido el cometa que se estrelló en Júpiter en 1994. Ni siquiera es necesario que los astrónomos aficionados sean adultos. ¡Hay niños de 10 y 14 años que han descubierto cosas asombrosas como las supernovas! Algunos astrónomos aficionados se hacen famosos por sus descubrimientos, pero otros son famosos por otras razones. Uno de los hijos de Abraham Lincoln, un exalcalde de Manchester, Inglaterra, una princesa alemana e incluso una estrella de cine británica fueron astrónomos aficionados.

Una estrella que observaba estrellas Will Hay fue un comediante británico muy popular que actuó en obras de teatro y películas durante las décadas de 1930 y 1940. Siempre hacía personajes como un maestro de escuela o un oficial de policía que no eran muy inteligentes ni muy buenos en su trabajo. En la vida real, Will no se parecía en nada a los personajes que representaba; era listo y le interesaba aprender. Estaba particularmente interesado en la astronomía y tenía unos telescopios enormes en el patio de su casa. Le gustaba usar sus telescopios para observar los planetas y, como todo buen científico, llevaba un registro detallado de sus observaciones. En agosto de 1933, vio una mancha grande, blanca y extraña en la superficie de Saturno. Registró cuidadosamente sus observaciones en su cuaderno de notas y dibujó un boceto de lo que vio. A pesar de que Will Hay no fue el único en ver la mancha blanca, su descubrimiento fue noticia, y su fama aumentó. Will observó la mancha blanca varias veces durante otro mes y medio; notó cambios en su forma y tamaño, y propuso posibles causas para su aparición. Los científicos ahora saben que la mancha era una gran tormenta que tuvo lugar en la atmósfera de Saturno y que tormentas como esa ocurren cada 30 años aproximadamente. A pesar de que Will era un astrónomo aficionado, concurría a reuniones de astronomía y a veces hacía presentaciones en esos encuentros. Continuó observando el cielo y fue muy respetado por los astrónomos profesionales.

Estas fotos de Saturno del 2011 muestran manchas blancas similares a las que observó la popular estrella británica Will Hay en 1933. Las manchas como las de las fotos son enormes tormentas que se desatan en la atmósfera de Saturno cada 30 años aproximadamente.

Rotación y traslación de la Tierra

Astronomía desde el sillón Will Hay realizaba sus investigaciones de astronomía observando a través de sus potentes telescopios. La mayoría de las personas no tienen ese tipo de telescopios, pero eso no significa que no puedan colaborar con los científicos en sus investigaciones. Casi todas las investigaciones de astronomía actuales se realizan en computadoras, y cualquier persona que tenga una computadora y acceso a Internet puede ser de ayuda. Hay varios sitios web para que los astrónomos aficionados participen en las investigaciones de astronomía. Para participar en la mayoría de estos proyectos, debes realizar un entrenamiento para saber qué tienes que buscar. El entrenamiento es, por lo general, breve y puedes ponerte a trabajar de inmediato. Por ejemplo, un proyecto reciente en el que trabajaron astrónomos aficionados fue el proyecto de mapear la Luna. El entrenamiento para este proyecto era un video que mostraba cómo usar un ratón de computadora para marcar los cráteres que aparecían en las fotos de la superficie lunar. Miles de astrónomos aficionados trabajan en estos proyectos a través de sus computadoras, y cada imagen es analizada por varias personas. Por lo tanto, siempre y cuando sigas las instrucciones con cuidado, no debes tener miedo a equivocarte. Las computadoras comparan el trabajo de todos aquellos que vieron una imagen particular para obtener un resultado exacto. Si trabajas en estos proyectos, puedes trabajar cuando quieras; no es preciso esperar el anochecer. También puedes hacer tu trabajo donde quieras: frente a un escritorio o en un cómodo sillón. Los astrónomos aficionados pueden usar computadoras para ayudar a los científicos a analizar datos. El trabajo de los astrónomos aficionados permitió elaborar un mejor mapa de la superficie de la Luna.

Lección 1

Observaciones al aire libre A pesar de que la astronomía por computadora puede resultar fácil, gran parte de la diversión que implica dedicarse a la astronomía es observar el cielo y ser testigo de los fenómenos celestes con tus propios ojos. La fotografía de un eclipse es interesante, pero ver un eclipse en persona puede ser mucho más emocionante. Algunos de los proyectos de astronomía para aficionados que se encuentran en Internet requieren que los voluntarios hagan observaciones del espacio. Para estos proyectos, debes descargar de Internet mapas estelares y las instrucciones que te dicen qué hacer y qué buscar. Luego puedes observar las estrellas especificadas u otros objetos celestes por la noche y registrar los destalles de la observación. Después, debes volver a Internet para informar tus resultados. Puedes ser un astrónomo aficionado sin trabajar en un proyecto. Puedes comenzar a observar por tu cuenta con solo un mapa estelar como guía. El mapa te permite identificar los objetos que ves. Los mapas estelares impresos en delgadas hojas de plástico o cartón son económicos y fáciles de usar. Las aplicaciones de mapas estelares para dispositivos móviles pueden ser incluso más económicas, y si bien se requiere algo de práctica para usarlas, pueden ser muy

Si vas a un evento de observación de un club de astronomía, tal vez tengas la oportunidad de mirar a través de un telescopio potente. Los clubes de astronomía ayudan a los astrónomos aficionados a aprender más acerca de las estrellas y otros objetos del espacio.

efectivas y útiles. Otra manera de dar tus primeros pasos en la astronomía es formar parte de un club de astronomía de tu comunidad. Los clubes de astronomía realizan encuentros donde aprendes acerca de diversos temas relacionados con el espacio. También realizan eventos de observación del espacio a los que se llevan telescopios y binoculares para que todos los usen. Los astrónomos aficionados experimentados y los profesionales ayudan a los nuevos miembros a encontrar objetos celestes interesantes, y los instruyen sobre cómo usar diferentes tipos de instrumentos de observación. Ser un astrónomo aficionado es sencillo, y puedes participar de muchas maneras. Sin importar de qué manera elijas participar, lo único que necesitas son tus ojos y algunos instrumentos, como una computadora, un dispositivo móvil o un mapa estelar. ¿Quién sabe? Tal vez observes algo que nadie ha visto antes. Si tu descubrimiento es lo suficientemente importante, podrías volverte tan famoso como Will Hay. Sigue mirando hacia arriba. ¡La astronomía te necesita! ◆

Rotación y traslación de la Tierra

En el Cuaderno interactivo del estudiante: • Pensarás en lo que ya sabes. • Tomarás notas a partir de la lectura. • Anotarás lo que descubras en cada investigación. • Mostrarás lo que has aprendido. Al final del año escolar, ¡podrás volver a mirar las páginas de tu cuaderno para recordar todo lo que exploraste en ciencias!

Cuaderno interactivo del estudiante

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Cuaderno interactivo del estudiante Tu diario de investigación científica

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E L S I S T E M A T I E R R A - S O L- L U N A

CUADERNO INTERACTIVO

Rotación y traslación de la Tierra O B S E R VA R F E N Ó M E N O S

Fenómeno: El Sol parece atravesar el cielo durante el día, y las estrellas parecen atravesar el cielo durante la noche. 1. ¿Qué preguntas tienes sobre este fenómeno?

2. Dibuja y rotula un modelo sencillo que muestre el movimiento de la Tierra y el Sol.

3. A medida que creas tu modelo preliminar, piensa en qué preguntas tienes sobre el movimiento de la Tierra y su relación con el Sol. Escribe a continuación dos de tus preguntas más importantes.

Rotación y traslación de la Tierra

CUADERNO INTERACTIVO INVESTIGACIÓN 1

1. Dibuja y rotula un modelo sencillo en el que muestres cómo rota la Tierra.

2. Usa tu modelo para explicar por qué no amanece al mismo tiempo en la ciudad de Nueva York y en Los Ángeles.

3. ¿Cuáles son algunas fortalezas y limitaciones del modelo del cuerpo y el mapa de los Estados Unidos que se usó en esta investigación? Fortalezas

Rotación y traslación de la Tierra

Limitaciones

CUADERNO INTERACTIVO 1 - Rotación de la Tierra

1. Dibuja el eje de rotación en la imagen de la bailarina clásica. Luego dibuja una flecha en la imagen para indicar la dirección de la rotación.

2. Haz un dibujo de tu casa. ¿Por dónde sale el Sol con relación a tu casa? ¿Por dónde se pone el Sol? En el dibujo, indica las dos ubicaciones.

Rotación y traslación de la Tierra

CUADERNO INTERACTIVO INVESTIGACIÓN 2

1. Escribe dos preguntas que tengas sobre las constelaciones. Pregunta 1

Pregunta 2

2. ¿Cuáles son algunas fortalezas y limitaciones del modelo de las constelaciones que se usó en esta investigación? Fortalezas

Limitaciones

3. Dibuja un modelo sencillo en el que muestres por qué las constelaciones cambian en el transcurso de un año. Luego, agrega anotaciones al modelo para explicar por qué se ven diferentes estrellas durante el año.

Rotación y traslación de la Tierra

CUADERNO INTERACTIVO 2 - Traslación de la Tierra

1. Describe la diferencia entre los términos rotación y traslación.

2. Ilustra la diferencia entre la rotación y la traslación en esta imagen de la Tierra.

3. Algunas constelaciones son visibles por la noche en determinados momentos del año. En otros momentos del año, esas mismas constelaciones salen mucho más tarde por la noche o en las primeras horas de la mañana. Da una explicación de este fenómeno.

Rotación y traslación de la Tierra

CUADERNO INTERACTIVO INVESTIGACIÓN 3

1. Explica cómo y por qué las estrellas parecen atravesar el cielo durante la noche. Luego explica por qué Polaris no se mueve.

2. Basándote en lo que aprendiste durante las tres investigaciones, completa los siguientes enunciados. Una rotación de la Tierra =

días de la Tierra

Una traslación de la Tierra alrededor del Sol =

días de la Tierra

Una traslación de la Tierra alrededor del Sol =

años de la Tierra

¿Cuántas traslaciones alrededor del Sol hiciste en toda tu vida?

traslaciones

3. Vuelve al modelo que hiciste en la sección Observar fenómenos. Explica cómo podrías modificar y mejorar tu modelo basándote en lo que aprendiste.

Rotación y traslación de la Tierra

CUADERNO INTERACTIVO 3 - Plano orbital de la Tierra

1. Menciona dos constelaciones ubicadas en el plano orbital de la Tierra.

2. Da un argumento para explicar por qué las estrellas de esta imagen son estrellas circumpolares.

3. Tu amigo de Australia (en el hemisferio sur) nunca ha visto la estrella Polaris. Da una explicación de por qué tu amigo australiano no puede ver Polaris.

4. Dibuja y rotula un modelo para apoyar tu explicación de por qué tu amigo australiano no puede ver Polaris.

Rotación y traslación de la Tierra

CUADERNO INTERACTIVO 4 - Resolver el problema de ubicar las estrellas

1. Describe el problema que los ingenieros intentaban resolver.

2. ¿Quiénes podrían beneficiarse con la solución del problema de ubicar las estrellas y cómo podrían usar esa solución?

3. Analiza las restricciones y los criterios del problema que enfrentaron los ingenieros. Escríbelos a continuación. Restricciones

Criterios

4. Describe la solución que usaron los ingenieros para resolver el problema de ubicar las estrellas.

Rotación y traslación de la Tierra

CUADERNO INTERACTIVO

5. ¿Qué otra característica podrías agregar a esta aplicación para que sea más atractiva o útil para los clientes?

6. ¿Qué problema resuelve esta nueva característica?

7. Rotula esta característica en el teléfono en blanco para mostrar cómo cumple con estos criterios y restricciones.

Rotación y traslación de la Tierra

CUADERNO INTERACTIVO COMPRENDER LOS FENÓMENOS

Fenómeno: El Sol parece atravesar el cielo durante el día, y las estrellas parecen atravesar el cielo durante la noche. 1. Usa lo que aprendiste para explicar este fenómeno.

2. Un storyboard, o guion gráfico, es una serie de recuadros que muestran los componentes visuales y verbales de un video que piensas hacer. Crea un storyboard en el que expliques este fenómeno. Tu storyboard debe: • durar uno o dos minutos; • demostrar conocimiento de la rotación y la traslación de la Tierra; • incluir evidencia de esos movimientos; • incluir estos términos: patrón, rotar (rotación), trasladarse (traslación), eje, plano orbital de la Tierra y Polaris. Puedes usar cualquier aspecto de los modelos usados en clase y en el Texto del estudiante. Componente visual

Guion

Rotación y traslación de la Tierra