4.2: Salida y Puesta de la Luna

Esta es una actividad fascinante tanto para jóvenes como para mayores. Todos son conscientes de que el Sol sale temprano cada mañana, la hora cambia un poco de temporada en temporada, pero el amanecer es notablemente consistente. ¡Salida de la luna no es tal cosa! Mucha gente sabe que la Luna a veces es visible en el cielo temprano de la mañana, pero pocas personas toman nota de que la Luna se levanta aproximadamente una hora después cada día. Si la hora de salida del sol es tan consistente, ¿por qué es tan variable la hora de salida del sol? ¡Esta actividad responde a esta pregunta con un emocionante ballet de movimiento planetario y orbital que seguramente inspirará a todos en tu clase!

Estándares Académicos

Prácticas de Ciencia e Ingeniería

• Hacer preguntas y definir problemas.
• Desarrollo y uso de modelos.
• Planeación y realización de investigaciones.
• Analizar e interpretar datos.
• Construyendo explicaciones.
• Argumento desde la evidencia.

Conceptos transversales

• Patrones en la naturaleza.
• Causa y efecto.
• Sistemas y modelos de sistemas.
• Estabilidad y cambio.

Estándares científicos de próxima generación

• Sistemas espaciales (K-5, 6-8, 9-12).
• Estructura y función (K-5, 6-8, 9-12).
• Ondas y radiación electromagnética (6-8, 9-12).
• El sistema Tierra-Luna (6-8, 9-12).
• Gravitación y órbitas (6-8, 9-12).

Para el Educador

Datos que necesitas saber

1. Todos sabemos que la Tierra gira sobre su eje y la Luna orbita la Tierra —pero la mayoría de la gente no piensa en que estos dos movimientos ocurran al mismo tiempo.
2. Cada vez que la Tierra gira una vez sobre su eje (un día), la Luna se ha movido en su órbita.
3. Debido al movimiento de la Luna, la Tierra tiene que girar un poco más de 360 grados para ver a la Luna elevarse sobre el horizonte cada día. Este cambio da cuenta de los tiempos cambiantes de salida de la luna cada día.

Docencia y Pedagogía

Esta actividad es un ballet complejo que involucra a casi todos en el aula. Con estudiantes más jóvenes, es posible que tengas que practicar las diferentes partes de la actividad por separado antes de poder sacar todo el asunto; ¡hacer la actividad #5 primero será crucial para ellos!

También es importante ayudar a los estudiantes a entender que lo que ve la persona en el centro en la posición de la Tierra es lo que todos vemos desde aquí en la Tierra. Tanto el movimiento aparente diario (movimiento diurno) como el movimiento orbital más gradual de la Luna deberían ser evidentes para ellos a medida que participan en la actividad.

¡No te preocupes si los alumnos más jóvenes no captan completamente toda la significación científica de la actividad con toda su sutileza! Introduciendo a los estudiantes un concepto científicamente exacto cuando son jóvenes ayudará a estas ideas a '¡hacer clic!' ¡cuando los vuelvan a ver en uno o dos años cuando sean pensadores mayores y más sofisticados!

Resultados de los estudiantes

¿Qué descubrirá el alumno?

1. La Tierra gira y la Luna también gira en órbita —ambos cuerpos se mueven al mismo tiempo.
2. La combinación de la Tierra giratoria y la Luna giratoria crean cambios en la forma en que vemos la Luna cada noche.
3. Ser capaz de imaginarse parado lejos en el espacio (¡en lugar de quedar atrapado en la superficie de la Tierra!) facilita la comprensión de lo que está sucediendo y cómo funciona el sistema Tierra-Luna.

¿Qué aprenderán tus alumnos sobre la ciencia?

1. Mantener la hora exacta, y grabar cuando suceden las cosas, puede mostrarnos muchas cosas sutiles e interesantes que de otra manera no notaríamos.
2. A veces lo que pensamos que vemos (movimiento aparente) no es lo que realmente está sucediendo (movimiento orbital). ¡Solo experimentos cuidadosos y un tiempo preciso y un mantenimiento de registros pueden ayudarnos a resolver las cosas!

Realización de la Actividad

Materiales

1. Horizonte artificial (Ver actividad #7)
2. Un conjunto de banderas de riego con horas de reloj sobre ellas (Ver actividad #7)
3. Tiza de acera (para pavimento) o 30 banderas de riego sin marcar (para un césped) para marcar la órbita de la Luna
4. Modelo Sun: se prefiere una pelota de juego de vinilo amarilla de 12 pulgadas ($3), pero cualquier fútbol o básquetbol servirá.
5. Se prefiere el modelo Moon —una bola de juego de vinilo de 12 pulgadas— azul oscuro o negro, pero puedes pintar cualquier bola de color mitad negra, mitad blanca para esto.
6. Diez cuadrados de 12 pulgadas de cartulina para carteles (se puede usar papel de construcción o cartón)
7. Una lata de pintura en aerosol de color negro plano
8. Una lata de pintura en aerosol de color blanco plano
9. Marcadores o pinturas

Construyendo el Modelo Salida y Puesta de la Luna

1. Toma siete cuadrados de 12 pulgadas de cartulina para carteles y marca luego con números grandes 1-7. Si no tienes una bola separada para tu modelo Sun, dibuja y etiqueta un Sol grande en otra pieza de cartel.
2. [Profesor] Haz un modelo Moon enmascarando la mitad de tu pelota de juego de vinilo de color oscuro con cinta adhesiva y periódico. Apoya la pelota sobre una lata de sopa vacía y pinte en aerosol la mitad de la bola plana blanca. Deje que la bola se seque completamente antes de manejarla.
   • Nota: Si la pintura de tu modelo no se seca adecuadamente, desempolve abundantemente con almidón de maíz y déjala reposar durante la noche. ¡Cepille el almidón de maíz con una brocha seca y su modelo estará perfectamente seco y listo para usar!
3. Ahora lleva todas las piezas de tu modelo al aire libre y elige un lugar en el césped o parque infantil para la Tierra y márcalo con tiza o una bandera de riego. Haga que un estudiante comience en la posición de la Tierra y camine a dos pasos de distancia. Estira un trozo de cuerda entre la posición de la Tierra y este alumno. Usando esta cuerda como brújula, marca la esfera del reloj, comenzando con Noon. ¡Recuerda que esta es una esfera de reloj de 24 horas! En lugar de las 12, 3, 6 y 9 horas, tendremos Mediodía, 6pm, Medianoche, y 6am en los puntos cardinales.
4. Haga que un estudiante comience en la posición de la Tierra y camine 4-½ pasos de distancia, esta es la distancia a la órbita de la Luna. Estira una cuerda entre la posición de la Tierra y este estudiante como brújula. Marque el camino de la órbita de la Luna con tiza de acera si está sobre pavimento, o con una serie de banderas de riego a unos 2 pies de distancia si se encuentra en un césped.
5. Haga que un estudiante sostenga bien el modelo Sol fuera de la órbita de la Luna en la posición Mediodía. ¡Esto permitirá a los estudiantes ver la Luna tanto por la tarde como por la mañana si continúas la órbita de la Luna el tiempo suficiente!
6. Un alumno sostendrá el modelo Moon, comenzando también en la posición Noon. ¡Recuérdeles que mantengan la porción blanca de la Luna apuntando en la misma dirección en todo momento! Con la Luna en esta posición, el estudiante en la posición de la Tierra verá 'luna nueva' —ninguna de las porciones blancas de su modelo Luna será visible.
7. Un estudiante ahora jugará la Tierra — ¡llegan a usar el Sombrero del Tiempo que has preparado! Haz que este alumno use los lazos de cuerda para sostener el horizonte artificial contra su espalda (¡más bien como una mochila!) estando de pie en el centro del círculo. Arranca al estudiante frente a la bandera del mediodía —recuerda enfatizar que el estudiante en la posición de la Tierra es la manecilla de las horas del reloj —cualquiera que sea la bandera que esté justo delante de ellos— ¡esa es la hora que está en el Reloj de Tierra!
8. Haga que un estudiante se pare justo afuera de la órbita lunar sosteniendo el cartel del “Día 1” para marcar la primera posición de la Luna. El escenario ya está listo, ¡es hora de poner en movimiento la Tierra y la Luna!

Explorando el Modelo Salida de la Luna y Puesta

1. A medida que la Tierra gira lentamente en sentido antihorario en su lugar (¡girando sobre su eje!) , que el estudiante de la Tierra mire a su derecha (sobre el horizonte occidental). Diles que paren cuando ya no puedan ver la Luna — ¡esto es la puesta de la luna! La 'Tierra' ahora puede mirar hacia adelante: ¡la flecha en el Sombrero del Tiempo ahora apuntará a la hora correcta de la puesta de la luna! (Esto será alrededor de las 6pm.)
2. A medida que la Tierra sigue girando, la Luna se mueve un paso en sentido antihorario alrededor de su órbita ^[2], y otro estudiante marcará la posición sosteniendo el cartel que denota el número del nuevo día.
3. Señale a sus alumnos que la Tierra giratoria ahora tendrá que girar un poco más allá de 360 grados para volver a ver la Luna sobre el horizonte oriental —esto es la salida de la luna. Cuando lleguen al punto en el que puedan volver a ver la Luna —revisa el reloj de la Tierra— debería mostrarse alrededor de las 7 de la tarde. ¡La salida de la luna ha cambiado alrededor de una hora!
4. Que la 'Tierra' tome nota de la fase de la Luna al salir de la luna el segundo día — si el lado positivo de la Luna se ha mantenido en una dirección constante, ¡verán una luna creciente delgada!
5. Al continuar avanzando la Luna todos los días, todos pueden ver que la Luna se mueve de oeste a este en su órbita, haciendo que la salida de la luna y la puesta de la luna sean aproximadamente una hora más tarde cada día. Pero el estudiante que juega a la Tierra verá algo más, ya que giran lentamente hacia la izquierda (¡hacia el este!) , la Luna se elevará sobre el horizonte oriental, y viajará a través del cielo (su campo de visión) y se fijará en el oeste. Cada día también verá aumentar la fase de la Luna, la media luna aumentará gradualmente a un cuarto de fase, y luego a la luna y llena si continúas la actividad el tiempo suficiente.
6. Permita que tantos estudiantes como sea posible tomen la posición de la Tierra y prueben esto. No hay nada como estar en el centro de las cosas para mejorar tu perspectiva y entender cognitiva y kinestéticamente que el giro de la Tierra crea el movimiento de este a oeste que vemos cada día, y el movimiento orbital de la Luna crea de oeste a este movimiento que vemos a lo largo de días y semanas.

Preguntas de Discusión

1. Desafía a los grupos a presentar lo que han aprendido a la clase. Dé a cada grupo dos minutos para explicar el cambio diario en el horario de salida de la luna y dar un pequeño premio al mejor grupo.
   • Responder Comunicar lo que sabemos nos pone en el camino hacia el verdadero dominio de un tema. También es una excelente evaluación de la efectividad de la actividad. Haz preguntas a tus grupos y anima a otros a hacerlo también. Para cuando hayas terminado, ¡todos habrán aprendido un poco más sobre la Luna!
2. Resulta que el tiempo de Salida de la luna avanza aproximadamente 52 minutos cada día. Desafía a los alumnos para que expliquen por qué este cambio es menor a 1 hora.
   • Respuesta Esta pregunta nuevamente depende de las proporciones; esta vez compararemos la relación del tiempo para que la Tierra gire una vez (24 horas) con el tiempo que tarda la luna en orbitar la Tierra (28 días).

Un día tiene 24 horas mientras que la Luna orbita en 28 días. 24/28 nos da .857, si multiplicamos 60 minutos por .857, obtenemos 51.4 minutos de cambio por día.

Materiales Suplementarios

Profundizando

1. Aristóteles dijo que la Tierra estaba fija; creía que la Tierra estaba inmóvil, no giraba sobre su eje ni orbitaba alrededor del Sol. De hecho, Aristóteles creía que la Tierra no se movía a través del espacio en absoluto, ¡y sus modelos dominaron el pensamiento científico durante casi 2000 años! Usa internet para encontrar algunas de las explicaciones científicas antiguas que Aristóteles utilizó para tratar de convencer a la gente de que la Tierra no se movió ni giraba, ¿puedes explicar por qué estas no son ciertas usando lo que has aprendido en estas actividades?
2. ¡Hacer un reloj preciso fue una búsqueda científica importante durante muchos siglos! De hecho, ¡los científicos de hoy todavía se esfuerzan por hacer relojes cada vez más precisos! ¿Se te ocurre una manera de hacer un reloj preciso? ¿Se puede construir uno? [Pista: Comienza a tus alumnos a mirar péndulos y relojes de abuelo anticuados. ¡También pueden querer investigar a Galileo y su reloj de agua!]

Ser astrónomo

¡Es hora de volver a ser astrónomo de patio trasero y echar otro vistazo a la Luna! Comienza en la fase de luna nueva y vigila una serie de noches para ver dónde aparece la Luna al atardecer. ¡Ver la Luna a la misma hora cada día será importante para el éxito de esta actividad!

Los estudiantes pueden usar banderas de riego, o incluso simplemente palos o pequeñas rocas para observar dónde aparece la Luna sobre el horizonte cada noche. Coloca una bandera para marcar tu lugar de observación, párate en este mismo lugar cada noche. De pie en el lugar elegido, apunte a la posición de la Luna al atardecer. Toma un trozo de cuerda de 6 pies y estírelo por el suelo y usa una bandera o piedra para marcar la dirección en la que ves la Luna. ¡Un padre puede ayudar con esto!

En el transcurso de varias noches, notarás que la posición de la Luna en el cielo al atardecer se mueve constantemente de oeste a este. ¡Nuestro modelo científico de la órbita de la Luna está confirmado! Si el alumno o padre de familia tiene un teléfono inteligente, ¡tome una foto del diagrama que ha creado después de una semana más o menos de observaciones para mostrar lo que ha descubierto!

Ser científico

Los científicos suelen recopilar datos para detectar patrones en la Naturaleza; también puedes hacerlo con la Luna. Para esta actividad, es importante tener una consistente — ¡y segura! — de donde ver la Luna cada noche. Una manera fácil de hacerlo es si tienes una ventana que mira hacia el oeste; ¡esto te mantiene adentro seguro y cálido! El mejor momento para hacer esto es justo después de la luna nueva. Esto significa que la Luna será visible en el cielo occidental justo después del atardecer.

Observa cómo la Luna se pone hacia el oeste y registra el momento en que la Luna ya no es visible. Esto puede ser cuando la Luna cae por debajo del horizonte, o cuando va detrás de un edificio; siempre y cuando uses el mismo punto de referencia cada noche tu experimento funcionará bien.

Ten en cuenta que la Luna se pone más tarde cada noche, ¡solo podrás conseguir tres o quizás cuatro noches antes de que la puesta de la luna sea demasiado tarde para que te quedes despiertas!

Registre la hora de puesta de la luna cada noche. Después de haber terminado de recopilar varios días de datos, haga los cálculos para averiguar cuántos minutos de cambio observó en la puesta de la luna cada día.

Nuestra actividad predice un cambio de aproximadamente 51 minutos cada día. ¿Tus observaciones pueden confirmarlo? ¿Qué tan cerca llegaste a esta cifra?

Seguimiento

¿Has estado haciendo un seguimiento en tu pizarra de cosas como la fase de la Luna y las horas de luz junto con la fecha y el día de la semana? Este puede ser un buen momento para agregar una nueva característica: rastrear la posición de la Luna en órbita alrededor de la Tierra.

Haz un conjunto de “magnetos orbitales” coloreando pequeños círculos de cartón: uno amarillo para el Sol, uno azul para la Tierra y otro gris para la Luna. Se puede mover la Luna alrededor de la Tierra, cambiando su posición 2-3 veces a la semana. Recuerda que durante una semana entera (7 días), la Luna debe moverse 90 grados en órbita.

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1. La Luna y el Sol tienen ambos ½ grado de ancho. Como hay 360o en un círculo, dividimos 360 por 0.5 y obtenemos 720; en otras palabras, el círculo completo es 720x más ancho que el diámetro angular del Sol o Luna. Tomamos la hora del amanecer y multiplicamos por 720 para obtener el tiempo para una rotación completa de la Tierra.
2. Cuando configuramos el radio de la órbita de la Luna como 4.5 pasos, creamos una circunferencia de 28 pasos, lo mismo que la órbita de 28 días de la Luna alrededor de la Tierra. Cada día —una vuelta para el estudiante jugando a la Tierra— el estudiante que sostiene el modelo Luna se mueve un paso en órbita.