5.1: Altitud y acimut — Tu lugar en el cielo

El enfoque de esta actividad es enseñar a los alumnos a utilizar algunas herramientas simples, una brújula y un transportador. La brújula se utilizará para medir el rumbo o acimut de un objeto distante como un árbol o poste telefónico. El transportador se utilizará para medir el ángulo entre el horizonte y el objeto distante, esto también se denomina altitud. El transportador no es el modelo de semicírculo de plástico en el que quizás estés pensando — ¡en cambio usaremos un brazo humano y una regla común en el aula para medir ángulos! Resulta que si sostienes una regla a la distancia del brazo, un centímetro mide un ángulo de un grado ^[1].

Esta actividad también se realiza mejor durante el día, e incluso se puede realizar en interiores aunque funciona mejor en el patio de la escuela o patio de recreo. Después de que tus alumnos aprendan a usar estas herramientas correctamente, la sección Ser astrónomo les dará una actividad que pueden usar para probar sus nuevas habilidades después del anochecer en casa en sus propios patios traseros.

Estándares Académicos

Prácticas de Ciencia e Ingeniería

• Planeación y realización de investigaciones.
• Analizar e interpretar datos.
• El uso de las matemáticas.

Conceptos transversales

• Escala, proporción y cantidad.

Estándares científicos de próxima generación

• Ingeniería y diseño (K-5, 6-8, 9-12).

Para el Educador

Datos que necesitas saber

1. Una pequeña brújula magnética nos puede decir a qué dirección estamos apuntando; esta dirección o rumbo de la brújula también se llama acimut. En este sistema, el norte es 0 ^o, el este es 90 ^o, el sur es 180 ^o, y el oeste es 270 ^o
2. A qué altura hay algo fuera del horizonte se llama altitud. Registramos este ángulo entre el horizonte y cualquier objeto en grados y lo medimos con una simple regla de aula.
3. Al medir la altitud y el azimut juntos, ¡podemos localizar con precisión cualquier objeto en el cielo!
4. La medición de los ángulos se realiza típicamente con un transportador. Podemos hacer un dispositivo simple usando dos reglas atornilladas juntas para reproducir ángulos y registrarlos con precisión, lo que nos permite medirlos más tarde en el aula. ¡Esto será muy útil para mapear constelaciones!

Docencia y Pedagogía

A diferencia de nuestras actividades anteriores, esta se trata de aprender a usar herramientas para medir las cosas. Quizás estés pensando: '¡Pero ya les enseño a mis alumnos a usar una regla y un transportador para medir las cosas!' Esta actividad es fundamentalmente diferente.

Con esta nueva actividad, los estudiantes pueden aprender a medir cosas que son demasiado grandes, o demasiado lejanas para medirlas de cualquier manera convencional. Aprender a medir cosas distantes como la Luna, el Sol y otros planetas y estrellas es un problema con el que los astrónomos han estado lidiando durante muchos miles de años, ¡y todavía estamos trabajando en ello hoy!

Una vez que tus alumnos hayan dominado usando la brújula y la regla para medir la altitud y el acimut, ¡los estudiantes pueden aplicar estas habilidades para mapear realmente la posición de la Luna en el cielo! Lo importante de esta actividad es asegurarse de que los alumnos sostengan la regla con los brazos extendidos. Sostener la regla a la altura del brazo asegura que la distancia entre el ojo y la regla sea la misma cada vez. Si tus alumnos no hacen esto, ¡sus resultados no serán consistentes!

Resultados de los estudiantes

¿Qué descubrirá el alumno?

1. ¡Usar una brújula magnética y una regla para medir la altitud y el azimut permitirá a tus alumnos observar y registrar con precisión la posición de cualquier objeto en el cielo, ya sea cerca o lejos!
2. Usando dos reglas de aula unidas entre sí, tus alumnos aprenderán a producir metódicamente mapas precisos de cualquier constelación en el cielo, reproduciendo el tamaño y la forma con precisión.
3. ¡Hacer mapas es una habilidad científica valiosa que requiere buenas habilidades de observación y paciencia! Los mapas precisos de constelaciones nos ayudan a comprender el tamaño y la forma relativos de las constelaciones, ¡incluso si están en partes muy diferentes del cielo!

¿Qué aprenderán tus alumnos sobre la ciencia?

1. Muchos estudiantes confunden observar con mirar. La observación es una habilidad útil y práctica que es esencial para el científico y astrónomo. Estos ejercicios ayudarán a desarrollar esta valiosa habilidad en tus alumnos, independientemente de la edad.
2. Mapear, registrar la posición y el tamaño de un objeto en relación con las cosas que lo rodean es otra forma de hacer un modelo científico. En este caso, el modelo se pone en papel en lugar de estar hecho de objetos, ¡pero el principio y la utilidad son precisamente los mismos!

Realización de la Actividad

Materiales

1. Brújula magnética pequeña (al menos 1 pulgada, más grande de 2 o 3 pulgadas serán más fáciles de usar). Si tus alumnos tienen teléfonos inteligentes, hay muchas aplicaciones de brújula disponibles de forma gratuita.
2. Una regla marcada en centímetros
3. Tiza de acera

Construcción del dispositivo de medición de altitud-azimut

Esta actividad no requiere construcción — ¡simplemente estamos aprendiendo a usar una regla y una brújula de una manera nueva!

Exploración y medición de altitud y acimut

1. [Profesor] Lleve tiza de acera al patio de juegos y marca una X para identificar 10 lugares más o menos para que los estudiantes se paren mientras toman medidas. También es posible que desee numerar estos puntos y escribir el nombre del objetivo junto a la X. Una simple hoja de trabajo que pida a los estudiantes que registren la altitud y el acimut y luego describan o incluso dibujen el objeto que están midiendo es útil.
2. Que los alumnos se paren en un lugar fijo (¡X marca el lugar!) y sostengan la brújula plana y nivelada en sus manos. Ahora gira hacia el objetivo (un árbol distante o cualquier otro objeto) y ajusta la brújula para que la N se aline con la aguja de la brújula; la dirección que estás mirando hacia el objeto te muestra la dirección de rumbo o acimut. Usar la brújula correctamente requerirá algo de práctica. Esto suele hacerse mejor en el aula donde todos pueden girar hacia cada una de las paredes y esquinas de la sala y medir los cojinetes acimutales juntos para estar seguros de que todos estén haciendo esto correctamente y obteniendo los mismos resultados ^[2].
3. Una vez que todos se hayan familiarizado con la brújula y tomando rumbo azimutal, ahora es el momento de intentar medir la altitud. Una vez más, esto se puede practicar en interiores o exteriores. Haga que los alumnos se paren en la marca y miren hacia el objeto que desean medir. Sostenga la regla a la altura del brazo y cuente cuántos centímetros de 'alto' tiene el objeto. A veces es útil que los estudiantes trabajen en parejas. Un estudiante sostiene a la regla y mira el objeto, mientras que el otro corre con el dedo lentamente hacia arriba por la regla. Cuando el dedo llega a la parte superior del objeto, el observador llama “¡Alto!” y la medición se lee de la regla. Registrar la medición en la hoja de trabajo.

Preguntas de Discusión

1. Si todos midieron las mismas cosas, ¿por qué obtuvimos tantas respuestas diferentes? ¿No debería haber una respuesta correcta?
   • Respuesta: ¡La idea de que puede haber más de una respuesta correcta puede ser desconcertante para algunos! En este caso, aparte de errores naturales en la medición, algunos niños tienen brazos más cortos o más largos, algunos pueden no haberse parado exactamente en el mismo lugar cuando tomaron sus medidas. Para objetos cercanos como edificios y astas de bandera, ¡los errores pueden ser significativos! Recuérdeles a los alumnos que esta actividad se trata de aprender a usar las herramientas correctamente, ¡no necesariamente de obtener las respuestas correctas!
2. Si todos miden un edificio o un asta de bandera de manera tan diferente, ¿cómo podemos esperar medir la Luna y obtener una buena respuesta?
   • Respuesta: Cuando medimos cosas que están cerca como un edificio o una farola, están tan cerca de nosotros que mover solo un poco nuestra posición puede provocar un gran cambio en la medición. Sin embargo, cuando medimos cosas muy distantes como la Luna, está tan lejos que la poca distancia entre una persona y otra —incluso al otro lado de la ciudad— no hará ningún cambio en nuestra medición.

Materiales Suplementarios

Profundizando:

La altitud-azimut es sólo una forma de medir el cielo. Este sistema de medición se centra en el punto donde se encuentra el alumno. Si dos estudiantes estuvieran midiendo la altitud y el acimut de Marte en el cielo nocturno, sus medidas dependerían no sólo de dónde se encontraban, sino de la hora exacta en que se tomaran las medidas.

El otro sistema de medición principal para los astrónomos se llama el sistema de Ascensión Derecha — Declinación, o Ra-dec. Este sistema toma prestado del sistema latitud-longitud que utilizamos para medir nuestra posición en la Tierra. A diferencia del sistema Altitude-Azimut, el sistema RA-dec no depende en absoluto del observador.

Mira si puedes encontrar un mapa del cielo nocturno usando el sistema Ra-dec. ¿Qué similitudes ve entre esto y el sistema latitud-longitud que usamos en la Tierra? ¿Qué ventajas tendría este sistema para los astrónomos?

Ser astrónomo:

Ahora que tus alumnos han aprendido a medir la altitud y el acimut, ¡apliquemos estas habilidades para medir y trazar el camino de la Luna! Hay dos formas de hacerlo, la actividad de una noche que mide el camino de la Luna a través del cielo durante una sola noche; y la actividad de varias noches que mide el movimiento orbital de la Luna a lo largo de varios días. Veamos cada actividad por separado.

Ser científico:

Muchos sistemas de coordenadas tienen algo en común: pueden usar el Teorema de Pitágoras para determinar distancias. Echa un vistazo a un mapa estelar con líneas de ascensión recta y declinación en él. Cada hora de ascensión derecha = 15 grados.

Encuentra dos estrellas o constelaciones y mide la distancia entre ellas tanto en la dirección correcta de ascensión como en la dirección de declinación. Trata estas medidas como dos lados de un triángulo y usa la ecuación de Pitágoras para encontrar la distancia.

Distancia=RA2+Dec2

Seguimiento:

Las culturas antiguas utilizaron muchas formas diferentes de medir y marcar las posiciones de los objetos en el cielo. Las pirámides, los henges y los círculos solares son solo algunos. A ver si puedes averiguar cómo se utilizaron para la astronomía las pirámides de Giza en Egipto o las Stonehenge en Inglaterra.