Tierra y Universo

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¿Qué ubicación tiene la Tierra en el Universo?
Planificación del viaje interestelar
¿Qué recursos y conocimientos necesitarías para emprender un
viaje a una estrella?
Imagínense que son científicas que viajarán por el Universo, con la
oportunidad de explorar cualquier lugar u objeto. Para empezar con la
planificación de su viaje, inicie la discusión a partir de las siguientes preguntas:
- ¿Cuáles son algunas de las dificultades que esperas enfrentar en este viaje?
R. - Las condiciones atmosféricas al salir al espacio, flotar dentro
de la nave, la alimentación, enfrentarse a una realidad
totalmente distinta a la acostumbrada en nuestro planeta.
- ¿Qué quieres aprender durante el viaje?
R. - Aprender de que está compuesta la estrella visitada, si
existe algún ser
vivo, observar de la estrella nuestro planeta y el espacio.
- ¿Qué tipos de cosas y objetos esperas ver en el viaje?
R. - Piedra, rocas, estrellas, meteoritos.
Hagamos algunos cálculos:
- Si la rapidez de la luz corresponde a 300.000 km/s, ¿qué distancia recorrerá
la luz en un año de 365 días? El resultado obtenido corresponde a la unidad
de distancia y recibe el nombre de año-luz (light year).
R. - Año luz = 9,46728 × 1012 km = 9.467.280.000.000 km
- La estrella más cercana al Sistema Solar se denomina Próxima-Centauro, y
se encuentra a una distancia de 4.2 año-luz. Expresar esa cantidad en
kilómetros.
R. - Distancia = 42.000.000.000.000 kilómetros del Sistema Solar
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Organicemos:
- Clasifica y ordena los elementos y lugares mostrados en las láminas según la
organización del Universo; para ello deberás escribir los nombres de
elementos y lugares en el grupo o conjunto que corresponda.
ADJUNTO PPT
¿El Universo cambia?
- Dibuja galaxias (como puntos o espirales) en la superficie del un globo
desinflado, ahora dibuja un punto o espiral de color diferente y fácilmente
distinguible entre las demás. Esta última será tu galaxia hogar.
- Infla el globo poco a poco y observa el movimiento de los puntos fuera de
tu galaxia hogar durante la expansión.
- ¿Se acercan o se alejan de tu galaxia hogar?
R. - Se expanden, se alejan
- ¿Qué sucede con las distancias entre galaxias?
R - Las distancias de las galaxias se alejan y se agrandan
- Reflexiona sobre la posibilidad de que el Universo esté en contracción;
para simular esto, desinfla el globo y observa los puntos durante esta
contracción. ¿Qué sucede con las distancias entre las galaxias?
R. - Disminuyen las distancias de las galaxias.
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Empecemos por conocer el Sistema Solar
¡A observar diariamente la Luna!
Registra tus observaciones, indicando la fecha y hora. Agrega comentarios o
preguntas.
(Registro adjunto Guía N° 1)
¿Cuáles son los tamaños de la Tierra, el Sol y la Luna?
- Escojan un tamaño con un diámetro definido para representar la Tierra
y construyan un modelo de este planeta en plasticina (para precisar la
medida es conveniente que utilicen el pie de metro). Luego, construyan
un modelo de la Luna utilizando la misma escala. Pueden incluir
cráteres en la Luna y continentes en la Tierra, y/o usar distintos colores
para los dos cuerpos.
- A continuación, ubiquen los dos cuerpos de manera que la distancia
Tierra
entre ellos esté a la misma escala utilicen la Tabla de datos
Luna
proporcionada previamente.
distancia 30 veces diámetro de la tierra : 240 cms (2mts, 4 cms)
8 cm 3
diam
El diámetro de la Tierra es 4 veces más grande que la Luna. 2 cm

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Comparen sus modelos ¿Qué ocurrirá con la distancia entre la Tierra y La
Luna si duplicamos el diámetro de la Tierra en el modelo?
R. La distancia entre la Tierra y la Luna se duplica, el diámetro
aumenta a 60 cms. Por lo tanto, la distancia aumenta 60 veces el
diámetro de la Tierra.
Predigan el tamaño y distancia que tendría el Sol a la misma escala utilizando
los datos disponibles e intenten representarlos de alguna forma.
Distancia: 12500 veces diámetro de la tierra : 100.000 cms =100 mts
Sol Tierra
8 cm
800 cm dia
diam. m
La relación de diámetro del Sol con respecto a la Tierra es de 100:1
- ¿Cuáles son las principales dificultades que tuviste en la construcción del
modelo?
R. Determinar escala de tamaño de los cuerpos, calcular la
distancia
Y definir diámetros de los modelos a calcular
- ¿Por qué es difícil hacer un modelo a escala real para mostrar tamaños y
distancias astronómicas?
R. Es difícil porque hay que considerar escalas pequeñas, las
distancias son enormes para modelarlas de manera concreta o
grafica.
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- Si construyes un modelo del Sol y la Tierra al interior de la sala: ¿Qué
pasaría con el tamaño de la Tierra? ¿y el tamaño de la Luna?
R. El tamaño de la Tierra seria cuatro veces más grande que la
Luna, hay que
determinar el diámetro de la Tierra, no muy grande, para
calcular distancia.
- El modelo hecho en la clase: ¿Muestra los tamaños relativos de los tres
cuerpos con facilidad? ¿Muestra las distancias entre ellos?
R. Al considerar bien los diámetros y la proporción de tamaño que
hay entre ellos se puede calcular bien la distancia entre los
cuerpos.
Los modelos son construcciones muy útiles, pero recuerda que son solo
representaciones, y no tienen todas las características de los fenómenos
reales.
- ¿Qué información útil es posible extraer del modelo elaborado en clases?
R. La información útil es observar el tamaño que hay entre los
cuerpos, la distancia se puede observar entre ellos.
- ¿Que características del sistema Sol-Tierra-Luna no son representadas en
tu modelo?;
R. No son representadas los movimientos de la Tierra, la orbita de
la Tierra,
- El eje de la tierra, movimientos de la Luna Rotación sobre su
eje y, traslación alrededor de la tierra.
Un modelo dinámico del sistema Tierra, Luna y Sol
¿De qué manera se mueve la Tierra? ¿Qué movimientos conoces tú de la Tierra
y de la Luna? ¿Cómo podríamos evidenciar tales movimientos?
R. - La tierra realiza un movimiento contrario al del reloj de oeste
a este con
una duración 23 horas y 56 minutos.
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- Movimiento de rotación y traslación.
- Recreando la rotación que realizan cada uno de ellos. Y
observando el movimiento de la luna.
Organícense en grupos de cuatro, y preparen un set de carteles con los
nombres Tierra, Luna y Sol. Tres de los integrantes tendrán roles en este
sistema según el cartel que les corresponda, y el/la cuarta tendrá el rol de
director/a, quien será responsable de contribuir a la elaboración de registros y
coordinación general.
A cada grupo le corresponderá construir el modelo de movimientos con sus
propios cuerpos, siguiendo la pauta a continuación. Este modelo no toma en
cuenta ni tamaños ni distancias.
Primera etapa: Rotación del Sol y de la Tierra.
Para empezar, demuestren solamente los movimientos de rotación del Sol y de
la Tierra. Recuerden que el Sol rota más lento sobre su eje comparado con la
Tierra. Consideren además el sentido del giro (a favor o en contra de las
agujas del reloj).
¿Este modelo es coherente con tu experiencia?
R. No teníamos conocimiento de la rotación del sol.
Segunda etapa: Traslación de la Tierra alrededor del Sol.
A continuación, demuestren el movimiento de traslación de la Tierra y que, al
mismo tiempo, continúen el movimiento de rotación. La Tierra se desplazará en
una órbita más o menos circular alrededor del Sol. Considerar el sentido del
movimiento de traslación.
Tercera etapa: Traslación de la Luna alrededor de la Tierra.
En esta etapa el Sol descansa, la Luna gira alrededor de la Tierra en rotación y
traslación, de manera que siempre exponga la misma cara hacia la Tierra.
¿Cómo es la relación de rotación y traslación de la Luna que solo nos permite
observar la misma cara?
R. Tardar en dar una vuelta sobre su eje el mismo tiempo que en
dar una vuelta alrededor de la tierra, siempre nos muestra una
misma cara
Es importante tener claro que el período de rotación es similar al período de
traslación, en el caso de la Luna.
Hagan el ejercicio de traslación de la Luna, primero sin rotar y luego con
rotación.
Etapa de integración: Traslación y rotación de los cuerpos Tierra,
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Luna, Sol.
En esta etapa deberán integrar todos los movimientos de las tres etapas
anteriores.
¿De qué manera se mueven la Tierra, la Luna y el Sol? ¿Qué evidencias nos
permiten señalar que estos cuerpos presentan rotación? Con estas
observaciones, ¿se puede estimar la duración de la rotación y traslación de
cada uno de los cuerpos estudiados?
R. La tierra se mueve de oeste a este en su propio eje, luna de este
a oeste y el sol experimenta una rotación sobre sí mismo en un
tiempo próximo a los 25 días alrededor de un eje inclinado unos 7
grados 11`con respecto a la eclíptica, no uniformemente para los
todos los puntos del globo solar.
Las evidencias reunidas, ¿permiten explicar el porqué siempre observamos la
misma superficie lunar?
Una alternativa: Secuencia fotográfica del modelo dinámico
Para comenzar, marquen la posición del Sol, dibujando una cruz en el piso
(puede ser con tiza o cinta adhesiva) y luego la trayectoria de la Tierra,
utilizando los mismos materiales.
A continuación y lentamente, repitan los movimientos de rotación y traslación,
ya practicados en la actividad anterior, insertando pausas para que quien
dirige tome una secuencia de fotografías; es importante que la persona
responsable de tomar las fotografías mantenga su posición.
Traspasen las fotografías de la cámara al PC y luego, utilicen el power point
para hacer una presentación de las fotografías en secuencia y avanzando de
manera automática, con el fin de obtener una animación del movimiento. De
esta manera, pueden ver sus modelos dinámicos, relacionar lo visto con lo
experimentado y consolidar sus aprendizajes.
¿Cuáles son las limitaciones del modelo realizado?
Realicen una indagación online (por ejemplo: http://www.nasa.gov) acerca de
los tiempos de duración de los movimientos de rotación y traslación de cada
uno de los cuerpos en estudio. Para ello se sugiere completar la siguiente tabla
y responder a las preguntas complementarias.
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Cuerpo Tiempo de rotación Tiempo de traslación
Luna Orbita en 29,53 (alrededor de la tierra)
Tierra 23 horas 56 minutos (alrededor del sol)
Sol --------------------------- (Alrededor del centro
de la galaxia)
El hecho de que el Sol sea un cuerpo gaseoso y la Tierra y la Luna posean una
estructura más sólida, ¿influye en los movimientos de rotación?
¿Qué relación existe entre los movimientos de rotación y traslación de la Luna,
que siempre vemos una cara de la superficie lunar?
R. Como la luna tarda en dar una vuelta sobre su propio eje el
mismo tiempo que tarda en dar una vuelta alrededor de la tierra.
¿Cómo se producen las estaciones del año
¿Qué ocurre con el tiempo atmosférico en diferentes países durante una
semana? ¿Todos los países comparten la misma estación? ¿Cuáles son algunas
características de las cuatro estaciones del año? ¿Qué ocurre con los períodos
de luz y oscuridad durante las estaciones del año?
R. El tiempo atmosférico cambia de acuerdo al lugar y ubicación
de un lugar en nuestro planeta, propiciado por el movimiento de
traslación.
- no, porque el efecto del movimiento de traslación de la tierra
y la inclinación del eje, producen que las distintos zonas de nuestro
planeta se encuentren en diferentes estaciones.
- verano, hace mucho calor, los días son más largos; primavera es
más cálido y crecen las flores, otoño, es más frio y caen las hojas
de los árboles, invierno llueve, las temperaturas son muy bajas.
- En verano hay más duración de luz solar mientras que en invierno
los días son más corto y como diría “Cristóbal llega luego el
oscuro”.
Una pelota de plumavit representa la Tierra en este modelo.
- Dibujen la línea ecuatorial, continentes y/o marcar con un punto su
posición en la Tierra; destaquen el continente americano.
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- Un palito de brocheta insertado en los polos representará el eje de la
Tierra.
- Señalen qué cuerpo representará la ampolleta encendida en su modelo, si
en este caso ocupa un punto fijo y tiene luz propia.
¿Cómo creen que se mueve la Tierra durante un día? Pueden primero mover el
eje a favor de las agujas del reloj y luego en contra: ¿Qué sentido del
movimiento es más coherente con sus conocimientos e ideas previas?
R. - Girando sobre sí misma y a la vez desplazándose en la orbita
alrededor del
sol.
- El sentido de rotación que marca el día y la noche.
- El sentido de traslación que da lugar a las estaciones del año.
- Desplacen el cuerpo que representa a la Tierra alrededor del Sol. ¿Es
importante si el eje del cuerpo que representa a la Tierra se encuentra
en posición vertical o inclinada? ¿Qué ocurriría con la cantidad de
energía que recibe un punto en la superficie si el eje es vertical en
comparación con el eje inclinado?
R. - Ocurre que si esta al centro se concentra más la energía y
ambos polos
llegarían los rayos más débiles siendo más fríos durante todo
el año.
- Posteriormente integren los movimientos de rotación y traslación de la
Tierra; recuerden que el eje Terrestre siempre está inclinado
aproximadamente 23° con respecto al plano de la órbita. En algunas épocas
del año el hemisferio norte está inclinado al Sol y en otros, el hemisferio sur
(es importante mantener el ángulo de inclinación, aproximado, durante
todo el movimiento de traslación).
- Exploren los cambios de luz y sombra durante los movimientos, procurando
establecer relaciones entre estos cambios de iluminación y de sombra
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respecto de la alternancia entre el día y la noche. No es necesario ejecutar
las 365 rotaciones en la traslación completa.
- Inserten un alfiler (de cabeza grande) en un lugar en la Tierra, que
representará a una persona; observen el cambio de iluminación de la
persona en la Tierra, al rotar y trasladar este cuerpo. Pongan en diferentes
posiciones su alfiler (persona) y observen lo que sucede.
¿Cuánto tarda una rotación completa y un giro completo alrededor del Sol?
R. - El movimiento de rotación tarda 24 horas.
- El movimiento de traslación tarda 365 días.
Desafíos:
- Si ponemos a la persona en la línea ecuatorial y hacemos rotar la Tierra,
¿Podrías identificar los siguientes momentos:
El momento en que la persona observa el amanecer.
El mediodía.
La puesta del Sol.
La medianoche.
- Imagina que estás en el Polo Sur: ¿Qué observarás en relación a la
luminosidad recibida del Sol durante un año entero rotando y
trasladándote? ¿Qué sucederá si estás en el Polo Norte? ¿Qué diferencia
existe con la situación anterior?
R. - Polo sur: en invierno serian más días oscuros y en verano mas
horas del día.
Polo norte más días de invierno y oscuridad.
- Si ponemos a la persona en nuestra latitud y simulamos un año entero,
rotando y trasladando la Tierra: ¿En qué puntos de la órbita la persona
observará el día más largo (luz) y el más corto?
R. - Según puntos de la orbita en verano en el sur de Chile hay más
horas de
luz. En inverno los días son más cortos.
- Haciendo predicciones acerca del efecto de la dirección de
los rayos de luz sobre los cuerpos
a. Si ponemos un pedazo de mantequilla o hielo a una cierta distancia,
directamente debajo de la lámpara, encendemos la luz y medimos el tiempo
que demora la mantequilla o hielo en derretirse.
R. - El hielo se derrite primero.
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b. Si cambiamos el ángulo de la lámpara, para que los rayos lleguen muy
inclinados, pero se mantiene la misma distancia entre la lámpara y el objeto.
¿Espera observar algunas diferencias? ¿Qué justificación tiene para plantear
eso?
R. - La mantequilla solo se pone blanda y no se derrite y en
comparación al anterior el hielo se demora mas en derretirse por
la inclinación de la lámpara llega menos calor, menos energía.
Repitan el experimento con otro pedazo de mantequilla o hielo, en lo posible,
de las mismas dimensiones.
Extrapolen los resultados obtenidos anteriormente con sus experiencias
cotidianas de percepción de calor durante las 24 horas del día. (Ambientes de
exteriores).
R. - En ambientes exteriores hay mas calor durante el día que en
ambientes cerrados es más frío puesto que no llegan los rayos del
sol tan directamente, al igual que en el experimento.
Desafíos:
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El verano es la estación del año más calurosa; entonces, es la época en que hay
una mayor intensidad de luz y más horas de iluminación.
Utilizando el modelo representen la estación de verano en el hemisferio sur.
- ¿Cuáles son los meses de verano, representados por esta situación?
R. Diciembre, enero, febrero y marzo.
- En un día (24 horas) en el verano, ¿hay más horas de iluminación o de
oscuridad?
R. Más horas de luz.
- ¿Cómo es el sentido del ángulo de inclinación del hemisferio norte,
respecto del Sol, comparado con el hemisferio sur?
R. Más de los 23º de inclinación menos luz más frío.
- ¿Cuál es la estación en el hemisferio norte?
R. Invierno.
Ubiquen la Tierra para producir un día de invierno en el hemisferio sur.
- ¿Cómo es la iluminación en el polo sur?
R. Menos luz en el invierno, mes de julio aproximadamente.
- ¿A qué mes del año, en el hemisferio sur, podría representar la posición
exhibida?
R. Mes de Julio.
- ¿Qué estación correspondería al hemisferio norte?
R. La estación de verano.
- ¿Cómo es la iluminación en el polo norte?
R. Más luz que el polo sur.
Ubiquen la Tierra en la estación de primavera en el sur.
¿Cuál es la inclinación del eje de la Tierra con respecto al Sol? (Recuerde que
la inclinación del eje con respecto a las estrellas no cambia, pero sí cambia con
respecto al Sol debido a la traslación de la Tierra).
R. El eje de rotación de la Tierra está inclinado unos 23,5º
aproximadamente con respecto al plano de la órbita que
describe alrededor del Sol
¿Cuál mes puede ser representado?
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R. Mes de Septiembre.
¿Qué estación tiene el hemisferio norte en esta época?
R. En otoño.
Para concluir, mueve la Tierra a través de una órbita completa, indicando las
posiciones que corresponden a las cuatro estaciones.
Compara el ángulo de los rayos de luz en verano respecto del invierno.
R. Rayos del sol más directos en verano y en invierno están mas
inclinados por
lo tanto son más débiles.
Compara el número de horas luz diaria del verano con respecto al invierno.
R. La luz del día más largos en verano.
Menos luz en invierno.
Un preconcepto que surge con frecuencia acerca de las estaciones, es que
tenemos verano cuando la Tierra está cerca del sol e invierno cuando está
lejos. ¿Como podrías refutar esta afirmación, de acuerdo a lo aprendido?
R. Se trata que los rayos solares caigan más verticales sobre el
hemisferio sur dando lugar al verano, mientras que en el otro
hemisferio los rayos son más inclinados y débiles y deben
atravesar débilmente la atmosfera provocando que se enfríen
antes de llegar a la tierra dando lugar al invierno.
Ósea que depende de la inclinación del eje la tierra y de sus
movimientos.
Formula una hipótesis para explicar el fenómeno de las estaciones del año.
R. Las estaciones del año dependen del eje de inclinación de la
tierra y de sus
movimientos.
Respondan las preguntas:
¿Qué aprendí?
R. Que las estaciones del año van de acuerdo al movimiento de
traslación y también del eje de inclinación que posee la tierra.
¿Cambiaron mis ideas?
R. Claro que la importancia de la inclinación del eje de la tierra.
¿Cómo?
R. A través del experimento y de la investigación.
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