Astronomía y Exploración Espacial

Proyectos / 5.º grado

5.º grado ⏱ 4 semanas · 8 sesiones de 45 min + 2 noches de observación en casa revision

Carta estelar del cielo colombiano

«¿Cómo le explico a alguien dónde está una estrella y cuánto tarda su luz en llegar?»

Ubicar las estrellas más brillantes del cielo de nuestra ciudad en un plano cartesiano (azimut y altura), medirlas de noche con el puño y colorearlas según su temperatura y su distancia en años luz.

Objetivo

Construir una carta estelar del cielo local en un plano cartesiano del primer cuadrante, localizar de noche al menos cinco estrellas con medidas de puño y dedos, y relacionar el color de cada estrella con su temperatura y su distancia con el tiempo que tarda su luz.

Producto final

Una carta estelar en cartulina cuadriculada (eje horizontal: azimut de 0° a 360°; eje vertical: altura de 0° a 90°) con 10 estrellas ubicadas, coloreadas por temperatura y con su distancia en años luz; y una tabla de observaciones de dos noches.

Materiales

  • Cartulina cuadriculada o papel milimetrado grande (cada cuadro = 10°)
  • Lápices de colores (azul, blanco, amarillo, naranja, rojo), regla y lápiz
  • Brújula (o la aplicación de brújula de un celular) para el azimut
  • Linterna con papel celofán rojo para leer la carta de noche sin perder la visión nocturna
  • Acceso al simulador Planisferio interactivo para obtener la altura y el azimut de cada estrella en la fecha y hora de la observación

Matemáticas que usa

  • Plano cartesiano, primer cuadrante: pares ordenados (azimut, altura)
  • Ángulos medidos con el cuerpo: un puño al brazo extendido ≈ 10°, un dedo ≈ 1°
  • Conversión de unidades de tiempo: segundos, minutos, horas, años
  • Decimales y porcentajes sencillos al comparar distancias

En el portal

Unidades: 5.º · U3: Estrellas y constelaciones5.º · U1: La velocidad de la luz

Lecciones y artículos: Simuladores:

Fases del proyecto

Semana 1 — El plano del cielo

  1. ¿Dónde está? Un niño señala una estrella imaginaria en el techo; otro, con los ojos cerrados, debe señalar la misma solo con instrucciones. Descubrimos que hacen falta dos números: hacia qué lado (giro desde el norte) y qué tan alto.
  2. Los dos ejes. En la cartulina dibujamos el eje horizontal (azimut: 0° es el norte, 90° el oriente, 180° el sur, 270° el occidente, 360° otra vez el norte) y el vertical (altura: 0° el horizonte, 90° justo encima de la cabeza). Cada cuadro vale 10°.
  3. Medir con el cuerpo. Con el brazo extendido, el puño cubre unos 10° y el dedo meñique 1°. Practicamos midiendo la altura de la ventana, de un árbol, del borde del tablero.
  4. Elegimos la fecha y la hora de observación (por ejemplo, un viernes a las 20:00) y la anotamos: la carta vale solo para esa fecha y hora, porque el cielo gira.

Semana 2 — Las coordenadas con el simulador

  1. En el Planisferio interactivo ponemos nuestra ciudad, la fecha y la hora elegidas.
  2. Cada pareja escoge una estrella brillante visible esa noche (por ejemplo Sirio, Rigel, Betelgeuse, Canopus, Procyon, Capella, Aldebarán, Alfa Centauri, Antares, Vega o Arturo, según la época) y anota su azimut y su altura en una tabla.
  3. Marcamos cada estrella en la carta como un punto en el plano: azimut en el eje horizontal, altura en el vertical. Escribimos el nombre al lado.
  4. Unimos con líneas punteadas las estrellas de una misma constelación (las Tres Marías de Orión, la Cruz del Sur).

Semana 3 — Las dos noches de observación

  1. Noche 1 (en casa, con un adulto): a la hora acordada, con la brújula buscamos el norte y, puño a puño, contamos los grados hasta cada estrella. Anotamos en la tabla el azimut y la altura medidos y los comparamos con los del simulador. Un error de un puño (10°) es normal.
  2. Noche 2: repetimos una hora más tarde. ¿Las estrellas están en el mismo sitio? (No: se movieron hacia el occidente unos 15°, porque la Tierra gira.)
  3. En clase, calculamos la diferencia entre lo medido y lo calculado para cada estrella y la escribimos en una columna «error».
  4. Anotamos también el color que cada uno vio: Betelgeuse se ve rojiza, Rigel azul-blanca, Sirio blanca brillante.

Semana 4 — Colores, distancias y presentación

  1. Con el simulador Espectro de cuerpo negro vemos que una estrella más caliente se ve más azul y una más fría, más roja. Coloreamos cada estrella de la carta con su color.
  2. Añadimos a cada estrella su distancia en años luz (tabla de la lección y las referencias). Pregunta: si Sirio está a 8,6 años luz, la luz que vimos salió de Sirio hace 8,6 años: ¿qué edad tenías tú?
  3. Convertimos: la luz del Sol tarda 8 minutos y 19 segundos; en segundos son 8 × 60 + 19 = 499 s. ¿Cuántos segundos tiene un año? (365 × 24 × 60 × 60 = 31 536 000 s.) ¿Cuántas veces más lejos está Sirio que el Sol? (8,6 años ÷ 499 s ≈ 8,6 × 31 536 000 ÷ 499 ≈ 540 000 veces.)
  4. Presentación: cada pareja muestra su estrella en la carta, dice sus coordenadas, su color, su temperatura aproximada y cuánto tarda su luz. La carta queda en el salón como mapa del cielo del colegio.

Matemáticas del proyecto

  • Pares ordenados: cada estrella es un punto (azimut, altura). Por ejemplo, una estrella en (120°, 40°) está hacia el sureste, a cuatro puños de altura.
  • Ángulos con el cuerpo: 1 puño = 10°, 1 dedo = 1°; 4 puños y 2 dedos = 42°.
  • Conversión de tiempo: 8 min 19 s = 499 s; 1 año = 31 536 000 s; 1 año luz es la distancia que la luz recorre en un año.
  • Porcentaje sencillo: un error de 5° en una altura de 50° es el 10 %.

Rúbrica de evaluación

CriterioEn procesoLogradoAvanzado
Usa el plano cartesianoUbica un punto con ayudaUbica 10 estrellas con sus pares ordenados correctosExplica por qué el eje horizontal llega a 360° y el vertical a 90°
Observa y mide de nocheObservó una noche sin medirMidió 5 estrellas con puño y dedos y calculó el errorExplica por qué las estrellas se movieron entre las dos noches
Relaciona color y temperaturaNombra el color de una estrellaColorea la carta y ordena 5 estrellas de más caliente a más fríaUsa el simulador para argumentar: «más caliente, más azul»
Trabaja con el tiempo de la luzSabe que la luz tarda en llegarConvierte minutos a segundos y años a segundos correctamenteCalcula cuántas veces más lejos está una estrella que el Sol

Variantes y extensiones

  • Cielo del año: hacer cuatro cartas (una por trimestre) y descubrir que Orión «se va» en junio y vuelve en diciembre.
  • Planetas invitados: marcar en la carta un planeta visible esa noche (el simulador lo muestra) y comprobar que no titila.
  • Carta en 3D: colgar del techo bolitas a alturas y ángulos de la carta para «caminar bajo el cielo».

Inclusión

  • La carta puede hacerse con chinches y lana sobre corcho para ubicar los puntos al tacto; las coordenadas se leen en voz alta.
  • Si en la ciudad hay mucha luz, observar solo las 3 o 4 estrellas más brillantes (Sirio, Canopus, Alfa Centauri, Betelgeuse se ven incluso desde ciudades grandes) o hacer la salida desde una terraza oscura con la familia.
  • Las noches de observación son en casa: quien no pueda, usa las coordenadas del simulador y compara con las medidas de un compañero.
  • Parejas con roles: uno mide con el puño, otro anota; luego cambian.

Seguridad

  • Observación nocturna siempre con un adulto, en un lugar conocido y seguro; avisar la hora de regreso.
  • Linterna roja para no tropezar y conservar la visión nocturna; no apuntar a los ojos.
  • Nunca mirar el Sol por el día para «buscar su azimut»: usar la sombra de un palo.
  • Ropa abrigada en ciudades frías y repelente en ciudades cálidas.

Referencias y fuentes de los datos

  • Medidas angulares con la mano: a la distancia del brazo extendido, el puño cubre unos 10°, el dedo meñique 1° y la mano abierta (meñique a pulgar) unos 20° (NASA Night Sky Network, «Measuring the sky with your hand»).
  • Distancias en años luz (ESA/Hipparcos y Gaia, redondeadas): Sirio 8,6; Alfa Centauri 4,4; Procyon 11; Vega 25; Arturo 37; Capella 43; Aldebarán 65; Betelgeuse ≈ 550 (muy incierta: 168 pc según Joyce et al. 2020, ApJ 902, 63); Rigel ≈ 860 (paralaje Hipparcos 3,78 mas, con gran incertidumbre; la lección redondea a 850); Antares ≈ 550 (170 pc, Hipparcos).
  • Colores y temperaturas aproximadas: Rigel y Vega azul-blancas (≈ 10 000 K o más), Sirio blanca (≈ 9 900 K), Sol amarillo (5 772 K, IAU 2015) y Capella amarilla (≈ 5 000 a 5 700 K, sistema doble), Arturo y Aldebarán naranjas (≈ 4 000 K), Betelgeuse y Antares rojizas (≈ 3 500 K). Valores redondeados de Carroll & Ostlie, An Introduction to Modern Astrophysics, apéndice G.
  • Ministerio de Educación Nacional (2006). Estándares Básicos de Competencias en Matemáticas, 4.º a 5.º: «Utilizo sistemas de coordenadas para especificar localizaciones y describir relaciones espaciales» y «Describo y argumento relaciones entre el perímetro y el área de figuras diferentes». Ciencias Naturales 4.º a 5.º: «Registro mis observaciones, datos y resultados de manera organizada y rigurosa (sin alteraciones), en forma escrita y utilizando esquemas, gráficos y tablas».