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Volumen II - Número 3 – Febrero/Julio 2023
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Unidos bajo una misma estrella: comparación del movimiento
diario del Sol observado desde distintas localidades
Together below the same star: comparison of the daily motion of
the Sun observed from different cities
Diego Galperin
1
,
2
Josué Dionofrio
3
Marcelo Alvarez1
Leonardo Heredia2
Eduardo Arias Navarro
4
Galperin, D. et al. (2023). Unidos bajo una misma estrella: comparación del movimiento diario del Sol
observado desde distintas localidades. Nuevas Perspectivas, II (3) Pp. 12-23.
Resumen: El proyecto “Unidos bajo una misma estrella” propone que estudiantes de secundaria de
localidades distantes reconstruyan la trayectoria diaria del Sol en el cielo a partir de observaciones
llevadas a cabo desde sus propias casas. Cada estudiante debe medir la dirección y el largo de la
sombra de un gnomon en cuatro horarios distintos del día, volcando luego sus datos en una planilla
de cálculo que representa los valores medidos en un gráfico polar. El proyecto se implementó en
cuatro ciudades, tres de Argentina y una de Costa Rica, lo que permitió elaborar conclusiones sobre
el carácter local del movimiento diario solar. Los resultados obtenidos evidencian la precisión de la
metodología utilizada y la necesidad de incorporar la corrección por declinación magnética. La
propuesta favoreció la vinculación de los estudiantes con su entorno celeste y el desarrollo de
competencias científicas relacionadas con la medición, el análisis de datos y la modelización.
Palabras Clave: Observación, movimiento diario del Sol, gráfico polar, declinación magnética.
1
Laboratorio de Investigación en Didáctica de las Ciencias Naturales, Universidad Nacional de Río Negro, Bariloche,
Argentina. Contacto: dgalperin@unrn.edu.ar.
2
Instituto de Formación Docente Continua de El Bolsón, Río Negro, Argentina.
3
Colegio Highest College Hull Cordell, Buenos Aires, Argentina.
4
Universidad de Costa Rica, Sede de Occidente.
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Abstract: The "Together below the same star" project proposes that high school students living in
distant locations reconstruct the daily path of the Sun in the sky from observations carried out from
their own homes. Each student must measure the direction and length of a gnomon's shadow at
four different times and enter their data into a spreadsheet that represents the measured values on
a polar graph. The implementation in four cities, three from Argentina and one from Costa Rica,
allowed drawing conclusions about the local nature of the daily solar motion. The results show the
precision of the methodology used and the need to incorporate the magnetic declination correction.
The proposal favored the connection between the students and their celestial environment and the
development of scientific skills related to measurement, data analysis and modeling.
Keywords: Observation, daily solar motion, polar graph, magnetic declination.
Introducción
La Astronomía es un área de gran interés y fascinación para personas de todas las edades. Los
planetas, estrellas y demás cuerpos celestes despiertan enorme curiosidad, cuestionamientos,
formulación de preguntas y, sobre todo, la revisión de nosotros mismos, y de nuestro lugar en el
universo. Es así como las series, películas, artículos y demás materiales referidos a este tema son de
habitual lectura y admiración por gran parte de la población. Sin embargo, la mayoría de la gente no
se encuentra acostumbrada a levantar la vista para observar el cielo y los fenómenos que allí
ocurren, tal como hizo la humanidad durante siglos. Esto no llama demasiado la atención dado que
la mayor parte de los materiales educativos y de divulgación sobre la temática presentan
habitualmente información relacionada con cómo se desplazan los astros vistos desde el espacio
exterior, dejando de lado explicaciones que se centren en describir cómo gran parte de los mismos
son visibles a simple vista en el cielo.
Una de las causas de esta situación se relaciona con la importante contaminación lumínica que
caracteriza los cielos de las grandes ciudades, lo que dificulta la posibilidad de observación de astros
de escaso brillo. Sin embargo, existen cuerpos astronómicos sencillos de reconocer con una guía
adecuada: varios planetas, ciertas estrellas de gran luminosidad, tales como aquellas que integran
las constelaciones más representativas del cielo, la Luna y, sin dudas, el Sol. Esto brinda a los
estudiantes la oportunidad de aprender cuestiones de Astronomía cotidiana que no suelen ser
desarrolladas en las instituciones educativas.
En este sentido, el movimiento diario del Sol en el cielo presenta características locales que deben
ser enseñadas y para las cuales no basta con explicar que el mismo es una consecuencia de la
rotación terrestre dado que, visto de ese modo, parecería que dicho desplazamiento es idéntico
para todos los observadores situados en la superficie de nuestro planeta. Por el contrario, si se
presta atención es sencillo visualizar diferencias sustanciales relacionadas con la época del año y con
nuestra posición respecto al Ecuador. En consecuencia, se torna posible relacionar la forma en que
se produce dicho recorrido diario con la ubicación del observador.
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A partir de estas ideas se elaboró una propuesta didáctica para la reconstrucción del recorrido diario
del Sol en el cielo a partir de unas pocas mediciones de la longitud y la dirección de la sombra de una
estaca vertical (gnomon) llevadas a cabo por cada estudiante desde su propia casa. La misma fue
implementada previamente con un curso de secundaria en contexto de no presencialidad escolar,
mostrando una evolución favorable de los conocimientos del alumnado (Galperin et al., 2021).
A partir de dicha propuesta se creó el proyecto “Unidos bajo una misma estrella” en el cual se utiliza
la misma metodología con escuelas de distintas ciudades con el objetivo de comprender cómo es la
trayectoria diaria del Sol en el cielo en cada una de ellas y de compararlas con el fin de elaborar
conclusiones sobre la relación entre las diferencias observables y la latitud del lugar. Como primera
experiencia, se intentó determinar si las incertezas producidas durante el proceso de medición de
cada estudiante permitían obtener resultados que hagan posible extraer conclusiones posteriores.
A continuación se detallan los resultados del proyecto llevado a cabo para el equinoccio de marzo de
2022, del cual participaron estudiantes y docentes de cuatro ciudades, tres del hemisferio sur y una
del hemisferio norte: Buenos Aires, Bariloche y El Bolsón (de Argentina) y San Ramón (de Costa Rica).
Dado que este proyecto marca una continuidad con la propuesta desarrollada anteriormente (íbid.),
se reiteran sus aspectos teóricos más importantes y se sugiere su visualización completa aquí.
Marco teórico
Sistemas de referencia y enseñanza de la astronomía
Dadas las dificultades detectadas en diferentes investigaciones en relación a la comprensión de los
fenómenos astronómicos cotidianos (día/noche, estaciones del año y fases lunares) por parte de
estudiantes de todos los niveles educativos (Baxter, 1989; Schoon, 1992; Trumper, 2001; Chiras y
Valanides, 2008; Alvarez et al., 2018), algunos trabajos sugieren que las mismas pueden relacionarse
con la utilización de explicaciones basadas en los movimientos de la Tierra y de la Luna vistos desde
el espacio exterior (sistema de referencia heliocéntrico). Esto implica determinadas habilidades
visoespaciales para su comprensión dado que requiere superponer dos puntos de vista diferentes: el
externo a la Tierra junto con el visible desde su superficie (Black, 2005; Plummer et al., 2014). Por su
parte, otro enfoque posible propone utilizar el sistema de referencia topocéntrico, centrado en un
punto de la superficie terrestre, el cual permite construir explicaciones a partir de la descripción de
los movimientos que realizan los astros en el cielo local vistos desde la propia posición del
observador (Galperin, 2016).
Pese a las dificultades mencionadas, la mayoría de los libros escolares y recursos audiovisuales que
se utilizan para la enseñanza de la astronomía presentan los fenómenos celestes explicados
utilizando el sistema de referencia heliocéntrico: a partir de los movimientos de los astros vistos
desde el espacio exterior (Galperin y otro, 2017; Galperin et al., 2020). Esto deja de lado la
posibilidad de explicar en forma sencilla el ciclo día/noche a partir del movimiento diario del Sol en
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el cielo, del horizonte oriental al occidental, con su plano de movimiento inclinado hacia el norte o el
sur (según el hemisferio).
La utilización del sistema de referencia topocéntrico permite acercar a los estudiantes a sus propias
vivencias astronómicas cotidianas posibles de percibir desde sus propias casas. Esto favorece la
enseñanza de tópicos de relevancia, como sistema de referencia y modelo científico, además de
promover el desarrollo de competencias vinculadas al trabajo científico, tales como la generación de
hipótesis, la modelización, la elaboración de predicciones y la confrontación de las propias ideas con
los fenómenos del mundo natural.
El movimiento diario del Sol en el cielo: el día y la noche
Para describir el movimiento de los astros en el cielo local se define el horizonte astronómico, el cual
se caracteriza como el plano tangente a la Tierra en una determinada ubicación. A partir de ello, la
posición de un astro puede indicarse mediante dos coordenadas que dependen de la ubicación del
observador. La altura (h) indica el ángulo vertical que hay que medir desde el horizonte local hasta
llegar al astro. Por su parte, el acimut (z) es el ángulo horizontal medido desde una dirección de
referencia girando en sentido horario hasta la proyección vertical del astro sobre el horizonte. En
este proyecto se decidió tomar como referencia la dirección norte con el fin de compatibilizar los
valores medidos con lo que indica el software astronómico Stellarium (www.stellarium.org).
Dado que la esfera celeste gira constantemente debido a la rotación terrestre, los astros van
modificando su acimut y altura en forma continua. De este modo, es posible describir el movimiento
diario del Sol como aquel que realiza desde que sale por un punto del horizonte oriental (el levante)
hasta que se pone, varias horas después, por algún punto del horizonte occidental (el poniente). En
ambas situaciones su altura es 0°, aunque su acimut varía debido a que su lugar de salida y puesta
cambia a lo largo del año. Luego de su salida, el Sol aumenta continuamente su altura hasta llegar al
mediodía solar, instante en que posee su altura máxima del día al cruzar el meridiano local. En ese
momento, el Sol se ubica mirando en dirección hacia el norte (para latitudes medias del hemisferio
sur) y, por lo tanto, la sombra de un gnomon se proyectará justo en la dirección sur, siendo su
longitud la menor de todo el día. En latitudes medias del hemisferio norte, en cambio, el Sol se ubica
hacia el sur en el mediodía solar, por lo que la sombra del gnomon apunta hacia el norte en ese
instante. Luego del mediodía solar, el Sol continúa su movimiento disminuyendo paulatinamente su
altura hasta su puesta.
El ascenso y descenso del Sol en el cielo no se produce en forma vertical dado que su plano de
movimiento (llamado eclíptica) forma un cierto ángulo α respecto al horizonte local, cuyo valor tiene
relación con la latitud φ del lugar: α = 90° - φ (Figura 1). En el hemisferio sur dicho plano se
encuentra inclinado hacia el norte respecto a la vertical, mientras que se encuentra inclinado hacia
el sur en el otro hemisferio. Por ese motivo, el Sol nunca se ubicará justo encima de nuestras
cabezas (el cenit) si estamos fuera de la franja comprendida entre los trópicos (latitudes mayores a
23,5°), por lo que un gnomon proyectará sombra todos los días del año. A su vez, es posible medir el
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largo de las sombras de un gnomon en fecha de equinoccio, hallar la más corta de ellas
correspondiente al mediodía solar y, a partir de ello, calcular la latitud φ del lugar: φ = 90° - hSOL.
Figura 1. Movimiento diario del Sol en el cielo y posición del Sol en el mediodía solar para una localidad situada
en latitudes medias del hemisferio sur, con el plano de movimiento inclinado hacia el norte.
El proyecto “Unidos bajo una misma estrella”
Este proyecto propone comparar la trayectoria diaria solar al ser observada en la misma fecha desde
distintas latitudes con el fin de construir un modelo topocéntrico acerca de cómo se desplaza el Sol
en el cielo que pueda ser útil para cualquier ubicación sobre la superficie terrestre. Se plantea que
cada estudiante realice unas pocas mediciones desde su casa, registrando la dirección y la longitud
de la sombra de un gnomon en cuatro horarios distintos, volcando luego sus mediciones en una
planilla de cálculo online para cada localidad. A partir de los datos medidos, la planilla representa el
acimut y la altura del Sol en un gráfico polar, pudiéndose reconstruir de este modo el recorrido que
siguió el Sol en el cielo ese día. La propuesta completa puede consultarse aquí.
Para el diseño de la actividad se consideró que las diferencias en los valores de acimut y altura
debidas a que los estudiantes se encuentran en distintos lugares de observación dentro de la misma
ciudad debían ser menores que las incertezas experimentales presentes al realizar cada medición.
Del mismo modo, se consideró poco significativo el efecto experimental de la variación del recorrido
diario del Sol en un lapso de pocos días. En consecuencia, se propuso que las mediciones se realicen
en un lapso de una semana en fecha cercana a un equinoccio. Esto evita introducir anticipadamente
un fenómeno adicional: que los lugares de salida y puesta del Sol cambian durante el año.
Cada docente recibió un material escrito en el que se explicaba el dispositivo a construir por cada
estudiante, el cual consiste en un cartón cuadrado de unos 50 cm de lado al que deben pegarle en su
centro un círculo graduado de 0° a 360° que se les entrega para recortar. En el centro tienen que
colocar un palillo (gnomon) de unos 10 cm de alto con el fin de medir la longitud y el ángulo
correspondiente a su sombra (Figura 2). Se les indica que deben medir la altura del palillo con
precisión, que tienen que apoyar el dispositivo sobre una superficie horizontal y que es importante
asegurar la verticalidad del gnomon (con un hilo y un peso colgado de él a modo de plomada). A su
vez, el dispositivo debía ser orientado para que los 180° indicados en el transportador apunten hacia
el norte. Para ello se debía utilizar una brújula o una aplicación del celular que cumpla con tal