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Quanto e stellata la notte?. Gli studenti misurano la brillanza del cielo Prof. Roberto Nesci, Universita La Sapienza Prof. Aldo Altamore, Universita.

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Presentazione sul tema: "Quanto e stellata la notte?. Gli studenti misurano la brillanza del cielo Prof. Roberto Nesci, Universita La Sapienza Prof. Aldo Altamore, Universita."— Transcript della presentazione:

1 Quanto e stellata la notte?

2 Gli studenti misurano la brillanza del cielo Prof. Roberto Nesci, Universita La Sapienza Prof. Aldo Altamore, Universita RomaTre Dr. Ilaria De Angelis, Universita RomaTre Con la collaborazione di: Museo del Bali, Saltara (PU) (coordinamento scuole delle Marche) Prof. Antonio Princi, Roma (coordinamento scuole di Roma) dott. Giuseppe Cirimele (realizzazione database web)

3 Obiettivi dell esperienza 1.Familiarizzare gli studenti col cielo tramite attivita pratiche; 2.Far partecipare gli studenti ad una VERA attivita di rilevamento di dati scientifici; 3.Favorire contatti tra studenti di scuole diverse; 4.Sensibilizzare gli studenti agli argomenti della migliore illuminazione e del risparmio energetico.

4 Storia del progetto Il progetto e iniziato nell anno scolastico 2008/09, in concomitanza con l Anno Internazionale dell Astronomia. In quell anno ha coinvolto 11 licei e 2 scuole medie del Lazio. Gli osservatori effettivi sono stati 102, con 560 osservazioni. L anno successivo, 2009/10, si sono iscritte 10 scuole medie della Provincia di Latina e un Liceo di Roma. Di fatto hanno partecipato solo 3 scuole, con 24 osservatori effettivi, per un totale di 78 osservazioni.

5 Anno scolastico 2010/11 hanno partecipato al progetto 18 scuole: 12 nella zona di Roma (Lazio) 6 nella zona di Pesaro-Urbino (Marche). I ragazzi iscritti sono stati 180 Osservatori effettivi 97 Sono stati raccolti piu di 1100 dati

6 Elenco scuole scuola citta'regioneiscrittiosservatoridati Astrofili UrbinoUrbinoMarche I.C. G. PadalinoFanoMarche7414 I.C. Marco PoloPesaroMarche IC "Gio' Pomodoro"OrcianoMarche515 ICS E MatteiAcqualagnaMarche512 LEOPARDISaltaraMarche ITAER De PinedoRomaLazio L.C. G.CESARERomaLazio1012 VITTORIO GASMANNRomaLazio513 L.C. SOCRATERomaLazio L.C.CAVOURRomaLazio6449 L.S. A. LABRIOLAOstiaLazio10955 L.S. CannizzaroRomaLazio216 L.S. LEVIRomaLazio L.S. PasteurRomaLazio100 L.S. PEANORomaLazio14344

7 Qualche dato statistico Istogramma del numero di osservazioni per studente Valore medio 12 Istogramma delle magnitudini osservate: media migliori osservazioni 4.6 Media totale dati 3.6

8 Qualche commento didattico Nonostante la procedura per la registrazione fosse stata semplificata, e nonstante diversi richiami, si sono avuti numerosi casi (13/111) di studenti che hanno compiuto osservazioni ma non hanno indicato la loro posizione geografica (Longitudine e Latitudine), rendendo inutilizzabili i loro dati. In 12/1150 casi la altezza sull orizzonte della stella osservata e stata riportata come superiore a 90 gradi ! In 170 casi l altezza riportata della stella era largamente impossibile. In molti casi l altezza era comunque evidentemente errata, anche se non impossibile, data l ora e la data di osservazione. Sono state riportate alcune osservazioni di stelle basse sull orizzonte, anche se era esplicitamente richiesto di non fare osservazioni sotto I 30 gradi. Ne deduco che c e nell insegnamento della geometria qualche problema strutturale che rende difficile ai ragazzi fare un uso pratico delle nozioni riguardanti gli angoli.

9 Posizioni osservatori

10 Osservatori nelle Marche

11 Zona di Fano

12 Zona di Saltara

13 Zona di Urbino

14 Da Cinzano 2001 Il colore indica la magnitudine delle stelle piu deboli visibili Rosso 4.50 Arancio 5.00 Giallo 5.25 Verde 5.50 Blu 5.75 Nero 6.00 Inquinamento luminoso in Italia

15 Asiago Quanto e' stellata la notte?15 Confronto con DeGraeve et al. 1972

16 Le Marche in dettaglio legenda >6.0 nero grigio blu scuro blue chiaro azzurro giallo giallo oro arancione arancione scuro rosso <3.75 violetto Visibilita delle stelle ad occhio nudo (Cinzano 2001)

17 Come confrontare i nostri dati con la mappa di Cinzano? La mappa di Cinzano e calcolata in base a due elementi: 1.la luce emessa verso lalto e vista dai satelliti DMSP (Defense Meteorological Satellite Program) dellAeronautica Militare degli Stati Uniti; 2.un modello di diffusione della luce nellatmosfera terrestre. La risoluzione della mappa e di circa 5 km, quindi per un confronto bisogna mediare i dati del nostro campionamento su aree di dimensioni confrontabili. La visibilita delle stelle ad occhio nudo dipende da molti fattori: 1.Esperienza dellosservatore 2.Adattamento al buio 3.Eta dellosservatore 4.Altezza delle stelle sullorizzonte 5.Trasparenza dellatmosfera 6.Luminosita del cielo

18 Tecnica utilizzata Per ottenere un valore ragionevole delle visibilita delle stelle, partendo da un insieme di dati di osservatori non esperti, ho deciso di: 1.prendere per ciascun osservatore il dato migliore; 2.definire aree geografiche omogenee; 3.calcolare la mediana dei dati in ciascuna area geografica; 4.calcolare la deviazione standard dei dati come indice della dispersione dei dati nellarea. I calcoli sono stati fatti utilizzando un foglio di calcolo elettronico

19 Tabella Marche ZonaOssMagCinzanoMag Fano103.5arancione Saltara75.5Giallo oro Calcinelli95.7Giallo oro Frontone35.8Blu chiaro Orciano12.1azzurro Tavullia15.5giallo Urbino76.0giallo Lucrezia105.7Giallo oro

20 Confronto con Cinzano Il punto discrepante e quello di Fano, che peraltro ha 10 osservatori. La retta di fit e forzata a passare per l origine, la pendenza e nettamente minore di 1, indice che la visibilita delle stelle e migliore del valore aspettato. Si conferma che la visibilita delle stelle dipende dalle condizioni locali, non valutabili sulla scala del satellite

21 I dati del Lazio Distribuzione degli osservatori nel Lazio

22 Zona Ostia media

23 Zona Roma Colombo media

24 Zona Roma Centro

25 Zona Roma Sud

26 Mappa Lazio Visibilita aspettata delle stelle nel Lazio Colore magnitudine Rosso Marron Arancio Giallo scuro Giallo oro Blu chiaro Blu medio Blu scuro

27 Confronto dati-aspettative zona n best mdn med disp aspettato ostia colombo romaest romacc

28 Statistica generale zona n best mdn med sigma best_lazio best_roma best_ostia best_colombo best_romaest best_romacc best_marche best_fano best_marche_ovest best_marche_sud best_saltara

29 Valori per ambiente Ambiente media dev.st Urbano Periferia Campagna

30 Confronto su anni successivi Per la zona di Roma sono disponibili dati su tutti e tre gli anni, anche se con valore statistico diverso. Sono raccolti nella tabella seguente: AnnoNordEstCentroOvestSudOstia 2009 Osserv Osserv Osserv

31 Cosa si vede in media? Istogramma magnitudini osservate da tutti gli studenti nel 2011 Istogramma magnitudini osservate da tutti gli studenti nel 2009 Istogramma magnitudini osservate da tutti gli studenti nel 2010

32 Quanto hanno osservato? Osservazioni per studente nel 2009; media 5.3 Da 1 a 51 Osservazioni per studente nel 2011; media 12.0 Da 1 a 156

33 Un confronto strumentale lo Sky Quality Meter Lo Sky Quality Meter (SQM) e un semplice strumento che misura la brillanza del fondo cielo con un sensore CCD: in pratica e un esposimetro per bassi livelli di luminosita. Uno SQM e operativo in maniera continuativa sul tetto del Dipartimento di Fisica della Universita La Sapienza dal Lo strumento e accessibile pubblicamente al sito astrowww.phys.uniroma1.it/sqm/. MAGN. stellebrillanza cielo La seguente tabella, calcolata dai fabbricanti dello SQM, permette un confronto tra la visibilita delle stelle ad occhio nudo e la brillanza del cielo.

34 Asiago Quanto e' stellata la notte?34 I dati dell SQM di Roma Grafico della brillanza del cielo in una notte nuvolosa e in una notte serena. Le nuvole riflettono la luce dispersa verso lalto dalla illuminazione stradale e producono una brillanza del cielo molto maggiore di quella prodotta dallatmosfera pulita in assenza di nubi. Lo SQM e quindi un ottimo misuratore della copertura nuvolosa notturna di una citta.

35 Asiago Quanto e' stellata la notte?35 Statistica SQM Roma 2010/11 Dispersione dei dati rispetto ad un andamento lineare nella notte. Le notti serene hanno dispersione minore. Brillanza media del cielo nelle notti nellanno 2010/11. Nelle notti piu trasparenti si raggiunge la 18-ma mag/arcsec2. Le notti serene sono circa un terzo (115/365)

36 Confronto visuale-SQM Roma centro anni Studenti SQM 4.00 Cinzano In condizioni di cielo sereno, la brillanza del cielo al centro di Roma e di 18.0 mag/arcsec ^2. Dalla tabella suddetta verrebbe una magnitudine limite di circa 4, in sostanziale accordo con la mappa di Cinzano.

37 Conclusioni Risultati principali: 1.Accordo della mappa del progetto con la mappa di Cinzano per quanto riguarda landamento generale. 2.Differenze sensibili nei valori numerici di magnitudine limite rispetto alle aspettative. 3.Forti dispersioni dei dati tra diversi osservatori anche a breve distanza geografica. 4.Bassa visibilita delle stelle al centro di una citta anche piccola (Fano, Anagni), confrontabile con quella allinterno di Roma. 5.Visibilita migliore del previsto nelle localita di campagna. 6.Buona affidabilita dello strumento SQM per monitorare la copertura nuvolosa e variazioni a lungo termine della trasparenza del cielo.


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