IMPARIAMO AD OSSERVARE UNA STELLA – IL SOLE Alcune attività didattiche di scienze del Prof. Vittorio Mascellani

Un itinerario didattico per la scuola secondaria di 1° grado SOLARLAB Un itinerario didattico per la scuola secondaria di 1° grado V. Mascellani – febbario 2012 Nessuna parte di questo DVD può essere riprodotta o distribuita in ogni forma o supporto senza l’autorizzazione scritta dell’autore.

SOLARLAB : UN PROGETTO DIDATTICO 1° ANNO Italiano Lettura e comprensione di brani e testi riguardanti gli antichi osservatori solari Geografia astronomica La volta celeste Determinazione dei punti cardinali Sistema di coordinate celesti e loro analogia con le coordinate terrestri Concetto di altezza di una stella come angolo Concetto di azimut Moto apparente diurno e annuo del Sole Lingua inglese Ricerca di brani in lingua riguardanti Stonehenge Educazione artistica Produzione di disegni di alcune antiche rappresentazioni del Sole

SOLARLAB : UN PROGETTO DIDATTICO 2° ANNO FISICA Ottica Sorgenti di luce Propagazione rettilinea Della luce Diffusione e rifrazione Le lenti e gli specchi Gli strumenti ottici Il telescopio Meccanica Dinamica Le forze; misura di una forza;composizione di forze; il moto dei corpi; velocità e accelerazione I Principi della Dinamica ITALIANO Lettura e comprensione di brani scritti da Galilei STORIA “Galileo Galilei inserito nel contesto storico del ‘600. Il “ caso Galilei “ GEOG. ASTR. Piano dell’ Eclittica e dello Equatore Celeste. Le stagioni e il calendario SCIENZE Il Sistema Solare Il moto dei pianeti Le Leggi di Keplero INGLESE Traduzione dei brani tratti Ad es. dal testo: “It’s your Turn now " ARITMETICA Rapporti e proporzioni Geometria Similitudine Omotetia

SOLARLAB : UN PROGETTO DIDATTICO 3° ANNO FISICA ELETTRICITA’ MAGNETISMO Proprietà elettriche e magnetiche della materia La corrente elettrica Forze elettriche e magnetiche Modelli atomici GEOMETRIA La geometria della sfera La proiettività e i principi di Costruzione delle carte geografiche ED. TECNICA L’ ENERGIA ED. ARTISTICA Ricerca e rilevamento fotografico di meridiane della zona INGLESE Lettura e traduzioni tratte ad es. dal testo di O. Gario; A. Tabone, The Merry – Go – Round Star Gazing , Loescher ed.

LA MISURA DEL DIAMETRO LINEARE DEL SOLE  PREREQUISITI Esperienze sulla misura delle dimensioni degli oggetti Elementi di calcolo degli errori (se lo si ritiene opportuno) Similitudine ed omotetia. Proporzionalità Elementi di ottica: differenza tra corpi luminosi ed illuminati; propagazione rettilinea della luce; formazione delle ombre; formazione di immagini (camera oscura); elementi qualitativi sulla diffrazione; conoscenza della legge di proporzionalità inversa tra illuminamento I e quadrato della distanza L, dall’osservatore ( I  k * 1 / L 2 ). STRUMENTI Un tubo di cartone o in PVC (tipo quello per contenere i disegni) di lunghezza maggiore o uguale a 100 cm chiuso ad un’estremità da un foglio di carta traslucido (meglio se millimetrato) e dall’altra da uno di carta stagnola. Nel centro di quest’ultimo si pratica, con uno spillo, una fenditura circolare del diametro di circa 0,1 cm. Se le dimensioni del foro sono troppo piccole < (1 mm) si osservano fenomeni di diffrazione per cui la luce non viaggia più in linea retta e quindi non si può più considerare valido lo schema della diapositiva n. 10 . Se il foro ha un diametro > 1 mm si può immaginare che esso sia formato da tanti fori ognuno dei quali produce un’immagine circolare che va a sovrapporsi a quelle formate dagli altri; il disco immagine complessivo risulta perciò essere più luminoso ma con i bordi poco nitidi. Per ottenere i risultati migliori si può procedere per tentativi lasciando invariata la lunghezza della camera oscura e variando l’apertura della fenditura. Un treppiedi su cui collocare il tubo di cartone con un opportuno sistema di fissaggio.

SVOLGIMENTO 1) Si rivolge l’estremità della camera oscura contenente il foro verso il Sole. 2) Si osserva sullo schermo traslucido una macchia luminosa circolare (immagine del disco solare). Più lungo è il tubo della camera oscura più grande è il cerchietto ma meno luminoso (Legge dell’inverso del quadrato della distanza). Diapo. n. 8  

3) Si misura con un righello il diametro ( d ) del dischetto luminoso ( se si usa la carta millimetrata l’operazione di misura è più semplice ). 4) Si risolve il problema geometrico della diapositiva n. 10. Conoscendo la distanza L della Terra dal Sole (valore medio di circa 150.000.000 km) e applicando i principi della similitudine ai triangoli AFB e CFE, si può risolvere la seguente proporzione: D : d = L : l dove D è il diametro lineare del Sole, d è il diametro del dischetto luminoso; l è la lunghezza del tubo di cartone.

Schermo con riferimento fisso da incollare nella parte posteriore del tubo di cartone.

La rotazione del Sole

OBIETTIVO Calcolare quanto tempo impiega il Sole a ruotare su se stesso utilizzando lo spostamento apparente di un gruppo di macchie sul disco del sole.

Matita, compasso, righello, calcolatrice. STRUMENTI Immagini scattate dalla sonda SOHO e trasmesse via Internet. http://sohowww.nascom.nasa.gov/ Disco solare con un reticolato di meridiani e paralleli ( diapositiva n. 17 ). Matita, compasso, righello, calcolatrice.

SVOLGIMENTO Disegna su di un foglio di carta da lucido un cerchio del diametro pari al disco del Sole che vedi riprodotto nella diapositiva n.17. Se preferisci puoi fotocopiare su carta da lucido la griglia fornita (n. 18), dopo averla opportunamente dimensionata. Sovrapponi il cerchio che hai disegnato ( o la griglia ) sull’immagine del Sole riprodotta nella diapositiva n. 19. Segna con una matita la posizione delle macchie solari. Le macchie sono contrassegnate con un numero che le identifica. Stacca il foglio dallo schermo del computer e cerca di riprodurre ogni macchia con la sua ombra e penombra. Ripeti le istruzioni dal n. 2 al n. 5 (utilizzando lo stesso cerchio disegnato sullo stesso foglio di carta da lucido, ) per ognuna delle immagini del disco solare riprodotte nelle diapositive dal n. 19 al n. 27. 7. Nelle immagini allegate sono riportate in scala le dimensioni dei pianeti Terra e Giove. Il segmentino a sinistra equivale alle dimen sioni di 10 diametri terrestri.

La misura delle dimensioni di una macchia solare Obiettivo: Stimare le dimensioni di una macchia solare. Strumenti: Griglia con diametro graduato riportata nella diapositiva n. 29. Fotografia del disco solare con una o più macchie, riportata nella diapositiva n. 30. Carta da lucido su cui fotocopiare la griglia graduata. Svolgimento: Fotocopia la griglia della diapositiva 29 su un foglio di carta da lucido dopo aver ridotto il diametro alle dimensioni di quello dell’immagine del Sole riportata nella diapositiva n. 30. Sovrapponi la griglia all’immagine e valuta sulla scala graduata le dimensioni della macchia grande riportata sull’immagine. In alternativa, conoscendo il diametro del Sole, calcola il fattore di scala dell’immagine e fai una stima del diametro della macchia. Ripeti la procedura per determinare le dimensioni di altre macchie. Attenzione: a rigore la misura andrebbe effettuata su di una macchia nelle vicinanze dell’ equatore solare. Per i nostri scopi va bene anche solo una stima. Conclusioni: Il diametro della macchia n. 1384 (ombra + penombra ) è di …………………. km. Conoscendo il diametro della Terra, quante volte il nostro pianeta sarebbe contenuto nella macchia n. 1384 ? ………….. volte.

TEST SUI CONTENUTI DELLA VISITA ALL’ OSSERVATORIO SOLARE Il Sole è: Un pianeta Una stella Un asteroide Un buco nero 2. Una stella è: Una massa di gas inerte Un punto luminoso in cielo che brilla di luce propria Una sfera di gas che brucia ad altissima temperatura Una massa di sostanza chimiche che bruciano 3. Il Sole è costituito da: nucleo, zona radiativa, corona, cromosfera, fotosfera corona, cromosfera, nucleo, zona radiativa, fotosfera nucleo, zona radiativa, fotosfera, corona, cromosfera nucleo, zona radiativa, fotosfera, cromosfera, corona 4. Il “motore” delle stelle è la: Scissione nucleare Fissione nucleare c) Fusione del carbonio d) Fusione dell’idrogeno

5. Le macchie solari furono osservate per la prima volta con un telescopio da: Copernico Keplero Newton Galilei 6.Una macchia solare è : a) Una zona del Sole che non emette luce visibile b) Un buco nero del Sole c) Una zona della fotosfera a temperatura minore della fotosfera circostante d) L’ombra di un pianeta che orbita tra la Terra e il Sole 7. Le macchie solari: Sono fisse sul disco del Sole Cambiano la loro posizione nel tempo Cambiano forma e dimensioni Seguono la rotazione del Sole Attenzione: sono ammesse più risposte 8. Il massimo di attività solare si ripete all’incirca ogni: 5 anni 10 anni 11 anni 12 anni

9. Il diametro del Sole è: 100.000 km 300.000 km 1.700 km 1.690.000 km 10. La distanza media del Sole dalla Terra è di: 1.500 km 1.500.000 km 3.000.000 km 150.000.000 km 11. La fotosfera è: Uno strato di plasma che non emette luce visibile L’unico strato che emette radiazioni L’unico strato dal quale riceviamo la luce visibile e il calore La superficie solida del Sole 12. Conoscendo le dimensioni del raggio terrestre, quante volte la Terra può essere contenuta nella macchia di cui hai stimato il diametro? Nessuna Più di una volta ma meno di 3 compreso Più di 3 volte 100 volte

RISPOSTE AL TEST 1.b ; 2.c; 3.d ; 4.d; 5.d ; 6.c ; 7.c –d ; 8.c ; 9.d ; 10.a ; 11.c ; 12. b. Nessuna parte di questo DVD può essere riprodotta o distribuita in ogni forma o supporto senza l’autorizzazione scritta dell’autore.