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

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

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

SOLARLAB : UN PROGETTO DIDATTICO 2° ANNO

SOLARLAB : UN PROGETTO DIDATTICO 3° ANNO

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

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

OBIETTIVO

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

1. 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.2. Sovrapponi il cerchio che hai disegnato ( o la griglia ) sull’immagine

del Sole riprodotta nella diapositiva n. 19. 3. Segna con una matita la posizione delle macchie solari. 4. Le macchie sono contrassegnate con un numero che le identifica.5. Stacca il foglio dallo schermo del computer e cerca di riprodurre

ogni macchia con la sua ombra e penombra.6. 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

1. Il Sole è:a) Un pianetab) Una stellac) Un asteroided) Un buco nero2. Una stella è:a) Una massa di gas inerteb) Un punto luminoso in cielo che brilla di luce propriac) Una sfera di gas che brucia ad altissima temperaturad) Una massa di sostanza chimiche che bruciano3. Il Sole è costituito da:a) nucleo, zona radiativa, corona, cromosfera, fotosferab)  corona, cromosfera, nucleo, zona radiativa, fotosferac)  nucleo, zona radiativa, fotosfera, corona, cromosferad)  nucleo, zona radiativa, fotosfera, cromosfera, corona4. Il “motore” delle stelle è la:a) Scissione nucleareb)  Fissione nucleare c)    Fusione del carboniod)    Fusione dell’idrogeno

5. Le macchie solari furono osservate per la prima volta con un telescopio da:a)Copernicob) Kepleroc) Newtond) Galilei6.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 Sole7. Le macchie solari: a)Sono fisse sul disco del Soleb) Cambiano la loro posizione nel tempoc) Cambiano forma e dimensionid) Seguono la rotazione del Sole        Attenzione: sono ammesse più risposte8. Il massimo di attività solare si ripete all’incirca ogni:a)5 annib) 10 annic) 11 annid) 12 anni

9. Il diametro del Sole è:a) 100.000 kmb)  300.000 kmc)  1.700 kmd)  1.690.000 km10.  La distanza media del Sole dalla Terra è di:a) 1.500 kmb)  1.500.000 kmc)  3.000.000 kmd)  150.000.000 km11. La fotosfera è:a) Uno strato di plasma che non emette luce visibileb)  L’unico strato che emette radiazionic)  L’unico strato dal quale riceviamo la luce visibile e il calored)  La superficie solida del Sole12. Conoscendo le dimensioni del raggio terrestre, quante volte la Terra può essere contenuta nella macchia di cui hai stimato il diametro?a) Nessunab)  Più di una volta ma meno di 3 compresoc)  Più di 3 volted)   100 volte

RISPOSTE AL TEST

Nessuna parte di questo DVD può essere riprodotta o distribuita in ogni forma osupporto senza l’autorizzazione scritta dell’autore.

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.