Modelli di distanze stellari

Nel presentare gli argomenti d’Astronomia e la misura del tempo è necessario considerare anche le distanze astronomiche e la velocità della luce – in altre parole il tempo impiegato da un raggio luminoso per raggiungere un corpo celeste distante dalla Terra.

L’attività trae l’idea iniziale dal laboratorio seguito durante il corso residenziale di Astronomia Il Cielo sull’acqua, organizzato da M.C.E a Sabaudia (LT), e incrementata con altre situazioni sperimentali, allo scopo di agevolare l’alunno nella comprensione delle distanze e delle dimensioni astronomiche.

Il suo svolgimento implica la necessità di ampi spazi e spesso l’attività è svolta su una spiaggia o il prato di una località montuosa, tuttavia gli esperimenti si possono organizzare anche nel cortile scolastico e adoperando diverso materiale, con un po’ di fantasia e creatività.

Gli elementi da utilizzare sono i seguenti: - alcune scatole di cartone da scarpe;

- fogli acetati in formato A4, sui quale stampare o disegnare una griglia; - sfere di polistirolo di varie dimensioni;

- bastoncini di legno; - colla vinilica; - forbici,…

Si possono coinvolgere gli allievi nelle operazioni preliminari:

1. si toglie il fondo alle scatole, sostituendolo con fogli acetati quadrettati;

2. dopo aver tracciato a terra una linea retta, si posiziona a una estremità la scatola;

3. si inseriscono le sfere di polistirolo sui bastoncini di legno e si collocano davanti alla scatola, allineate l’una di seguito all’altra in ordine crescente.

Figura 63 - Simulazione del rapporto tra distanze e dimensioni astronomiche. Fonte: Archivio personale della ricerca.

158

Il laboratorio ha inizio domandando se un oggetto piccolo può nascondere completamente un altro notevolmente più grande. Dopo aver ascoltato le diverse ipotesi, si propone a un allievo di allontanarsi dal gruppo fin quando la sua testa sarà coperta dal pollice dei compagni a braccio teso – ovvero misurerà circa due gradi.

In seguito, facendo avvicinare o allontanare più volte un allievo dal gruppo, permette di verificare come di conseguenza le dimensioni delle diverse parti del corpo aumentano o diminuiscono – concludendo, pertanto, che si tratta soltanto di una questione di prospettiva.

Figura 64 - Fasi laboratoriali con gli alunni del 1° Circolo Didattico di Cassano All’Ionio nel 2009. Fonte: Archivio personale della ricerca.

A questo punto, quindi, è possibile procedere con gli esperimenti in cui si utilizzano le sfere. L’alunno deve guardare attraverso la scatola e verificare come una sfera piccola entri esattamente in un quadratino. Nel momento in cui si sostituisce la sfera con una di dimensioni maggiori, è necessario allontanarla per riuscire a circoscriverla nello stesso quadrato.

La fase successiva prevede che si chieda agli alunni se una sfera piccola possa

eclissarne un’altra di diametro maggiore.

La risposta è dedotta dagli allievi che osservano le sfere, disposte davanti alla scatola in ordine crescente e a distanza variabile. L’osservatore, dunque, verifica che quella più vicina, la più piccola, è l’unica visibile in quella posizione, giacché le altre, seppur di dimensioni maggiori, appaiono occultate dalla prima.

159 Figura 65 - Fase laboratoriale con gli alunni del 3° Circolo Didattico di Corigliano Calabro (CS) nel 2010. Fonte: Archivio personale della ricerca.

Figura 66 - Fasi laboratoriali con gli alunni del 3° Circolo Didattico di Corigliano Calabro (CS) nel 2010. Fonte: Archivio personale della ricerca.

Generalmente ne scaturisce una discussione su ciò che è esaminato, che si rivela molto utile per accertare se gli alunni abbiano assimilato bene i concetti delle esperienze precedenti. Lo scambio d’impressioni, pertanto, può servire come una sorta di valutazione delle competenze acquisite.

L’esperienza successiva, complementare alla prima, si propone come un approfondimento dell’argomento trattato e fornisce una maggiore appercezione delle distanze.

Si spiega agli allievi come le costellazioni appaiono all’osservatore terrestre in forma di figure geometriche, percependo le stelle, che le compongono, a una stessa distanza dalla Terra.

160

In realtà le distanze tra loro sono notevoli. Ad esempio, in Orione, una costellazione molto visibile nel cielo invernale, le stelle si trovano a circa 1342 anni luce, 243 anni luce, e così via – ecco spiegato il motivo per il quale alcune si mostrano meno brillanti di altre.

È possibile far precedere all’esperienza una lezione multimediale, nella quale si raffigura la distanza, espressa in anni luce, tra le diverse stelle della costellazione utilizzando una presentazione in PowerPoint e si spiega agli allievi che viaggiando nello spazio le figure formate dalle costellazioni scompaiono ai loro occhi.

Per agevolare la comprensione di un argomento lontano dalla loro esperienza quotidiana, pertanto, è possibile costruire un modello in scala244 che faccia riferimento alle distanze delle stelle di una costellazione nello spazio e chiarisca per analogia il motivo per il quale l’osservatore terrestre le percepisce tutte alla stessa distanza.

V’è da precisare che si possono manifestare alcune difficoltà nella fase di realizzazione, per la necessità di usufruire di spazi idonei all’attività. L’ampiezza dei locali scolastici spesso è insufficiente per permettere di collocare le sfere, più o meno grandi in base alla magnitudine apparente, alla distanza opportuna.

244

Anche in questa occasione abbandonando il rigore e approssimando a dimensioni e distanze più convenienti.

161

Alcune varianti prevedono la costruzione del modello appendendo le sfere al tetto della palestra o infilate in bastoncini di legno e sistemate nel giardino scolastico. Laddove sia possibile, un modello di grande effetto si realizza utilizzando lampadine più o meno potenti.

È consigliabile che la costellazione da riprodurre in scala sia già familiare agli alunni e abbia una forma facilmente riconoscibile. A tal proposito, quella di Orione si presta bene allo scopo e suscita grande sorpresa verificare che, all’apparenza, la costellazione realizzata con le sfere non somiglia affatto a ciò che è conosciuto. Fintanto che si osserva la struttura da posizioni diverse da quella idonea, la figura potrebbe assumere qualsiasi altra forma ma non sarà percepita l’immagine consueta del Cacciatore245.

Si chiede, quindi, agli alunni di sdraiarsi e osservare attraverso la scatola dal fondo quadrettato. Come per magia le stelle si dispongono nella posizione corretta e appare la costellazione, suscitando l’entusiasmo che nasce dal riconoscere.

Figura 68 – I laboratori con alunni del 3° Circolo Didattico di Corigliano Calabro (CS) nel 2010. Fonte: Archivio personale della ricerca.

245

La costellazione di Orione è conosciuta anche come il Cacciatore in riferimento al personaggio mitologico.

162

In effetti, tutto ciò è possibile poiché guardando le sfere dalla scatola, a livello percettivo, si pongono le stelle su uno stesso piano, come accade osservando dalla Terra. Cambiando prospettiva, invece, come se fossimo nello spazio, si scopre che la forma scompare.

Il modello offre, inoltre, la possibilità per analogia di passeggiare nel gruppo di stelle e osservarlo come da diversi punti della Galassia.

Figura 69 - Fase ludico-laboratoriale con gli alunni del 3° Circolo Didattico di Corigliano Calabro (CS). Fonte: Archivio personale della ricerca.

163