Measure the Solar Diameter

Attività hands on per misurare il diametro del Sole usando materiali di facile reperibilità

Breve descrizione

Il Sole “si muove” in cielo a velocità approssimativamente costante per via della rotazione terrestre. Misurando la sua velocità si possono ricavare le dimensioni apparenti del Sole nel cielo. Occorrono solo alcuni oggetti reperibili in casa e circa 30 minuti in una giornata di sole.

Finalità

  • Gli studenti si faranno un’idea delle dimensioni relative e vere del sole;
  • Gli studenti apprezzeranno la velocità del moto apparente del sole in cielo.

Obiettivi didattici

  • Gli studenti saranno in grado di descrivere l’effetto prospettico per cui il sole sembra più piccolo di quanto non sia in realtà
  • Gli studenti saranno in grado di descrivere come mai il Sole sembra spostarsi in cielo, quando in realtà si tratta di un moto apparente ed è la Terra a ruotare
  • Gli studenti saranno in grado di convertire unità di tempo, angoli e calcolare il diametro del Sole in maniera accurata.

Valutazione

  • Accertatevi che ciascun obiettivo venga raggiunto
  • Chiedete agli studenti di descrivere quel che accade quando il Sole si muove in cielo usando una palla e il mappamondo (che rappresentano il Sole e la Terra)
  • Chiedete agli studenti di spiegare le loro misure in termini del modello palla-mappamondo

Materiali

  • Un piccolo specchio (dovrà essere coperto dal cartoncino, quindi deve essere tra 5 e 20 cm)
  • Un pezzo di cartoncino per coprire lo specchio
  • Un treppiede o un pezzo di plastilina
  • Qualcosa che faccia da schermo (un foglio A3 o A4 di carta bianca attaccato ad un pezzo di cartone andrà bene).
  • Una matita o pennarello per segnare le posizioni sullo schermo
  • Nastro isolante/adesivo
  • Un cronometro

Informazioni di base

  • Concetto di angolo e distanza angolare
  • Concetto di velocità
  • Concetto di moto apparente del Sole, che in realtà è causato dalla rotazione della Terra
  • Consapevolezza del pericolo che si corre ad osservare direttamente il Sole!

Descrizione completa dell’attività

Preparazione:

  • Praticare un piccolo foro (tra un buco di spillo e un buco di 5 mm di diametro) al centro del cartoncino.
  • Attaccare con lo scotch il cartoncino forato allo specchio, in modo che lo specchio si veda solo attraverso il buchino.
  • Assicurate lo specchio al treppiede in modo che lo specchio sia rivolto verso l’alto.
  • Se non avete il treppiede utilizzate la plastilina sul pavimento in terra per appoggiarci lo specchio, così che lo specchio guardi il Sole e sia inclinato di un angolo di circa 40 gradi.
  • Posizionate lo schermo di fronte allo specchio, in modo da proiettarci l’immagine del Sole; fate attenzione che lo schermo non si muova durante la misura, se dovesse succedere dovete iniziare la misura daccapo.

Methodo:

  • Disponete lo specchio ad un angolo tale per cui il Sole venga riflesso sullo schermo.
  • L’immagine proiettata dal Sole deve essere circolare, quindi cambiate l’angolazione dello specchio finché non lo diventa
  • Disegnate sullo schermo il contorno della proiezione dell’immagine del sole
  • Fate partire il cronometro
  • Aspettate finché il Sole non si sia spostato appena fuori il cerchio che avete appena disegnato
  • Bloccate il cronometro e prendete nota del tempo trascorso (in secondi)
  • Ripetete i passi sora descritti sopra 3-4 volte per avere risultati più accurati e quindi
  • Calcolate la media dei tempi che avete misurato

Discussione e risultati

Avete misurato il tempo che occorre al Sole per muoversi di una distanza angolare pari al suo stesso diametro apparente in cielo. Il Sole in 24 ore percorre 360 gradi in cielo e ritorna nella stessa posizione del giorno precedente. La velocità a cui viaggia è quindi:

360 gradi/24 ore = 360° / (24 x 60) minuti = 0.25 gradi/minuto = 0.00416 gradi per secondo, cioè 1/240 gradi/secondo

Quindi adesso possiamo calcolare le dimensioni angolari del Sole:

tempo medio (in secondi) × 1/240 (gradi al secondo) = __ gradi

Congratulazioni! Avete calcolato il diametro angolare del Sole!

Calcolate le dimensioni fisiche del Sole

Potete usare il valore del diametro angolare del sole che avete misurato, per calcolare le sue dimensioni fisiche “vere”.

Infatti:

diametro angolare convertito in radianti x la distanza Terra Sole in km = diametro del Sole in km

Diametro angolare x (π/180) x 149 598 000 km = __ km

Congratulazioni! Ora avete misurato e calcolato il diametro del Sole in chilometri!

Programma di studi

Space Awareness curricula topics (EU and South Africa)

Our wonderful Universe, Solar System

National Curricula UK

GCSE, physics: AQA Science A, Edexcel, OCR A, OCR B, WJEC GCSE, astrophysics: Edexcel (1.1.3: a, b) KS3, phyics: space physics

Informazioni aggiuntive

Fate attenzione a misurare una immagine del sole e non semplicemente un riflesso dello specchio. Il fatto che il foro sul foglio che copre lo specchio sia piccolo è essenziale a questo scopo. Se il buco è troppo grande o il foglio è staccato dallo specchio non avrete una buona proiezione. Ci vorranno un po’ di prove. Fate attenzione che lo schermo non venga spostato inavvertitamente durante la misura Fate attenzione che lo schermo sia davanti allo specchio e l’immagine proiettata sia circolare Il Sole in 24 ore non torna esattamente nella stessa posizione in cielo, perché nel frattempo la Terra si è anche spostata di 1/365 del suo viaggio attorno al Sole. Possiamo non tenere conto di questo spostamento, vista l’inaccuratezza delle nostre misure, ma potreste discutere l’argomento con i vostri studenti. Quando facciamo i conti convertiamo 360° in 2π radianti. I radianti ci permettono di fare calcoli con angoli e distanze. Si può spiegare ai ragazzi dicendo che i gradi sono una unità di misura. Quando uno cammina in cerchio, ha percorso 360°, ma possiamo anche dire che ha camminato per 2πR metri (R è il raggio del cerchio in metri); potete fare una verifica disegnando un cerchietto su un foglio, sovrapporre un pezzo di filo alla circonferenza e misurando la lunghezza del filo troverete che la misura in metri è uguale a 2π moltiplicato il raggio del cerchio (in metri) che avete disegnato. Potete trovare l’attività descritta passo passo anche sul sito LCOGT http://lcogt.net/education/activity/measure-diameter-sun Immagine del Sole: NASA STEREO Captures Huge Eruptive Prominence 304 13 aprile

Conclusione

L’attività si conclude quando tutti i passaggi sono stati completati, è stato calcolato un valore del diametro del Sole e lo si è confrontato con quello pubblicato sui libri. Se ci sono più gruppi che hanno effettuato la misura, confrontate i valori che hanno ottenuto e discutete le variazioni. Questa attività può essere utilizzata anche come base per iniziare a ragionare di altri concetti astronomici, come la scala delle dimensioni nel Sistema Solare o le conversioni tra unità di misura.

This resource was developed by Edward Gomez, LCOGT and peer-reviewed by astroEDU. Translated in Italian by Alessandra Zanazzi.

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Argomento del programma di studi
Solar System
Le grandi idee della scienza
Parole chiave
Sun, Observation, Measurement, Maths, Physics
Fascia d’età
12 - 19
Livello scolastico
Middle School, Secondary School, Informal
Tempo
30min
Dimensione del gruppo
Group
Supervisionato a fini di sicurezza
Supervised
Costo
Low (< ~5 EUR)
Luogo
Outdoors
Competenze chiave
Using mathematics and computational thinking, Constructing explanations, Communicating information
Tipo di attività didattica
Partial enquiry
Autore dell’attività
Edward Gomez, LCOGT
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