Istituti Superiori
Percorsi didattici
GAL Hassin
Centro Internazionale Scienze Astronomiche Isnello
ph Salvatore Tortorici
Nel territorio del Comune di Isnello sta per iniziare la sua attività il GAL Hassin un centro per
le scienze astronomiche unico nel suo genere perché coniuga i due aspetti fondamentali di
questa disciplina: la ricerca e la divulgazione.
Perché proprio ad Isnello? Verso gli anni ‘70 del secolo scorso la comunità astronomica
italiana scelse questo territorio per istallarvi il Telescopio Nazionale Galileo. Scelse in particolare
il monte Mufara perché coi suoi 1865 metri s.l.m. era il sito osservativo più alto d’Italia ed il più
a sud dell’Europa, oltre a presentare condizioni di seeing e di inquinamento luminoso molto
ridotti, fattori questi fondamentali per le ricerche di punta di questa disciplina. Il telescopio fu
poi posizionato alle Isole Canarie tuttavia il cielo delle Madonie è rimasto inalterato per tutti
questi anni ed è ancora buio come allora. Da qui l’idea di porre un altro telescopio, unico nel
suo genere, sempre sul monte Mufara, ed unire alla ricerca di punta anche l’aspetto
didattico/divul-gativo dell’astronomia e creare una sinergia tra chi fa ricerca e chi quella ricerca
la trasmette ogni giorno con la propria opera di divulgazione. Insieme quindi all’osservatorio
astronomico, che sorgerà in un futuro prossimo, ecco che è pronto a partire il parco astronomico
situato a pochi chilometri da Isnello. Il parco astronomico comprende un insieme di strutture
adatte alla didattica e la divulgazione dell’astronomia ed altre discipline scientifiche ad essa
strettamente connesse, come la fisica, la chimica, la matematica (per citare le più importanti).
Queste strutture sono:
•
Il planetario con una cupola di 10 metri di diametro che può ospitare 75 persone
comodamente sistemate su poltrone reclinabili per una migliore fruizione degli
spettacoli. Un planetario è uno strumento in grado di simulare il cielo stellato coi suoi
movimenti e con gli oggetti celesti che lo popolano. Questo planetario, digitale, è di
ultima generazione ed oltre a mostrarci il cielo ci permette di viaggiare dentro di esso
spostandoci rapidamente tra i pianeti del Sistema Solare, nella nostra galassia e fino
1
•
•
•
•
2
ai confini dell’universo conosciuto. Inoltre è possibile al suo interno proiettare spettacoli
scientifici e non, full-dome cioè a 360° dando allo spettatore la sensazione di trovarsi
all’interno della scena.
La terrazza osservativa dove sono presenti 12 telescopi con caratteristiche tecniche
diverse che permetteranno di osservare direttamente la Luna, i pianeti, il Sole e gli altri
oggetti del cosmo. Alcuni di questi telescopi saranno utilizzati per la ricerca scientifica
e saranno completamente automatizzati.
Il parco degli strumenti pre-telescopici ed orologi solari dove sarà possibile,
opportunamente guidati, fare un percorso nel tempo per toccare con mano alcuni dei
metodi che gli astronomi del passato utilizzavano per effettuare le loro osservazioni dei
fenomeni del cielo. Oltre agli orologi solari ci sono un cerchio di Ipparco, un plinto di
Tolomeo, un globo terrestre di grandi dimensioni ed altri strumenti tutti progettati da
uno dei massimi esperti italiani di orologi solari e strumenti antichi.
La tribuna ed un grande schermo (6m x 3m) dove proiettare spettacoli ed anche quanto
viene osservato nei telescopi della terrazza osservativa.
L’edificio con sale museali, aula didattica e laboratorio solare. All’interno del museo
sono posti una serie di exhibit di carattere astronomico; è ricostruito in scala l’asteroide
433 Eros al cui interno viene simulato il ponte di volo di una astronave. Nell’aula
didattica sarà possibile realizzare attività ludico-scientifiche, divise per argomenti ed
età. Sempre all’interno di questo edificio c’è il laboratorio solare dove tramite uno
strumento specifico (eliostato) sarà possibile proiettare una immagine del Sole e
studiarne alcuni particolari (macchie solari, protuberanze, brillamenti) ed analizzare lo
spettro della sua luce.
Le attività che si svolgeranno nel GAL Hassin saranno guidate da astronomi particolarmente
preparati.
Perché è importante “fare astronomia”?
L’astronomia può essere considerata la prima scienza dell’uomo. Alla sua nascita,
ovviamente, non poteva essere considerata una scienza perché il concetto stesso di scienza
era sconosciuto ed inutile. L’osservazione dei fenomeni naturali da parte degli esseri umani
comincia con il bisogno di distinguerli in due grandi categorie: i fenomeni occasionali ed
imprevedibili, da quelli periodici e quindi prevedibili. Nella prima categoria si inseriscono le
calamità naturali, come temporali, fulmini, terremoti, eruzioni vulcaniche mentre nella seconda
categoria si inseriscono quelli che noi oggi definiamo astronomia: il levare e tramontare del
Sole, la Luna e le sue fasi, il moto notturno della volta celeste, il susseguirsi delle stagioni, ecc.
La misura del tempo, utilizzando i fenomeni periodici non solo diventa lo strumento che
permette di riconoscere gli uni dagli altri, ma permette anche di regolarizzare la vita delle prime
comunità umane, di razionalizzare il tempo ed organizzare i compiti degli esseri umani.
Inizialmente gli oggetti celesti più osservati sono il Sole e la Luna, per le loro condizioni di
osservabilità e per i rapidi mutamenti nei moti o nella forma (le fasi lunari). Successivamente
l’osservazione meticolosa si estende al cielo stellato al punto di verificarne i cambiamenti
durante il corso delle notti col susseguirsi delle stagioni.
In seguito l’osservazione del cielo comincia a diventare una prerogativa dei culti religiosi e
mitologici. Non c’è civiltà che non abbia visto nel cielo la dimora delle proprie divinità e gli eroi
delle proprie mitologie. L’osservazione del cielo diventa quindi sempre più meticolosa perché
adesso uno dei suoi presupposti è legato alla divinazione (nasce l’astrologia) del futuro legato
alle posizioni dei corpi celesti ed ai loro moti. Questo passo in avanti è collegato alla scoperta
dei pianeti, visibili nell’astronomia ellenica come stelle animate di moti molto particolari, diversi
dalle altre stelle “fisse” del cielo. Con la civiltà greca l’astronomia comincia a diventare una
scienza razionale e gli strumenti per la sua conoscenza sono la geometria e la matematica: i
moti dei corpi celesti si devono poter spiegare in termini di queste due scienze.
L’osservazione dei fenomeni celesti nell’evoluzione dell’astronomia attraverso i secoli rimane
sempre una costante. Non importa se tale osservazione inizialmente assolve a fini non
strettamente scientifici, come diremmo noi oggi. Il legame tra astronomia e divinità resta
strettissimo al punto che la principale attività, remunerativa, di un astronomo (per molti secoli)
fu quella di “fare l’oroscopo”. Con questo non dobbiamo intendere oroscopi dozzinali come
3
quelli che si trovano su qualunque giornale o rivista. Gli astronomi facevano oroscopi solo per
le grandi personalità dell’epoca, in genere i sovrani o comunque persone delle corti. L’unico
pregio che si può riconoscere all’astrologia è che ha portato gli astronomi a perfezionare
sempre più le tecniche di osservazione delle posizioni dei corpi celesti per prevedere con
sempre maggiore accuratezza le posizioni future dei medesimi. Ecco che divenne importante
progettare e costruire strumenti in grado di misurare angoli sempre più piccoli (ricordiamoci
che stiamo parlando di un’epoca in cui il cannocchiale non era ancora stato inventato). Tali
accurate osservazioni servirono poi a modificare (seppur lentamente) i modelli geometrici che
dovevano spiegare il moto dei pianeti e la natura dell’universo allora conosciuto. La rivoluzione
copernicana nasce così, come un tentativo puramente matematico di rendere più semplici i
moti dei pianeti e, come accennato prima, fare oroscopi più precisi. Tuttavia quel tentativo
possiede il pregio di condurci a vedere le cose in modo diverso da come ce le mostrano i nostri
sensi. L’astronomia è una scienza basata sull’osservazione. Ora l’astronomo osserva il cielo
in molti modi diversi, ma per decine di secoli le osservazioni furono fatte esclusivamente ad
occhio nudo e ciò che si era osservato fu considerata la realtà. Quindi tutta una serie di
considerazioni legate all’astronomia ad occhio nudo furono considerate concrete. Ad esempio
noi chiamiamo il cielo “volta celeste” o “sfera celeste”. Tale denominazione deriva dai nostri
sensi: noi vediamo il cielo come una semisfera su cui sono fissate le stelle. Non solo.
Nell’osservazione di un cielo stellato noi perdiamo la capacità di distinguere il “vicino” dal
“lontano”. Le stelle ci sembrano poste tutte alla stessa distanza da noi, come se fossero fissate,
appunto, su una semisfera. Noi oggi sappiamo che le cose non stanno così, ma finché l’uomo
ha creduto che la realtà fosse quella mediata dai propri sensi (e non c’era modo di scoprire il
contrario) ciò che si vedeva era anche ciò che esisteva. L’uso del cannocchiale da parte di
Galileo (ricordiamo che l’invenzione del medesimo non è sua) mostra una fatto
importantissimo: i nostri sensi sono limitati. E se i nostri sensi sono limitati, allora la realtà può
essere diversa da quello che noi vediamo. Qui entra in scena la rivoluzione copernicana che
per rendere il modello del Sistema Solare più semplice è costretta a spodestare la centralità
della Terra. Successivamente Galileo ed il suo studio accurato dei fenomeni naturali ci
fornisce il mezzo di indagine della nostra realtà per distinguere tra ciò che vediamo e ciò che
invece è. Nel suo libro “Il Saggiatore” lui stesso ci dice:
“La filosofia è scritta in questo grandissimo libro che continuamente ci sta aperto innanzi agli
occhi (io dico l’universo), non si può intendere se prima non s’impara a intender la lingua, e
conoscer i caratteri nei quali è scritto. Egli è scritto in lingua matematica, e i caratteri son
triangoli, cerchi ed altre figure geometriche, senza i quali mezzi è impossibile a intenderne
umanamente parola; senza questi è un aggirarsi vanamente per un oscuro laberinto.”
4
È questo il metodo sperimentale scientifico. Per conoscere le leggi della natura abbiamo
bisogno di un linguaggio (la matematica) ed abbiamo bisogno di misurare concretamente i
fenomeni in modo da ricavare delle relazioni matematiche tra le grandezze fisiche osservate.
Noi chiamiamo queste relazioni “leggi fisiche”. Galileo seguendo questa metodologia non solo
accetta il modello astronomico copernicano, ma confuta la fisica aristotelica per sostituirla con
una fisica sperimentale e getta le basi per la unificazione della fisica del cielo con quella
terrestre, unificazione che verrà compiuta idealmente (ma non solo) da Newton nel XVII secolo.
Le leggi della fisica sono universali: regolano sia la caduta dei gravi sulla Terra sia i moti dei
corpi celesti. Grazie al metodo sperimentale scientifico non solo l’astronomia acquisisce nuovi
strumenti per la comprensione dei fenomeni celesti, ma anche le altre scienze usufruiscono di
questa tecnica. Quindi l’astronomia non solo possiamo considerarla la prima scienza umana,
cronologicamente parlando, ma anche la scienza che introduce le altre scienze. .
La didattica e i laboratori
Dal momento che la scienza è conoscenza della natura, ma anche metodo, è importante
che gli alunni acquistino subito la consapevolezza che occuparsi di scienza è svolgere un ruolo
attivo, fatto di percezione diretta dei fenomeni e partecipazione diretta al lavoro, elementi
indispensabili per acquisire le idee basilari. La teorizzazione stessa acquista valore nel
momento in cui viene introdotta a conclusione dell’esperienza diretta o da questa verificata.
Il nostro intento è quello di offrire ad una scuola più moderna e flessibile, la possibilità di
allargare gli spazi normalmente destinati alla didattica delle scienze, inserendovi momenti di
discussione, di confronto di idee liberi dall’ossessione dell’errore, di osservazione e di
riflessione. Così facendo mostreremo come le scienze fisiche, matematiche e astronomiche
non siano strutture di pensiero complesse accessibili solo a pochi specialisti, ma forniscano
una importante chiave di lettura della realtà, e per questo siano divenute una parte
fondamentale del cammino dell’uomo verso la conoscenza.
Vogliamo cioè che questa struttura possa essere un luogo dove le scuole siano di casa, dove
poter realizzare alcune parti dei programmi scolastici riuscendo a concretizzare quella multidisciplinarità tanto spesso dichiarata ma altrettanto spesso disattesa. L’astronomia è una scienza
che ben si presta a letture trasversali tra varie discipline del sapere umano, non solo scientifiche.
Obiettivi didattici
Riscontrato che gli adeguamenti ai programmi delle suddette discipline hanno prodotto un
aumento dei contenuti senza essere stati accompagnati da aumenti adeguati degli spazi destinati
all’attività curricolare, e accertato che tale situazione conduce inesorabilmente verso un generale
calo di interesse da parte degli studenti verso le discipline scientifico-matematiche, si vuole
collaborare con la scuola fornendo, attraverso le attività sotto indicate, un ulteriore contributo
mirato a creare un nuovo spazio per la discussione e l’approfondimento dei contenuti, fornendo
alla scuola l’opportunità di utilizzare nuovi supporti didattici (Planetario, modellini interattivi, exhibit,
attività di laboratorio) per fare in modo che gli alunni partecipino al processo educativo in maniera
più attiva e consapevole. Ciò è in linea con le motivazioni che sottentrano ad un corretto processo
formativo, e che sono essenzialmente la necessità di prepararli ad una più convinta e meno
convenzionale scelta del proprio futuro (Università e lavoro), e la necessità di formarli come
cittadini in grado di inserirsi nella società e di contribuire in maniera determinante alle sue scelte.
In particolare
- Le attività che proponiamo hanno lo scopo di aiutare gli studenti a riavvicinarli alle discipline
scientifiche, consentendo loro di ricostruire percorsi che abbracciano diverse discipline o si
sviluppino in conseguenze e applicazioni, evidenziando collegamenti tra temi già affrontati.
5
- Proponendo agli studenti un discorso scientifico in forma di attività interattiva polivalente,
si vogliono fornire loro spunti per discussioni e riflessioni, nelle quali il confronto con
esperienze di studio precedenti contribuisca a far comprendere la trasversalità disciplinare
dell’applicazione del metodo scientifico, e a rendere evidente che la chiarezza e la
semplicità di un messaggio culturale si fondano sulla constatazione oggettiva dei fatti, sul
rigore logico e sulla correttezza espressiva.
- Inoltre il lavoro qui proposto, che per la sua duttilità lo rende inseribile in vari progetti per
attività di approfondimento scientifico nonché per il suo carattere interdisciplinare, si presta
al coinvolgimento dei docenti di alcune materie nell’organizzazione e nello sviluppo stesso
delle attività; il contributo della componente docenti della scuola viene considerato
fondamentale sia perché i docenti stessi sono i principali garanti della realtà scolastica
nelle loro discipline, sia per il contributo assai qualificato di idee originali e di esperienza
che sono in grado di fornire.
L’aiuto dei docenti e delle attrezzature scolastiche è fondamentale nella realizzazione di
semplici prodotti multimediali riguardanti i temi svolti nelle attività di approfondimento,
nonché nella stesura del materiale di documentazione didattica.
Attività proposte
Per chi ha a disposizione l’intera giornata per svolgere attività al parco astronomico GAL
Hassin proponiamo diversi percorsi da svolgersi tramite laboratori didattici, lezioni al planetario,
uso degli strumenti pre-telescopici.
Ad ognuno di questi percorsi giornalieri è possibile aggiungere la serata di osservazione
presso le strutture del GAL Hassin. Tale serata comprende una prima parte di osservazione ad
occhio nudo e riconoscimento delle costellazioni, stelle e pianeti. A seguire l’osservazione coi
telescopi degli oggetti celesti visibili al momento della visita.
È possibile articolare la visita al GAL Hassin su percorsi di due o tre giorni dove sono già
incluse la/le osservazioni notturne con telescopi e ad occhio nudo. Queste proposte sono una
maniera diversa di vivere l’esperienza astronomica diversificando le attività anche allo scopo
di renderle più piacevoli e formative. Il tutto immersi in un ambiente naturale ideale allo scopo:
il cielo delle Madonie, considerato uno dei più bui d’Italia.
Inoltre è previsto un corso completo di astronomia, articolato su cinque giorni, dove in una
full-immersion di attività varie si svilupperanno la maggioranza dei temi dell’astronomia moderna
con ampi capitoli dedicati alla storia dell’astronomia antica.
Le strutture di accoglienza della zona consentiranno il pernottamento a breve distanza del
parco. Alle attività di astronomia propriamente dette è possibile accorpare percorsi naturalistici
nel Parco delle Madonie nonché percorsi interculturali nel circondario medesimo.
6
Proposte di percorsi didattici da svolgersi nell’arco di una giornata
Dal cielo degli antichi al telescopio
(adatto al biennio)
•
Storia astronomia: civiltà megalitiche, egizi, civiltà mesopotamiche, greci, arabi.
•
Il percorso del Sole: orologi solari, cerchio di Ipparco, plinto di Tolomeo.
•
Storia dell’astronomia: dalla rivoluzione copernicana all’avvento del telescopio. Galileo
e Newton: la nascita della moderna astronomia. La gravitazione universale. Herschel
e la costruzione dell’universo.
•
•
Il sistema Terra-Sole-Luna. Lezione al planetario su: moti apparenti del Sole, solstizi
ed equinozi, coordinate celesti, eclittica ed equatore celeste. Riconoscimento del cielo
stagionale e pianeti visibili. Luna: fasi ed eclissi. Il cielo alle diverse latitudini ed in diversi
periodi dell’anno.
I telescopi: rifrattori e riflettori. Il cannocchiale di Galileo e quello kepleriano. Il telescopio
di Newton. Moderni telescopi e loro uso
7
Il Sistema Solare (adatto al biennio)
•
•
•
•
8
Il Sistema Solare: nascita ed evoluzione
I pianeti: storia delle osservazioni e delle missioni spaziali che hanno contribuito alle
conoscenze sui pianeti.
Corpi minori del Sistema Solare. Come si cercano gli asteroidi. Pericoli per la Terra.
Exhibit caduta asteroidi.
Lezione al planetario sui pianeti, osservazioni, orbite, viaggio nel Sistema Solare.
Il Sole e le stelle (adatto alla classe quinta)
•
•
•
•
•
•
•
Il Sole e le altre stelle. Laboratorio solare: macchie e rotazione del Sole, spettro ed
individuazione degli elementi chimici.
Così funziona il Sole: cent’anni di storia, astronomia e fisica.
Magnitudine apparente ed assoluta, le distanze delle stelle (come si determinano),
spettri stellari, masse e temperature (sistemi di determinazione e classificazione delle
stelle in base ad esse), il diagramma HR, le stelle di sequenza principale.
Struttura fisica delle stelle, evoluzione stellare e problemi relativi. Uscita dalla sequenza
principale delle stelle di diversa massa.
Morte di una stella: nane bianche e loro struttura fisica, tipi di supernovae.
Stelle di neutroni e pulsar (le pulsar come stelle di neutroni in rotazione: i problemi fisici
connessi).
Il buco nero (che cos’è e come si può rilevare la sua presenza).
9
Relatività e Cosmologia (adatto alla classe quinta)
•
•
•
•
•
•
•
10
La relatività di Einstein: una nuova teoria dello spazio-tempo e della gravitazione.
Introduzione al problema cosmologico: le distanze “cosmologiche”, alcuni oggetti celesti
utili per la determinazione delle distanze (ammassi globulari, stelle novae, supernovae,
nebulose di idrogeno ionizzato o regioni HII).
la legge di Hubble e suo significato, cenni su meccanismi di determinazione delle
distanze (cosmologia osservativa), interpretazione dell’espansione dell’universo:
l’universo relativistico e i modelli di Friedmann.
Illustrazione qualitativa del concetto di curvatura dell’Universo (con esempi pratici), il
redshift cosmologico, il paradosso di Olbers, il ruolo della densità dell’Universo: la
decelerazione come indicatore del tipo di Universo.
Curve di rotazione delle galassie e relazione magnitudine apparente – redshift
(cosmologia osservativa), cenni sul problema della materia oscura.
Il Big Bang: prove osservative e ricostruzione fisica.
I problemi del Big Bang: il modello inflazionario.
La luce, messaggera del cielo (adatto alla classe quinta)
•
•
•
•
•
•
La luce nell’antichità e nel Medioevo (da Aristotele ai raggi di luce dei fisici arabi),
un’antica macchina fotografica: il foro stenopeico, le lenti, cenni sul significato della luce.
Dalle lenti al telescopio: funzionamento del cannocchiale galileiano e del cannocchiale
Kepleriano, i problemi del cannocchiale.
L’ottica di Newton e il telescopio riflettore, strane storie: Roemer e la misurazione della
velocità della luce e Bradley e l’aberrazione, le misure di c di Foucault e di Fizeau.
La luce come onda: da Huygens a Young, la luce e la radiazione elettromagnetica (la
teoria di Maxwell e l’esperienza di Hertz).
Interpretazione fisica dei colori (teorie antiche e attuali).
La rivoluzione quantistica: Planck e la radiazione di corpo nero, Einstein e l’effetto
fotoelettrico, applicazioni astronomiche (fotometri e fotocamere: il CCD), l’atomo e la
luce (cenni sulle prime teorie atomiche che spiegarono per la prima volta le
caratteristiche degli spettri), i fotoni e la luce-laser.
11
Le dimensioni del cielo: la misura delle distanze astronomiche
(particolarmente adatto al biennio)
•
•
•
•
•
•
•
12
La misura del raggio terrestre: Eratostene (II° secolo a. C.).
I metodi di Aristarco per la determinazione della distanza Terra - Luna e Terra - Sole,
correzioni.
Il problema dei pianeti: il moto retrogrado, il modello geocentrico tolemaico e suoi
fondamenti matematici (gli epicicli e i deferenti di Apollonio e Ipparco di Nicea).
Dal modello Tolemaico al modello Copernicano; una semplice spiegazione del moto
retrogrado dei pianeti, determinazione per via trigonometrica delle distanza dei pianeti.
I problemi del modello copernicano rivelati da Tycho Brahe: le ellissi Kepleriane, lo
“Harmonices Mundi” e la 3° legge di Keplero, la determinazione dei parametri fisici dei
pianeti.
Strumenti di misura ad occhio nudo e loro evoluzione.
Il telescopio e la scoperta della parallasse trigonometrica e la distanza delle stelle,
coordinate astronomiche e distanze apparenti.
Le prime misure del cielo e della Terra
(particolarmente adatto al biennio)
•
•
•
•
•
•
Misuriamo la distanza di un oggetto con il metodo della parallasse; la tecnica delle
triangolazioni, costruzione e uso di un’alidada.
Misuriamo l’altezza degli oggetti lontani: utilizzazione astronomica di un quadrante e di
un sestante, le coordinate alt - azimutali (altezza e azimut).
La misura del raggio terrestre (simuliamo l’esperimento di Eratostene); applicazione
laboratoriale (la misura del raggio di un pallone).
Le coordinate celesti (ascensione retta e declinazione): costruzione di uno strumento
di misura, impariamo a servirci di una carta del cielo ed un catalogo stellare, cenni sui
riferimenti celesti e sui primi cataloghi stellari.
Il cielo ed il tempo: costruzione di un semplice orologio solare, dall’orologio al
calendario, i primi orologi e calendari solari.
Il cielo ed il tempo: costruiamo un notturlabio (olologio notturno)
13
La Cosmologia geocentrica e la rivoluzione copernicana
(particolarmente adatto al biennio)
•
•
•
•
•
•
14
Cosmologia geocentrica.
Le prime osservazioni astronomiche dell’uomo: il Sole, la Luna, le stelle ed i pianeti. I
primi strumenti di osservazione (storia dell’osservazione del cielo ad occhio nudo) e
loro realizzazione, il problema dei pianeti.
I primi modelli cosmologici. Dalla nascita della cosmologia razionale al modello
tolemaico - aristotelico (realizzazione di un modellino meccanico).
Cosmologia ed Astronomia nel Medioevo. Dante e l’Astronomia (analisi di alcuni passi
della Divina Commedia contenenti riferimenti cosmologici).
Copernico e il nuovo Universo: la spiegazione eliocentrica del moto dei pianeti
(realizzazione di un modellino meccanico), passaggio dal modello tolemaico a quello
eliocentrico.
Tycho Brahe e Keplero; l’osservazione e la matematizzazione del Cosmo (modello
ticonico e ellissi Kepleriane). I problemi astronomici del moto dei pianeti (fasi e posizioni
notevoli), il ruolo di Galileo Galilei.
Proposte di percorsi didattici da svolgersi nell’arco di due giornate
PERCORSO 1:
LA LUCE, MESSAGGERA DEGLI ASTRI
1° giorno
La Luce: messaggera del cielo:
•
•
•
•
•
•
La luce nell’antichità e nel Medioevo (da Aristotele ai raggi di luce dei fisici arabi),
un’antica macchina fotografica: il foro stenopeico, le lenti, cenni sul significato della luce.
Dalle lenti al telescopio: funzionamento del cannocchiale galileiano e del cannocchiale
Kepleriano, i problemi del cannocchiale.
L’ottica di Newton e il telescopio riflettore, strane storie: Roemer e la misurazione della
velocità della luce e Bradley e l’aberrazione, le misure di c di Foucault e di Fizeau.
La luce come onda: da Huygens a Young, la luce e la radiazione elettromagnetica (la
teoria di Maxwell e l’esperienza di Hertz).
Interpretazione fisica dei colori (teorie antiche e attuali).
La rivoluzione quantistica: Planck e la radiazione di corpo nero, Einstein e l’effetto
fotoelettrico, applicazioni astronomiche (fotometri e fotocamere: il CCD), l’atomo e la
luce (cenni sulle prime teorie atomiche che spiegarono per la prima volta le
caratteristiche degli spettri), i fotoni e la luce-laser.
Osservazione notturna:
Riconoscimento del cielo stagionale ad occhio nudo, osservazione
al telescopio degli oggetti celesti del cielo stagionale (Luna, pianeti
e/o oggetti deboli).
2° giorno
Il Sole e le stelle
•
•
•
•
•
•
•
Il Sole e le altre Stelle. Laboratorio solare: macchie e rotazione del sole, spettro ed
individuazione degli elementi chimici.
Così funziona il Sole: cent’anni di storia, astronomia e fisica.
Magnitudine apparente ed assoluta, le distanze delle stelle (come si determinano),
spettri stellari, masse e temperature (sistemi di determinazione e classificazione delle
stelle in base ad esse), il diagramma HR, le stelle di sequenza principale.
Struttura fisica delle stelle, evoluzione stellare e problemi relativi. Uscita dalla sequenza
principale delle stelle di diversa massa.
Morte di una stella: nane bianche e loro struttura fisica, tipi di supernovae.
Stelle di neutroni e pulsar (le pulsar come stelle di neutroni in rotazione: i problemi fisici
connessi).
Il buco nero (che cos’è e come si può rilevare la sua presenza).
15
PERCORSO 2:
LE MISURE IN ASTRONOMIA
1° giorno
Le Prime Misure del Cielo e della Terra:
•
•
•
•
•
•
Misuriamo la distanza di un oggetto con il metodo della parallasse; la tecnica delle
triangolazioni.
Misuriamo l’altezza degli oggetti lontani: utilizzazione astronomica di un quadrante e di
un sestante, le coordinate alt - azimutali (altezza e azimut).
La misura del raggio terrestre (simuliamo l’esperimento di Eratostene); applicazione
laboratoriale (la misura del raggio di un pallone).
Le coordinate celesti (ascensione retta e declinazione): costruzione di uno strumento
di misura, impariamo a servirci di una carta del cielo ed un catalogo stellare, cenni sui
riferimenti celesti e sui primi cataloghi stellari.
Il cielo ed il tempo: costruzione di un semplice orologio solare, dall’orologio al
calendario, i primi orologi e calendari solari.
Il cielo ed il tempo: costruiamo un notturlabio (orologio notturno).
Osservazione notturna:
Uso del notturlabio costruito, riconoscimento delle costellazioni
stagionali, osservazione al telescopio degli oggetti del cielo
stagionale.
2° giorno
Le Dimensioni del Cielo: la misura delle distanze astronomiche
•
•
•
•
•
•
16
I metodi di Aristarco per la determinazione della distanza Terra - Luna e Terra - Sole,
correzioni.
Il problema dei pianeti: il moto retrogrado, il modello geocentrico tolemaico e suoi
fondamenti matematici (gli epicicli e i deferenti di Apollonio e Ipparco di Nicea).
Dal modello Tolemaico al modello copernicano; una semplice spiegazione del moto
retrogrado dei pianeti, determinazione per via trigonometrica delle distanza dei pianeti.
I problemi del modello copernicano rivelati da Tycho Brahe: le ellissi Kepleriane, lo
“Harmonices Mundi” e la 3° legge di Keplero, la determinazione dei parametri fisici dei
pianeti
Strumenti di misura ad occhio nudo e loro evoluzione.
Il telescopio e la scoperta della parallasse trigonometrica e la distanza delle stelle,
coordinate astronomiche e distanze apparenti.
PERCORSO 3:
IL CIELO VICINO A NOI
1° giorno
Dal cielo degli antichi al telescopio:
•
•
•
•
•
Storia astronomia: civiltà megalitiche, egizi, civiltà mesopotamiche, greci, arabi.
Il percorso del Sole: orologi solari, cerchio di Ipparco, plinto di Tolomeo.
Il sistema Terra-Sole-Luna. Lezione al planetario su: moti apparenti del Sole, solstizi
ed equinozi, coordinate celesti, eclittica ed equatore celeste. Riconoscimento del cielo
stagionale e pianeti visibili. Luna: fasi ed eclissi. Il cielo alle diverse latitudini ed in diversi
periodi dell’anno.
Storia dell’astronomia: dalla rivoluzione copernicana all’avvento del telescopio. Galileo
e Newton: la nascita della moderna astronomia. La gravitazione universale. Herschel
e la costruzione dell’universo.
I telescopi: rifrattori e riflettori. Il cannocchiale di Galileo e quello kepleriano. Il telescopio
di Newton. Moderni telescopi e loro uso.
Osservazione notturna:
Riconoscimento del cielo stagionale ad occhio nudo, osservazione
al telescopio degli oggetti celesti del cielo stagionale (Luna, pianeti
e/o oggetti deboli)
2° giorno
Il Sistema Solare:
•
•
•
•
Il Sistema Solare: nascita ed evoluzione.
I pianeti: storia delle osservazioni e delle missioni spaziali che hanno contribuito alle
conoscenze sui pianeti.
Corpi minori del Sistema Solare. Come si cercano gli asteroidi. Pericoli per la Terra –
exhibit caduta asteroidi.
Lezione al planetario sui pianeti, osservazioni, orbite, viaggio nel Sistema Solare.
17
Proposte di percorsi didattici da svolgersi nell’arco di tre giornate
LA COSTRUZIONE DELL’UNIVERSO
1° giorno
La Cosmologia Geocentrica e la Rivoluzione Copernicana:
•
•
•
•
•
•
Cosmologia geocentrica.
Le prime osservazioni astronomiche dell’uomo: il Sole, la Luna, le stelle ed i pianeti. I
primi strumenti di osservazione (storia dell’osservazione del cielo ad occhio nudo) e
loro realizzazione, il problema dei pianeti. Aristarco ed Eratostene: le prime misure di
distanze e dimensioni.
I primi modelli cosmologici. Dalla nascita della cosmologia razionale al modello
tolemaico - aristotelico (realizzazione di un modellino meccanico).
Cosmologia ed Astronomia nel Medioevo. Dante e l’Astronomia (analisi di alcuni passi
della Divina Commedia contenenti riferimenti cosmologici).
Copernico e il nuovo Universo: la spiegazione eliocentrica del moto dei pianeti
(realizzazione di un modellino meccanico), passaggio dal modello tolemaico a quello
eliocentrico.
Tycho Brahe e Keplero; l’osservazione e la matematizzazione del Cosmo (modello
ticonico e ellissi Kepleriane). I problemi astronomici del moto dei pianeti (fasi e posizioni
notevoli), il ruolo di Galileo Galilei.
Osservazione notturna:
Riconoscimento del cielo stagionale ad occhio nudo e
successivamente al telescopio.
2°giorno
Da Herschel a Hubble: la costruzione dell’universo:
•
•
•
•
•
Herschel e le nebulose galattiche. Messier e il primo catalogo di oggetti nebulari.
La Via Lattea e le altre galassie. Gruppo Locale, ammassi e superammassi di galassie.
Pianeti extrasolari: ricerca ed individuazione.
Astronomie non ottiche: infrarosso, ultravioletto, raggi X, radio.
Radioastronomia, uso del radiotelescopio.
Osservazione al telescopio:
Le galassie del cielo stagionale.
3° giorno
Relatività e Cosmologia:
•
•
18
La relatività di Einstein: una nuova teoria dello spaziotempo e della gravitazione.
Introduzione al problema cosmologico: le distanze “cosmologiche”, alcuni oggetti celesti
utili per la determinazione delle distanze (ammassi globulari, stelle novae, supernovae,
•
•
•
•
•
nebulose di idrogeno ionizzato o regioni HII).
La legge di Hubble e suo significato, cenni su meccanismi di determinazione delle
distanze (cosmologia osservativa), interpretazione dell’espansione dell’universo:
l’universo relativistico e i modelli di Friedmann.
Illustrazione qualitativa del concetto di curvatura dell’Universo (con esempi pratici), il
redshift cosmologico, il paradosso di Olbers, il ruolo della densità dell’Universo: la
decelerazione come indicatore del tipo di Universo.
Curve di rotazione delle galassie e relazione magnitudine apparente - redshift
(cosmologia osservativa), cenni sul problema della materia oscura.
Il Big Bang: prove osservative e ricostruzione fisica.
I problemi del Big Bang: il modello inflazionario.
CORSO DI ASTRONOMIA
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
1° giorno
articolato su cinque giorni
Storia astronomia: civiltà megalitiche, egizi, civiltà mesopotamiche, greci, arabi.
Il percorso del Sole: orologi solari, cerchio di Ipparco, plinto di Tolomeo.
Il sistema Terra-Sole-Luna. Lezione al planetario su: moti apparenti del Sole, solstizi
ed equinozi, coordinate celesti, eclittica ed equatore celeste. Riconoscimento del cielo
stagionale e pianeti visibili. Luna: fasi ed eclissi. Il cielo alle diverse latitudini ed in diversi
periodi dell’anno.
Storia dell’astronomia: dalla rivoluzione copernicana all’avvento del telescopio. Galileo
e Newton: la nascita della moderna astronomia. La gravitazione universale. Herschel
e la costruzione dell’universo.
I telescopi: rifrattori e riflettori. Il cannocchiale di Galileo e quello kepleriano. Il telescopio
di Newton. Moderni telescopi e loro uso.
Osservazione notturna: la Luna. Particolari del suolo e crateri.
2° giorno
Il Sistema Solare: nascita ed evoluzione.
I pianeti: storia delle osservazioni e delle missioni spaziali che hanno contribuito alle
conoscenze sui pianeti.
Corpi minori del Sistema Solare. Come si cercano gli asteroidi. Pericoli per la Terra –
exhibit caduta asteroidi.
Lezione al planetario sui pianeti, osservazioni, orbite, viaggio nel Sistema Solare.
Osservazione notturna dei pianeti del momento.
3° giorno
Il Sole e le altre Stelle. Laboratorio solare: macchie e rotazione del sole, spettro ed
individuazione degli elementi chimici.
Così funziona il Sole: cent’anni di storia, astronomia e fisica.
Magnitudine apparente ed assoluta, le distanze delle stelle (come si determinano),
19
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
20
spettri stellari, masse e temperature (sistemi di determinazione e classificazione delle
stelle in base ad esse), il diagramma HR, le stelle di sequenza principale.
Struttura fisica delle stelle, evoluzione stellare e problemi relativi. Uscita dalla sequenza
principale delle stelle di diversa massa.
Morte di una stella: nane bianche e loro struttura fisica, tipi di supernovae.
Stelle di neutroni e pulsar (le pulsar come stelle di neutroni in rotazione: i problemi fisici
connessi).
Il buco nero (che cos’è e come si può rilevare la sua presenza).
Osservazione notturna di nebulose diffuse, planetarie, ammassi aperti e globulari.
4°giorno
Pianeti extrasolari: ricerca ed individuazione.
La Via Lattea e le altre galassie. Gruppo Locale, ammassi e superammassi di galassie.
Astronomie non ottiche: infrarosso, ultravioletto, raggi X, radio.
Radioastronomia, uso del radiotelescopio.
Osservazione notturna di galassie, confronto tra mappe ottiche e radio.
5° giorno
•
•
•
•
•
•
•
La relatività di Einstein: una nuova teoria dello spaziotempo e della gravitazione.
Introduzione al problema cosmologico: le distanze “cosmologiche”, alcuni oggetti celesti
utili per la determinazione delle distanze (ammassi globulari, stelle novae, supernovae,
nebulose di idrogeno ionizzato o regioni HII).
La legge di Hubble e suo significato, cenni su meccanismi di determinazione delle
distanze (cosmologia osservativa), interpretazione dell’espansione dell’universo:
l’universo relativistico e i modelli di Friedmann.
Illustrazione qualitativa del concetto di curvatura dell’Universo (con esempi pratici), il
redshift cosmologico, il paradosso di Olbers, il ruolo della densità dell’Universo: la
decelerazione come indicatore del tipo di Universo.
Curve di rotazione delle galassie e relazione magnitudine apparente - redshift
(cosmologia osservativa), cenni sul problema della materia oscura.
Il Big Bang: prove osservative e ricostruzione fisica
I problemi del Big Bang: il modello inflazionario.
www.comune.isnello.pa.it
21
“dalla Carta stradale della Sicilia del TCI, 2004”
