La valigetta dell`astronomo

Cristina Palici di Suni
EAAE (European Association Astronomy Education).
www.eaae-astro.org
[email protected]
La valigetta dell’astronomo
Tutto l’occorrente per una pronta osservazione, realizzato con materiale povero dai bambini di due
scuole elementari di Torino.
Luce, ombra, posizione dei corpi celesti e di costellazioni, misura dello scorrere del tempo di giorno
e di notte. Nel kit di astronomia realizzato dai bambini delle scuole elementari “Roberto
D’Azeglio” e “Giovanni Bosco” di Torino nell’ambito del percorso didattico svolto con la
associazione europea di educazione in astronomia (EAAE), c’è, come nella valigetta del dottore,
l’occorrente base per osservare e misurare .
La valigetta in cartone è ottenuta modificando opportunamente un contenitore di vocabolari o testi
un po’ voluminosi, viene decorata dai bambini e preparata per contenere gli strumentini costruiti
durante le lezioni del percorso di astronomia.
In occasione della mostra organizzata nella scuola per l’anno mondiale della fisica, uno scatolificio
chierese ne ha regalate molte, utilizzate dai visitatori che hanno riprodotto il kit, guidati dai
bambini secondo le indicazioni della peer to peer education (educazione tra pari, studenti che
insegnano a studenti).
La valigetta contiene: un quadrante, modifica semplificata del più efficiente sestante, per la
misura dell’altezza di un corpo celeste osservato (ad esempio la luna) tra il piano dell’orizzonte e
l’altezza massima (lo zenit); un goniometro modificato, utilizzando due cannucce o tre
stuzzicadenti, per indicare la posizione di un corpo celeste rispetto ad un punto del piano
dell’orizzonte; lo gnomone di carta pieghevole per la misura della lunghezza dell’ombra del sole e
la ricerca del mezzodì; alcune mappe per un primo riconoscimento delle principali costellazioni
realizzate praticando buchini di spillo in cartoncini che indicano diverse zone di cielo; un
notturnale per capire, dalla posizione delle stelle puntatori del Carro Maggiore, che ora è nel corso
della notte, un trova-stelle per riconoscere le costellazioni tutto l’anno ; pila, block notes, matita per
la raccolta dati.
Fig.1 La valigetta
Fig. 2 Lo gnomone
Obiettivi dell’attività didattica sono: far acquisire agli studenti giovani familiarità con le misure e
con la registrazione regolare di dati, renderli responsabili del proprio materiale, sviluppare
1
creatività, fantasia e abilità manuali, facilitare la comprensione di strumenti più sofisticati e
l’importanza, anche storica, delle osservazioni ad occhio nudo.
La precisione delle misure non è un obiettivo dell’attività. E’ comunque possibile rendere più
sofisticati gli strumentini se proposti a studenti di classi medie e soprattutto è auspicabile proporre
esercizi con le misure ottenute.
Materiale occorrente.
Oltre alla valigetta, costruita come indicato all’inizio, occorrono le fotocopie dei modelli indicati
qui di seguito, cartoncini ondulati ricuperati da scatoloni, cartoncini semplici, viti ad occhiello, un
bullone, spago, cannucce, stuzzicadenti, un fermacampione, colla e forbici.
Attività.
Si introduce una discussione per portare i bambini alla comprensione del fatto che, per localizzare
un corpo su un piano, sono necessari due dati, due coordinate , come si fa giocando a battaglia
navale per individuare la posizione della nave avversaria. Dopo di che si introduce l’uso del
sestante attraverso figure e racconti delle grandi navigazioni e attraverso prove di doppia riflessione
con specchietti in cortile. Fig.3. Si passa quindi alla costruzione di due strumentini che inizialmente
sono utilizzati per definire le coordinate per la posizione di un oggetto, ad esempio un camino su un
tetto visibile dal cortile della scuola per poi passare all’uso con la luna.
Essi sono un quadrante (variante semplificata del sestante) e un goniometro modificato all’uopo.
Fig.3. Il sestante
Per il nostro quadrante si prende un quadrato di cartone ondulato di circa 12 cm di lato. Il cartone
ondulato (preso da uno scatolone) è fatto in modo che lo strato centrale è, appunto, ondulato e ci
permette di infilare due vitine ad occhiello agli estremi di un lato. Poi incolliamo il disegno
dell’angolo retto (riportato in figura 4) in modo che lo zero coincida con una delle vitine. Leghiamo
un pezzo di spago poco più lungo del lato del cartoncino e al suo estremo inferiore leghiamo un
pesino, Si può infilare una cannuccia nei due occhielli. Così quando puntiamo un oggetto abbiamo
il mirino; lo spago libero di oscillare ci indica l’angolo a cui si trova il nostro oggetto sopra
l’orizzonte. Se si tratta del Sole, che non bisogna MAI guardare direttamente, con la cannuccia
proiettiamo più facilmente la sua immagine su un cartoncino chiaro facendo una immagine unica
dei due occhielli. Il disegno dell’angolo retto è stato fatto dai bambini al computer utilizzando un
programma apposito.
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La base del quadrante ha versioni diverse in legno o utilizzando la scatolina di un CD, secondo i
Fig.4 angolo retto da incollare
sul quadrante
suggerimenti di alcuni papà bricoleur.
Fig.6 quadrante in
legno
E’ possibile costruire un quadrante un po’ più sofisticato, in legno, come quello indicato in figura e
tratto da “Astronomia Pratica” di W. Schroeder (vedi referenze) .
Per il secondo strumentino: incolliamo su un goniometro (o su un modello in cartoncino dello
stesso) lungo il lato che indica il diametro, una cannuccia dopo aver però cucito alla prima una
seconda cannuccia in modo che quest’ultima sia in grado di muoversi rispetto alla prima.
Scegliamo un riferimento (ad esempio lo spigolo di una casa del cortile che ci indica l’est come
verificato da precedenti misure in opportune date), puntiamo ad esso la cannuccia fissa e
misuriamo la posizione sul piano dell’orizzonte dell’oggetto scelto, puntando la cannuccia mobile
in quella direzione alla base del nostro orizzonte e leggendo l’angolo indicato dal goniometro
rispetto alla prima cannuccia. Una variante dello strumento è ottenibile utilizzando tre
stuzzicadenti,due fissi e uno mobile,su una base in polistirolo, come indicato in figura 7 e puntando
con un occhio la direzione giusta.
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Con due dati, coordinate, ho posizionato l’oggetto, proprio come a battaglia navale. In mostra
abbiamo riportato il diario delle posizioni della luna durante un mese, prese con gli strumentini.
Fig.7 a e b. Goniometro orizzontale e suo uso
Per la misura del tempo durante il dì scelgo un modello di gnomone pieghevole più facilmente
riponibile nella valigetta rispetto al classico bastoncino su una base. Anche questo gnomone,
realizzato in carta, viene decorato e personalizzato. Opportunamente collocato al sole, ci indica lo
scorrere del tempo e ci aiuta ad individuare l’ombra più corta della giornata. Vedi modello.
Per le osservazioni notturne del cielo è necessario che i bambini imparino a riconoscere le prime
costellazioni circumpolari con l’aiuto di mappe semplici realizzate con disegni del cielo e buchini di
spillo per l’individuazione della stella polare. Con l’aiuto di qualche genitore nelle notti di vacanza
si esercitano e riferiscono in classe. Una visita all’osservatorio e una guida osservativa è
auspicabile. Successivamente si può passare alla costruzione di un trova-stelle a sfondo bianco
facilmente riproducibile in fotocopia.
Vedi il modello indicato con le istruzioni e relativi esercizi proposti.
Lo scorrere del tempo durante la notte è indicato con un antico strumento, il notturnale o
notturlabio, riproducibile in cartoncino seguendo il modello. Esso è stato preparato dal laboratorio
“Planetario” del Comune di Bologna in occasione di una mostra organizzata, anche in
collaborazione con la EAAE, nel 1999.
Fig. 8.Raffigurazione
dell’uso di un antico
notturnale.
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GNOMONE E GONIOMETRO
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NOTTURNALE
Istruzioni
Come si costruisce:
Tagliare il cerchio e le frecce
Sovrapporre partendo dal basso la freccia B poi il cerchio e poi la freccia A
Fissare il tutto con un fermacampione in centro
Come si usa:
Portare la freccia B sulla data di osservazione
Tenere il notturnale con la data verso il basso
Il centro va puntato verso la stella polare
Disporre la freccia A in modo che la parte sporgente abbia la medesima direzione delle stelle
puntatori α e β del Carro Maggiore
L’ora si può così leggere nella finestrella della freccia!
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TROVA-STELLE
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Come si costruisce
Fotocopiare le parti del modello e adattare in modo adeguato.
1. Tagliare il cerchio con le costellazioni;
2. tagliare la parte con la DATA e l’ORA in modo da lasciare un bordino su tre lati sotto e di
fianco;
3. incollare le parti A su un foglio più consistente, tipo da disegno, tenendone un pezzo per fare il
retro della tasca per il trovastelle;
4. Ripiegare il bordino (tre lati);
5. Tagliare via l’ovale interno dove sono indicate le direzioni (N nord W ovest SW sud ovest…);
6. incollare il retro in modo che il bordino costituisca, con il retro, una tasca entro cui infilare il
disco delle costellazioni.
Come si usa
Far coincidere data con ora di osservazione.
Tenere in mano il trova-stelle in modo che la direzione dove guardiamo sia in basso.
Le costellazioni visibili appariranno nella finestra ovale.
Posizionarsi in un punto panoramico, con poche luci artificiali e cercare la stella polare per
localizzare il Nord.
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Domande per verificare il corretto funzionamento: il 30 novembre alle ore 23 è possibile vedere
Sirio (stella della costellazione del Cane Maggiore) guardando verso Sud - Est ?
Risposta: si bassa all’orizzonte
E il 20 gennaio in che direzione si trova alla stessa ora?
Risposta: verso Sud.
Per quanto riguarda una misura più precisa, è possibile corredare lo strumento di una tabella oraria
dalla quale si vede che la differenza varia da circa mezz’ora a pochi minuti, a seconda della
posizione di osservazione rispetto al centro del fuso orario. Cambiando latitudine cambia la parte di
cielo visibile, si possono fare apertura diverse per le diverse latitudini. Per la scuola estiva EAAE
sono state preparate “bocche “ per diverse latitudini.
Per studenti delle scuole medie/superiori si può affrontare questo studio della relazione tra la
latitudine, la declinazione e l’angolo orario allo scopo di disegnare le diverse “bocche” dello
strumento.
Infatti in un punto su un piano tra la latitudine φ , la declinazione δ e l’angolo orario H si verifica
la relazione: tg δ = (- cos H)/tg φ
Il punto di intersezione tra le linee SN e WE è il polo nord. Da questo punto possiamo disegnare
segmenti di longitudine proporzionali al complementare dell’angolo di declinazione per ciascun
angolo orario preso in considerazione. Questo ci permette di disegnare “la bocca” del trova-stelle
data una certa latitudine (esempio 60 ° in tabella).
Come conseguenza della proiezione matematica usata per un planisfero, la declinazione è
rappresentata da un segmento dal centro, polo nord, al bordo.
Tabella:
H
0
15
30
45
60
75
(S)
-cos H
-1
-0,966 -0,866 -0,707 -0,505 -0,259
-0,577
-0,558
-0,500 -0,408 -0,289 -0,150
tg δ
-30
-29,2 -26,6 -22,2 -16,1
-8,5
δ
90 - δ 120 119,2 116,6 112,2 106,1 98,5
90
(W)
0
0
0
90
105
120
135
160
175
0,259
0,150
8,5
81,5
0,505
0,289
16,1
73,9
0,707
0,408
22,2
67,8
0,866
0,500
26,6
63,4
0,966
0,558
29,2
60,8
180
(N)
1
0,577
30
60
Tutti gli strumentini vanno sistemati con cura nella valigetta insieme ad una penna, notes di appunti,
pila con cellophane rosso per la visione e scrittura dati nella notte ecc… . La valigetta è costituita,
come abbiamo detto, da una scatola tipo quella per contenere volumi o dizionari, è dotata di una
tasca realizzata con un foglio di carta piegato e incollato nella parte superiore e di scomparti
appositi in modo che tutto rimanga ordinato e fermo. Il manico è realizzato con un nastro robusto.
Tutte le valigette sono decorate in modo artistico e personalizzate.
Referenze.
• Palici di Suni, C., First Aid Kit. What is necessary for a good astronomer to do an
observation in any moment, Proceedings of 9th EAAE International Summer School, 99,
116, Barcelona, 2005
• Ros, R.M., Capell, A., Colom, J., “El planisferio y 40 actividades más”, Antares, Barcelona,
2005
• Schroeder, W., “Astronomia pratica”, Ed. Longanesi, Milano1967
• www.polare.it Percorso didattico “Cielo!”.
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