POSTAZIONE 1: IL SOLE LA NOSTRA STELLA

POSTAZIONE 1: IL SOLE LA NOSTRA STELLA
APPROFONDIMENTI
1. Risposta alle domande
1. Perché un giorno dura 24 ore?
Cosa sappiamo? Dalle immagini dai satelliti e dagli aerei sappiamo che la Terra è rotonda e che ogni giorno
il Sole sparisce a levante (occidente) e riappare a ponente (oriente). Studiando le eclissi di Sole e di Luna
possiamo dire che il Sole è molto più grande della Terra.
La Terra ruota attorno al Sole e impiega un anno per ritornare al punto di partenza. Durante questo viaggio
ruota anche su se stessa e per fare questo moto impiega 24 (un giorno), per cui nell’arco di 24 ore il Sole
scompare dalla nostra vista. Il giorno e la notte non sono però sempre uguali, in inverno le ore di buio sono
di più e in estate di meno. Questo accade perché l’asse terrestre è inclinato rispetto al piano su cui ruota
attorno al Sole e quindi in inverno i raggi arrivano nell’emisfero nord, dove viviamo noi, più inclinati rispetto
alla superficie e il Sole scompare più in fretta. Al contrario in estate ci arrivano più diretti e il giorno è più
lungo. All’equatore giorno e notte hanno sempre la stessa durata in tutte le stagioni.
2. Perché la luce del Sole è rossa al tramonto?
Cosa sappiamo: la luce del Sole non è solo rossa al tramonto ma anche alla mattina all’aurora, il momento
che segue l'alba e precede il sorgere del Sole. In questi due momenti la luce del Sole deve attraversare molta
più atmosfera e quindi è durante questo percorso che si verifica quel fenomeno per cui vediamo il cielo
colorato di rosso.
La luce viaggia in linea retta nel vuoto e, come vediamo nell’arcobaleno, contiene tutti i colori; le onde
luminose che corrispondono ai colori stanno tutte assieme. Quando la luce del Sole incontra un ostacolo
come ad esempio l’atmosfera che c’è intorno alla Terra, i vari colori si comportano in modo differente. Ad
esempio il blu, a causa della sua particolare lunghezza d’onda, quando incontra le molecole presenti negli
strati alti dell’atmosfera, comincia ad andare in tutte le direzioni separandosi dagli altri, per cui noi vediamo
il cielo che diventa blu. Al tramonto la luce deve percorrere molta più strada nell’atmosfera per arrivare ai
nostri occhi e quindi il colore blu si ferma prima e l’atmosfera si colora con il colore rimasto, il rosso. Man
mano che il Sole scende all’orizzonte diventa sempre più rosso e riusciamo a guardarlo ad occhio nudo
perché filtrato da tanti chilometri di atmosfera, cosa che non riusciamo a fare quando è alto nel cielo.
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2. Che cosa ne pensano Gaia e Fiammetta
Gaia, il Sole è fantastico. La vita sulla Terra esiste grazie a lui che ci dà luce, energia e
calore in abbondanza!
Il Sole, fonte di vita …
Siamo talmente abituati alla luce del Sole che spesso ci dimentichiamo di due fatti importantissimi. Primo:
che la luce è un “lusso”; infatti nel nostro universo domina il buio e la luce è un raro privilegio dei pianeti
che orbitano sufficientemente vicini alle loro stelle. Secondo: che la luce del Sole è di fondamentale
importanza per quasi tutte le forme di vita sulla Terra; senza la luce del Sole la grande maggioranza degli
organismi viventi che popola la superficie del pianeta (noi compresi) non potrebbe sopravvivere.
Le piante lo sanno bene, esse infatti sono in grado di usare direttamente la luce del Sole per produrre il cibo
di cui hanno bisogno. Questo avviene grazie ad un processo che si chiama fotosintesi clorofilliana. Questo
processo ha il grande pregio di impiegare sostanze inorganiche semplici (come l’acqua e il biossido di
carbonio) per costruire delle molecole organiche più complesse (cioè con più atomi di carbonio) come il
glucosio. La fotosintesi è l’unico processo capace di trasformare direttamente l’energia trasportata dalle
radiazioni solari in energia chimica.
… e di energia inesauribile
L’energia prodotta dal Sole, che ci giunge sotto forma di luce e calore, è molta di più di quella utilizzata e
che è necessaria al mondo intero. Il Sole infatti “manda” giornalmente sulla terra circa 10 000 volte più
energia di quanta tutti gli uomini ne consumino in un solo giorno, questo vuol dire che in teoria basterebbe
un irraggiamento medio di sole 6 ore di Sole sulla superficie delle terre emerse per coprire il fabbisogno
elettrico annuo mondiale. Sfruttare quindi appieno e in modo corretto l’enorme quantità di energia
proveniente dal Sole potrebbe risolvere i problemi energetici dell’intera umanità, il tutto in modo
ecologico.
Fonte: Ticino energia
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L'irraggiamento solare in Svizzera
Il nostro paese, anche se non sembra, è baciato dal Sole. Infatti l’irraggiamento solare, cioè l’emissione e la
propagazione di raggi luminosi o di radiazioni che ci raggiunge annualmente, corrisponde a una quantità di
energia pari a 220 volte il nostro consumo. (Fonte: Swissolar)
Vero, Fiammetta! Ma se non ci fosse l’atmosfera a proteggermi e a creare l’ambiente
adatto nessuno ci potrebbe vivere!
Spesso ci dimentichiamo di un’altra caratteristica particolare della Terra che permette la vita sul nostro
pianeta: la presenza di un’atmosfera che è anche in grado anche di proteggerci dai raggi UV provenienti dal
sole che, se non filtrati, ci farebbero male.
Ma com’è fatta l’atmosfera?
L’atmosfera, chiamata anche atmosfera terrestre, è un involucro aeriforme formato da gas e vapori che
sono trattenuti intorno al nostro pianeta dalla forza di gravità. Nell’atmosfera possiamo distinguere 5 strati,
ma in questo testo ne analizzeremo solo due: la troposfera e la stratosfera.
Lo strato che ci circonda, cioè quello in cui siamo immersi, viene chiamato troposfera. La troposfera viene
riscaldata dal calore che proviene dalla superficie della terra e la temperatura diminuisce salendo in altezza.
L’aria si muove in continuazione ed è nella troposfera che si hanno vento, nuvole, pioggia, ecc.
Infine, una curiosità, l’atmosfera non è sempre stata come la conosciamo oggi, essa infatti è cambiata nel
corso dei milioni di anni arricchendosi di ossigeno con il diffondersi delle piante, fino ad avere la struttura e
la composizione che oggi conosciamo. (Fonte: Enciclopedia Treccani)
Lo strato d’ozono
L’ozono è lo strato presente nell’atmosfera che ci protegge dai raggi ultravioletti più pericolosi che ci
giungono dal Sole. Questi raggi ultravioletti infatti, se non filtrati da questo strato, sarebbero pericolosi per
l’uomo, gli animali e le piante.
Lo strato d’ozono si trova ad un’altezza compresa fra i 15 e 35 km, cioè in quella che viene definita come la
parte bassa e media della stratosfera, ovvero il secondo dei 5 strati di cui è formata l’atmosfera terrestre.
L’ozono stratosferico non è sempre lo stesso, esso infatti si forma costantemente a partire dall’azione della
luce del Sole sull’ossigeno. Contemporaneamente però, una parte delle particelle d’ozono si consuma in
modo naturale. I due processi si mantengono in equilibrio.
La scoperta del “buco” ….
Negli anni ottanta alcuni scienziati scoprirono sopra l’Antartide un assottigliamento anomalo della strato di
ozono che venne definito appunto “buco dell’ozono”. Nel 1987 questo assottigliamento aveva raggiunto
addirittura una dimensione pari a due volte la superficie degli Stati Uniti. Inoltre, alcuni anni fa gli scienziati
scoprirono anche un “buco” sopra l’Artico. Le dimensioni di questi buchi variano di anno in anno.
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… e le nostre colpe
Sono le nostre attività la causa della presenza di questi “buchi” nello strato d’ozono, (strato così importante
perché, come scritto, ci protegge dai raggi UV dannosi). I responsabili sono i cosiddetti CFC, o
clorofluorocarburi, dei gas usati soprattutto in passato nelle bombolette spray, nei circuiti di refrigerazione
dei frigoriferi, nei condizionatori d’aria e come schiumogeni per la fabbricazione del polistirolo espanso.
Questi gas restano attivi per molto tempo (50 – 70 anni) e riescono quindi a raggiungere la stratosfera dove
i raggi ultravioletti permettono agli atomi di cloro dei composti CFC di liberarsi e reagire con la molecola
d’ozono trasformandola in ossigeno, contribuendo quindi all’assottigliamento dello strato d’ozono. Ogni
atomo di cloro può distruggere fino a centomila molecole di ozono.
I rimedi adottati
Dopo che la comunità scientifica riuscì a dimostrare il legame fra la comparsa del buco dell’ozono e la
presenza CFC, nel 1987 a Montreal venne firmato un trattato internazionale detto “Protocollo di Montreal“
nel quale vennero introdotte delle restrizioni e dei divieti per la produzione e il consumo dei gas dannosi
allo strato d’ozono. La situazione sembra ora essere sotto controllo, anche se c’è ancora molto da fare.
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3. Cosa fare in classe
La carta d’identità del Sole e dei pianeti
Se per una persona adulta è molto difficile riuscire a prendere consapevolezza delle enormi distanze che
ordinano il nostro sistema solare, per i bambini questo può sembrare addirittura un’impresa impossibile a
causa dell’enorme estensione del campo numerico riferito alle distanze. Ecco che ci possono allora aiutare
alcuni piccoli paragoni in scala o degli esempi. L’importante non è conoscere quanti milioni di chilometri ci
separano dal Sole (150), ma avere un’idea ad esempio di quanto tempo impiegherebbe una navicella per
arrivarci o, visto che stiamo parlando della luce, quanto tempo impiega la luce ad arrivare dal Sole fino a
noi. Lo sapevate che la luce del Sole che vediamo è stata “prodotta” circa 8 minuti fa?
Proprio perché si tratta di distanze così grandi esiste un’unità di misura chiamata Unità Astronomica (UA)
che indica la distanza media dal Sole alla Terra.
Età
4,7 miliardi di anni
Classificazione
Stella nana gialla
Distanza media dalla Terra
(1,5 x 108 km) oppure 8 minuti luce oppure 1 UA
Diametro
1,4 x 106 km oppure circa 100 volte la Terra
Massa
3,3 x 105 x massa della Terra
Volume
1,3 x 106 x volume della Terra
Temperatura superficiale
6.000 °C
Temperatura del nucleo
16.000.000 °C
Mimare il sistema solare in un campo di calcio
In questa attività si può dividere la classe in due: una parte mima il sistema solare e l’altra osserva. Si può
utilizzare il set di pianeti proposto nella scheda oppure costruire un sistema solare in classe (ad esempio
con dei palloncini ricoperti di carta pesta). A ogni bambino viene affidato un pianeta rispettivamente il Sole,
la Luna, le lune di Giove, degli asteroidi, delle comete, ecc…
In un campo di calcio o nel cortile della scuola, i bambini provano a mimare liberamente il sistema solare e
poi si discute con la classe il risultato e si ripetere l’attività con l’altra metà classe.
Si creano così delle belle occasioni di apprendimento anche se bisogna tenere conto di alcuni momenti un
po’ dispersivi in un’attività di questo tipo. Lo scopo però è proprio quello di comprendere le enormità delle
distanze tra i pianeti (e anche il “vuoto” tra di essi) e, provando concretamente, capire il moto di
rivoluzione e rotazione dei pianeti.
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La gara dei pianeti
Proviamo a mettere in ordine i pianeti prima per distanza dal Sole, poi per grandezza, velocità di
rivoluzione, ecc… e scopriremo relazioni interessanti. Qui di seguito riportiamo un’approssimazione delle
distanze medie tra pianeti e Sole in UA.
Mercurio
0,4 UA
Venere
0,7 UA
Terra
1 UA (per definizione)
Marte
1,5 UA
Cerere
2,8 UA (pianeta nano)
Giove
5,2 UA
Saturno
9,5 UA
Urano
19,2 UA
Nettuno
30,1 UA
Plutone
39,4 UA (pianeta nano)
Costruiamo un tramonto in un bicchiere
Per capire a che cosa è dovuto il colore rosso del tramonto proviamo a costruire un tramonto in un
bicchiere.
Prima dobbiamo guardare una torcia (o una fonte luminosa) attraverso un bicchiere d’acqua. In seguito
versiamo un po’ di latte nel bicchiere e al buio ripetiamo l’osservazione.
Fonte: http://atelierdellascienza.blogspost.ch
L’acqua mista al latte rappresenta l’atmosfera con le sue particelle. La luce che attraversa le particelle di
latte cambia direzione molte volte e possiamo quindi vedere il colore arancione tipico del tramonto (e del
momento che segue l’alba).
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Per approfondire
Parte scientifica
BISI, Olmes. Visibile e invisibile : le meraviglie dei fenomeni luminosi [libro]. Milano : Sironi, 2011. 251 p.
D’ERCOLE, ANNIBALE. Perché il cielo è blu? [articolo elettronico]. In : Giornale di astronomia. 2002, n. 4,
pag. 59. Disponibile all’indirizzo:
http://giornaleastronomia.difa.unibo.it/spigolature/spigo402base.html (consultato il 23.09.2015)
FOVRA, Andrea. Perché accade ciò che accade [libro]. Milano : BUR, 2003. 330 p.
ISTITUTO NAZIONALE DI ASTROFISICA, OSSERVATORIO ASTRONOMICO DI TRIESTE. Il cielo [pagina web]. In :
Attività INAF-OATs per le scuole e il pubblico. [s.d.]. Disponibile all’indirizzo :
http://scuole.oats.inaf.it/index.php/it/attualita (consultato il 23.09.2015)
Presentazione video sul cielo del mese e tabella dei passaggi della Stazione spaziale Internazionale.
SIRTOLI, Paolo. Vorrei sapere perché il giorno dura 24 ore [post]. In : Vialattea.net : divulgazione
scientifica. Data di pubblicazione 07.06.2005. Disponibile all’indirizzo:
http://www.vialattea.net/esperti/php/risposta.php?num=7676 (consultato il 23.09.2015)
Parte ambientale
DUNFORD, Bill. Planets : Sun : our Star [pagina web]. In : Solar system exploration beta. [s.d.]. Disponibile
all’indirizzo: http://solarsystem.nasa.gov/planets/sun (consultato il 23.09.2015)
ENEA (Agenzia nazionale per le nuove tecnologie, l’energia e lo sviluppo sostenibile). Lo strato di ozono
[documento pdf]. In : Educarsi al futuro. [s.d.]. Disponibile all’indirizzo:
http://www.educarsialfuturo.it/pdf/Lo%20strato%20di%20ozono.pdf (consultato il 25.09.2015)
FIOCCO, Giorgio. Atmosfera terrestre [voce enciclopedica online]. In : Treccani la cultura italiana. Data di
pubblicazione 2007. Disponibile all’indirizzo:
http://www.treccani.it/enciclopedia/atmosferaterrestre_%28Enciclopedia_della_Scienza_e_della_Tecnica
%29/ (consultato il 23.09.2015)
Il Sole: struttura e fenomeni [lezione online]. In : Treccani la cultura italiana. [s.d.]. Disponibile all’indirizzo:
http://www.treccani.it/scuola/lezioni/scienze_naturali/Sole.html (consultato il 23.09.2015)
PAROLINI, Giuditta. Sole [voce enciclopedica online]. In : Treccani la cultura italiana. Data di pubblicazione
2006. Disponibile all’indirizzo: http://www.treccani.it/enciclopedia/sole_%28Enciclopedia-dei-ragazzi%29/
(consultato il 23.09.2015)
Parte didattica
CAPRETTI, Stefano. In viaggio nel sistema solare [post]. In : 1… 2… 3… Stellaaaaaaa!!! : l’universo a portata
di bambino. Data di pubblicazione 16.06.2014. Disponibile all’indirizzo:
http://123stella.astronomiamo.it/Missione.aspx?Arg=In_viaggio_nel_Sistema_Solare (consultato il
23.09.2015)
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EUROPEAN SPACE AGENGY (ESA). Esa kids [sito web]. Copyright 2015. Disponibile all’indirizzo :
http://www.esa.int/esaKIDSit (consultato il 23.09.2015)
Il sito dell’agenzia spaziale europea per bambini presenta filmati sul sistema solare, la sonda Rosetta, le
missioni spaziali (anche in formato cartone animato), giochi e diverse schede da scaricare con lavoretti
divertenti.
Si tratta di un sito veramente interessante e ben fatto. Utile anche da abbinare a una lezione di informatica
perché i bambini possono navigare liberamente nel sito senza difficoltà e con contenuti adatti a loro.
GIANNA. Oggi vi racconto come è fatto il sistema solare [lezione online]. In : Giocomania. Data di
pubblicazione 12.2.2013. Disponibile all’indirizzo:
http://www.giocomania.org/vari/il_sistema_solare/sld001.htm (consultato il 23.09.2015)
Una lezione interessante realizzata con una serie di fotografie che si allontanano sempre di più dalla
superficie terrestre. Si parte dalla propria scuola, passando poi alla città, la regione, la nazione,… su su fino
alle stelle. Abbiamo provato questa attività in due quarte elementare (partendo dal loro paese ovviamente)
e li abbiamo visti restare a bocca aperta perché prendono consapevolezza tutto d’un tratto dell’enormità
del sistema solare.
VALENTINI, Anna. L’atelier della scienza [blog]. Data di pubblicazione 15.01.2015. Disponibile all’indirizzo:
http://atelierdellascienza.blogspot.ch/ (consultato il 23.09.2015)
Alcuni esperimenti interessanti da ripetere in classe come quello del latte nel bicchiere.
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