Sun4All_attivita_didattiche

Attività proposte
In questa sezione sono descritte sette attività ciascuna delle quali identificata da un titolo, da un obiettivo
didattico, da una fascia di età degli studenti alla quale si rivolge e da una descrizione metodologica. È
importante sottolineare che queste attività mirano a indirizzare l’interesse degli insegnanti e degli studenti
verso l’utilizzo degli spettroeliogrammi e di un database di questo tipo di immagini. Ci aspettiamo da coloro
che le metteranno in pratica, l’implementazione e l’ideazione di nuove attività. Questo elenco di attività è da
considerarsi perciò soltanto uno spunto iniziale.
Attività n.1
Titolo: Il conteggio delle macchie solari
Obiettivo: Rilevare l’esistenza delle macchie solari sulla superficie del Sole e verificare che il loro numero
varia nel corso dei giorni.
Target: Studenti di scuola superiore
Materie correlate: matematica
Procedura:
1. nel menu ”Arquivo Obs. Solares” spuntare i dati dal 01/2002 al 01/2002 e K1-v. In questo modo si
accederà agli spettroeliogrammi del gennaio 2002.
2. aprire il file Excel “counting_sunspots.xls”
3. selezionare le immagini una alla volta e contare le macchie solari presenti su ciascuna di esse
4. interpretare i risultati
Attività n. 2
Titolo: Il ciclo undecennale
Obiettivo: Utilizzare la tecnica sviluppata nell’attività n. 1 (il conteggio delle macchie solari) e rilevare
l’esistenza di un ciclo undecennale (identificazione di un massimo e di un minimo nell’attività solare)
Target: Studenti di età compresa fra 11 e 15 anni
Materie correlate: informatica elementare, matematica e scienze
Procedura:
1. aprite il file Excel “11year_cycle.xls”
2. in ”Arquivo Obs. Solares” cercate gli spettroeliogrammi K1-v facendo riferimento alle date riportate
nella colonna a sinistra. Recuperate le immagini relative al primo giorno (o del giorno più prossimo a
esso fra quelli disponibili nel database) dei mesi di dicembre degli anni che vanno dal 1980 al 2003.
3. Selezionate ciascuna delle immagini ottenute e contate le relative macchie solari
4. Utilizzando Excel, costruite un grafico che riporti in ordinata il numero di macchie solari e in ascissa
le date e notate l’esistenza di una periodicità di circa undici anni
5. Identificate le date di minima attività solare (cioè quelle con il minor numero di macchie solari) e
quelle di massima
Attività n. 3
Titolo: Il ciclo undecennale dell’attività solare in altri spettroeliogrammi
Obiettivo: Comparare gli spettroeliogrammi in uno stesso mese ma su linee differenti e notare che l’attività
solare è rilevabile anche in linee diverse dalla K1-v
Target: Studenti di scuola superiore
Materie correlate: informatica elementare, matematica e scienze
Procedura:
1. cercare in ”Arquivo Obs. Solares” gli spettroeliogrammi relativi al primo giorno (o del giorno più
prossimo a esso fra quelli disponibili nel database) dei mesi di dicembre degli anni che vanno dal
1980 al 2003 per le linee K1-v, K3 e H (se disponibili)
2. analizzate ciascun gruppo di immagini (per esempio le stesso giorno del mese su differenti linee)
3. mettete in relazione i periodi di minima attività solare ai corrispondenti numeri di macchie solari,
filamenti, protuberanze e regioni di facula. In questo modo si rileverà una situazione analoga per
l’attività solare in relazione alla tipologia di dato esaminata.
Attività n.4
Titolo: Il film della rotazione solare
Obiettivo: Sovrapporre una serie di spettroeliogrammi di giorni consecutivi per evidenziare la rotazione
solare
Target: Studenti di età compresa fra 11 e 15 anni
Materie correlate: informatica elementare
Procedura:
1. cercare in ”Arquivo Obs. Solares” gli spettroeliogrammi della linea K1-v relativi a una sequenza di
alcuni giorni (per esempio per i giorni 21, 22, 23 e 24 novembre 2002
2. selezionare ciascuna delle immagini risultanti e salvarla con un nome appropriato che consenta
successivamente di identificarla in modo non ambiguo (per esempio 21novembre1992.jpg)
3. aprire PowerPoint e preparare una sequenza di slide in ciascuna delle quali sia inserita una delle
immagini scaricate. Le slide devono essere ordinate in ordine temporale.
4. per osservare il film selezionare l’opzione “slide show”
Attività n.5
Titolo: Correlazione fra macchie solari e indici climatici
Obiettivo: Individuare le correlazioni fra il numero di macchie solari, e la temperatura e la pressione
atmosferica a Coimbra
Target: Studenti di scuola superiore
Materie correlate: matematica e geografia
Procedura:
1. Cercare in ”Arquivo Obs. Solares” selezionare le date da 01/2002 a 01/2002 e la linea K1-v in modo
da ottenere gli spettroeliogrammi di gennaio 2002.
2. Aprire il file Excel “sunspot_temperature_pressure.xls” selezionare ciascuna delle immagini risultanti
e salvarla con un nome appropriato che consenta successivamente di identificarla in modo non
ambiguo (per esempio 21novembre1992.jpg)
3. Ripetere l’operazione 3 dell’attività n.1
4. Utilizzando Excel costruire un grafico che riporti in numero di macchie solari in relazione alla
temperatura e un altro che riporti il numero di macchie solari in relazione alla pressione atmosferica.
5. Commentare i risultati
Nota: i dati relativi alla temperatura e alla pressione atmosferica sono stati forniti dall’Istituto di geofisica
dell’Università di Coimbra (http://www.uc.pt/iguc)
Attività n.6
Titolo: Determinazione delle dimensioni delle protuberanze
Obiettivo: Determinare le dimensioni (in chilometri) di una protuberanza solare
Target: Studenti di età compresa fra 11 e 15 anni
Materie correlate: matematica
Procedura:
1. Cercare in ”Arquivo Obs. Solares” selezionare degli spettroeliogrammi della linea K3 sui quali sia
possibile individuare chiaramente le protuberanze solari (per esempio quello del 9 settembre 1999,
vedi figura).
2. Stampare lo spettroeliogramma e misurarne l’estensione (linea bianca) e l’altezza (linea rossa)
utilizzando un righello.
3. Calcolare l’estensione e l’altezza in chilometri della prominenza consideranzo che il raggio solare
corrisponde a 690.000 Km.
4. Commentare i risultati per esempio comparando i valori ottenuti con il diametro terrestre.
Attività n.6
Titolo: Determinazione del periodo di rotazione solare
Obiettivo: Calcolare la velocità e il periodo di rotazione del Sole
Target: Studenti di età scuola superiore
Materie correlate: matematica
Procedura:
1. Cercare in ”Arquivo Obs. Solares” selezionare degli spettroeliogrammi della linea K1-v relativi a due
date differenti ma molto vicine fra loro, nei quali sia possibile individuare delle macchie solari (per
esempio quelli del 21 e del 24 novembre 1992, vedi figura).
2. Selezionare ciascuna delle immagini ottenute e stamparla su un foglio in formato A4
3. Scegliere una macchia solare osservabile su entrambe le immagini (vedi figura)
4. Calcolare la latitudine e la longitudine delle macchie solari in entrambi i giorni utilizzando il disco
Stoneyhurst. Nell’appendice 4 è disponibile uno di questi dischi che può essere stampato su un
foglio di acetato trasparente e sovrapposto sullo spettroeliogramma avendo cura che entrambe sia il
disco sia l’immagine del Sole abbiano lo stesso diametro. Il disco in Appendice 6 è valido soltanto
per le date suddette in quanto gli assi di rotazione del Sole e della terra non rimangono paralleli nel
corso del moto di traslazione annuale, e perciò il disco di Stoneyhurst da utilizzare cambia nel corso
dell’anno. Per date differenti da quelle riportate nell’esempio, cerchere i dischi corrispondenti
all’indirizzo http://ottawa.rasc.ca/articles/taylor_richard/sun/stoney.html
5. Aprire il file excel “solar_rotation.xls”.
6. Inserire nelle celle gialle i dati corrispondenti. Latitudine, longitudine e tempo devono essere inseriti
in formato decimale(per esempio, 40° 36’=40.6, 2h 57m=2.95). Nelle celle rosse il foglio di calcolo
restituirà i valori della velocità medie e del periodo di rotazione. Vedere in basso è riportata la
procedura matematica per determinare queste due grandezza
7. La procedura fin qui esposta può essere replicata utilizzando altre macchie solari
8. Commentare i risultati ottenuti alla luce di quanto si conosce della rotazione terrestre.
Come determinare la velocità media e il periodo di rotazione del Sole
La determinazione della velocità di rotazione del Sole e quella conseguente del periodo si basano
sull’assunzione che il movimento delle macchie solari sia uniforme e che quindi la loro velocità sia costante.
Per calcolare la velocità media, si usa la formula:
v = d/t,
dove d è la distanza coperta dalla macchia solare nel giorno considerato e t è il tempo che trascorre tra due
immagini consecutive. In questo modo il problema è essenzialmente calcolare d (?!?). Questa situazione
può essere schematicamente rappresentata come segue:
Nella figura M1 e M2 rappresentano la stessa solare in due momenti differenti. Conoscendo la latitudine e la
longitudine della macchia solare nei due differenti momenti (1e 1) e (2 e 2), d può essere determinata
mediante la Formula Fondamentale della Trigonometria Sferica:
cos(d)=cos(1)sen(2)+cos(1)cos(2)cos(1-2)
la dimostrazione e le proprietà di questa formula esulano dall’ambito di quest’attività.
Tuttavia il lettore interessato può approfondire il problema all’indirizzo
http://en.wikipedia.org/wiki/Law_of_cosines_%28spherical%29.
Notare che il risultato della suddetta formula è un angolo di ampiezza variabile fra 0° e 180°. La conversione
di d in chilometri può essere effettuata utilizzando la formula seguente:
d (Km)= (d(°) * 2 *RSole)/360°
dove RSole corrisponde alla lunghezza del raggio solare (690.000 km)
Infine il periodo di rotazione può essere stimato calcolando il tempo impiegato da una macchia solare,
muovendosi alla velocità ottenuta in precedenza, per coprire una distanza corrispondente al diametro del
Sole.