Il sole, il vento solare e le sue interazioni con la Terra

Il Sole, il vento solare e le sue interazioni con la Terra
hanno collaborato:
C Ascenzo
A.M. Belsito
I. Cuccurullo
V. Di Sora
M.P. Moschini
F. Pallotti
M. Plateroti
R. Rosa
M.T. Verna
MODULO - Il Sole, il vento solare e le sue interazioni con la Terra
Il modulo relativo allo studio del Sole ed alle sue interazioni con la magnetosfera terrestre è destinato a studenti del quinto
anno di un liceo scientifico tradizionale o sperimentale e può essere svolto nella seconda parte del secondo quadrimestre
tuttavia, con opportune riduzioni, può essere somministrato e studenti del terzo liceo classico. Il lavoro prevede la
collaborazione attiva dei docenti di matematica, fisica e scienze considerato l’evidente legame che unisce le tematiche da
affrontare. L’intento di base presuppone da parte di ciascun docente un ampio lavoro propedeutico che introduca e chiarisca i
nodi fondamentali, parallelamente all’acquisizione costante e progressiva di competenze specifiche adeguate. Ampio spazio
verrà lasciato ad un approccio problematico e interdisciplinare, atto a stimolare nei ragazzi spunti per riflessioni e
rielaborazioni personali. La durata prevista del modulo è di 37 ore comprensive delle verifiche. La strategia per coinvolgere e
motivare gli studenti attingerà dalle conoscenze di base, indipendentemente dal curriculum scolastico, quella cognitiva partirà
da problematiche scientifiche interdisciplinari, quali elettromagnetismo, struttura del Sole, energia, sino ad allargarsi agli
ambiti umanistico e storico-filosofico.
Presupposto essenziale ed irrinunciabile alla realizzazione di questo modulo è la ristrutturazione dell’orario curricolare,
assolutamente inadeguato all’attuazione della didattica modulare. Inoltre sarebbe necessario limitare i contenuti dei programmi
e seguire percorsi didattici centrati sui nuclei fondanti delle discipline.
FINALITA’
Comprendere come il vento solare può influenzare la vita e le attività dell’uomo attraverso le sue interazioni con la
magnetosfera terrestre.
PREREQUISITI
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




.
Struttura atomica della materia
I quattro stati di aggregazione della materia
Campo elettrico, magnetico e gravitazionale
Le leggi dell’elettromagnetismo
I meccanismi di propagazione del calore
Nozioni fondamentali di calcolo differenziale 
 Con l’esclusione dei Licei Classici tradizionali
OBIETTIVI FORMATIVI
Conoscenze
 Descrivere la struttura del Sole e le variazioni dei suoi parametri in funzione
dalla distanza dal nucleo.
 Descrivere le modalità di produzione e propagazione dell’energia solare e lo
spettro di emissione e di assorbimento dell’atmosfera solare
 Conoscere il campo magnetico del Sole e la sua influenza sull’attività solare
 Descrivere l’interazione Sole-Terra , in particolare gli effetti del vento solare
sul campo magnetico terrestre
 Descrivere il processo di evoluzione stellare tramite il diagramma HR
Competenze
 Collegare l’attività solare ai possibili effetti geomagnetici
 Saper riconoscere la presenza di elementi chimici dall’analisi dello spettro
solare
 Saper individuare la fase evolutiva di una stella in base alla sua posizione nel
diagramma HR
METODOLOGIA
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
Lezioni frontali e dialogate (attirare l’attenzione con esempi reali stimolomotivazione e controllare continuamente l’attenzione degli studenti mediante
inviti a proporre loro stessi esempi presi dal loro ambiente e dalle loro
esperienze); lezioni in rete
Lavori di gruppo; ciascun gruppo deve essere strutturato e composto al
massimo da 4 persone; per gruppo strutturato si intende un gruppo costituito
da studenti portatori di esperienze diverse comprese abilità multimediali
Attività di laboratorio
Attività a classi aperte con compresenze
STRUMENTI DIDATTICI
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Libri di testo, lavagna luminosa, testi di approfondimento-recupero, software
didattico e cd
Attrezzature di laboratorio
Collegamento via Internet alla pagina WEB dello Space Weather
(www spaceweater.com) e ad altri siti utili
ESPERIENZE DI LABORATORIO
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Misura del campo magnetico terrestre tramite bobina
Dimostrare come una corrente elettrica generi un campo magnetico
(esperienza di Oersted)
Uso dello spettroscopio
Uso delle lampadine al neon per evidenziare l’esistenza del plasma
Osservazione delle linee di forza di un campo magnetico generate da una
calamita attraverso l’uso di limatura di ferro
Osservazione di diversi meccanismi di propagazione del calore : irraggiamento
(lampadina), convezione (movimento di particelle di segatura all’interno
dell’acqua in ebollizione), conduzione (messa a contatto di due corpi a diverse
temperature)
Osservazione di fenomeni elettrostatici mediante stofinio
Saggio alla fiamma
VERIFICHE; VALUTAZIONE; RECUPERO
Questo modulo è composto di 5 unità didattiche. In itinere saranno proposte verifiche formative quali:
 Prove strutturate
 Prove semistrutturare
 Trattazione sintetica
 Risoluzione di problemi
Le strategie di recupero e/o sostegno saranno studiate in base ai risultati emersi dalla valutazione e attuate prevalentemente
mediante attività collettive e/o individuali, diversificate rispetto al curriculum secondo le necessità.
Gli studenti che hanno raggiunto tutti gli obiettivi previsti potranno entrare a far parte dei gruppi di recupero come elementi
trainanti (tutor), oppure possono impegnarsi in percorsi di approfondimento. Una ulteriore verifica chiuderà l’attività di
recupero. Alla fine del modulo ci sarà la verifica sommativa degli obiettivi formativi dell’ intero itinerario didattico effettuato.
PROGETTAZIONE DELLE SINGOLE UNITA’
fasi
1
attività
 Motivazione/stimolo
iniziale
 Accertamento dei
prerequisiti
Svolgimento dei contenuti
2
3
4
Attività di laboratorio
verifiche
recupero e/o
approfondimento
metodologia
lezione dialogata
recupero guidato
lezione frontale e/o
lezione partecipata
lezione multimediale
lezione interdisciplinare
in compresenza
lavoro di gruppo
test/intervista dal
posto a risposta aperta
lavoro di gruppo
tempo
(ore)
2
2
totale
(ore)
4
30
30
5
5
5
5
2
2
Unità didattiche
Contenuti interdisciplinari
U.D.1
Il plasma
 Fisica del plasma (cenni generali)
 Plasma come quarto stato della materia
U.D.2
Struttura del Sole e
suoi movimenti
U.D.3
Energia solare
U.D.4
Campo magnetico e
attivita’ solare
U.D.5
Il vento solare
 leggi dei gas
 teoria cinetica dei gas
 temperatura e calore
Contenuti specifici disciplinari
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

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
La materia dei corpi stellari
Definizione di plasma
Esempi di plasma
Il nucleo
Zona radiativa
Interfaccia
Zona convettiva
Fotosfera
Cromosfera
Corona
Moti del Sole
 Fisica nucleore
 Reazioni nucleari
 Sorgenti dell’energia solare
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

 Moti differenziali
 Produzione del campo magnetico solare
 Il campo magnetico nei momenti di
massima e minima attività solare
 Macchie solari e cicli
 Brillamenti
Campo magnetico
Forza di Lorentz
Cariche in moto in un campo magnetico
Induzione elettromagnetica
Onde elettromagnetiche
 Elementi di analisi matematica
 Equazioni differenziali
 Elementi di acustica
(*)
(letteratura greca)
 Definizione di vento solare
 Cenni storici
 Modelli teorici
Tempi
Verifica
Totale
1h
30”
1h30”
4h
30”
4 h30”
3h
30”
3 h30”
7h
30”
7 h30”
4h
30”
4 h30”
 Evoluzione stellare
U.D.6
Il diagramma HR
U.D.7
La magnetosfera
terrestre
U.D. 8
Attività di integrazione
con area umanistica
 Campo magnetico terrestre
 Origine del sistema solare
 Teorie cosmologiche
 Il sole come metafora della divinità
 Il sole nella mitologia
( egiziana,
greca, celtica, maya, atzeca
indiana,cinese)




I parametri del diagramma HR
Significato del diagramma HR
Posizione del sole nel diagramma HR
Uso del diagramma HR




Aurore boreali
Fasce di van Allen
Space Weather
Previsione dei disturbi magnetici
 Dante “Divina Commedia”: il sole nel
Paradiso,” De Monarchia”: i due soli
 San Francesco: Cantico delle Creature
 Leopardi:Il Copernico
 Galileo: “Dialogo dei Massimi Sistemi”
 Giordano Bruno:”Dell’Infinito Universo e
Mundi”
 Cicerone: “De Repubblica” Somnium
Scipionis
 Apuleio “De Mundo”
 Lucrezio : De Rerum Natura
 Pitagora: la musica degli astri
 Aristarco di Samo: frammenti
 Arato: Fenomena
3h
30”
3h30
2h
30”
2h30
6h
1h30”
7h30”
Nel conto orario delle singole U.D. non sono comprese le 5 ore di attività di laboratorio e le 2 di recupero e/o approfondimento.
(*)per i licei Classici tradizionali l’interdisciplinarietà con l’Analisi matematica è sostituita con Letteratura greco