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 . 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 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 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 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 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 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