mercoledì 25 aprile 2012

Prof. Quanto E' Grande L'Universo?

Prof. quanto è grande l'universo?

Che cosa rispondereste alla domanda posta da ragazzi di 11-14 anni? E’ difficile  comprenderlo per i grandi, figuriamoci a quella età! Però, si può tentare di fare chiarezza, rispondendo  che non lo sappiamo! Eh, sì! Le cose stanno proprio così! N-O-N- L-O-S-A-P-P-I-A-M-O!

Un punto da chiarire è che il Big Bang non è stata un’esplosione che ha lanciato pezzi di materia  in ogni dove  all’infuori. Sappiamo che questo evento è avvenuto 13,7 miliardi di anni fa e questa è l’età dell’Universo. Per quanto ne sappiamo, oggi, esso potrebbe essere infinito…oppure  no!

Allora quale sarà la distanza osservabile, ovvero quale sarà il raggio dell’Universo? Non è facile affermarlo! Sappiamo che la luce ha una velocità finita di circa 300.000 km/s  e, quindi, ha avuto a disposizione 13,7 miliardi di anni per propagarsi, dal Big Bang ai nostri giorni.

In conclusione, la distanza che siamo in grado di osservare è pari a 13,7 miliardi di anni luce, che dovrebbe corrispondere al raggio dell’Universo. In realtà, le cose sono più complesse di un bel po’.  Senza entrare nel merito di altri discorsi, difficili da comprendere a 11-14 anni, possiamo dire ai nostri ragazzi che, per quello che  la ricerca è in grado di stabilire, oggi, il raggio dell’Universo dovrebbe aggirarsi  intorno ai 50 miliardi di anni luce.

Ricordiamo che 1 anno luce è la distanza percorsa  dalla luce in un anno. La Luce percorre 300.000 km in un secondo, in 1 ora percorrerà una distanza di 300.000 km  x 3600 (i secondi contenuti in 1 ora). I secondi contenuti in 1 giorno sono  3600 x 24 = 86400, i secondi contenuti in 1 anno (che consideriamo di 365 giorni per semplificare il calcolo) sono pari a 365 x 86400= 31.536.000.

La distanza percorsa dalla luce in 1 anno sarà, pertanto, di circa 300.000 x 31.536.000 km = 3 x31536 x 10^8 km = 94608 x 10^8  km = 9,4608 x 10^12 km.


Considerando, con più precisione, l’anno di 365,25 giorni e la velocità della luce pari a  299. 792,458 km/s, la distanza percorsa dalla luce in 1 anno è di circa 9,461 x 10^12 km!

Riuscite ad immaginare quale possa essere la distanza percorsa dalla luce in 50 miliardi di anni, che rappresenta il raggio dell'Universo??? Si fa fatica vero?

Allora, vale la pena proporre un’attività concretamente fattibile da svolgere con i ragazzi, un'attività sperimentale che sono solita svolgere a scuola e che risulta utile per offrire una stima delle distanze astronomiche del sistema solare.

Consideriamo la strategia da utilizzare.
Ponendo la distanza tra il Sole e Mercurio, cioè 57,9 milioni di km, pari a 1 millimetro, si possono riportare ad una scala millimetrica le distanze di altri oggetti astronomici.

Materiali
  •  tabella delle distanze degli oggetti astronomici dal Sole (o dal sistema solare). I dati sono reperibili sui manuali scolastici o sulle enciclopedie. 
  • Una riga.
Attività. 1. Riportare, secondo l'ordine di distanza dal Sole, i nomi dei pianeti nella Tabella A, che già contiene, come esempio, i nomi di alcuni pianeti. 2. Riportare nella Tabella anche le distanze dei pianeti dal Sole. 3. Insieme ai compagni definire un punto, al centro dell'aula, che rappresenta il Sole. Segnarlo con un gessetto sul pavimento. 4. Ponendo la distanza Sole - Mercurio (57,9 milioni di km) pari ad un millimetro, segnare con un gessetto la posizione di Mercurio. Continuare a evidenziare  con piccoli segni gli altri oggetti celesti della lista. Quindi se Mercurio, sulla scala dei millimetri, si trova a 1 mm dal Sole, la Terra (149,6 milioni di km) si troverà a circa 3 mm, e così comportarsi per gli altri oggetti dell'Universo scelti. Via via si riporteranno le distanze trovate in mm nella Tabella.



Riflettiamo. 1. Nella Tabella, la Terra è ad appena 3 mm dal Sole. Quanto disterà, nella scala dei mm, la Galassia di Andromeda?


2. La luce, viaggiando a 300.000 km/sec, percorre i 150 milioni di km, che separano il Sole dalla Terra, in circa 8 minuti. Quanto tempo impiegherebbe per arrivare dal Sole alla Grande Nebulosa di Andromeda?


3. Usando il mezzo aereo più veloce conosciuto sulla Terra (un missile, ad esempio), quanto tempo si impiegherebbe per arrivare alla "vicina" Galassia di Andromeda?


Suggerisco di visitare il link "Un sistema solare in miniatura (ovvero come simulare il sistema solare in un corridoio)", che può tornare utile per l'attività del post.


Consiglio anche di far vedere ai ragazzi il filmato Mind Explosion, che mostra l'universo conosciuto così come è stato mappato attraverso le osservazioni astronomiche.

Altri link utili:


Il sistema solare

Il Sistema Solare da Rai Edu

 

10 commenti:

  1. Cara Annarita,i ragazzi senz'altro saranno bravi a fare i conti, per cui lascio a loro la riflessione,son certa che daranno la risposta giusta.Loro..
    Io mi limito a guardare i video che mi fanno impazzire.L'universo è la mia passione mi incanto come è possibile tanta grandezza? E da dove viene?

    Ero una bambina, non ricordo l'età mi fu spiegata a scuola che la nostra terra stava sospesa nel cielo come la luna..non dormì tutta la notte a pensare che la nostra terra stava sospesa in cielo e se cadevo? All'epoca Pensavo che la nostra terra fosse una cosa che stava a terra e che quello che vedevo in cielo era una cosa normale ma che non apparteneva a noi.
    Poi da grande tra lettura e documentari, una cosa capì che la nostra terra compresi tutti noi facciamo parte di questo immenso universo è portiamo dentro di noi forse senza saperlo la conoscenza dell'universo...visto che siamo polvere di stelle e che veniamo da lui.

    Buon 25 aprile ai ragazzi e a te Annarita.
    Buona notte

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  2. La risposta alla domanda è già nel post, Rosaria! Quello che i ragazzi cercheranno di comprendere è la strabiliante grandezza delle distanze astronomiche. L'attività proposta mira a questo.

    Tutti noi da piccoli avevamo la nostra immagine della Terra, la Luyna, il Sole...e forse proprio il fascino di ciò che intuivamo essere meraviglioso ci ha portato, da grandi a volerlo comprendere (l'Universo).

    Buon 25 Aprile.

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  3. molto bello ed interessante questo post
    ciao

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  4. Gran bel domandone!
    C'è da perdersi tra i numeri dell'universo, ma credo che l'attività da te proposta possa risultare molto utile per comprendere di quali grandezze si sta parlando. La padronanza del concetto di scalatura (riduzione in questo caso) permette sicuramente una visione globale ed una maggiore consapevolezza dei rapporti tra grandezze astronomiche altrimenti difficilmente immaginabili.

    Che poi a rispondere al domandone ci pensi qualcun altro... se vuole. Io preferisco la magia dell'insoluto ed il fascino dello scoprire. Come dire: ci sono in questo universo, voglio conoscerlo e scoprirlo un pezzetto alla volta, ma non ditemi tutto perché mi rovinereste la sorpresa.

    Un salutone
    Marco

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  5. Grazie Giorgia L. L'Universo colpisce sempre...

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  6. Concordo, Marco. Paopasc ha risposto:" Grande quanto la voglia di comprenderlo!" a sottolineare il fascino e l'incanto della meraviglia che l'Universo sa suscitare in noi esseri umani.

    Un salutone!

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  7. Oh, Annarita! Che fatica mi fai fare dopocena. Ma l'argomento mi intriga e allora: correggimi il compito. Se non mi sono sbagliato (ed è facile perché se sapessi la matematica forse sarei un astronomo e non un dentista); allora, se non mi sono sbagliato, in scala M31, la galassia di Andromeda, dobbiamo disegnarla a 54.000 km. dal puntino che indica il sole. Il che vuol dire che se disegnassimo sull'equatore dovremmo fare un giro intero della terra e poi ancora circa un terzo di giro. Se invece volessimo disegnare in verticale (che mi parrebbe più consono) dovremmo arrampicarci ad un settimo della distanza terra-luna.
    Vedi come è difficile: se l'equatore ci dà la fallace impressione di immaginare la distanza, quando parliamo dello spazio (cioè in questo caso la distanza terra-luna) ci perdiamo subito: è tanto, tanto-tanto, tanto-tanto-tanto, ma quanto non riusciamo a quantificarlo.
    A proposito di dimensioni io faccio con i miei interlocutori un giochino con i numeri.
    Domando: sapete quanto è grande un miliardo? Tutti dicono di sì, epperbacco! Allora contate: uno, due, tre e via fino a un miliardo. Se impiegaste un secondo per ogni cifra, quanto tempo ci vorrà? La maggior parte non ha la minima idea di quanto sia grande un miliardo. Lascio a te e soprattutto ai tuoi giovani lettori la risposta, che parzialmente è già scritta nel tuo post.
    Comunque, per concludere, la cosa che mi pare interessante è che abbiamo più familiarità con il tempo, che non con le distanze.
    Infatti la valutazione delle distanze oggi è una variabile del mezzo di locomozione usato, mentre per il tempo non abbiamo macchine e l'unica variabile nella sua valutazione è quella del grande, vecchio Albert: è più lungo un minuto seduto su una stufa accesa che un'ora con il nostro amore.
    Ciao Annarita e grazie per questo post. Grazie per preoccuparti delle cose che occupano anche il mio tempo (mai sulla stufa!).

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  8. Molto bello e affascinante

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  9. Caro Gigi, non correggerò il tuo compito perché aspetto che qualcuno dei miei discoli si cimenti nel calcolo.

    Proporrò il tuo simpatico giochino sul miliardo sempre ai miei discoli, che sono anche i miei pricipali interlocutori.

    Grazie dell'input.

    A presto!

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