Come costruire il sistema solare in scala – laboratorio di astronomia
Quanto dista la Terra dal Sole? E gli altri pianeti? Ecco un laboratorio semplice da proporre in classe. Bastano filo e mollette.
L’astronomia appassiona e incuriosisce gli studenti di tutte le età, ma le grandezze implicate sfuggono all’esperienza quotidiana: quanto è lontana la Terra dal Sole? E Saturno? I miliardi di chilometri non aiutano la comprensione né la fantasia. In questo laboratorio vi proponiamo un metodo molto semplice per riportare a gesti di tutti i giorni le distanze fra i pianeti del Sistema Solare e il Sole. Useremo filo e mollette (e le immagini dei pianeti o i calzini, se preferite) per realizzare un sistema solare “in scala” senza neanche dover fare un calcolo. Li aiuteremo con tre indizi che stimolano abilità diverse.
Indizio 1
Dividete i ragazzi in gruppi di tre o quattro. Consegnate a ciascun gruppo il seguente materiale:
- 10 mollette da bucato;
- una corda di qualche metro;
- le immagini dei pianeti e del Sole.
I ragazzi dovranno appendere le mollette al filo a distanze tali da rappresentare correttamente le distanze reali, riportate nella tabella sotto ed espresse in unità astronomiche (ua).
La tabella delle distanze nel sistema solare
Pianeta o pianeta nano Distanza dal Sole
Mercurio 0,4 ua
Venere 0,7 ua
Terra 1 ua
Marte 1,5 ua
Cerere 3 ua
Giove 5,2 ua
Saturno 9,6 ua
Urano 19,2 ua
Nettuno 30,1 ua
Plutone 39,5 ua
Ricordate ai ragazzi la definizione di unità astronomica, motivandola: 1 ua corrisponde alla distanza media fra Terra e Sole, che vale circa 149 000 000 km. Perché si usano le unità astronomiche invece dei chilometri? Per semplificarsi la vita: anche le distanze dei pianeti è più comprensibile. Saturno, per esempio, è lontano dal Sole 9,6 ua, cioè quasi 10 volte più della Terra. L’indizio1 è il seguente: appendete il Sole a un estremo del filo e Plutone all’altro.
Indizio 2
L’indizio 2 deve essere dato contestualmente al precedente: osservate con molta attenzione la sequenza numerica nella tabella. Potete risolvere il problema con buona precisione e senza fare calcoli. Lasciate che i vostri allievi si arrovellino e discutano per una decina di minuti.
Ciascun gruppo sceglierà una di queste due strade: una pura strategia “a occhio” oppure una strategia “a mano” o “a piede”. Nel secondo caso, gli studenti cercano di usare mani o piedi o dita come unità di misura sulla quale impostare delle proporzioni approssimative. Negli anni, il gruppo più creativo con cui ho lavorato ha provato a usare il naso, tentando il calembour con NASA... con esiti terrificanti.
Indizio 3
Fornite ai gruppi l’indizio 3 che è il grafico sotto.
Nel grafico la distanza fra i pianeti è proporzionale a quella reale. Osservatela attentamente e provate a trovare le regolarità. Per la mia esperienza, almeno un gruppo arriva alla soluzione nel giro di pochi minuti.
La soluzione
Osservate che Plutone dista circa 40 ua dal Sole. Dividete per due e trovate 20 ua. È circa la distanza di Urano dal Sole. Operativamente questo significa che se piegate il filo a metà, Urano si trova nel punto di mezzo. Ora prendete il filo piegato a metà e ripiegatelo ancora (modello lenzuolo). Il punto di mezzo della prima metà corrisponde a circa 10 ua, mentre quello della seconda metà a circa 30 ua. Guardate la tabella: corrispondono alle posizione di Saturno e Nettuno.
Riprendete il filo ripiegato già due volte e piegatelo ancora a metà: la parte esterna del filo è ora vuota, non ci sono pianeti intermedi, ma tra Saturno e il Sole ce n’è ancora una messe. Con questa mossa avete trovato Giove (a 5 ua). Piegate ancora il filo tra Giove e il Sole e a 3 ua (circa la metà di 5 – ed è questa l’approssimazione più grande) trovate la fascia degli asteroidi, con il pianeta nano Cerere.
Se proseguite a piegare trovate uno dopo l’altro Marte (1,5 ua), Venere (0,7 ua) e Mercurio (0,4 ua). L’unica eccezione è la Terra. Ma che la Terra sia eccezionale lo sappiamo: ci siamo noi sopra. Lasciate che ciascun gruppo esponga la sua strategia e la discuta con gli altri.
Come si costruisce il sistema solare
Materiale occorrente per ciascun gruppo
- 10 mollette da bucato
- una corda di qualche metro
- le immagini dei pianeti e del Sole
Il procedimento
Tirate il filo tra due sedie o stendetelo semplicemente per terra.
Fissate il Sole a una delle sue estremità con una molletta.
Fissate Plutone all’estremità opposta con una seconda molletta.
Dove si trovano gli altri pianeti? Usando le mollette e le immagini dei pianeti provate a identificare la posizione di tutti i pianeti che restano, appendo ciascuna immagini nella posizione relativa.
Se non avete le immagini dei pianeti, basterà scrivere su ogni molletta il pianeta che rappresenta.
