Il Sistema Solare in scala e.... se al posto del Sole e della Luna....

In questo post desidero parlare di un tema che trovo molto importante soprattutto quando si passa all'applicazione nelle Scuole, per cui vi invito a non perdere la sezione centrale "Scuola: l'esperienza del Sistema Solare in scala" nella quale presento 2 applicazioni pratiche e faccio anche un appello a tutti gli insegnanti.

Tutti conosciamo il Sistema Solare, bene o male tutti sappiamo che il Sole è la nostra stella e che tra i primi pianeti che le orbitano intorno c'è la Terra. Magari non tutti ricordano la posizione esatta facendo ancora confusione tra Venere, Mercurio e Marte, ma è ormai acquisito il nome dei pianeti e più o meno le posizioni.

Quando tuttavia si tratta di parlare di distanze dal Sole o ancor peggio di riuscire ad immaginarle concretamente avendo un'idea precisa, casca il palco. Una delle cose più difficili infatti è riuscire a tradurre in concreto tali distanze su un piano per noi comprensibile.

Questa operazione in realtà è stata già compiuta diverse volte e continua ad essere sperimentata in tante realtà scolastiche del nostro paese, e anche nel resto del mondo. Grazie al mondo del web, molti sono anche riusciti a rendere disponibili i loro sforzi pubblicamente con documentazioni testuali fotografiche e digitali.

Ho fatto quindi una piccola selezione di 3 esempi e desidero qui proporvela, come al solito con il principale scopo di rendere fruibili a tutti argomenti astronomici complessi (post Presentazione).


Esempio n.1:
partiamo quindi riduzione in scala del Sistema Solare in un campo di calcio regolamentare. Nel centro campo troviamo il centro del Sistema Solare solo fino oltre l'orbita di Giove.

Per riuscire a vedere gli altri pianeti esterni oltre Giove bisogna per forza allargare la visuale.

Ricordiamoci, come spiegato bene già nel post 2015: l'anno del contatto con Plutone, che Plutone non è più un Pianeta ma è stato declassato a Pianeta Nano, qui indicato comunque per comodità.

Notate che da questa scala si nota come, arrotondate, le distanze da Saturno fino a Plutone siano quasi equidistanti... quasi perché in effetti piccole differenze nei numeri corrispondono ad enormi differenze nello Spazio.

Potete anche provarci di persona ad entrare nel primo campo di calcio che avete a disposizione magari vicino a casa, e a piedi a passo lento rendervi conto di quanto siano lunghe le distanze, tenendo presente che secondo questa scala ogni passo lungo che fate, 1 metro, corrisponde a circa 150 milioni di km, arrotondati, cioè esattamente la distanza tra la Terra e il Sole, 1 Unità Astronomica (post distanze), una distanza già per noi difficile da immaginare.


Esempio n.2: 
questo esempio può essere ripetuto in qualsiasi città dove ci sia un bel parco disponibile con una metratura sufficiente, è quello del Parco dell'Astronomia del Gruppo Astrofili di Piacenza. Qui la scala è 1:5 miliardi (1 mm del modello equivale a 5.000 km della realtà).

Non avendo a disposizione un unico tratto rettilineo si è deciso di seguire tutto il perimetro del parco per rendere comunque le distanze.


Esempio n.3:
Per ultimo segnalo qui un altro interessante progetto, il cosiddetto

Sistema Solare Svezia

una replica in scala 1:20 milioni del Sistema Solare, stesa su tutto il territorio della Svezia, idea dell'astrofisico Nils Brenning e del collega Gosta Gahm.

Il Sole è situato a Stoccolma, rappresentato dal Globe Arena (ora Ericsson Globe), il più grande edificio emisferico del mondo, 110 metri di diametro.

Proseguendo verso Nord troviamo:

Pianeti interni

- a 2,9 km Mercurio, nel Stockolm City Museum, piccola sfera metallica di 25 cm di diametro

- a 5,5 km Venere, al Reale Institute of Technology KTH, modello di 62 cm di diametro (modello sfortunato, caduto e rimosso, un altro modello si trova presso il Museo dell'Osservatorio)

- a 7,6 km la Terra, presso il Museo Svedese di Storia Naturale (Cosmonova), modello di 65 cm di diametro, e in un'altra parte del Museo un modello elaborato di Luna di 18 cm di diametro

- a 11,6 km Marte, presso il Morby Centrum (un centro commerciale a Danderyd, un sobborgo di Stoccolma), modello in rame di 35 cm di diametro.










Pianeti esterni 

- a 40 km Giove, nella rotatoria vicino a Sky City, nell'aeroporto di Stoccolma Arlanda, nel Comune di Sigtuna, fatto come una decorazione floreale di 7,3 metri di diametro, con fiori diversi a rappresentare diverse zone del pianeta gigante gassoso

- a 73 km Saturno, al di fuori del vecchio osservatorio di Anders Celsius, nella Piazza Celsius, nel centro di Uppsala, è rappresentato da un tappeto con la foto del pianeta. Diverse scuole forniranno le varie lune, la prima, Encelado (diametro 2,5 cm), è stata piazzata a Kvarngardesskolan

- a 143 km Urano, è stato purtroppo danneggiato da atti di vandalismo e un nuovo modello è previsto a Gavle, il diametro 2,6 metri

- a 229 km Nettuno, vicino al fiume Soderhamnsan, a Soderhanm, città costiera con la tradizione di pesca e navigazione (in continuità logica con Nettuno dio del mare), modello realizzato in acrilico di 2,5 metri di diametro e che di notte brilla con luce blu





Pianeti nani

- a 300 km Plutone, con la sua luna Caronte, in prossimità della parte più meridionale dei laghi Dellen; questi laghi si ritiene siano stati formati da un meteorite di impatto 90 milioni di anni fa. Sostengono le sculture due pilastri tombali (Plutone dio dei morti) composti di dellenite, raro minerale formato sul luogo a causa dell'impatto del meteorite. Plutone ha 12 cm di diametro

- a 360 km Ixion, si trova a Technichus, centro scientifico a Harnosand, la scultura è una sfera di 6,5 cm di diametro tenuta da una mano con il braccio

- a 510 km Eris, a Umestans Foretagspark, Umea. Modello d'oro di 13 cm di diametro, che racconta la storia mitica di come la dea abbia iniziato una lite tra le altre divinità greche partendo con una mela recante la scritta "per la più bella"

- a 912 km Sedna, a Teknikens Hus, centro scientifico di Lulea













Tra le curiosità

- a 204 km la Cometa di Halley

- a 950 km il Termination Shock, il bordo della eliosfera, è il confine dove il vento solare rallenta a velocità subsonica (per un'idea sulle velocità post La nostra strada stellare: la Via Lattea).
Attualmente non esiste ancora una scultura, ma una Fondazione ha creato una base per una futura scultura presso l'Istituto di Fisica dello Spazio a Kiruna, al di sopra del Circolo Polare Artico.



Aggiungo qui, per completare la sezione, questo video dove i registi americani Alex Gorosh e Wylie Overstreet sono andati in Nevada nel Black Rock Desert e hanno lavorato 2 giorni interi per poter riprodurre il Sistema Solare in scala su un'area di 11 km: hanno dovuto usare la macchina perché, prendendo come Terra una normale biglia di vetro e come Sole un pallone gonfiabile del diametro di 1,5 metri, la distanza tra il Sole e Urano è risultata essere di oltre 5,5 km.

Venendo brevemente invece alle riduzioni in scala delle stelle più vicine al nostro Sistema Solare, ho selezionato 2 immagini interessanti.

Come dice l'immagine, la scala è 1 metro = 150 milioni di km, quindi 1 UA (post distanze). Esattamente come nell'esempio precedente del campo di calcio, facendo un passo di 1 metro percorriamo l'intera distanza dalla Terra al Sole.

Le Stelle più vicine (post Vicinato e Gruppi di Galassie) sono talmente lontane che come vedete si può apprezzarne la distanza solo allargando il campo all'Italia per intero:
partendo da Genova troviamo come riferimento

- 1 AL a circa 63 km, ai confini della regione Liguria

- Rigel Kentaurus a 4,3 AL = 271 km, poco oltre Grosseto

- Sirius a 8,8 AL = 555 km, all'altezza di Napoli

- Procione a 11,4 AL = 719 km, dove la Basilicata si affaccia sul Mar Tirreno

- Altair a 16 AL = 1009 km, a sud della Sicilia


In quest'altra immagine abbiamo invece un esempio pratico di dove si troverebbe Proxima Centauri se il Sole fosse piazzato a Piacenza nel Parco dell'astronomia di cui parlavamo prima, e quindi il Sistema Solare fosse nel Parco della città. Cambiando scala cambiano le misure, quindi dipende tutto dalla proporzione da cui si parte. In questo caso Proxima Centauri si troverebbe a 8.000 km, a Dallas negli Usa, mentre nella realtà si trova a 40 mila miliardi di km, cioè 4,28 AL (post Vicinato).

Scuola:

l'esperienza del Sistema Solare in scala

Prima di passare al secondo argomento di questo post, voglio riportare qui le parole della maestra Cristina Sperlari (di cui metto in fondo il link al post) riguardanti l'importanza della possibilità di compiere l'esperienza del Sistema Solare in scala a Scuola, coi nostri ragazzi. Questa esperienza è stata compiuta in un gruppo misto di bambini di classe 3°, 4° e 5° e in una classe 5°, anche se la maestra consiglia di provare ad affrontare l'argomento con bambini più grandi, perché faticano meno dei piccoli ad orientarsi nello spazio che prima di tutto circonda loro stessi. Non spiegherò in dettaglio qui la loro esperienza, che trovate nel link completa (e ricca di utilissimi consigli pratici), quanto un estratto che trovo interessante per gli spunti di riflessione.

                                                                                                                                      ...Ma c'è una cosa che di solito a scuola ci si lascia sfuggire senza indagarla troppo, forse perchè “troppo scontata” o poco compresa addirittura dagli stessi insegnanti che non trovano l'argomento molto familiare. Si tratta delle dimensioni “reali”, o meglio in scala, dei diversi pianeti e delle loro distanze effettive dal Sole.                                                  
      Possiamo però far avvicinare i bambini all'idea delle grandezze presenti nel nostro Universo (ed in quello “spazio piccolo piccolo”, vicino a noi che è il Sistema Solare), realizzando l'esperienza del Sistema Solare in scala, che non è così difficile da organizzare: basta una calcolatrice, qualche oggetto tondo, un po' di spazio aperto (oppure va bene anche un corridoio) e un po' di sana voglia di scoprire!                                                                                                                     
     A cosa serve tutto questo lavoro? Sicuramente a conoscere meglio i pianeti e il Sistema Solare, in un modo che nessun libro o nessun'immagine ci possono insegnare. Solo con questa esperienza diretta si può infatti arrivare a comprendere, seppur minimamente, quali sono le scale dimensionali dell'Universo e quanto l'uomo sia piccolo a confronto, sul suo minuscolo pianeta Terra.                                                                                          
     Capire queste dimensioni non è semplice, nemmeno per i fisici professionisti. Sono spazi che non riescono ad entrare del tutto nella mente umana (così piccola e limitata a confronto). Però poter provare solo ad immaginarli e a rendersi conto di essi ci fa sentire forse più grandi, più importanti, ci fa assaporare l'“infinito” anche solo per un attimo, ci permette di vedere “in grande” o di ridurre “in piccolo” tutto ciò che di enorme ci circonda e di cui facciamo parte.                                                                                          
     A questo punto si possono aprire spiragli per moltissime riflessioni ed emozioni: estremo stupore per l'infinità dell'Universo, spavento per il confronto tra noi, minuscoli, e lo spazio quasi illimitato, curiosità di sapere se questo illimitato spazio a disposizione siamo davvero gli unici ad occuparlo...                                                                                
     Qualsiasi sia la reazione dei bambini, lavorateci, non disperdetela, datele importanza! Non importa se non riuscite a dare risposte, nemmeno gli scienziati hanno le risposte a tutto quanto, perché ancora stanno cercando di capire! Quello dei nostri bambini è esattamente lo stesso dubbio che muove gli scienziati verso la conoscenza, che dà loro la spinta a capire e conoscere ciò che ancora noi, menti infinitesime, non riusciamo a comprendere. E chissà se questi dubbi lasciati aperti e ancora senza risposta potranno permettere ai nostri ragazzi di diventare loro stessi un giorno dei grandi scienziati...                                                                                                

                                                                                                                            Voglio aggiungere in estratto qualche suggerimento pratico operativo della loro esperienza, perché li trovo molto utili anche per chi volesse cimentarsi in futuro:                                                   

                                                                                                                                     - modelli: spieghiamo innanzitutto ai bambini che per dare un'idea dei fenomeni che ci circondano dobbiamo spesso utilizzare dei modelli. I modelli ci aiutano a capire meglio che cosa succede e perché, ma ogni volta hanno dei limiti che dobbiamo superare, dovuti al fatto, appunto, che sono dei modelli della realtà e non la realtà stessa (soprattutto quando questa è difficile da osservare, come nel caso dei nostri pianeti)                                                                                                                                                                                                                                                          - armarsi di dati e di una buona calcolatrice:  diametri dei pianeti e distanze dal Sole. Per quanto riguarda invece la calcolatrice, ci servirà per fare delle enormi divisioni (ma volete mettere l'entusiasmo di riuscire a fare assieme, senza l'aiuto della calcolatrice, anche divisioni per un miliardo?? Roba da far girare la testa!)                                                                                                                                                        - decidere il tipo di scala da usare: si può partire o da una “divisione facile” che si può fare con i bambini (per esempio la divisione per un milione o un miliardo, che sembra spaventosa, ma è un semplicissimo “cambio di posto” per ogni cifra, che apparirà subito molto divertente e semplice anche per i bambini), oppure da un oggetto che possediamo che prenderemo come riferimento per creare il Sole e di seguito tutti gli altri pianeti.                                                                                                                                                                                                                             - il Sole: se lo avete uno di quegli enormi palloni gonfiabili con un piccolo compressore o una pompa, dal diametro di circa 1 metro e 30 cm (acquistabile in un negozio di giocattoli, tra gli articoli gonfiabili).                                                                                                                          

Con questa dimensione (leggermente approssimata, è vero!) è facile fare i calcoli e ricavare le misure dei diametri delle eventuali altre palline che rappresenteranno i diversi pianeti,
In totale abbiamo fatto una divisione per 1.000.000.000 (un miliardo)!  
Una cosa quasi incredibile che lascerà a bocca aperta i vostri bambini per l'effetto esagerato e al tempo stesso l'estrema semplicità nell'esecuzione                                                                                                                                                                     - altrimenti c'è un altro espediente creativo: scegliete 5 o 6 bambini che si posizioneranno in cerchio, tenendosi per mano.                                                                                                                                                            

Fate in modo che il cerchio che formano i bambini abbia un diametro di circa 1 metro e 40 centimetri. Non sarà proprio una sfera perfetta, ma almeno potrete realizzare l'esperienza con questa scala “facile” e in modo comunque abbastanza evidente                                                                                                                                                -  infine lo scatolone: prima di arrivare in classe con l'attività pronta, procuratevi uno scatolone pieno di palline, perle, sfere, frutta, semi, bocce, biglie, e tutti gli oggetti che riuscite a trovare che possano avere forma sferica con dimensioni anche molto diverse tra loro.                                                                

In questo modo, una volta effettuati i calcoli adeguati, saranno i bambini stessi a scegliere l'oggetto che più possa rappresentare le dimensioni del pianeta, in base al diametro.                                                                                                                                                                                                                                                                    Ecco gli oggetti infine scelti dagli studenti della maestra Sperlari.                                                                                                      

Per Mercurio un seme di mela, per Venere e la Terra due palline argentate (tipo biglie di acciaio), per Marte una perlina da bracciale, per Giove una pallina grande (tipo quelle che usano i bambini molto piccoli o i neonati per giocare), per Saturno una mela, per Urano e Nettuno una pallina da racchettoni da spiaggia e una pallina rimbalzina di gomma di dimensioni quasi uguali.                                                                                                                                                                                                                                                 

Propongo anche un'esperienza diretta compiuta da un mio amico insegnante presso la Scuola media "F. Halbherr" di Lizzana a Rovereto (Trento). L'insegnante Stefano Marconi ha deciso di proporre alla sua classe, una 3°, l'esperienza di riprodurre il Sistema Solare in scala nel cortile della Scuola in aprile del 2014.

                                                                                                                                La scala decisa è stata 1:10 miliardi km.                                                                 Il Sole è diventato quindi una sfera di 10-11 cm di diametro.                                                                                                                                                                       (il virgolettato sono parole sue)
Ponendo Sole e pianeti nel cortile, come detto, sono riusciti ad arrivare fino a Saturno compreso, restando entro i confini della scuola, anche se Saturno avrebbe dovuto allontanarsi ancora un po' all'esterno.                                                                                                                            
L'insegnante ha deciso di far provare l'esperienza ai suoi studenti  "per dare l'idea delle proporzioni tra spazio e corpi celesti", ma la cosa carina che in questo caso mi sembra importante segnalare è che l'esperienza è stata fatta "in un modo forse più coinvolgente visto che erano gli stessi ragazzi a rappresentare i pianeti"; l'unico problema è che alla richiesta di chi voleva rappresentare i pianeti si sono offerti tutti ed è stato quindi necessario procedere ad una selezione in quel contesto; di conseguenza i "pianeti" hanno partecipato attivamente mentre gli altri studenti hanno potuto solo guardare.                                                                                                                                                                                                     Nonostante questo inconveniente, è giusto osservare che "già il fatto di poter stare all'aria aperta è stata una proposta molto apprezzata".                                                                                   

Un invito per tutti gli insegnanti d'Italia: 
colgo l'occasione, avendo un blog che tratta di questo argomento, per invitare voi insegnanti che avete già provato questo tipo di attività con i vostri studenti, o che siete in procinto di farla o l'avete messa in cantiere, non solo a documentare il tutto ma anche a condividere sul web e magari, perché no, tramite blog come questo, tutto il vostro percorso, dalla A alla Z, problemi e soddisfazioni incluse. Magari mandatemi anche qualche foto e io poi troverò il modo di inserirle o addirittura di creare un nuovo post dedicato proprio a Voi.

A questo punto vi consiglio di andare a vedere, se avete un'ora di tempo libero, il video del post l'Emozione di Viaggiare nel Vuoto Cosmico infinito, dove "sperimentate" le distanze di cui abbiamo parlato e diventa un'utile integrazione alle esperienze scolastiche.



E ora, per terminare il post, una bella galleria di immagini che ci danno un'idea molto concreta di 2 situazioni diverse:

1° - se al posto della Luna ci fossero i pianeti del Sistema Solare, come ci apparirebbero?
(pianeti del Sistema Solare post 2015: l'anno del contatto con Plutone)

Luna 

Mercurio

Venere

Marte

Giove 

Saturno 

Urano 

Nettuno 

2° - se al posto del Sole ci fossero Alpha Centauri, Sirio, Vega, Arturo e Polaris come ci apparirebbero?

(poiché le immagini seguenti provengono da un video, di cui ho messo il link a fine post, prodotto dall'Agenzia Spaziale Russa, ho voluto lasciare le loro scritte, che trovo molto belle)


ALPHA CENTAURI (sistema triplo, post Stelle Giganti 2)

SIRIO (post Stelle Giganti 1)

VEGA (ben 37 volte più luminosa del nostro Sole, post Stelle Giganti 2)

ARTURO (un colosso 30 volte più grande del Sole, post Stelle Giganti 1)

POLARIS  
(un Gigante ancora più grande, ben 45 volte più del Sole, post Stelle Giganti 2)

Consiglio, prima di chiudere il post, di andare a vedere, se avete un'ora di tempo libero, il video del post l'Emozione di Viaggiare nel Vuoto Cosmico infinito, dove "sperimentate" le distanze di cui abbiamo parlato, e quindi può essere molto utile come integrazione finale.


Bene, finita anche questa avventura, ci rivediamo con le prossime, grazie a tutti per l'attenzione.



Link utili:

Sistema Solare in scala:
http://www.ac-ilsestante.it/ASTRONOMIA/scuola/descalzo/pianeti/pianeti.htm


Comparazioni Agenzia Spaziale Russa:
http://tg24.sky.it/tg24/mondo/2015/01/30/video_roscosmos_se_al_posto_della_luna_altre_stelle.html

Bellissimo post della maestra Cristina Sperlari su una esperienza scolastica da provare e far provare almeno una volta agli studenti:
http://ilpiccolofriedrich.blogspot.it/2011/09/il-sistema-solare-in-scala.html?showComment=1440338361695#c3700748511908306822

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