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La storia dell'Universo

Creato: 2016-03-08 Aggiornata: 2016-03-10
Autore/i: Space Awareness, Leiden Observatory
astroedu-1612

Con questa attività, gli studenti creano una linea temporale che mostra vari eventi dall'inizio dell'Universo ai giorni nostri. Imparano a conoscere le età relative dell'Universo, della Terra e l'esistenza degli esseri umani sul pianeta.

Materiali

Per ogni gruppo di tre:

  • carta bianca
  • calcolatrice o carta a quadretti
  • forbici
  • colla
  • matite colorate (o altro strumento per colorare, per esempio colori ad acqua, penne, pittura)

Per ogni studente:

  • Foglio di lavoro in pdf
  • Matita o penna

Per la linea del tempo della classe:

  • 12 fogli A4, bianchi o colorati
  • 1 foglio di carta A4 colorata per l’orologio
Obiettivi

Gli studenti hanno una prima visione della storia dell'Universo.

Obiettivi di apprendimento

Implementando l'attività, gli studenti saranno in grado di:

  • spiegare che l'universo è molto antico.
  • spiegare che la Terra è stata creata relativamente di recente rispetto all'età dell'universo.
  • discutere che gli esseri umani sono stati sul pianeta per un tempo relativamente breve, rispetto all'età della Terra
  • esercitare le abilità matematiche convertendo tra unità di tempo, utilizzando scale e divisioni per creare la loro sequenza temporale.
Contesto

Terra

La Terra è la nostra casa e il terzo pianeta per vicinanza al Sole, da cui dista circa 150 milioni di chilometri. Questa distanza è tale che la temperatura superficiale media è superiore al punto di congelamento dell'acqua (0° C) e l'acqua liquida può esistere liberamente. Questo fatto ha giocato un ruolo fondamentale nello sviluppo della vita sul nostro pianeta, a differenza di Venere e Marte, le cui temperature superficiali sono molto più calde o molto più fredde. La Terra ha solo un satellite naturale, la Luna, che si ritiene abbia avuto un ruolo di grande importanza nella stabilizzazione dell'asse di rotazione della Terra. Inoltre, potrebbe essere stato un elemento fondamentale per lo sviluppo della vita.

Un miliardo di anni dopo la formazione del Sole e della Terra, circa 3,8 miliardi di anni fa, si sono sviluppate le prime forme di vita conosciute sulla Terra: organismi unicellulari come i batteri. Un miliardo di anni dopo, apparvero i primi organismi multicellulari, sebbene in forme che non avremmo riconosciuto oggi. Gli insetti e i pesci hanno iniziato a evolversi circa 500 milioni di anni fa; dinosauri e poi mammiferi circa 200 milioni di anni fa. 65 milioni di anni fa si verificò l'estinzione dei dinosauri e il numero di mammiferi aumentò. In confronto gli umani ( Homo sapiens ) sono molto recenti (circa 200.000 anni fa).

Universo

L'universo è la vasta distesa di spazio che contiene tutta la materia e l'energia esistente.

L'universo contiene tutte le galassie, le stelle e i pianeti. La sua dimensione esatta è sconosciuta, ma gli scienziati ritengono che sia ancora in espansione: sarebbe il risultato di una potente e violenta esplosione avvenuta circa 13,7 miliardi di anni fa, conosciuta come il Big Bang. Osservando il cambiamento di colore della luce proveniente da un oggetto (il suo spettro elettromagnetico), gli scienziati possono determinare se esso si stia avvicinando o allontanando rispetto alla Terra; se il cambiamento di colore è spostato verso il rosso, si sta allontanando da noi e più il cambiamento di colore tende al rosso, più velocemente si allontana dal nostro pianeta. Tutte le galassie lontane hanno una forte tendenza al rosso, perciò gli scienziati credono che l'universo si stia ancora espandendo verso l'esterno.

Immagine: NASA ESA STScI (S. Beckwith) HUDF Team

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Descrizione completa

Preparazione

Per l'attività avrai bisogno di una timeline composta da 12 fogli di carta A4. Ogni foglio di carta rappresenta un mese. Dividi il mese di dicembre in 31 quadrati. Questi sono i giorni. Numera i giorni da 1 a 31. Su un foglio di carta A4 colorata, disegna una sezione di un cerchio come mostrato nel disegno. Questo rappresenta gli ultimi 10 minuti di dicembre. Esporre la timeline, insieme alla sezione del cerchio, sulla parete dell'aula, preferibilmente alla portata degli studenti. A

Attività 1: cosa è un anno?

Step 1:

Gli studenti completano il Task 1 del worksheet.

Step 2:

Spiega brevemente cos'è un anno. Chiedi se ogni anno ha la stessa durata.

Step 3:

Poni le seguenti domande e analizza le risposte: quanti anni hai? Un padre è vecchio? E un nonno? Babbo Natale? Una sedia antica?

Step 4:

Discuti con gli studenti cosa sappiamo del passato, quanto indietro nel tempo possiamo andare? Spiega che la maggior parte di ciò che sappiamo di molto tempo fa proviene da fonti scritte. Tutto ciò che sappiamo sul tempo prima che le persone imparassero a scrivere è stato dedotto dagli scienziati sulla base di ricerche, come gli scavi archeologici.

Step 5:

Gli studenti indagheranno quanti anni ha l'universo e quando si sono verificati eventi importanti nell'universo e sulla Terra.

Attività 2: La linea del tempo dell'Universo

Step 1:

Attira l'attenzione degli studenti sulla sequenza temporale. Chiedi agli studenti se sanno cos'è l'universo. Spiega che questa linea temporale mostra il tempo dall'inizio dell'universo fino ai giorni nostri. Ora guarda la sezione del cerchio e spiega che questo mostra gli ultimi dieci minuti dell'anno.

Step 2:

Organizza gli studenti in gruppi di tre. Dai a ogni gruppo una calcolatrice o un foglio a quadretti.

Step 3:

Gli studenti completano i compiti da 2a a c. Aiutali a completare la tabella. Spiega come calcolare la durata reale di un mese sulla sequenza temporale (15 miliardi di anni divisi per 12 mesi = ogni mese sulla sequenza temporale corrisponde in realtà a 1,25 miliardi di anni). Puoi trovare le risposte nell'elenco qui sotto. Gli studenti avranno bisogno di queste informazioni per il compito successivo.

Tempo sulla timeline Tempo reale
1 anno 15 miliardi di anni
1 mese 1.25 miliardi (1250 milioni) di anni
1 settimana 300 milioni di anni
1 giorno 43 miliardi di anni
1 ora 1.8 milioni (1,800,000) di anni
1 minuto 30,000 anni
1 secondo 500 anni

Buono a sapersi: Secondo la teoria del Big Bang, l'universo è "nato" circa 13,7 miliardi di anni fa (tuttavia, nel resto di questo esercizio diremo che è nato 15 miliardi di anni fa, per comodità di calcolo). Successivamente, l'universo si è sviluppato, si sono formate le galassie (inclusa la nostra, la Via Lattea), è nato il Sole e ha preso forma la Terra. Le varie ere geologiche sono passate e la vita come la conosciamo oggi si è evoluta dai primi organismi viventi. Nella sequenza temporale che gli studenti faranno, il Big Bang ha avuto luogo alle 00:00 del 1° gennaio. La Terra è nata a settembre e i primi esseri umani sono apparsi il 31 dicembre alle 23:57.

Tempo sulla timeline Tempo reale Evento
1 gennaio 15 miliardi di anni fa inizio dell'Universo
inizio di Gennaio– metà marzo 12 – 14.7 miliardi di anni fa nascita sistema solare
inizio settembre 5 miliardi di anni fa nascita sole e pianeti
fine settembre 3.8 miliardi di anni fa prime forme di vita
25 dicembre 225 milioni di anni mammiferi sulla terra
29 dicembre 65 milioni di anni fa estinzione dei dinosauri
30 dicembre 5 milioni di anni fa primi antenati dell'uomo
31 dicembre 23.53.00 195,000 anni fa Homo Sapiens
31 dicembre 23.59.52 4300 anni fa Stonehenge
31 dicembre 23.59.59 circa 400 anni fa invenzione del telescopio

Step 4:

Assegna a ciascun gruppo un evento specifico su cui indagare. La terza colonna della tabella precedente mostra undici eventi che possono essere condivisi tra i gruppi.

Step 5:

I gruppi completano l'attività da 2d a j. Gli studenti calcolano il punto sulla sequenza temporale in cui si è verificato il loro evento. Prima che inizino, discuti l'esempio sul foglio di lavoro.

Step 6:

Per l'attività 2, distribuisci carta , matite colorate, colla e forbici. Incoraggia gli studenti a creare qualcosa di associato all'evento che hanno appena analizzato e incollalo nel posto giusto sulla sequenza temporale.

Attività 3: Quanto vecchio è "vecchio"?

Step 1:

Gli studenti completano l'attività 3 sul worksheet.

Step 2:

Discuti le risposte e la sequenza temporale. Spiega che l'intera linea temporale copre un arco di 15 miliardi di anni. Quindi un secondo sulla sequenza temporale rappresenta in realtà 500 anni! Arriva alla conclusione che l'universo è molto antico, che la Terra è nata relativamente di recente e che le persone hanno vissuto sul pianeta solo per un tempo molto breve.

Valutazione

Chiedi agli studenti di esporre l'ordine degli eventi importanti nell'universo e sulla Terra e quanto tempo fa si sono verificati. Dovrebbero essere in grado di spiegare che l'universo è molto antico, che la Terra si è formata relativamente di recente e che gli esseri umani hanno abitato il pianeta solo per un tempo piuttosto breve. Il concetto di 'vecchio' degli studenti è cambiato?

Facoltativo: chiedi agli studenti di calcolare la differenza di tempo tra due date: ad esempio di quanti anni è più vecchia la nascita del sistema solare rispetto all'apparizione degli esseri umani sulla Terra?