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La storia dell'universo

Creato: 2016-03-08 Aggiornato: 2016-03-10
Autore/i: Space Awareness, Leiden Observatory
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Obiettivi

Durante l'attività, gli studenti creano una linea del tempo che mostra diversi eventi dall'inizio dell'universo ai giorni nostri. Imparano a conoscere le epoche dell'universo, della Terra e l'esistenza degli esseri umani sul pianeta.

Obiettivi di apprendimento

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

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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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

Descrizione completa

Preparation

For the activity you will need a timeline made from 12 sheets of A4 paper. Each sheet of paper represents one month. Divide the month of December into 31 squares. These are the days. Number the days 1 to 31. On a sheet of coloured A4 paper, draw a section of a circle as shown in the drawing. This represents the last 10 minutes of December. Display the timeline, together with the section of the circle, on the wall in the classroom, preferably within reach of the students.

Activity 1: What is a year?

Step 1:

The students complete Task 1 on the worksheet.

Step 2:

Explain briefly what a year is. Ask if every year is the same length of time.

Step 3:

Discuss the following questions: How old is old? Is a father old? And a grandfather? Father Christmas? An antique chair?

Step 4:

Discuss with the students how far back in time we know about. Explain that most of what we know about long ago comes from written sources. Everything that we know about the time before people learned to write has been deduced by scientists on the basis of research, such as archaeological digs.

Step 5:

The students will investigate how old the universe is and when important events took place in the universe and on Earth.

Activity 2: Timeline of the universe

Step 1:

Draw the students' attention to the timeline. Ask students if they know what the universe is. Explain that this timeline shows time from the beginning of the universe to the present day. Now look at the section of the circle and explain that this shows the last ten minutes in the year.

Step 2:

Organise the students into groups of three. Give each group a calculator or a sheet of squared paper.

Step 3:

The students complete Tasks 2a to c. Help them to complete the table. Explain how to calculate how long a month on the timeline is in reality (15 billion years divided by 12 months = each month on the timeline is 1.25 billion years in reality). You can find the answers in the list below. The students will need this information for the next task.

Time on timeline Time in reality
1 year 15 billion years
1 month 1.25 billion (1250 million) years
1 week 300 million years
1 day 43 billion years
1 hour 1.8 million (1,800,000) years
1 minute 30,000 years
1 second 500 years

Good to know: According to the Big Bang theory, the universe was “born” around 13.7 billion years ago (however, in the remainder of this exercise we will say that it was born 15 billion years ago, for ease of calculation). After this, the universe developed, the galaxies (including our own, the Milky Way) were formed, the Sun was born, and the Earth took shape. The various geological eras passed, and life as we know it today evolved from the first living organisms. On the timeline the students will be making, the Big Bang took place at 00.00 on 1 January. Earth was born in September, and the first humans appeared on 31 December at 23.57.

Time on timeline Time in reality Event
1 January 15 billion years ago beginning of the universe
early January – mid-March 12 – 14.7 billion years ago birth of solar systems
early September 5 billion years ago birth of Sun and planets
end of September 3.8 billion years ago emergence of first life forms
25 December 225 million years mammals appear on Earth
29 December 65 million years ago extinction of dinosaurs, more mammals appear
30 December 5 million years ago first ancestors of man appear
31 December 23.53.00 195,000 years ago Homo Sapiens appears
31 December 23.59.52 4300 years ago building of Stonehenge
31 December 23.59.59 around 400 years ago invention of the telescope

Step 4:

Give each group a specific event to investigate. The third column of the above table shows eleven events that can be shared among the groups.

Step 5:

The groups complete Task 2d to j. The students calculate the point on the timeline on which their event took place. Before they begin, discuss the example on the worksheet.

Step 6:

For Task 2k hand out craft paper, colouring pencils, glue and scissors. Encourage the students to make something associated with the event they have just investigated and paste it in the correct place on the timeline.

Activity 3: How old is old?

Step 1:

The students complete Task 3 on the worksheet.

Step 2:

Discuss the answers and the timeline. Explain that the entire timeline covers a span of 15 billion years. So one second on the timeline actually represents 500 years! Come to the conclusion that the universe is very old, that the Earth came into existence relatively recently and that people have only lived on the planet for a really short time.

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?

Programma didattico
Country Level Subject Exam Board Section
UK KS1 History - Events beyond living memory that are significant nationally or globally.
UK KS1 Art and Design - To use drawing, painting and sculpture to develop and share their ideas, experiences and imagination.
UK KS2 History - Pupils should continue to develop a chronologically secure knowledge and understanding of British, local and world history.
UK KS2: Year 5 Maths - Number – number and place value: count forwards or backwards in steps of powers of 10 for any given number up to 1 000 000.
UK KS2: Year 6 Maths - Number – number and place value: read, write, order and compare numbers up to 10 000 000 and determine the value of each digit.
UK KS2: Year 6 Maths - Ratio and proportion: solve problems involving the relative sizes of two quantities where missing values can be found by using integer multiplication and division facts.
UK KS2: Year 6 Science - Evolution and inheritance: recognise that living things have changed over time and that fossils provide information about living things that inhabited the Earth millions of years ago.
Informazioni aggiuntive
Conclusione

Durante l’attività, gli studenti costruiscono una linea del tempo che mostra diversi eventi dalla nascita dell’universo fino ai giorni nostri per imparare che l’universo è molto antico e che la Terra e gli esseri umani sono comparsi relativamente di recente.

Altri Approfondimenti

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