La storia dell'universo

Costruisci una linea del tempo per scoprire le età relative di universo, sistema solare e storia umana, sulla scala di un anno.
Space Awareness, Leiden Observatory
Goals

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.

Learning Objectives

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
  • rendersi conto che gli esseri umani sono presenti sul pianeta da un tempo relativamente breve, rispetto all'età della Terra
  • esercitare le proprie abilità matematiche convertendo tra varie unità di misura e calcolando le proporzioni necessarie a creare una linea del tempo.
Evaluation

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?

Materials

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
Background Information

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

Full Activity Description

Preparazione

Per l’attività avrai bisogno di una linea del tempo composta da 12 fogli A4: ogni foglio raffigura un mese. Dividi il mese di dicembre in 31 quadrati, numerati da 1 a 31, che rappresentano i giorni. Sul foglio A4 colorato, disegna una sezione circolare come mostrato in figura, che ritragga gli ultimi 10 minuti di dicembre. Esponi la linea del tempo e gli ultimi 10 minuti dell’anno su un muro in classe, possibilmente dove gli studenti possano raggiungerli.

Attività 1: Cos'è un anno?

Passo 1

Gli studenti completano l’esercizio 1 del foglio di lavoro (worksheet)

Passo 2

Spiega brevemente cos’è un anno. Chiedi se tutti gli anni hanno la stessa durata

Passo 3

Discutete su queste domande: cosa può essere considerato vecchio? È un padre vecchio? E un nonno? Babbo Natale? Una sedia di antiquariato?

Passo 4

Discuti con gli studenti quale sia il momento più lontano nel tempo che conosciamo. Spiega che la maggior parte di ciò che conosciamo riguardo l’antichità deriva da fonti scritte; ciò che conosciamo della preistoria (prima che venisse inventata la scrittura) è stato dedotto mediante ricerche, come gli scavi archeologici.

Passo 5

Gli studenti faranno delle ricerche su quanto è antico l’universo e su quando si sono verificati gli eventi più importanti nell’universo e sulla Terra.

Attività 2: La linea del tempo dell'universo

Passo 1

Poni l’attenzione degli studenti sulla linea del tempo e chiedi loro se sanno cosa sia l’universo. Spiega che questa linea del tempo rappresenta il tempo dalla creazione dell’universo fino ai giorni nostri, e che la sezione circolare rappresenta gli ultimi 10 minuti dell’anno

Passo 2

Organizza gli studenti in gruppi da 3; consegna ad ogni gruppo una calcolatrice o un foglio a quadretti

Passo 3

Gli studenti completano le domande a, b, c dell’esercizio 2. Aiutali a completare la tabella. Spiega agli studenti come calcolare quanto tempo un mese nella linea del tempo rappresenta nella realtà (15 miliardi di anni divisi per 12 mesi = ogni mese rappresenta 1,25 miliardi di anni). Puoi trovare i risultati nella tabella sottostante; gli studenti avranno bisogno di queste informazioni per proseguire.

Tempo sulla linea del tempo Tempo nella realtà
1 anno 15 miliardi di anni
1 mese 1.25 miliardi (1250 milioni) di anni
1 settimana 300 milioni di anni
1 giorno 43 milioni di anni
1 ora 1.8 milioni (1,800,000) di anni
1 minuto 30,000 anni
1 secondo 500 anni

Conoscenze utili:

Secondo la teoria del Big Bang l’universo sarebbe nato circa 13,7 miliardi di anni fa (nell’esercizio useremo 15 miliardi di anni fa come “data di nascita” dell’universo, per facilitare i calcoli). Dopodiché l’universo si è sviluppato: si sono formate le galassie (inclusa la nostra: la Via Lattea), il Sole e la Terra. Sono passate diverse ere geologiche e la vita come la conosciamo oggi si è sviluppata a partire dai primi organismi viventi. Sulla linea del tempo, gli studenti segnino il Big Bang a mezzanotte dell’1 gennaio, la formazione della Terra a settembre e la comparsa dell’uomo alle 23:57 del 31 dicembre.

Tempo sulla linea del tempo Tempo nella realtà Evento
1 gennaio 15 miliardi di anni fa inizio dell'universo
inizio gennaio-metà marzo 12-14,7 miliardi di anni fa nascita del sistema solare
inizio settembre 5 miliardi di anni fa nascita del Sole e dei pianeti
fine settembre 3.8 miliardi di anni fa comparsa delle prime forme di vita
25 dicembre 225 milioni di anni fa comparsa dei mammiferi sulla Terra
29 dicembre 65 milioni di anni fa estinzione dei dinosauri, aumentano i mammiferi
30 dicembre 5 milioni di anni fa comparsa del primo antenato dell'uomo
31 dicembre 23.53.00 195,000 anni fa comparsa dell'Homo sapiens
31 dicembre 23.59.52 4300 anni fa costruzione di Stonehenge
31 dicembre 23.59.59 circa 400 anni fa invenzione del telescopio

Passo 4

Assegna a ogni gruppo uno specifico evento su cui indagare; la terza colonna della tabella qui sopra mostra gli eventi da assegnare ai gruppi di lavoro.

Passo 5

Gli studenti completano l’esercizio 2 del worksheet fino alla domanda j. Gli studenti calcolano il punto sulla linea del tempo in cui rappresentare il loro evento. Prima che comincino, discutete l’esempio dal worksheet.

Passo 6

Per la domanda 2k, distribuisci dei fogli di carta colorati, matite colorate, forbici e colla. Incoraggia gli studenti a creare qualcosa che rappresenti il loro evento e incollarlo nel punto giusto della linea del tempo.

Attività 3: Cosa si può considerare vecchio?

Passo 1

Gli studenti completano l’esercizio 3 del worksheet

Passo 2

Discutete le risposte e la linea del tempo. Spiega che la linea del tempo rappresenta 15 miliardi di anni e che quindi un secondo sulla linea del tempo rappresenta ben 500 anni! Arrivate alla conclusione che l’universo è incredibilmente antico, che la Terra si è formata in tempi relativamente recenti e che l’essere umano è esistito per un periodo di tempo brevissimo.

Conclusion

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.

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