Osservazione del cielo serale per studenti

Osserviamo il cielo serale ad occhio nudo
Akihiko Tomita, Wakayama University
Goals
  • Gli studenti si interessano all’osservazione del cielo, specialmente quello serale. L’ammirazione del cielo serale può essere d’ispirazione per una futura educazione astronomica.
  • Gli alunni ammirano la bellezza del cielo serale anche nelle aree urbane e promuovono un atteggiamento positivo nei confronti del proprio ambiente di vita quotidiano.
  • Gli alunni migliorano le proprie abilità di osservazione e di espressione delle proprie scoperte, abilità che costituiscono la base per una futura formazione scientifica
  • Gli insegnanti del nido acquisiscono capacità di orientamento nel cielo serale. L’astronomia interessa anche agli adulti, non solo ai bambini.
Learning Objectives
  • Gli studenti impareranno a riconoscere il cielo serale e che le stelle hanno vari colori. (Attività 1)
  • Gli studenti impareranno a individuare la prima stella o pianeta visibile e altre stelle o pianeti nel cielo serale. (Attività 2)
  • Gli studenti impareranno che le stelle scintillano, e che anche il loro colore lo fa. (Attività 3.1)
  • Gli studenti impareranno che i pianeti e le stelle sorgono e tramontano. (Attività 3.2)
  • Gli studenti impareranno a spiegare chiaramente ciò che vedono. (Tutte le attività)
Evaluation
  • Agli studenti viene chiesto di descrivere i colori del cielo serale e delle stelle, a notare i colori nel cielo e distinguere i tenui colori delle stelle. Si verifichi se gli studenti, nel disegnare cielo, nuvole e altri oggetti, usino o meno colori realistici e con quali varietà. (Attività 1)
  • Agli studenti viene chiesto di individuare la prima stella o pianeta e altre stelle o pianeti e spiegare le loro posizioni. (Attività 2)
  • Agli studenti viene chiesto di descrivere il modo in cui scintillano la luce e il colore delle stelle. (Attività 3.1)
  • Agli studenti viene chiesto se le stelle e i pianeti si muovono, e di fornire una spiegazione alla loro risposta. (es. Ho visto le stelle tramontare). (Attività 3.2)
  • Agli studenti viene chiesto di spiegare chiaramente cosa vedono. La chiarezza della spiegazione riflette l’accuratezza delle loro osservazioni e le loro abilità orali. (Tutte le attività)
Materials
  • Bel tempo
  • Una classe con una grande finestra e un cortile/parco giochi con una buona vista del cielo.
  • Possibilità di spegnere le luci esterne più intense (vantaggio)
Background Information

Colori di stelle e pianeti [Settori scientifici corrispondenti: Sistema Solare, Galassia, tipo spettrale delle stelle]

Le stelle appaiono come puntini di luce “fissi” (cioè, la disposizione delle loro posizioni relative appare fissa rispetto alla Terra), ma sono in realtà soli distanti. Sono così distanti che li vediamo come puntini anche attraverso grandi telescopi, anche se sono grandi sfere di gas proprio come il Sole. Formano costellazioni, e alcune delle stelle più luminose hanno un nome, per esempio Vega, Antares e Sirio. Alcune di esse hanno colori distinti, ma la maggior parte mostrano solo un accenno di colore. Il colore di una stella è legato al suo tipo spettrale. Dal più blu al più rosso: O, B, A, F, G, K, e M. Questa sequenza corrisponde fisicamente a quella della temperatura superficiale, dalla più calda alla più fredda. Il Sole è una stella di tipo G, di colore bianco-giallo. Una stella color bianco puro è detta di tipo A. I pianeti sono invece puntini luminosi “vagabondi” (vagano rispetto allo sfondo di stelle) e sono i fratelli della Terra. Anche se i pianeti sono molto più piccoli delle stelle, sono abbastanza vicini da poter essere visti come dischi attraverso i nostri telescopi. Alcuni pianeti luminosi hanno colori distinti, e tale colore è dovuto alla riflessione della luce del sole da parte del pianeta stesso.

Scintillio [Settori scientifici corrispondenti: Scintillio astronomico, composizione dell’atmosfera]

Una delle ragioni che causano lo scintillio di stelle e pianeti è l’atmosfera terrestre. Diversi livelli di aria di indice di rifrazione leggermente diverso fluiscono attraverso l’atmosfera. La luce delle stelle viene deflessa nell’attraversamento dell’atmosfera, causando lo scintillio. Visto che i pianeti appaiono come piccolo dischi nel nostro cielo, la luce deviata da ogni punto si combina, minimizzando lo scintillio, mentre le stelle, che sono puntini, scintillano di più dei pianeti. La posizione del puntino luminoso della stella non solo si muove un po’, ma anche il colore sembra cambiare lievemente, in particolare per le stelle bianche. Il grado di scintillio di una stella varia quotidianamente a seconda delle condizioni meteorologiche.

Movimento diurno [Settori scientifici corrispondenti: rotazione della Terra, sistema Sole-Terra]

Tutte le stelle, i pianeti, il Sole e la Luna attraversano il cielo una volta al giorno. Questo movimento diurno apparente è dovuto alla rotazione terrestre attorno al proprio asse, che compie un giro completo ogni giorno. Tutti i corpi celesti sorgono dall’orizzonte orientale, culminano e tramontano verso l’orizzonte occidentale, eccetto gli oggetti vicini alla stella Polare, la stella del Nord, che fa il giro attorno al polo nord celeste. Il movimento diurno è lento, così quando l’oggetto sta per tramontare, è una buona opportunità per osservare il moto continuo che è comune a tutti i corpi.

Il colore del cielo serale [Settori scientifici corrispondenti: Sistema Sole-Terra, composizione dell’atmosfera, scattering della luce]

La luce del sole che colpisce l’atmosfera terrestre si disperde, colorando il cielo di un blu acceso durante il dì e di vari colori nel cielo serale. I colori del cielo serale cambiano di giorno in giorno a seconda delle condizioni meteorologiche, e sono influenzati anche da piccole particelle presenti nell’aria.

Prima stella [Settori scientifici corrispondenti: Sistema solare, stagioni, latitudine e longitudine, ora del giorno]

La prima stella non è una stella specifica o un pianeta. A volte potrebbe essere un pianeta come Venere o Giove, o una stella come Vega o Sirio. Per conoscere i nomi e le posizioni delle stelle e dei pianeti possono essere usati un planetario software come Stellarium o degli almanacchi. Il momento in cui arriva la notte ed è visibile la prima stella dipende dalla stagione, dalla latitudine e dalla longitudine del sito di osservazione.

ATTENZIONE: Guardare direttamente il Sole, anche se al tramonto, è molto pericoloso per gli occhi. Un momento sicuro per l’osservazione del cielo serale è dopo il tramonto. Il cielo resta ancora luminoso appena dopo il tramonto

Full Activity Description

Circostanze

  1. Alla sera, nella stanza di un asilo nido, di una materna o di un istituto pre-scolastico.
  2. Alcuni studenti vengono tenuti delle ore extra dagli insegnanti, mentre aspettano i genitori.
  3. C’è bel tempo, e gli studenti possono vedere il cielo serale da una grande finestra.
  4. Nel cortile o nell’area giochi sul tetto, a cielo aperto.
  5. Gli insegnanti potrebbero leggere dei libri agli studenti, cantare con loro, oppure potrebbero far vedere loro dei video prima che i genitori li vengano a prendere. È una situazione accogliente, e c’è un tesoro naturale meraviglioso sia per gli studenti che per gli insegnanti: il cielo serale. Traete profitto da questo; non ci sono costi, né tempo extra per la preparazione, non c’è bisogno di un allestimento special, ed è fruibile da tutte le persone in tutti I luoghi, anche nel centro di città in cui c’è inquinamento luminoso. Questa attività è basata sul dialogo bambino-educatore.

--- Scegliere una delle attività seguenti. ---

Attività 1: Disegno del cielo serale dopo il tramonto

Attività 1.1 Colori del cielo serale

  • Osservazione: Cielo serale
  • Domanda: Di che colore è il cielo?
  • Risposta attesa: Rosso o arancione.
  • Domanda: È l’unico colore che vedete? Ce ne sono altri?
  • Risposta attesa: Giallo dorato, blu, blu scuro, grigio…

Lo scambio di domande e risposte stimola ulteriori osservazioni. Anche gli insegnanti potrebbero notare una grande varietà di colori. Trovare molti colori porta a un’attività di disegno più ricca. Fare attenzione, poiché la luce intensa del sole piò causare gravi danni agli occhi. Anche la luce delicate del Sole che sta tramontando potrebbe essere molto pericolosa se guardata direttamente. Il momento migliore per le osservazioni è dopo il tramonto.

Attività 1.2 Colori del cielo serale in direzioni diverse

Osservazione: Cielo serale

  • Domanda: Il colore del cielo rimane lo stesso tutto il giorno?
  • Risposta attesa: È rosso, arancione e giallo alla sera.
  • Domanda: Guardate sopra la vostra testa.
  • Risposta attesa: Ah, è blu scuro!
  • Domanda: Guardate nella direzione opposta al sole.
  • Risposta attesa: Ah, è un po’ luminoso anche qui.
  • Domanda: Che colore è?
  • Risposta attesa: C’è un’area un po’ rosa.

Lo scambio di domande e risposte stimola ulteriori osservazioni. A differenza del cielo diurno, quello serale si differenzia molto dall’orizzonte allo Zenith e da est a ovest. Sdraiandosi sul cortile si nota la variazione. Si può notare una strana fascia rosa in orizzontale, parallela all’orizzonte orientale. L’area scura sotto il rosa appena sopra l’orizzonte orientale è l’ombra della Terra che si proietta sull’atmosfera terrestre. La fascia rosa è il confine dell’ombra della terra ed è la proiezione del bagliore serale, ed è chiamata Cintura di Venere.

Attività 1.3 Cambiamento dei colori nel cielo serale

Osservazione: Cielo serale

  • Domanda: Il colore del cielo sta cambiando?
  • Risposta attesa: Sì.
  • Domanda: In che modo?
  • Risposta attesa: Il cielo sta diventando più scuro, dal blu, al blu scuro, fino al nero. La zona gialla e arancione sta diminuendo.
  • Domanda: E per quanto riguarda l’intero cielo?
  • Risposta attesa: L’area luminosa si sta calando sempre di più.

Lo scambio di domande e risposte stimola ulteriori osservazioni.

Attività 1.4 Le forme e i colori delle nuvole serali

Osservazione: Cielo serale

  • Domanda: Scegliete le forme delle nuvole che preferite. A cosa assomigliano?
  • Risposta attesa: Un cane! Un gatto! Un dinosauro! Un drago! Un fantasma!

Alcuni potrebbero essere animali veri o costruzioni e altri potrebbero essere immaginari. Trovare molte caratteristiche strane porterà a un’attività di disegno più ricca.

  • Domanda: Le nuvole si stanno muovendo?
  • Risposta attesa: Stanno fluttuando.
  • Domanda: Guardate le nuvole per un po’.
  • Risposta attesa: Si muovono! Le loro forme cambiano!

Lo scambio di domande e risposte stimola ulteriori osservazioni. Ad alcuni studenti non interessa se le nuvole si muovono o cambiano forma, così spesso disegnano nuvole stereotipate come se fossero grazioso cotone sulla parte superiore del foglio. Non dire agli studenti semplicemente che le nuvole non sono ferme, ma incoraggiarli a notare che non lo sono. Alcuni studenti potranno dire che alcune nuvole sono nere. Questo non è dovuto al loro colore reale, ma al fatto che la loro parte inferiore è in ombra. Gli insegnanti possono spiegare questo fenomeno così: se l’esterno è luminoso e si spengono le luci della stanza, cosa succede alla cornice della finestra? Appare nera in confronto al paesaggio esterno, che è luminoso, anche se il vero colore è bianco (oppure un altro colore).

Attività 1.5 Il cambiamento della temperatura, del vento, del suono e dell’atmosfera.

Osservazione: Temperatura, vento, suono

  • Domanda: Percepite qualcosa di diverso di sera?
  • Risposta attesa: Diventa buio.
  • Domanda: È tutto ciò che sentite? Fa freddo? È buio? E I suoni e il vento?
  • Risposta attesa: La temperatura diventa improvvisamente più fredda. Molte persone stanno tornando a casa e il rumore del traffico aumenta. Il vento diventa più forte e la sua direzione può cambiare.

Lo scambio di domande e risposte stimola ulteriori osservazioni. Lasciare che gli studenti pensino che un fenomeno astronomico come il sole che tramonta ha un grande impatto sulla vita quotidiana.

Nel cielo serale ci sono puntini di luce che non sono stelle. Alcune nuvole e costruzioni appaiono nere, a causa dell’ombra, nascondendo i loro veri colori.

Attività 2: Prima stella

Attività 2.1 Individuare la prima stella

Osservazione: prima stella

  • Domanda: Si sta facendo buio. Cercate e trovate la prima stella.
  • Risposta attesa: Eccola!

La visione degli studenti è migliore di quella degli adulti, specie la sera. Anche se un insegnante di astronomia sa dove spunterà la prima stella, gli studenti possono vincere.

  • Domanda: (Anche se una bimba o un bimbo riesce a trovare la prima stella in fretta, altri potrebbero non riuscirci). Lei (o lui) l’ha trovata! (Ad un altro studente) Non ancora? Spiegate la posizione.
  • Risposta attesa: Sopra quell’albero. Alla sinistra del lampione. – No! – Due pugni sopra quell’albero, appena a sinistra del lampione, proprio sul bordo della nuvola a forma di cane. – Sì, là!

Incoraggiare gli studenti a spiegare la posizione della prima stella indicando altri oggetti e le distanze da essi. Alcuni studenti potrebbero chiedere i nomi delle stelle. Comunque, non è necessario ricordarseli. Osservare le stelle che spuntano, i loro colori e spiegare chiaramente è più importante per gli studenti al fine di migliorare le abilità scientifiche, rispetto a conoscere solo i nomi. Quindi, incoraggiare gli studenti a notare attentamente la posizione delle stelle, il colore, e altre caratteristiche. D’altra parte, imparare il nome di una stella in anticipo è un’ottima cosa per la sicurezza dell’insegnante. Software come Stellarium sono molto utili per imparare l’ora del tramonto, la durata del crepuscolo e i nomi delle stelle brillanti relative al luogo, alla latitudine, alla longitudine e alla data. Il software simula anche come spuntano la prima stella e diverse altre.

Attività 2.2 Individuare la seconda e la terza stella

Osservazione: alcune stelle luminose

  • Domanda: Avete tutti già trovato la prima stella?
  • Risposta attesa: Sì!
  • Domanda: Dov’è?
  • Risposta attesa: Lì! (La indicano con un dito)
  • Domanda: Mm? Alcuni stanno indicando là e altri stanno indicando da un’altra parte. Ci sono “molte” prime stelle?
  • Risposta attesa: È questa la prima stella! – No, è quella! – Sì, lo credo anche io! – No, non è vero!

Quando gli studenti trovano la prima stella, è già molto buio. Quando la seconda, la terza e molte più stelle escono fuori, noteranno quante stelle ci sono nel cielo serale anche in un’area urbana. Non ci si aspetta di vedere un cielo pieno di stelle in un’area urbana, ma diversi puntini luminosi bastano a far capire agli studenti che esiste un vero cielo stellato nella loro vita quotidiana.

  • Domanda: Ok, riuscite a contare quante stelle ci sono?
  • Risposta attesa: Sì! Una, due…

Per studenti molto piccoli, contare oltre al dieci potrebbe essere molto difficile, ma se c’è bisogno di contare, abbiamo bisogno di grandi numeri. Non abbiamo intenzione di fargli imparare la matematica troppo presto. Dobbiamo contare, quindi abbiamo bisogno di grandi numeri, e agli studenti piace usarli.

  • Domanda: Ora, come si possono riconoscere stelle che non siano aerei o elicotteri?
  • Risposta attesa: Le stelle brillano fisse. Gli aerei lampeggiano. I satelliti artificiali illuminano più intensamente o debolmente. / Le stelle non si muovono, gli aeroplani sì. I satelliti artificiali si muovono velocemente. / Il colore è diverso (le stelle non sono colorate)./ Le stelle non producono un suono.

Basandosi su ciò che vedono nella vita quotidiana, gli studenti possono distinguere con successo le stelle dagli altri oggetti. Qui è importante lasciare che spieghino le ragioni. Gli studenti proveranno a spiegarsi usando parole o gesti.

Questo è un esempio della prima stella, il pianeta Venere con alcune nuvole piccole e strane.

Attività 3: Stelle

Attività 3.1 I colori delle stelle

Osservazione: Alcune stelle luminose

  • Domanda: Riuscite a notare i colori delle stelle?
  • Risposta attesa: …No. / Colori? -- Domanda: Potreste pensare che molte stelle siano bianche. Ma qui c’è un accenno di colore, un po’ di rosso, un può di blu. Riuscite a vederlo?
  • Risposta attesa: Sì, vedo un po’ di rosso…/ Un po’ di blu!

Il botta e risposta stimola ulteriori osservazioni. Il colore di una stella è impercettibile. Non ci sono stelle che siano di un blu puro o di un rosso puro. In pratica sono bianche con un accenno di rosso, arancione, giallo o blu. La capacità visiva umana fa fatica a distinguere i colori di oggetti poco luminosi. Se usiamo binocoli o telescopi e raccogliamo un sacco di luce, possiamo apprezzare una grande varietà di colori nelle stelle, ma soltanto a occhio nudo, solo le stelle più luminose mostrano qualche colore. I libri di scienze presentano i colori delle stelle, e alcuni dei progetti dei planetari esagerano i colori, ma la verità è che il colore delle stelle è impercettibile e non facile da vedere.

  • Domanda: Quella stella è arancione? Sicuri? Quella stella è bianca e senza colore? Sicuri? Guardate di nuovo attentamente.
  • Risposta attesa: Wow, i colori cambiano! Giallo? No! Ora è blu… No! Non riesco a capire di che colore è!

Lo scambio di domande e risposte stimola ulteriori osservazioni. A causa dell’atmosfera terrestre, le stelle scintillano. Questo causa anche uno sfarfallio di colori che cambiano. I migliori esempi sono Vega in estate e Sirio in inverno. Entrambe sono stelle di classe spettrale A, e il colore che ci aspettiamo è bianco puro. Tuttavia, attraverso lo scintillio, i colori sembrano cambiare da rosso, giallo e da blu a bianco. Si apprezzi lo sfarfallio di colori e quello di luce. Lo sfarfallio del colore non può essere simulato nella cupola di un planetario. È una caratteristica della reale luce naturale delle stelle.

Attività 3.2 Il movimento di una stella

Osservazione: Alcune stelle, specialmente una stella luminosa che tramonta o un pianeta

  • Domanda: Le stelle tramontano?
  • Risposta attesa: No! Le stelle fluttuano
  • Domanda: Il Sole tramonta?
  • Risposta attesa: Sì.
  • Domanda: Perché lo pensate?
  • Risposta attesa: L’ho visto.
  • Domanda: Bene. Quindi, la Luna tramonta?
  • Risposta attesa: Sì, l’ho vista.
  • Domanda: Bene. Allora, perché pensate che le stelle non tramontino?
  • Risposta attesa: Non le ho viste farlo. Le stelle spuntano e fluttuano nella notte.

Questo è un tipico botta e risposta di un bambino di 4 o 5 anni. La risposta “Sì” o “No” è basata in ciò che hanno visto nella loro vita quotidiana. È l’atteggiamento mentale tipico dello scienziato. La maggior parte degli studenti non hanno mai visto le stelle tramontare o sorgere, e la situazione è la stessa per la maggior parte degli adulti.

  • Domanda: Sapete che c’è una stella luminosa nel crepuscolo serale? (Se Venere o Giove sono visibili, approfittare della situazione fortunata.)
  • Risposta attesa: Lo so. Ogni giorno quando torno a casa con papà dall’asilo vedo la stella!
  • Domanda: Bene. La stella sta ferma? Si muove?
  • Risposta attesa: … / A volte cambia posizione.
  • Domanda: Dopo essere tornati a casa, con gli adulti, guardate la stella da una finestra per un po’. Oggi sarà sereno, provateci!

Il movimento delle stelle che culminano molto in alto è difficile da notare, ma per stelle che stanno per tramontare è molto più facile distinguere il loro moto. Con una solida esperienza, lui o lei vi dirà sicuramente: le stelle tramontano, le stelle si muovono, perché l’ho visto. Quando le stelle sono vicine a livelli di nuvole, e le nuvole scorrono veloci, le stelle appaiono muoversi velocemente. Se è così, chiedete “Cosa si muove, la nuvola o la stella?”. Gli studenti potrebbero rispondere “la stella, si muove velocemente”. “Paragonate la posizione della stella con quella degli alberi e degli edifici. Così velocemente?”. Gli studenti impareranno che è importante avere punti di riferimento multipli.

Additional Information

Sito web di Akihiko Tomita http://www.wakayama-u.ac.jp/~atomita/

Il resoconto di questa attività e basata sulle visite di ricerca di Akihiko Tomita negli asili, nelle materne, negli istituti prescolastici, nei doposcuola del Giappone per circa nove anni; tra queste, specialmente l’asilo Hikari l’Osaka City Liaison Association of After School Care per la pratica, molti educatori e ricercatori all’Osaka Ohtani University per la discussione, Dr. Kouji Ohnishi per i preziosi commenti. Parte della ricerca è stata supportata dalla Japan Society for the Promotion of Science, e da Grants-in-Aid for Scientific Research, con grant numbers 20500778 e 25350251.

Versione Giapponese dell’attività disponibile qui http://astroedu.iau.org/media/activities/attach/fb5749c1-8953-4336-86c5-551cf9518275/astroedu1616-evening-sky-watching_oXbN2Vz.pdf

Conclusion
  1. Ci sono molte caratteristiche del cielo serale che gli studenti possono osservare a occhio nudo.
  2. Lo scambio di domande e risposte stimola ulteriori osservazioni.
  3. Attraverso l’attenta osservazione, gli studenti imparano:
  • una grande varietà di colori nel cielo serale, nelle nuvole e nelle stelle,
  • i deboli colori delle stelle con lo sfarfallio,
  • il movimento delle stelle,
  • e che c’è un cielo stellato anche in un’area urbana.
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