COSTRUIRE UNA MERIDIANA

Gli studenti costruiscono una meridiana per misurare il tempo. Spiegano come funziona una meridiana con la luce del sole. Leggono l'ora usando una meridiana e confrontano l'accuratezza e la precisione di questo metodo con gli strumenti moderni.

Realizzando questa attività gli studenti saranno in grado di:

• menzionare i diversi strumenti usati per leggere l'ora;

• spiegare come una meridiana funziona con la luce del sole.

• dimostrare come leggere l'ora usando una meridiana.

• All'inizio dell'attività, chiedere agli studenti se sanno leggere l'ora e quali strumenti conoscono per misurare il tempo.

• Chiedere agli studenti di descrivere che cosa succede alla posizione e alla dimensione dell'ombra sulla meridiana nel corso di una giornata.

• Chiedere agli studenti di spiegare perché la posizione del Sole cambia durante il giorno. Incoraggiare gli studenti a illustrare la loro spiegazione disegnando o dimostrando la rotazione della Terra attorno al suo asse e la posizione del Sole in diverse ore del giorno.

• Chiedere agli studenti di leggere l'ora con la meridiana in momenti diversi del giorno e di confrontare la loro lettura con quella degli strumenti moderni (per esempio, un orologio da polso o da parete).

• 12 sassi grandi

• forbici

• colla

• un bastone lungo circa 150 centimetri

• un goniometro grande

• un evidenziatore

• una bussola per individuare dove si trova il nord

• un foglio di lavoro per studente

Facoltativo:

• altri sassi piccoli

• meridiana equatoriale (PDF)

Il Sole

Il Sole è una stella, una sfera di gas ardente che emette luce e calore. È una stella piuttosto ordinaria, non troppo grossa o piccola, non particolarmente giovane o vecchia. È la fonte del calore che sostiene la vita sulla Terra e determina il clima e le condizioni atmosferiche. È la stella più vicina alla Terra e quello studiata più attentamente. Dal Sole abbiamo imparato molto sui processi fisici che determinano la struttura e l'evoluzione delle stelle in generale.

Osservare il Sole

Guardare direttamente il Sole, anche per un breve momento, è una cattiva idea; i nostri occhi sono molto sensibili alla sua luce. Persino al buio, quando c’è anche solo una piccolissima quantità di luce, i nostri occhi riescono ancora a percepire le cose. Immaginate quindi che cosa succede quando si concentra tutta la luce luminosa del Sole su un’area piccola come l'occhio. I fotorecettori sul fondo all'occhio si bruciano. Purtroppo, a differenza di una scottatura solare sulla pelle, l'occhio probabilmente non si riprenderà e si potrebbe perdere la vista.

Se si desidera avere una dimostrazione visiva di quanto possa essere pericoloso il Sole, date un'occhiata al blog astronomico di Stuart Love http://www.strudel.org.uk/blog/astro/000347.shtml. Ha prodotto un video di quello che succede quando un acino d'uva è collocato nell'oculare di un telescopio che punta direttamente al Sole senza filtri. Rapidamente l'acino inizia a annerirsi e a bruciare. L'occhio è molto più delicato di un acino d'uva, quindi la dimostrazione ci ricorda in modo efficace di stare attenti quando guardiamo il Sole. Perciò, qualsiasi cosa accada, non guardate mai direttamente il Sole.

La meridiana

Durante la giornata ci accorgiamo che il tempo passa a causa della presenza del Sole nel cielo. Poiché la Terra completa una rotazione sul suo asse in un solo giorno, il Sole compare a est all'inizio del giorno, raggiunge il punto più alto a mezzogiorno e poi scompare all'orizzonte di sera in direzione ovest. I Babilonesi osservarono il movimento del Sole e costruirono la meridiana, che fu la prima

versione di un orologio da parete o da polso. Usando la luce solare e la meridiana, i Babilonesi divisero il giorno in ore.

L'ora su una meridiana è indicato da un'ombra prodotta da uno gnomone che cade su una superficie detta quadrante. A causa delle relative posizioni del Sole, una meridiana usata nell’emisfero settentrionale deve essere invertita per essere usata nell'emisfero meridionale.

Esistono diversi tipi di meridiane. Se l'ombra cade sul terreno, si ha una meridiana orizzontale; se cade su un muro, si ha una meridiana verticale. Le linee che indicano le ore saranno diverse in base alla latitudine del luogo. Se si usa una meridiana al Polo Nord in estate, le linee orarie saranno distanziate di 15 gradi. Un giorno equivale a 24 ore e una rotazione si divide in 360 gradi. Perciò, un'ora sulla meridiana è rappresentata da una rotazione di 15 gradi.

Una meridiana equatoriale ha il quadrante parallelo all'equatore della Terra. Lo gnomone deve essere perpendicolare al quadrante, quindi è inclinato con un angolo pari alla latitudine dell'osservatore e punta verso il vero nord. Le linee orarie sono distanziate di 15 gradi

Immagine: esempio di meridiana equatoriale

Preparazione

Per l'attività 'La grande meridiana' occorrerà un campo da gioco esposto alla luce del Sole la maggior parte del giorno.

Che ore sono?

Chiedere se qualche studente indossa un orologio. Perché è pratico avere un orologio? Spiegare che 600 anni fa nessuno lo aveva. Chiedere come si faceva a sapere che ora era a quei tempi. Prima che l'orologio meccanico fosse inventato, era molto più difficile di oggi conoscere l'ora del giorno. Si scoprì che per conoscere l'ora si poteva usare il Sole. Fu fatto usando la meridiana.

Molto tempo fa si utilizzavano altri dispositivi per leggere l'ora, come la clessidra.

Chiedere se qualche studente ha mai visto una meridiana. Sanno come funziona? Spiegare che una meridiana ha un bastone o puntatore che crea un'ombra. Questo strumento si chiama gnomone. È importante che nell'emisfero settentrionale lo gnomone punti sempre a nord, altrimenti non sarà possibile leggere la meridiana. Spiegare che la Terra ruota attorno al proprio asse. Ciò significa che la posizione del Sole rispetto alla Terra cambia continuamente. Se necessario, dimostrarlo usando una pila e un'arancia o una sfera. Spiegare che anche l'ombra di un oggetto cambia durante la rotazione terrestre. La meridiana si basa su questo fatto. Osservando la posizione dell'ombra dello gnomone sulla meridiana, si può dire che ore sono.

Gli studenti costruiscono due meridiane.

Buono a sapersi: quando il Sole è in direzione sud e l'ombra punta a nord, è mezzogiorno. Ciò significa che sono esattamente le 12 dell'ora solare. L'ora solare non è sempre esattamente la stessa di quella indicata dall’orologio. Ciò si spiega perché l'ora che usiamo oggi non si basa sulla reale posizione del Sole nel cielo.

Costruire una meridiana

Distribuire forbici, colla e il foglio delle attività.

Gli studenti completano il Compito 1 sul foglio di lavoro.

Importante: Per calcolare l'angolo dello gnomone, occorre conoscere la latitudine della propria città. La si può trovare in un atlante o in internet. Per esempio, la latitudine di Londra è 51 gradi N, quindi l'angolo necessario per una meridiana a Londra è di 51 gradi. Le istruzioni sono nel foglio di lavoro. Quando la meridiana è pronta, gli studenti devono posizionarla con la freccia rivolta a sud.

Gli studenti leggono l'ora mostrata dalla meridiana. Riescono a vedere che ore sono? Gli studenti completano il Compito 1 sul foglio di lavoro. Discutere i compiti. Giungere alla conclusione che noi oggi sappiamo sempre esattamente che ore sono perché ci sono molti orologi intorno a noi. Molto tempo fa, quando non c'erano orologi da polso o da parete, era molto più difficile conoscere l'ora. E naturalmente non si poteva usare una meridiana di notte!

Buono a sapersi: questa meridiana si basa sul fuso orario GMT+1. Può essere necessaria una regolazione in base all'ora locale. Per esempio, nel Regno Unito corrisponde all'ora legale britannica, ma con l’orario invernale ogni ora segnata deve essere ridotta di un'ora. Quindi le 12 saranno le 11, le 13 saranno le 12, ecc. Se ci si trova nell'ora legale dell'Europa Centrale (GMT+2), occorrerà cambiare i numeri. Ogni ora dovrà essere aumentata di un'ora. Quindi le 12 saranno le 13, le 13 saranno le 14, ecc.

La grande meridiana

Creare una grande meridiana con gli studenti. Portare gli studenti in un luogo dove il Sole splende per la maggior parte del giorno. Segnare la direzione del nord, usando una bussola se necessario.

Posizionare il grande goniometro in posizione verticale con il lato lungo sull'erba. Usarlo per misurare l'angolo corretto rispetto al terreno, come descritto precedentemente. Piantare il bastone saldamente nel terreno all'angolo scelto, rivolto a nord. Guardare l'immagine per vedere come fare.

Ogni ora gli studenti pongono un grosso sasso sul terreno là dove cade l'ombra del bastone. Uno studente scrive con l'evidenziatore l'ora sul sasso. Si possono usare sassi più piccoli per indicare i quarti e le mezze ore.

Immagine: meridiana orizzontale

Se non si vogliono portare fuori gli studenti ogni ora, si possono collocare solo due sassi, uno al mattino (per esempio alle 9) e uno al pomeriggio (per esempio alle 14.00). Naturalmente la meridiana sarà meno accurata.

Per completare la meridiana, occorre suddividere il resto del giorno dopo l'orario scolastico usando i sassi. Nell'esempio mostrato sotto, sono passate cinque ore e quindi il tempo in mezzo deve essere diviso per cinque. Incoraggiare gli studenti a scrivere le ore sui sassi e a metterli nella posizione corretta. Il giorno successivo portare gli studenti a vedere se riescono a leggere che ore sono. Confrontano l'ora che leggono sulla meridiana con quella indicata da un orologio.

Quanto è accurata la loro meridiana? Discutere che tanto tempo fa era molto più difficile e meno preciso leggere l'ora rispetto a oggi.

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National Curricula

KS1: Year 1 - Maths, measurement: measure and begin to record time. KS2: Year 5 - Science, Earth and Space: use the idea of the Earth’s rotation to explain day and night and the apparent movement of the Sun across the sky.