NAVIGAȚIA ÎN MEDITERANA ANTICĂ ȘI DINCOLO DE ACEASTA

Prin intermediul acestei activități, elevii vor afla că:

• navigarea astronomică a fost inventată cu multe secole în urmă.

• există și alte metode de aflare a punctelor cardinale în funcție de poziția stelelor în afară de orientarea după Steaua Polară.

• vechii navigatori erau capabili să se orienteze în larg cu ajutorul stelelor și constelațiilor.

Elevii vor fi capabili:

• să descrie metode de aflare a punctelor cardinale bazate pe observarea cerului.

• să denumească constelațiile cunoscute.

• să explice natura stelelor și constelațiilor circumpolare.

• să folosească o foaie de calcul Excel pentru calcule.

• să descrie importanța abilităților de navigare îmbunătățite pentru primele civilizații.

În funcție de întrebările prezentate în descrierea activității, profesorul va îndruma pașii elevilor, astfel încât aceștia să recunoască poziția și mișcarea aparentă a obiectelor cerești folosite pentru a indica punctele cardinale.

Înainte de a parcurge activitatea 1, elevii vor studia cu atenția harta pusă la dispoziție. Pentru a le împrospăta cunoștințele despre constelații, ar fi recomandată o vizită la un planetariu. Lăsați-i pe elevi să numească constelațiile pe care le cunosc deja.

Întrebați-i pe elevi (vezi secțiunea de întrebări și răspunsuri din descrierea activității) unde se vede Steaua Polară când o observăm de la Polul Nord sau ecuator. Apoi întrebați-i cum se modifică această poziție atunci când vă deplasați între cele două puncte. Odată această noțiune înțeleasă, introduceți conceptele de rotație și mișcare aparentă a stelelor. Arătați-le o fotografie supraexpusă cu cerul înstelat și întrebați-i cum apar aceste traiectorii. Întrebați-i care stele sau constelații rămân deasupra orizontului în cazul celor două poziții de pe Pământ menționate anterior. Este vorba despre stelele și constelațiile circumpolare.

Explicați-le cum se folosește foaia de calcul Excel necesară în cazul activității 2. Elevii își vor compara rezultatele obținute în cazul unor latitudini diferite.

Discutați cu elevii despre posibilele motive ale navigației maritime în epocile antice.

Cea de-a treia activitate, opțională, are rol de consolidare și poate fi folosită pentru a evalua nivelul de cunoștințe al elevilor.

Lista cuprinde articolele necesare fiecărui elev. Profesorul decide dacă elevii vor lucra în grupe sau în perechi.

• Fișe de lucru

• Compas

• Creion

• Riglă

• Calculator

• Raportor

• Computer cu MS Excel instalat

• Foaie de calcul Excel: „AncientMediterranean_BrightStars_EUSPACE-AWE_Navigation.xlsx”

Punctele cardinale

Figura 1: Mișcarea diurnă aparentă a Soarelui în emisfera nordică, la echinox. Soarele atinge înălțimea cea mai mare deasupra orizontului la sud. În emisfera sudică, Soarele atinge punctul cel mai înalt înspre nord (Autor: Tauʻolunga, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Equinox-50.jpg, „Equinox-50“, sistem orizontal de coordonate și adnotări inserate de Markus Nielbock, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode).

Punctele cardinale sunt definite de procese astronomice precum mișcarea aparentă diurnă și anuală a Soarelui și mișcarea aparentă a stelelor. În Antichitate și preistorie, cerul avea cu siguranță altă semnificație decât în prezent, fapt reflectat de multitudinea de mituri din diferite colțuri ale lumii. Putem astfel presupune că procesele celeste au fost observate și monitorizate cu atenție, lucru care a permis observarea fenomenelor vizibile și a ciclurilor de bază.

Cu excepția regiunii ecuatoriale, în orice punct de pe Terra, Soarele atinge punctul de culminație în aceeași direcție (Figura 1). Regiunea dintre cele două tropice, adică între latitudinile 23,5° nord și sud, este specială, dat fiind că Soarele ajunge la zenit la ora 12.00 locală pe tot timpul anului. Pe timpul nopții, stelele se rotesc în jurul polilor celești. Potrivit unor dovezi arheologice preistorice precum necropolele și orientarea clădirilor, punctele cardinale erau cunoscute de multe culturi, cu multe milenii în urmă (cf. McKim Malville & Putnam, 1993; Rudgeley, 2000; Schmidt-Kaler & Schlosser, 1984). Este de la sine înțeles că aceste cunoștințe erau folosite în navigația acelor timpuri. Busola magnetică a ajuns în Europa de-abia în sec. al XIII-lea e.n. (Lane, 1963).

Latitudinea și longitudinea

Figura 2: Ilustrarea modului în care sunt definite latitudinea și longitudinea terestre (Autori: Peter Mercator, djexplo, CC0).

Orice punct de pe o suprafață este definit de două coordonate. Suprafața unei sfere este curbată, prin urmare, nu prea are sens să folosim coordonate precum sus și jos în lipsa unei început și sfârșit al suprafeței. În locul acestora putem folosi coordonate sferice polare, cu originea în centrul sferei, raza rămânând aceeași (Figura 2). Rămân două coordonate unghiulare. Atunci când sunt aplicate la suprafața Pământului, se numesc latitudine și longitudine. Rotația sa oferă axa de simetrie. Polul Nord este definit ca punctul în care axa de rotație teoretică intersectează suprafața sferei, iar sensul de rotație este invers celui al acelor de ceasornic atunci când privim Polul Nord de deasupra. Punctul opus este Polul Sud. Ecuatorul este definit drept cercul aflat la jumătatea distanței dintre cei doi poli.

Latitudinile sunt cercuri paralele cu ecuatorul. Ele se numerotează de la 0°, echivalând cu ecuatorul, la ±90°, la poli. Longitudinile sunt cercuri care unesc cei doi poli ai Terrei. În orice punct de pe Terra, longitudinea care intersectează zenitul, adică punctul de deasupra noastră, se numește meridian. Aceasta este linia pe care, aparent, Soarele o intersectează la amiază. Originea acestei coordonate este meridianul 0, care trece prin Greenwich, localitatea în care se află Observatorul Regal al Angliei. Din acel punct, longitudinea se numerotează de la 0° la ±180°.

Exemplu: Orașul Heidelberg, din Germania, are coordonatele 49,4° nord, 8,7° est.

Unghiul de elevație a polului (înălțimea polului)

Figura 3: Traiectoria stelelor pe cer, surprinsă într-o fotografie cu timp de expunere de aproximativ două ore (Autor: Ralph Arvesen, Live Oak star trails, https://www.flickr.com/photos/rarvesen/9494908143, https://creativecommons.org/licenses/by/2.0/legalcode).

Dacă proiectăm sistemul terestru de coordonate, alcătuit din latitudine și longitudine, pe cer, obținem sistemul de coordonate ecuatorial celest. Ecuatorul Pământului devine ecuatorul celest, iar polii geografici sunt extrapolați, pentru a obține polii celești. Dacă ar fi să fotografiem cerul din emisfera nordică cu un timp de expunere mare, am remarca, după traiectoria stelelor, că se rotesc în jurul unui punct comun, Polul Nord celest (figura 3).

Figura 4: Configurația constelațiilor Ursa Major (Carul Mare) și Ursa Minor (Carul Mic) pe cerul nordic. Polaris, Steaua Polară, aflată în proximitatea Polului Nord celest, este cea mai strălucitoare stea din Ursa Minor (Autor: Bonč, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ursa_Major_-_Ursa_Minor_-_Polaris.jpg, „Ursa Major – Ursa Minor – Polaris”, pe baza https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Ursa_Major_and_Ursa_Minor_Constellations.jpg, culori inversate de Markus Nielbock, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode).

În emisfera nordică există o stea de luminozitate moderată, lângă polul celest, denumită Polaris sau Steaua Polară. Este cea mai strălucitoare stea din constelația Carul Mic, Ursa Minor (figura 4). În epoca noastră, Steaua Polară este la mai puțin de un grad față de pol. Cu 1000 de ani în urmă însă, era la 8° depărtare. Prin urmare, actualmente, o putem folosi ca reper pentru Polul Nord celest. În cazul Polului Sud celest, nu există nicio stea observabilă cu ochiul liber. Pentru a-l repera, trebuie să folosim alte metode.

Dacă ne-am afla exact la Polul Nord geografic, Steaua Polară ar fi deasupra noastră. Putem spune că unghiul său de elevație este de (aproape) 90°. Aceste informații introduc sistemul de coordonate orizontale (figura 5). Este sistemul de referință natural pe care-l folosim zi de zi. Noi, observatorii, sunt în originea acestui sistem de coordonate amplasat pe un plan plat, al cărui margine este orizontul. Cerul este ilustrat ca o emisferă deasupra noastră. Unghiul dintre un obiect de pe cer și orizont este altitudinea sau elevația. Direcția în plan este dată sub forma unui unghi cu o mărime între 0° și 360°, azimutul, care se măsoară, de obicei, în sensul acelor de ceasornic, de la nord. În navigație, acesta se mai numește și relevment. Meridianul este linia care leagă polii nord și sud la orizont și intersectează zenitul.

Figura 5: Ilustrarea sistemului de coordonate orizontale. Observatorul este originea coordonatelor denumite azimut și altitudine sau unghi de elevație (Autor: TWCarlson, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Azimuth-Altitude_schematic.svg, „Azimuth-Altitude schematic“, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode).

În orice alt punct de pe Terra, polul celest sau Steaua Polară ar apărea la unghi de elevație mai mic de 90°. La ecuator, ar fi la orizont, adică la un unghi de 0°. Corelația dintre latitudine (Polul Nord = 90°, ecuator = 0°) și unghiul de elevație al Stelei Polare nu este întâmplătoare. Figura 6 combină toate cele trei sisteme de coordonate menționate. Indiferent de latitudinea la care se află un observator pe Terra, sistemul de coordonate orizontale local intersectează sistemul de coordonate polar sferic terestru într-un singur punct tangențial. Ilustrația demonstrează că unghiul de elevație al Polului Nord celest, denumit și înălțimea polului, este egal cu latitudinea nordică a observatorului de pe Pământ.

Figura 6: Când combinăm cele trei sisteme de coordonate (sferic terestru, ecuatorial celest, orizontal local), este clar că latitudinea observatorului este identică cu unghiul de elevație al polului celest, cunoscut și sub denumirea de înălțime a polului (Autor: M. Nielbock, lucrare proprie).

Putem astfel concluziona că, dacă măsurăm unghiul de elevație al Stelei Polare, putem afla latitudinea noastră pe suprafața Pământului cu o precizie rezonabilă.

Stelele și constelațiile circumpolare

În timpuri străvechi ca, de exemplu, în Epoca Bronzului, Steaua Polară nu putea fi folosită pentru a afla nordul. Din cauza precesiei axei Pământului, în anul 3500 î.e.n., Steaua Polară era la aproximativ 30° depărtare de Polul Nord celest. Mult mai apropiată, la doar 4°, era steaua Thuban (α Draconis). Cu toate acestea, era mult mai puțin luminoasă decât Steaua Polară și probabil că nu era întotdeauna vizibilă cu ochiul liber.

Figura 7: Harta regiunii polului celest nordic în anii 2750 î.e.n. și 2016 e.n. (lucrare proprie, creată cu XEphem Version 3.7.6, produs de Elwood C. Downey și distribuit de Clear Sky Institute Inc., Solon, Iowa, SUA, http://www.xephem.com).

Când privim cerul nocturn, unele stele, aflate la o anumită rază în jurul polilor celești, nu apun niciodată. Ele sunt circumpolare (vezi figura 3). Navigatorii erau suficient de pricepuți încât să determine adevărata poziție a polului celest observând câteva stele din jurul acestuia. Metoda este valabilă și pentru polul celest sudic.

Atunci când navighează spre nord sau spre sud, marinarii observă că, odată cu modificarea unghiului de elevație al polului celest, se modifică și câmpul circumpolar. Prin urmare, când navigatorii văd aceeași stea sau constelație traversând meridianul, la aceeași altitudine, aceștia sunt pe „latitudine”. Deși grecii antici educați cunoșteau noțiunea de latitudine a unui Pământ sferic, marinarii obișnuiți probabil că nu o cunoșteau. Pentru ei, era suficient să facă legătura între unghiul de elevație al unei stele și cursul pe care trebuiau să-l urmeze. Vechii navigatori cunoșteau foarte bine cerul nocturn. Aceștia foloseau poziția relativă a constelațiilor pentru a determina latitudinea propriei poziții.

Primele semne de navigație și marinărie în Mediterana

Navigația cu ajutorul obiectelor cerești este o îndeletnicire practicată cu mult timp înainte ca oamenii să cutreiere Planeta. Astăzi cunoaștem numeroase exemple de animale care se orientează cu ajutorul cerului diurn sau nocturn. Albinele și fluturii monarh navighează după Soare (Sauman et al., 2005), la fel ca și graurii (Kramer, 1952). Și mai impresionantă este capacitatea păsărilor (Emlen, 1970; Lockley, 1967; Sauer, 1958) și focilor (Mauck, Gläser, Schlosser, & Dehnhardt, 2008) de a identifica poziția stelelor pe timp de noapte pentru a se orienta. Cu toate acestea, sursele de iluminat din orașele noastre puternic iluminate, semn al civilizației moderne, pot fi confundate cu obiectele cerești. De exemplu, moliile folosesc Luna pentru a menține o traiectorie constantă, însă dacă sunt distrase de un felinar, se rotesc în jurul acestuia până la epuizare (Stevenson, 2008). Prin urmare, poluarea luminoasă este o amenințare gravă la adresa multor animale. Figura 8 ilustrează gravitatea problemei.

Figura 8: Peninsula Iberică noaptea văzută din Stația Spațială Internațională (Autor: Earth Science and Remote Sensing Unit, NASA Johnson Space Center, mission-roll-frame no. ISS040-E-081320 (26 iulie 2014), http://eol.jsc.nasa.gov/SearchPhotos/photo.pl?mission=ISS040&roll=E&frame=081320).

Printre primii oameni care au navigat suprafețele întinse de ape s-au numărat aborigenii din Australia, cu circa 50.000 de ani în urmă (Hiscock, 2013). Cele mai vechi dovezi ale navigației maritime din Mediterana datează din anul 7000 î.e.n. (Hertel, 1990), când se foloseau bărci sau ambarcațiuni mici, propulsate cu ajutorul vâslelor. Rutele se limitau la proximitatea țărmului, marinarii folosind reperele terestre pentru a ajunge la destinație. Pentru a parcurge distanțe mai mari, era nevoie de un mecanism de propulsie independent de forța musculară. Prin urmare, pânzele s-au numărat printre cele mai importante invenții din istoria umanității, fiind la fel de importante ca roata. La jumătatea mileniului al IV-lea î.e.n., vasele egiptene au navigat în estul Mediteranei (Bohn, 2011) și au stabilit rute comerciale cu Byblos, în Fenicia, Canaanul biblic, astăzi Liban. Momentul marchează începutul Epocii Bronzului. Cositorul era o marfă foarte căutată în Epoca Bronzului, astfel că zăcămintele de cositor din Europa centrală și occidentală au dat naștere unui negoț pe scară largă (Penhallurick, 1986). Pentru transportul acestuia pe distanțe mari, atât în interiorul, cât și în exteriorul bazinului mediteranean, se foloseau corăbiile.

Figura 9: Harta răspândirii metalurgiei. Zăcămintele de cositor din Epoca Bronzului se găsesc cu precădere pe țărmul european al Atlanticului (Autor: Utilizator:Hamelin de Guettelet, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Metallurgical_diffusion.png, domeniul public).

La scurt timp, navigatorii și-au dat seama că pot folosi corpurile cerești, cu precădere stelele, pentru a menține cursul unei corăbii. Astfel de abilități sunt menționate în operele literare antice precum Odiseea lui Homer, care ar data din sec. al VIII-lea î.e.n. Sursa acestor scrieri pare să coboare până la Epoca Bronzului, epocă în care civilizația minoică din Creta exercita o influență deosebită. Minoianii au trăit între anii 3650 și 1450 î.e.n., în regiunea nordică a Mediteranei, și au cutreierat Marea Egee. Cum multe dintre edificiile lor sacre erau aliniate cu punctele cardinale și cu fenomene astronomice ca răsăritul Soarelui și echinocțiile (Henriksson & Blomberg, 2008, 2009), putem trage concluzia că foloseau aceste cunoștințe și pentru a naviga pe ape (Blomberg & Henriksson, 1999). Minoianii navigau frecvent până la insula Thera și până în Egipt, călătorie ce ar fi durat câteva zile.

Figura 10: Harta insulei Creta, pe care sunt indicate siturile minoice antice de la începutul mileniului al II-lea î.e.n. (Autor: Eric Gaba (Sting), https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Crete_integrated_map-en.svg, adnotări cu roșu de Markus Nielbock, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/legalcode).

Poetul grec Aratos din Soli și-a publicat opera „Phainomena” în jurul anului 275 î.e.n. (Aratus, Callimachus, & Lycophron, 1921), descriind detaliat poziția constelațiilor și ordinea în care acestea răsăreau și apuneau. Aceste informații se dovedeau esențiale pentru orice navigator care dorea să mențină un curs dat. Pentru aceasta, navigatorii trebuiau să îndrepte corabia către o direcție anume, apoi să o mențină cu ajutorul constelațiilor care apăreau în direcția respectivă. Azimutul unei stele date, la răsărit sau apus, rămâne constant pe tot parcursul anului, cu excepția unei mici variații de-a lungul a 26.000 de ani, variație cauzată de precesia axei Pământului. Un aspect interesant este că pozițiile indicate de Aratos nu se potriveau sfârșitului Epocii Bronzului și începutului Epocii Fierului, ci corespundeau epocii în care s-a dezvoltat civilizația minoică (Blomberg & Henriksson, 1999), cu circa 2.000 de ani mai înainte.

În jurul anului 1200 î.e.n., fenicienii au deveni civilizația dominantă în Mediterana. Aceștia au înființat colonii de-a lungul coastelor sudice și vestice ale Mediteranei și nu numai. Printre acestea s-a numărat și colonia Gades (acum, Cadíz), din afara Strâmtorii Gibraltar, care servea drept punct comercial pentru bunurile și resursele din nordul Europei (Cunliffe, 2003; Hertel, 1990). În urma unor călătorii întreprinse pe întinsul Oceanului Atlantic, călătorii în legătură cu care avem dovezi, aceștia au ajuns atât în arhipelagul britanic, cât și la sute de kilometri înspre sud, de-a lungul țărmului Africii (Johnson & Nurminen, 2009).

Figura 11: Cerul nocturn cu relevment de la Creta la Alexandria, în data de 22 septembrie 2000 î.e.n., ora 21:30 UT (Autor: lucrare proprie, creată cu Stellarium, software cu licență gratuită GNU GPL, după Blomberg & Henriksson (1999), Fig. 9).

Istoricul grec Herodot (cca. 484 – 420 î.e.n.) pomenește o expediție feniciană finanțată de faraonul egiptean Necho II (610 – 595 î.e.n.) care a plecat din Marea Roșie, a înconjurat Africa și a revenit în Egipt prin Mediterana (Bohn, 2011; Hertel, 1990; Johnson & Nurminen, 2009). Marinarii au povestit că, uneori, Soarele lumina dinspre nord (Cunliffe, 2003), lucru de așteptat odată traversat ecuatorul, spre sud. Toate acestea stau mărturie a unui talent marinăresc extraordinar. După ce fenicienii au fost cuceriți de persani, în anul 539 î.e.n., influența lor a scăzut, fiind însă restabilită de descendenții lor, cartaginezii.

Figura 12: Rutele comerciale ale fenicienilor în Epoca Bronzului (Autor: DooFi, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:PhoenicianTrade_EN.svg, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode ).

Pytheas

O foarte cunoscută și bine documentară călătorie de amploare apare în paginile unor scriitori și erudiți din Antichitate precum Strabon, Pliniu și Diodor din Sicilia. Este vorba despre călătoria lui Pytheas (cca. 380 – 310 î.e.n.), astronom, geograf și explorator grec din Marsilia, care, în jurul anului 320 î.e.n., ar fi ieșit din apele Mării Mediterane, ar fi urmat țărmul vestic al Europei și ar fi ajuns până la insulele britanice și dincolo de cercul polar de nord, posibil chiar până în Islanda și Insulele Feroe, pe care le-a numit Thule (Baker & Baker, 1997; Cunliffe, 2003; Hergt, 1893).

Massalia (sau Massilia), cum era denumită pe atunci Marsilia, a fost înființată de grecii din Phoceea în jurul anului 600 î.e.n., devenind rapid una dintre cele mai mari și bogate colonii grecești din vestul Mediteranei, stabilind relații comerciale solide cu triburile celtice ce ocupau majoritatea continentului (Cunliffe, 2003). Pytheas s-a născut spre finele Epocii Bronzului, când comerțul cu regiunile din nordul Europei era la apogeu. Geografia greacă nu deținea prea multe informații despre această parte de lume, cu excepția faptului că barbarii care trăiau acolo exploatau zăcămintele de cositor și chihlimbar atât de râvnite de întreaga Mediterană. Probabil că Pytheas a pornit să exploreze aceste țărmuri din pură curiozitate.

Figura 13: Statuia lui Pytheas, așezată pe fațada Palatului Bursei din Marsilia în onoarea realizărilor sale (Autor: Rvalette, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:Pythéas.jpg, „Pythéas“, https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/legalcode).

Călătoria sa a constituit o piatră de hotar, Pytheas fiind un om de știință și mare observator. Cu ajutorul unui gnomon (cadran solar), acesta a reușit să calculeze latitudinea și să măsoare timpul pe parcursul călătoriei sale (Nansen, 1911). De asemenea, a observat că, vara, Soarele strălucește mai mult timp la latitudini mai mari. În plus, a fost primul care a observat relația dintre maree, aproape absente în Mediterana, și fazele Lunii (Roller, 2006).

Figura 14: Călătoria lui Pytheas din Massalia, potrivit lui Cunliffe (2003) (Autor: ESA/Cunliffe, http://www.esa.int/spaceinimages/Images/2005/09/The_journey_of_Pytheas, http://www.esa.int/spaceinimages/ESA_Multimedia/Copyright_Notice_Images).

Introducere

Ar fi ideal ca activitatea să fie integrată în contextul mai larg al navigației maritime, atingând discipline precum geografia, istoria, literatura etc.

Recomandare: Această activitate ar putea fi combinată cu alte forme de achiziție a cunoștințelor, ca, de exemplu, o prezentare orală circumscrisă disciplinelor istorie, literatură sau geografie, axată pe navigație. Acest demers ar pregăti terenul într-o manieră mult mai interactivă decât sinteza informativă prezentată de un profesor.

Elevii ar putea urmări o serie de documentare de calitate despre explorările maritime. Cu titlu de introducere în sfera navigației astronomice și a primilor navigatori, elevii pot viziona următoarele filme. Ultimul material video este în franceză. Activitatea poate fi corelată cu orele de franceză din școală. O altă variantă ar fi să le spuneți elevilor povestea lui Pytheas, prezentată în secțiunea informațiilor contextuale. Puteți stabili legături cu orele de literatură sau istorie lecturând opera „The Extraordinary Voyage of Pytheas” („Extraordinara călătorie a lui Pytheas”) de B. Cunliffe.

Episodul 2: Navigația astronomică (Durata: 4:39)

https://www.youtube.com/watch?v=DoOuSo9qElI

Cum navigau primii marinari pe oceane? | Inginerul curios (Durata: 6:20)

https://www.youtube.com/watch?v=4DlNhbkPiYY

Exploratorii lumii în zece minute (Durata: 9:59)

https://www.youtube.com/watch?v=iUkOfzhvMMs

A fost odată ca niciodată … omul: Exploratorii – Primii navigatori (Durata: 23:13)

https://www.youtube.com/watch?v=KuryXLnHsEY

Pythéas, un marsiliez puțin cunoscut (franceză, durata: 9:57)

https://www.youtube.com/watch?v=knBNHbbu-ao

Întrebați-i pe elevi dacă știu de când folosesc oamenii corăbii pentru a traversa oceanele. Un elev ar putea atrage atenția asupra migrației lui homo sapiens spre insule și continente izolate precum Australia.

Răspunsuri posibile:

Știm cu certitudine că parcurgerea distanțelor mari cu ajutorul corăbiilor are loc cel puțin din anul 3000 î.e.n. Cu toate acestea, primii locuitori ai Australiei trebuie să fi găsit o modalitate de a traversa oceanele în jurul anului 50000 î.e.n.

Întrebați-i care ar fi putut fi avantajul explorării mărilor. Poate că vreun elev cunoaște culturi sau persoane care au fost marinari faimoși. Profesorul poate veni în sprijinul acestor afirmații cu exemple de navigatori din vechime, spre exemplu, din zona Mediteranei.

Răspunsuri posibile:

Pentru a găsi resurse și alimente noi, comerț, spirit de explorare, curiozitate.

Întrebați-i pe elevi cum își găsesc drumul spre școală zi de zi. Ce îi ajută să se orienteze, astfel încât să nu se rătăcească? După ce elevii au adus în discuție punctele de referință (clădiri, semafoare, stații de autobuz etc.), întrebați-i cum se orientau navigatorii pe mări. La începuturi, aceștia navigau după repere terestre ușor de recunoscut. Pentru asta însă, corăbiile trebuiau să navigheze în apropiere țărmului. Farurile au îmbunătățit situația. Busolele magnetice au fost inventate relativ târziu, în secolul al XI-lea e.n., și nu a fost folosite în Europa înainte de secolul al XIII-lea. Ce ar putea servi drept puncte de referință pe mare? Elevii ar putea menționa corpurile cerești precum Soarele, Luna și stelele.

Întrebări suplimentare recomandate, cu precădere după prezentarea videoclipurilor introductive

Î: Cine a fost Pytheas?

R: Un erudit și explorator grec din Antichitate.

Î: Unde și când a trăit?

R: A trăit în secolul al IV-lea î.e.n., spre sfârșitul Epocii de Bronz, în Massalia, actualmente Marsilia.

Î: Unde a călătorit?

R: Pytheas a călătorit în nord, de-a lungul țărmului european al Atlanticului, ajungând până în insulele britanice și, probabil, până la cercul polar de nord și Islanda.

Î: Ce a observat și descoperit în timpul călătoriei sale?

R: A fost primul grec care a călătorit înspre miazăzi. A observat că lungimea zilei depinde de latitudine. De asemenea, a fost primul care a făcut legătura între maree și fazele lunii.

Activitatea 1: Constelațiile și stelele circumpolare

Materiale necesare:

• fișe de lucru

• compasuri

• creioane

• rigle

• calculator

În lipsa unei stele strălucitoare care să indice polii celești, vechii navigatori reușeau să descopere acești poli observând câteva stele circumpolare. Acești navigatori erau suficient de experimentați

încât să determine nordul adevărat recunoscând poziția relativă a respectivelor stele și traiectoria acestora în jurul nordului.

În plus, aceștia foloseau stelele și constelațiile circumpolare pentru a afla latitudinea. Acestea nu răsar sau apun niciodată, fiind mereu deasupra orizontului. Dacă astăzi putem pur și simplu să măsurăm unghiul de elevație al Stelei Polare, vechii navigatori vedeau Steaua Polară la multe grade distanță de Polul Nord celest. În plus, în emisfera sudică nu există un astfel de indicator stelar. Astfel, în loc să măsoare unghiul de elevație al Stelei Polare, observau stelele și constelațiile care erau vizibile deasupra orizontului atunci când ajungeau la înălțimea minimă (punctul de culminație minim) din timpul rotației aparente în jurul polului celest.

Elevii vor viziona următoarele două videoclipuri, ce ilustrează fenomenul stelelor și constelațiilor circumpolare în două locuri de pe Pământ. Materialele prezintă rotația aparentă simulată a cerului în jurul Polului Nord celest.

Stelele circumpolare Heidelberg 49 grade N (Durata: 0:57)

https://youtu.be/uzeey9VPA48

Stelele circumpolare Havana 23 grade N (Durata: 0:49)

https://youtu.be/zggfQC_d7UQ

Elevii vor observa:

1. Că există stele și constelații care nu apun niciodată. Acestea sunt stelele și constelațiile circumpolare.

2. Că unghiul dintre polul celest (Steaua Polară) și orizont depinde de latitudinea observatorului. De fapt, aceste unghiuri sunt identice.

3. Că regiunea circumpolară depinde de latitudinea observatorului. În cazul locurilor mai apropiate de pol, aceasta este mai mare.

Dacă elevii știu să folosească planisfera, pot studia același fenomen vizionând următoarele două videoclipuri.

Stele circumpolare phi N20 (Durata: 0:37)

https://youtu.be/Uv-xcdqhV00

Stele circumpolare phi N45 (Durata: 0:37)

https://youtu.be/VZ6RmdzbpPw

Videoclipurile prezintă rotația cerului la latitudinile de 20° și 45°. Zonele transparente dezvăluie cerul vizibil la un anumit moment. Cercul hașurat indică regiunea stelelor și constelațiilor circumpolare.

Întrebări

Î: Ce deosebește Polii Nord și Sud geografici de alte locuri?

A: Ei definesc axa de rotație a Pământului.

Î: Cum găsim nordul și alte puncte cardinale fără busolă?

R: Polul Nord celest este indicat de corpuri cerești precum Steaua Polară.

Î: De ce indică Steaua Polară (Polaris) nordul?

R: În prezent, Steaua Polară este apropiată de Polul Nord celest.

Î: În ce parte a cerului am găsi Polul Nord/Sud celest dacă ne-am afla exact la Polul Nord/Sud terestru?

R: La zenit, adică exact deasupra noastră.

Î: Cum s-ar modifica această poziție dacă am călători spre ecuator?

R: Înălțimea sa ar coborî de la zenit la orizont.

Î: Ce sunt constelațiile circumpolare?

R: Sunt constelațiile care se rotesc în jurul unuia dintre polii celești și nu apun sau răsar niciodată. Acestea se află întotdeauna deasupra orizontului.

Î: Care dintre constelațiile vizibile ar fi circumpolară dacă v-ați afla la Polul Nord/Sud terestru sau la ecuator?

R: Întreaga emisferă nordică/sudică. Niciuna la ecuator.

Î: Dac

R: Având în vedere că stelele și constelațiile circumpolare depind de latitudine, asemenea unghiului de elevație al Stelei Polare, cele care rămân mereu deasupra orizontului vor indica locul în care mă aflu.

Exercițiu

Misiunea este de a călca pe urmele unui navigator care a trăit cu circa 5000 de ani în urmă. Apelând la abilitățile din acele vremuri, elevii vor determina constelațiile circumpolare din anumite poziții de pe Terra.

Tabelul cuprinde numele a șase orașe însoțite de latitudinile lor. Valorile negative indică latitudini sudice. Al șaptelea rând este gol pentru ca elevii să poată introduce datele propriei localități. Cu ajutorul acestor date, elevii vor trebui să calculeze razele unghiulare de la polul celest. Calculul este simplu, dat fiind că este similar cu înălțimea polului și latitudinea: φ=ϱ

Apoi vor selecta harta care corespunde emisferei. Elevii folosesc compasul pentru a trasa cercuri cu razele respective în jurul polului corespunzător. Constelațiile din interiorul respectivului cerc sunt circumpolare. Constelațiile vizibile integral sau parțial dintr-un oraș anume sunt apoi trecute în tabel.

Soluțiile posibile sunt trecute cu litere cursive. Tabelul destinat exercițiului este prezent pe fișa de lucru.

Instrucțiuni detaliate

1. Determinați scara hărții. Scara unghiulară este de 90° de la poli către cercul exterior, adică ecuatorul celest.

2. Convertiți latitudinile din tabel în raze, ținând cont de scara hărților, apoi treceți-le în tabel.

3. În cazul fiecărui oraș:

i. Selectați harta adecvată.

i. Cu ajutorul unui compas, trasați un cerc cu raza calculată pentru respectivul oraș.

i. Găsiți și notați constelațiile circumpolare vizibile. Dacă sunt prea multe, alegeți-le pe cele mai importante.

Figura 15: Hărțile cerului pentru emisferele nordică și sudică (Autor: Markus Nielbock, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:NorthernCelestialHemisphere.png, https://commons.wikimedia.org/wiki/File:SouthernCelestialHemisphere.png, https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/legalcode, create cu PP3, http://pp3.sourceforge.net).

Discuție

În timpuri străvechi, Steaua Polară nu coincidea cu Polul Nord celest. Subliniați importanța stelelor și constelațiilor circumpolare pentru navigatorii din vechime.

*Rezultat posibil:

Acestea reprezentau un instrument excelent pentru menținerea latitudinii și îi împiedicau pe navigatori să se rătăcească pe mări.

Soluții

Scara hărții este: 1 cm = 10°.

Cerul nordic

Cerul sudic

Activitatea 2: Stelele ne arată drumul

Materiale necesare:

• fișă de lucru

• creion

• raportor

• computer cu MS Excel instalat

• foaie de lucru Excel: „AncientMediterranean_BrightStars_EUSPACE-AWE_Navigation.xlsx”

În absența unei stele precum Steaua Polară, care să indice polul celest, vechii navigatori foloseau alte stele și constelații pentru a determina punctele cardinale și cursul corabiei lor. Aceștia și-au dat seama că pozițiile în care respectivele corpuri cerești apar și dispar la orizont (relevmentele) nu se modifică pe parcursul unei vieți. Navigatorii experimentați știau stelele și constelațiile cele mai luminoase pe de rost.

Figura 16: Relevmentul stelelor strălucitoare selectate, la răsărit, pentru latitudinea 45°, la unghi de elevație de 10° deasupra orizontului (lucrare proprie).

Întrebări

Î: Puteți determina punctele cardinale folosind alte stele decât Steaua Polară? De reținut că Polul Sud nu este marcat de nicio stea.

R: Da. Dacă știți stelele și constelațiile, ele vă pot arăta drumul, dat fiind că revin zi de zi în aceeași poziție.

Î: Cum puteți folosi stelele și constelațiile care răsar și apun pentru a naviga pe mare?

R: Poziția acestora la orizont, în momentul în care răsar și apun, nu se modifică (cu excepția unei variații foarte lente, pe termen lung).

Î: Vedem aceleași stele în fiecare noapte a anului?

R: Nu. Ora când răsar și apun se schimbă. Stelele vizibile în nopțile de iarnă sunt pe cer în timpul zilelor de vară.

Exercițiu

Elevii vor realiza o busolă stelară similară cu cea din figura 16. Calculele necesare pentru a converti coordonatele celeste ale stelelor în coordonate orizontale – azimut și unghi de elevație – sunt destul de complicate, prin urmare, activitatea este însoțită de un fișier Excel care efectuează aceste calcule. Fișierul cuprinde 57 de stele luminoase și Pleiadele, un grup de stele foarte ușor de recunoscut.

Elevii vor trebui doar să introducă latitudinea locului în care se află și înălțimea stelelor în rândul corespunzător din josul foii de calcul. În cazul unghiului de elevație, 10° este o valoare bună. Aceasta înseamnă că azimutul stelelor va fi cel corespunzător unui unghi de 10°. Se pot folosi și alte valori, însă acest exercițiu are ca scop găsirea stelelor care tocmai răsar sau apun. Azimutul este un unghi de-a lungul orizontului, în sensul acelor de ceasornic, pornind de la nord.

Ultimele două coloane (AZ1, AZ2) afișează două valori ale azimutului: una pentru răsăritul stelei, alta pentru apus. De reținut că distribuția valorilor azimutului pentru răsăritul și apusul stelelor este simetrică față de meridian (linia care unește nordul și sudul). Celulele care afișează #NA nu conțin numere corecte. Aceste stele nu răsar sau apun niciodată. Acestea sunt fie circumpolare, fie sub orizont.

Elevii transpun valorile în busola stelară de mai jos. Cu ajutorul unui raportor, indică poziția fiecărei stele pe cerc. Apoi trec numele acesteia lângă poziția aferentă.

Discuție

Una dintre metodele de navigație folosite în Mediterana în timpuri străvechi era de a menține cursul în apropierea țărmurilor. Pe lângă pericolul de a naviga în ape puțin adânci, prezentați și alte motive pentru care marinarii din Epoca Bronzului trebuie să fi conceput și alte metode de a naviga în siguranță pe mări. Puteți arunca o privire pe o hartă a Mediteranei.

Răspunsuri posibile:

Oamenii din timpuri străvechi vizitau insulele atât pentru a face comerț, cât și din alte motive. Multe dintre insule nu sunt vizibile de pe țărmurile Mediteranei. Adesea, călătoriile durau mai mult decât câteva ore. În medie, vasele din epocă puteau parcurge cinci mile nautice pe oră. În plus, există relatări transmise de-a lungul veacurilor, în care sunt prezentate metodele de navigare astronomică.

Activitatea 3: Orientare în natură (Suplimentar)

Materiale necesare:

• rezultatele activităților anterioare

• lanternă cu lumină roșie (o lanternă cu luminozitate redusă sau una acoperită cu un filtru roșu)

• o busolă magnetică, dacă este posibil

Nimic nu este mai instructiv decât să aplice cele învățate și exersate în teorie în condiții reale. Prin urmare, rezultatele celor două activități anterioare pot fi testate pe teren, observând cerul nocturn.

Activitatea poate fi desfășurată individual, de elevi, acasă, sau în grup, cu clasa.

Alegeți o seară cu cer senin și un loc în care se poate vedea orizontul. Îndată ce se întunecă și se pot vedea stelele, elevii își vor folosi lanternele cu nivel de luminozitate scăzut pentru a analiza hărțile cu câmp circumpolar de la activitatea 1. Lanternele cu nivel de luminozitate scăzut sau, și mai bine, cu lumină roșie ne ajută să ne adaptăm privirea la întuneric.

După ce am identificat stelele cele mai luminoase, elevii vor folosi busolele stelare de la activitatea 2. Elevii vor îndrepta reperele uneia sau câtorva stele către stelele de pe cer. Cereți-le să identifice nordul (sau sudul, în funcție de care pol celest este vizibil din locul în care vă aflați). Dacă vă aflați în emisfera nordică, există corespondență cu direcția către Steaua Polară? În emisfera sudică veți avea nevoie de o busolă magnetică.

Elevii vor identifica constelațiile de pe cer pe harta lor. Rugați-i să privească spre nord (sud, în emisfera sudică) și să denumească stelele și constelațiile aflate chiar deasupra orizontului. Coincid acestea cu hărțile? De reținut că trebuie să existe un cerc care arată câmpul circumpolar aferent latitudinii dumneavoastră.

Subliniați faptul că, efectuând această activitate, elevii procedează precum navigatorii de acum 4.000 de ani.

Space Awareness curricula topics (EU and South Africa)

Navigation through the ages, coordinate systems, celestial navigation