13-15 Che fai tu Luna nel ciel? Anni - icfibonacci.gov.it · sperimentano il moto diurno apparente...

Autori: Dall’Antonia Barbara*, Finato Barbara **, Giannessi Maggiorana*

(*ANISN Pisa, ** ??)

Discipline

Scienze della Terra-Astronomia

Livello scolare

Scuola secondaria I grado e II grado (Biennio)

Prerequisiti

Misurare lunghezze, registrare dati, conoscenze di

base sul sistema Solare e fenomeni periodici

terrestri (moto di rotazione e rivoluzione).

Breve descrizione

Dopo una fase in cui gli alunni indagano le

dimensioni del sistema Terra-Sole-Luna utilizzando

modellini concreti, il percorso prosegue attraverso

attività di vario tipo includenti osservazioni dirette

della Luna (integrabili con risorse digitali di varia

natura), simulazioni basate su giochi di movimento

e costruzione di modelli. Nelle varie attività di

simulazione gli alunni sperimentano direttamente i

fenomeni osservati e vengono guidati ad applicare

le procedure tipiche del metodo scientifico

costruendo modelli coerenti con i dati sperimentali.

Si giunge così ad interpretare alcuni dei più evidenti

fenomeni celesti che riguardano la Luna: il moto

giornaliero apparente; il ritardo costante rispetto al

Sole; l’invarianza dell’emisfero visibile dalla Terra;

il ciclo delle fasi lunari.

Inquiry/articolazione del percorso

1. Cosa sappiamo della Luna? Attraverso domande

si stimola la curiosità e si indagano le

preconoscenze.

2. Modello in scala del sistema Terra-Luna-Sole.

Utilizzando alcune sfere come modelli gli alunni

fanno ipotesi sulle dimensioni e distanze del sistema

Terra-Luna-Sole e le verificano per costruire una

rappresentazione in scala.

3. Osserviamo la Luna. Mediante osservazioni

dirette, integrabili con risorse digitali, si raccolgono

dati sul moto giornaliero della Luna, sulle

caratteristiche della sua superficie, sulle fasi lunari,

si individuano regolarità e ciclicità nei fenomeni

osservati.

4. Il moto giornaliero apparente della Luna.

Attraverso giochi di movimento gli alunni

sperimentano il moto diurno apparente della Luna

dovuto al moto di rotazione terrestre e rilevano che

il ritardo giornaliero della Luna rispetto al Sole

implica che essa è in moto rispetto alla Terra.

5. La rivoluzione della Luna. Si simula il moto di

rivoluzione lunare attorno alla Terra sia nel caso in

cui questo avvenga in senso orario che antiorario, se

ne analizzano le conseguenze. Si conclude che il

ritardo della Luna rispetto al Sole è dovuto al suo

lento moto di rivoluzione in senso antiorario.

6. La rotazione della Luna. Attraverso simulazioni e

modellizzazioni si riproducono la rivoluzione e la

rotazione della Luna evidenziandone la sincronia e

si giunge a spiegare perché la Luna mostra sempre

la stessa faccia alla Terra.

7. Le fasi lunari. Mediante simulazioni e

modellizzazioni con materiali semplici gli alunni

rappresentano e spiegano le fasi lunari come visioni

prospettiche dalla Terra di posizioni relative tra

Terra, Sole e Luna.

8. L’ora di levata e tramonto della Luna. Gli alunni

sperimentano che le ore di levata, culminazione e

tramonto della Luna dipendono dalla sua fase

(ovvero dalla sua posizione lungo l’orbita).

Parole chiave

Luna, Terra, Sole, moto apparente, levata,

culminazione, tramonto, rivoluzione, rotazione, fasi

lunari.

Obiettivi di apprendimento

-Descrivere le dimensioni astronomiche del sistema

Terra-Luna-Sole.

-Osservare/descrivere fenomeni del cielo

individuando invarianze, cambiamenti, regolarità e

ciclicità.

-Costruire modelli interpretativi di alcuni dei più

evidenti fenomeni celesti che riguardano la Luna

associandoli al moto di rotazione terrestre e alle

caratteristiche del moto di rotazione e rivoluzione

della Luna attorno alla Terra.

Durata

15-16 ore

Materiale

Asta di legno lunga circa 125 cm, chiodini, spago,

righelli, metro, palloni (d = 22 cm), sfere di

polistirolo di diverse dimensioni (d =12, 6, 4, 1 cm),

pallone chiaro, calotta emisferica nera, nastro

adesivo di carta, tappi a corona, feltrini adesivi neri

circolari, pennarelli neri indelebili, stecchini da

spiedino, torce, PC, spazio esteso per svolgere le

simulazioni.

Che fai tu Luna nel ciel? 13-15

Anni

Authors: Dall’Antonia Barbara*, Finato Barbara **, Giannessi Maggiorana*

(*ANISN Pisa, ** ??)

Disciplines

Earth Sciences –Astronomy

School level Lower secondary school and first two classes of

upper secondary school

Prerequisites measure lengths, record data, possess basic

knowledge about the Solar System and periodic

terrestrial phenomena (rotation and revolution)

Short description After a phase in which the pupils investigate the

dimensions of the Earth-Solar-Moon system using

concrete models, the project continues with

different kinds of activities including direct

observations of the Moon (which can be integrated

with various types of digital resources), simulations

based on games of movement and model building.

During the simulation activities the pupils

experience directly the phenomena observed and

are guided towards the application of the

procedures typical of the scientific method by

constructing models consistent with the

experimental data. Thus we interpret some of the

most obvious celestial phenomena concerning the

Moon: its apparent daily motion; the constant delay

with respect to the Sun; the invariance of the

hemisphere visible from the Earth; the cycle of the

lunar phases.

Inquiry/articulation of the workshop 1. What do we know about the Moon? Through

questions, curiosity is stimulated and

preconceptions are investigated.

2. Scale model of the Earth-Moon-Solar system. Using some spheres as models, pupils make

hypotheses about the dimensions and distances of

the Earth-Moon-Solar system and verify them to

construct a scale representation.

3. Let's observe the Moon. By means of direct

observations, which can be integrated with digital

resources, data are collected on the Moon's daily

motion, the characteristics of its surface and the

lunar phases. Regularity and cyclicity are identified

in the observed phenomena.

4. The apparent daily motion of the Moon. Through games of movement the pupils experience

the apparent daily motion of the Moon due to the

Earth's rotation motion and they find that the daily

delay of the Moon with respect to the Sun implies

that the Moon is moving with respect to the Earth.

5. The revolution of the Moon. The lunar

revolution motion around the Earth is simulated, in

both a clockwise and an anticlockwise sense, and

the consequences are analyzed. The conclusion is

that the delay of the Moon with respect to the Sun is

due to its slow anticlockwise revolution.

6. The rotation of the Moon. Through simulations

and modelling the revolution and the rotation of the

Moon are reproduced, highlighting its synchrony,

and thus we explain why the Moon always shows

the same face to the Earth.

7. The lunar phases. Using simulations and

modelling with simple materials, the pupils

represent and explain the phases of the moon as

prospective visions, from the Earth, of relative

positions between Earth, Sun and Moon.

8. The time of rising and setting of the Moon. The students see from experiments that the times of

rising, culmination and setting of the Moon depend

on its phase (i.e. on its position along the orbit).

Keywords

Moon, Earth, Sun, apparent motion, rising,

culmination, setting, revolution, rotation, lunar

phases.

Learning objectives

Become familiar with the astronomical

dimensions of the Earth-Moon-Solar system.

Observe/describe phenomena of the sky by

identifying invariances, changes, regularities and

cyclicality.

Construct interpretative models of some of the

most evident celestial phenomena concerning the

Moon, associating them with the motion of

terrestrial rotation and with the characteristics of

the rotation and revolutionary motion of the

Moon around the Earth.

Duration

15-16 hours in class with direct observations of the

sky of variable duration over time.

Materials

Wooden rod about 125 cm long, small nails, string,

rulers, measuring tape, balls (d = 22 cm),

polystyrene balls of different sizes (d = 12, 6, 4, 1

cm), light coloured ball, black hemispherical cap,

paper tape, crown tops, circular black felt pads,

indelible black markers, skewers, torches, PC, large

space for the simulations.

What are you doing, moon, up in the sky? Age:

13-15

Programma Erasmus+ KA2 Settore Istruzione Scolastica - TEST

Il percorso proposto si sviluppa secondo un approccio prevalentemente qualitativo, sono comunque possibili

approfondimenti facoltativi che prevedono attività di matematizzazione dei fenomeni indagati, alcuni di questi, inseriti

nelle attività descritte sono contrassegnati con un asterisco* e racchiusi tra parentesi quadre [ ], altri sono disponibili

nell’Allegato - Approfondimenti.

Attività 1 Cosa sappiamo della Luna?

Obiettivi specifici Coinvolgimento e indagine sulle preconoscenze

Materiali Nessun materiale specifico

Svolgimento

L’attività ha lo scopo di stimolare la curiosità e far emergere le conoscenze dei ragazzi riguardo la Luna. Le

domande proposte sono suddivise in 6 gruppi (da A a F). Le successive attività avranno proprio lo scopo di cercare

di trovare risposte condivise a queste domande. L’insegnante può decidere se proporle tutte in questa fase iniziale o

successivamente e separatamente come fasi propedeutiche allo svolgimento delle varie attività di osservazione della

Luna nel cielo.

A) Ordina Sole - Luna –Terra dal più piccolo al più grande. È più lontano da noi il Sole o la Luna?

B) Hai osservato la Luna muoversi nel cielo in uno stesso giorno? Sorge e tramonta come il Sole?

C) La Luna si vede solo di notte?

D) Hai certamente notato che la Luna cambia “forma”. Disegna le differenti “forme” della Luna che hai

potuto osservare. Secondo te si succedono nel tempo seguendo qualche regola? Perché secondo te la Luna

cambia “forma”?

E) Hai mai osservato delle macchie sulla superficie della Luna? Se sì, hai notato se rimangono sempre uguali

o se invece cambiano?

F) Quali movimenti compie la Luna? Orbita intorno alla Terra? Se sì, in quanto tempo? Ruota su se stessa?

Se sì, in quanto tempo?

Si sintetizzano alla lavagna le varie ipotesi e si spiega agli allievi che effettueranno osservazioni dirette e

simulazioni per cercare di convalidarle o meno.

Tempo circa 1 ora

Attività 2 Modello in scala del sistema Terra-Luna-Sole

Quanto sono grandi Terra e Luna? Quanto sono distanti? E il Sole?

Obiettivi specifici - sperimentare alcuni procedimenti per misurare il diametro di una sfera

- familiarizzare con distanze e dimensioni in campo astronomico esprimendo diametri e

distanze di corpi celesti in unità di misura diverse (diametri terrestre e lunare)

- rappresentare in scala le dimensioni del sistema Sole–Terra-Luna e osservare che le

dimensioni di Luna e Terra sono trascurabili rispetto alla distanza che le separa dal Sole

- definire e calcolare il diametro apparente di un corpo; riconoscere che i diametri apparenti di

Sole e Luna osservati dalla Terra sono molto simili (facoltativo vedi Approfondimenti)

Materiali Asta di legno lunga circa 125 cm, chiodini o nastro adesivo, righelli, metro, spago.

Per ogni gruppo: pallone d = 22 cm, sfere di polistirolo di varie dimensioni d =12, 6, 4, 1 cm

Svolgimento L’attività è finalizzata ad approfondire le risposte alle domande del gruppo A. Utilizzando

come modellini alcune sfere si fanno ipotesi sulle dimensioni di Terra, Luna e Sole e sulle

loro distanze, si verificano le ipotesi attraverso misure e consultazioni di fonti scientifiche,

infine, si giunge alla rappresentazione di un modello in scala del sistema Terra-Luna-Sole.

Fase A Diametro di Luna, Terra e Sole a confronto

Dopo aver consegnato a ciascun gruppo il set di sfere l’insegnante pone la seguente richiesta:

Secondo voi qual è la coppia di sfere, tra tutte quelle che avete a disposizione, che rappresenta meglio le

dimensioni di Terra–Luna a confronto (in scala)?

Si possono prevedere risposte individuali con successiva condivisione nei gruppi.

Si prosegue ponendo la seguente domanda a livello di piccolo gruppo:

Come misurereste il diametro (le dimensioni) delle varie sfere?

Ipotizzate un metodo e procedete alla misura.

Si ritiene probabile che vengano ipotizzati e utilizzati i seguenti

procedimenti:

- stima del diametro sovrapponendo semplicemente un righello alla sfera;

- misura della circonferenza massima con spago (2r) e calcolo del diametro;

- utilizzo dei blocchetti di legno o libri con copertina rigida (vedi figura).


Dalla condivisione tra i vari gruppi, dovrebbe emergere che il primo metodo permette una misura poco accurata, il

secondo è di difficile applicazione soprattutto per le sfere più piccole, il terzo risulta, pertanto, il metodo più

adeguato.

Una volta ottenute le misure delle diverse sfere si passa a consultare fonti cartacee/digitali per ottenere dati reali

delle dimensioni di Sole e Terra. Si affronta quindi la fase di verifica delle diverse ipotesi formulate sulla coppia di

sfere che meglio rappresenta Luna e Terra, ponendo le seguenti richieste:

Quante volte il diametro terrestre è maggiore del diametro lunare? (Quanti diametri lunari occorrono per

fare il diametro della Terra?) Esprimete la misura del diametro della Terra in un’unità di diametri lunari.

Verificate se questo (rapporto) vale anche per la coppia di sfere scelte e se ciò non accade individuate la

coppia più idonea per rispettare questo rapporto.

Dovrebbe emergere che la coppia più idonea è quella

costituita da sfere con diametro di 4 cm, la Terra, e 1 cm, la

Luna. Si può costruire una tabella e concludere che il

diametro della Terra è circa 4 volte quello della Luna (in

rosso sono riportati i dati che dovrebbero essere elaborati

dagli alunni).

Fase B Distanza Terra-Luna e confronto con il Sole

Si affronta il problema della distanza tra i corpi celesti chiedendo:

Quante “Terre” occorrono per rappresentare la distanza Terra-Luna?

Come in precedenza si condividono le ipotesi e si ricorre alla consultazione di documenti per verificarle. Si prosegue chiedendo:

Nel nostro modello quanto vale la distanza Terra-Luna?

Si dovrebbe concludere che occorrono circa 30 Terre (384.000 : 12.750 ≈ 30) e che alla scala utilizzata la distanza

Terra-Luna è pari a circa 120 cm (30 ∙ 4 = 120).

Si procede ad inserire nella tabella i dati reali relativi al Sole e si pone la seguente domanda:

Nel nostro modello quali dimensioni avrebbe il diametro del Sole e a quale distanza dalla Terra si

troverebbe?

I dati ottenuti dovrebbero permettere di realizzare una tabella come la seguente e giungere alle conclusioni di

seguito sintetizzate.

- La Terra ha un diametro 4 volte maggiore di quello della Luna, il Sole circa 400 volte maggiore.

- La distanza Terra-Luna corrisponde a 30 diametri terrestri, la distanza Terra-Sole a circa 12.000 .

- Utilizzando come modelli di Terra e Luna sfere con diametri di 4 cm e 1 cm, la distanza Terra-Luna è circa 120 cm, il

Sole ha un diametro di circa 4 metri e dista dalla Terra circa 500 m (è utile che si faccia anche un esempio concreto di

questa distanza visualizzabile da tutti es. distanza cancello scuola – incrocio, ecc.).

- Le dimensioni di Luna e Terra sono trascurabili rispetto alla distanza che le separa dal Sole.

Si procede quindi alla realizzazione materiale del

modello in scala del sistema Terra-Luna.

Anche in previsione della successiva trattazione del fenomeno delle eclissi è possibile svolgere un’attività di

Corpo d (km) Quanti diametri lunari occorrono per

fare un diametro del corpo celeste?

(approssima ad un n° intero)

Terra 12.750 12750

3470= 3,7 ≅ 4

Luna 3.470 1

Corpo d (km) Quanti diametri lunari occorrono per

fare un diametro del corpo celeste?


Distanza

Terra-corpo

celeste (km)

Quanti diametri terrestri occorrono per coprire la

distanza Terra - corpo celeste?


Terra 12.750 12750

3470= 3,7 ≅ 4 Lune X X

Luna 3.470 1 Luna 384000 384000

12750≅ 30 Terre (30 ∙ 4 ≅ 120 Lune)

Sole 1.400.000

1.400.000

3470≅ 403 Lune

150.000.000

150.000.000

12750= 11765 ≅ 12000 Terre

(1200 ∙ 4 ≅ 48000 Lune)


approfondimento sul diametro apparente di Sole e Luna osservati dalla Terra (vedi Allegato - Approfondimenti).

Tempo circa 2-3 ore

Attività 3 Osserviamo la Luna

Come appare e cambia la Luna nel tempo?

Obiettivi specifici - osservare fenomeni naturali del cielo ricercandone eventuali regolarità e ciclicità

- utilizzare tecniche di registrazione e presentazione di dati

- riconoscere che il moto giornaliero della Luna è analogo a quello del Sole (arco in senso

orario, levata, culminazione, tramonto)

- rilevare che il moto giornaliero della Luna non è sincrono con quello del Sole

- rilevare che la visibilità della Luna nei diversi momenti del giorno varia nel tempo

- riconoscere la costanza delle caratteristiche superficiali della Luna

- individuare le principali fasi lunari e la ciclicità del fenomeno

Materiali Allegato - Osservazioni, calendari lunari cartacei o digitali.

PC con software quali Stellarium e Skymap, …. binocolo, sestante e bussola (facoltativo)

Svolgimento L’attività è finalizzata a promuovere negli alunni abilità di osservazione del cielo e a trovare risposte condivise ad

alcune delle domande poste nell’Attività 1 inerenti le caratteristiche del moto apparente giornaliero della Luna,

della sua superficie e delle sue fasi. Si prevede sia la realizzazione di osservazioni dirette, che gli allievi

svolgeranno prevalentemente a casa in orario extrascolastico, sia la visione di animazioni digitali che

costituiscono un indispensabile supporto per integrare i dati sperimentali. Sarebbe comunque opportuno poter

affrontare almeno una prima osservazione a scuola, si ricorda a questo proposito che la Luna è visibile al mattino

anche inoltrato in prossimità della fase di Ultimo Quarto. Le modalità di osservazione con indicazioni per allievi e

insegnanti sono descritte nell’Allegato-Osservazioni, queste hanno carattere prettamente qualitativo, ma a

descrezione dell’insegnante possono essere accompagnate anche da stime/misure dirette dell’altezza e azimut

della Luna, alcune indicazioni a riguardo sono fornite nell’allegato stesso. L’attività sperimentale di seguito

descritta, se svolta interamente, richiede almeno 4-5 settimane. È possibile comunque raccogliere le stesse

informazioni riducendo le attività sperimentali e integrandole con la visione di animazioni digitali.

Le osservazioni A e B possono essere affrontate dalla classe in parallelo e necessitano di tempi brevi (alcuni

giorni), l’osservazione C delle fasi lunari richiede invece varie settimane.

ATTIVITÀ DI OSSERVAZIONE

A) Moto giornaliero della Luna

Si esplicita che l’osservazione è finalizzata a rispondere alle domande del gruppo B) Hai

osservato la Luna muoversi nel cielo in uno stesso giorno? Sorge e tramonta come il

Sole? Si forniscono le indicazioni per compiere l’osservazione che prevede almeno 2 o 3

rappresentazioni mediante immagini (disegni e/o fotografie) della forma e posizione della

Luna in uno stesso giorno intervallate tra loro di circa 1 ora.

B) Posizioni nel cielo di Luna e Sole a confronto in giorni consecutivi

La domanda coinvolta è quella del gruppo C) La Luna si vede solo di notte?

Lo scopo è quello di individuare in quali momenti del giorno la Luna è visibile e se questi momenti variano nel

tempo. Si tratta quindi di analizzare la posizione della Luna nel cielo rispetto al Sole, questo, infatti, con il suo

moto apparente scandisce i giorni, le ore, …

Per introdurre l’osservazione, si propone la seguente domanda aggiuntiva, che può essere accompagnata da un

disegno/foto: Immagina di aver osservato la Luna ad una certa ora in un dato giorno da un preciso luogo di

osservazione, la Luna si trovava esattamente sulla verticale di un camino, cosa ti aspetti di osservare se

ripeti l’osservazione il giorno successivo alla stessa ora?

Si raccolgono le risposte senza discuterle e si forniscono quindi le indicazioni per compiere l’osservazione che

prevede almeno 2 o 3 registrazioni mediante immagini (disegni e/o fotografie) della forma e posizione della Luna

in giorni consecutivi alla stessa ora.

C) Superficie della Luna e fasi lunari

Si esplicita che l’osservazione prolungata per varie settimane permetterà di raccogliere dati fondamentali per

rispondere alle domande del gruppo D) Hai certamente notato che la Luna cambia “forma”. Disegna le

differenti “forme” della Luna che hai potuto osservare, secondo te si succedono nel tempo seguendo qualche

regola? Perché secondo te la Luna cambia “forma”? e E) Hai mai osservato delle macchie sulla superficie

della Luna? Se sì, hai notato se rimangono sempre uguali o se invece cambiano?


Si consegna agli alunni una fotocopia della tabella in cui riportare le osservazioni giornaliere (vedi Allegato-

Osservazioni).

CONDIVISIONE DEI DATI RACCOLTI NEL CORSO DELLE VARIE OSSERVAZIONI

Una volta raccolte le osservazioni si procederà alla messa in comune e sintesi di queste. Dopo aver individuato tra

gli studenti quelli che hanno fatto osservazioni sufficientemente accurate, si invitano questi ultimi ad illustrarle,

confrontarle e discuterle con il resto della classe. Nella fase di discussione per chiarire possibili divergenze tra le

osservazioni, per completare eventuali mancanze di dati e come attività di riepilogo/sintesi si suggerisce di

avvalersi delle numerose risorse digitali disponibili sul web (vedi Bibliografia -Sitografia).

A) Moto giornaliero della Luna

Quanto emerso da questa osservazione dovrebbe consentire senza grandi

difficoltà di stabilire che la Luna si muove su un arco in senso orario e sorge e

tramonta come il Sole. Si tratta di un moto apparente dovuto alla rotazione della

Terra.

B) Posizioni nel cielo di Luna e del Sole a confronto

L’osservazione dovrebbe consentire di stabilire che la Luna dopo 24 ore non si trova nella stessa posizione nel

cielo, ma è situata più ad Est.

Si proporranno quindi le seguenti domande:

La Luna ogni giorno raggiunge in anticipo o in ritardo la stessa posizione nel cielo? É in anticipo o in

ritardo rispetto al Sole/al giorno precedente?

Dovrebbe emergere che la Luna risulta in ritardo rispetto al giorno precedente e l’insegnante preciserà che le

misure compiute dagli astronomi indicano un ritardo medio giornaliero di 48,8 minuti.

* [Riguardo il ritardo giornaliero della Luna rispetto al Sole è possibile svolgere alcune attività aggiuntive di

seguito descritte.

- Si può proporre un’attività di trasformazione da a misure di tempo a misure angolari ponendo la seguente

domanda:

A quanti gradi corrisponde il ritardo di 48,8 minuti?

Impostando una semplice proporzione si arriverà a stabilire quanto segue:

ritardo(°)

360° =

48,8

24 ∙ 60 → ritardo(°) =

48,8

24 ∙ 60 ∙ 360° = 12,2°

- Si può proporre un’ulteriore attività di osservazione in modo da registrare direttamente l’intervallo di tempo tra

due momenti consecutivi in cui la Luna si trova sulla verticale di uno stesso punto, tale intervallo dovrebbe

risultare di circa 24 h e 50

m e il ritardo pertanto approssimabile a circa 50 minuti;

- È possibile utilizzare il software Stellarium per valutare/verificare il ritardo giornaliero sia come misura angolare

(circa 12°) sia come intervallo di tempo (http://vo-for-education.oats.inaf.it//download/es13_luna.pdf) e anche

effettuare una stima del ritardo giornaliero come misura angolare mediante osservazioni/misure dirette (vedi

Allegato-Osservazioni).

C) Fasi lunari e superficie della Luna

Si procede alla condivisione di quanto emerso dall’osservazione prolungata nel

tempo della “forma” della Luna, utilizzando per la verifica e il completamento

dei dati risorse cartacee o digitali.

Si pone molta attenzione nel mettere a confronto i vari disegni degli alunni tra

di loro e con immagini/riproduzioni corrette disponibili su libri e sul web. Si

ritiene infatti probabile che molti disegni siano errati non riproducendo il

terminatore come un arco che ha per estremi due punti diametralmente opposti

della circonferenza lunare, cosa che molto spesso accade in contesti non

scientifici (disegni da colorare, fumetti, pubblicità, ….).

http://vo-for-education.oats.inaf.it/download/es13_luna.pdf


Si sofferma l’attenzione degli alunni su questo, facendo fare le opportune correzioni, e sul fatto che la Luna è un

corpo sferico, opaco che non emette luce propria.

Si potranno porre le seguenti domande (se necessario si forniscono agli alunni sfere di polistirolo e torce):

Chi illumina la Luna? [R. Il Sole]

Il fatto che il confine tra parte illuminata e parte oscura sia sempre un arco che ha per estremi due punti

diametralmente opposti è in accordo con il fatto che Luna sia sferica e illuminata dal Sole? [R. Sì. Infatti,

quando illuminiamo una sfera accade sempre che metà sia in ombra e metà sia illuminata. Non è possibile per

il momento però spiegare perché alcune volte la metà illuminata è visibile solo in parte.]

Si definiscono in questa fase le principali “forme” ovvero fasi della Luna ponendo attenzione nell’illustrare il

significato del termine “gobba” (parte ricurva, esterna, della porzione di Luna illuminata) e nell’osservarne

l’orientamento.

1-Nuova, 2-Falce Crescente, 3-Primo quarto, 4-Gibbosa crescente,

5-Piena, 6-Gibbosa calante, 7-Ultimo quarto, 8-Falce Calante

Una volta emerso che le fasi si ripetono con regolarità ovvero ciclicamente, si pongono le seguenti richieste:

Descrivi l’intero ciclo delle fasi lunari.

Quanto tempo intercorre tra le 4 principali fasi (Nuova, Primo

quarto, Piena, Ultimo quarto)?

Quanto tempo intercorre tra due fasi uguali?

L’attività può essere affrontata a livello di piccolo gruppo con

successiva condivisione in classe o direttamente in modo collettivo;

può essere utile chiedere agli alunni di creare/completare tabelle

come quella rappresentata in figura.

Si dovrebbe giungere ad una sintesi come la seguente:

la Luna non è visibile, poi diviene una falce con gobba ad Ovest che cresce fino al Primo Quarto (semicerchio

rivolto ad Ovest), la parte visibile continua a crescere fino alla Luna piena, la parte visibile inizia a ridursi a partire

da Ovest, fino ad arrivare all’Ultimo Quarto (semicerchio rivolto ad Est), continua poi a diminuire e assume

l’aspetto di una falce con gobba a Est, infine non è più visibile e a questo punto il ciclo ricomincia;

il tempo che intercorre tra due fasi principali è di circa 7-8 giorni e quello che intercorre affinché una stessa fase si

ripeta è di circa 29 giorni.

Grazie all’osservazione prolungata per varie settimane si ritiene che quasi tutti i ragazzi abbiano osservato la

invariabilità delle caratteristiche superficiali della Luna. Se così non fosse l’insegnante può procedere

anche ad utilizzare siti internet che mostrano in diretta la Luna assicurandosi così che questo dato sia

acquisito da tutti gli studenti (ad es.: http://www.fourmilab.ch/cgi-bin/Earth, http://lunaf.com/lunar-

calendar/, http://observethemoonnight.org/, http://aa.usno.navy.mil/imagery/moon). Sarà quindi possibile porre la seguente domanda:

Se nella parte visibile osserviamo sempre le stesse macchie cosa possiamo dire della superficie della Luna

che è rivolta verso la Terra?

Senza incontrare difficoltà gli alunni dedurranno che la superficie della Luna che è rivolta verso la Terra è sempre

la stessa, ovvero che la Luna mostra alla Terra sempre la stessa faccia (emisfero). Tempo durata variabile discussa nell’attività

Attività 4 Il moto giornaliero apparente della Luna

Perché la Luna sorge, culmina e tramonta come il Sole?

Obiettivi specifici - spiegare che la Luna sorge, culmina e tramonta come il Sole a causa della rotazione terrestre

- rilevare che il ritardo giornaliero della Luna rispetto al giorno precedente esclude la

possibilità che essa sia ferma rispetto alla Terra

Materiali Spazio esteso, pallone

Svolgimento

http://www.fourmilab.ch/cgi-bin/Earth

http://lunaf.com/lunar-calendar/


http://aa.usno.navy.mil/imagery/moon


L’attività presuppone che gli alunni abbiano già sperimentato con giochi di movimento il moto di rotazione

Terrestre, il conseguente moto giornaliero del Sole e che siano in grado di descrivere, assumendo il punto di vista

di un osservatore che dall’emisfero Nord in prossimità dell’equatore guarda il Sole, il moto di quest’ultimo in

termini di altezza sull’orizzonte e di posizione rispetto ai punti cardinali. Se così non fosse si consiglia di svolgere

come attività propedeutica la simulazione di seguito descritta.

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Il moto apparente giornaliero del Sole Svolgimento (1 ora circa)

Un gruppo di alunni in numero pari, preferibilmente 8 o 12, si dispongono in

cerchio rivolti verso l’esterno (tenendosi per mano) in modo che vi siano solo

coppie diametralmente opposte, simulando di essere osservatori del cielo situati

nell’emisfero Nord in prossimità dell’equatore; un alunno si trova all’esterno

del cerchio, tiene in mano un pallone e rappresenta il Sole. Si evidenzia che per

rappresentare e descrivere le simulazioni e i diversi movimenti della Terra e del

Sole è necessario concordare una modalità di rappresentazione comune a tutta

la classe e si sceglie quella vista dall'alto. Si dedica un po’ di tempo a far sì che

ogni alunno abbia ben compreso l’orientamento del proprio corpo rispetto ai punti cardinali: Cielo-davanti; Terra-

alle spalle, Est-a sinistra; Ovest-a destra, Polo Nord–in alto alle spalle; Sud-in basso di fronte.

È necessario tenere in considerazione che gli alunni spesso hanno difficoltà a cambiare prospettiva

rispetto alla rappresentazione propria delle carte geografiche in cui l’osservatore ha le spalle verso

il Sole e guarda la Terra, pertanto ha l’Est a destra e l’Ovest a sinistra. Può essere utile utilizzare

anche un globo terrestre e un disegno ritagliato di una figura umana per far comprendere la

disposizione dell’osservatore.

L’insegnante invita l’alunno-Sole che tiene in mano un pallone a riprodurre il movimento giornaliero del Sole

intorno alla Terra in senso orario e chiede che ogni ragazzo sulla Terra nel momento in cui

vedrà il Sole passargli proprio di fronte pronunci il proprio nome ad alta voce. Mentre il Sole

compie alcuni giri si annota la successione dei nomi e si pongono le seguenti domande.

Da quale parte ciascuno di voi vede apparire/sorgere il Sole (alba) da destra/Ovest o da

sinistra/Est? [R. Sinistra/Est]

Da quale parte vede sparire/tramontare il Sole (tramonto) a destra/Ovest o a

sinistra/Est? [R. Destra/Ovest]

Si conclude osservando che in questa simulazione il Sole ha prodotto il dì e la notte sulla

Terra e ha compiuto un movimento in senso orario analogo a quello che osserviamo tutti i giorni. Può essere

interessante far osservare che l'effetto sarebbe lo stesso se il Sole ruotasse in senso opposto (antiorario), ma le

direzioni (sinistra/Est-destra/Ovest) di alba e tramonto sarebbero invertite.

Si prosegue chiedendo:

È possibile ottenere gli stessi “effetti” (alternanza di dì e notte, alba e tramonto), se il Sole rimane fermo e la

Terra gira su se stessa, cioè invertendo i ruoli dei due corpi? Spontaneamente gli alunni proporranno di far ruotare la Terra alcuni in senso orario altri in senso antiorario. Si

procederà a sperimentare entrambe le possibilità in modo da rilevare che per ottenere gli stessi “effetti” (stessa

successione di nomi, alba a Est e tramonto a Ovest) è necessario che la Terra ruoti in senso antiorario.

Ci si sofferma quindi a sperimentare/descrivere i principali momenti della

giornata (alba, mezzogiorno, tramonto, mezzanotte). Periodicamente si ferma il

movimento e si chiede agli alunni di cercare di guardare il Sole ruotando solo

la testa, ma non il corpo e si pongono le seguenti domande:

Chi vede il Sole solo ruotando completamente la testa verso destra/Ovest?

Per te è l’alba, mezzogiorno, il tramonto o mezzanotte? [R. tramonto] Il

Sole è basso o alto sull’orizzonte? [R. basso]

Chi ha il Sole proprio alle spalle? Per te è l’alba, mezzogiorno, il tramonto o mezzanotte? [R. mezzanotte]

Chi vede il Sole solo ruotando completamente la testa verso sinistra/Est e quando la rotazione riprenderà lo

vedrà passare davanti a sé? Per te è l’alba, mezzogiorno, il tramonto o mezzanotte? [R. alba] Il Sole è basso

o alto sull’orizzonte? [R. basso]

Chi ha il Sole proprio davanti a sé? Per te è l’alba, mezzogiorno, il tramonto o mezzanotte? [R. mezzogiorno]

In quale direzione si trova il Sole? [R. Sud] Il Sole è basso o alto sull’orizzonte? [R. alto, ha raggiunto la

massima altezza, sta culminando]

Nello stesso momento per tutti è la stessa ora? [R. No] L’ora sulla Terra cambia da luogo a luogo? [R. Sì]


Si potrà quindi concludere che il moto diurno del Sole può essere spiegato come moto “apparente” del Sole dovuto

al fatto che la Terra ruota da Ovest verso Est (vista dall’alto ruota in senso antiorario) in 24 ore.

------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Riprendendo in considerazione la Luna si pone alla classe la seguente domanda:

Perché la Luna sorge, culmina e tramonta come il Sole?

Si ritiene che gli alunni rispondano che, analogamente al Sole, la Luna compie un moto giornaliero apparente

dovuto alla rotazione della Terra. Si procede quindi alla realizzazione di due giochi di movimento per simulare

questo moto. In entrambe queste prime simulazioni la Luna è considerata fissa nel cielo e questo viene evidenziato

alla classe.

Simulazione 1 Nella prima simulazione non si prende in

considerazione il Sole e si simula il sorgere, la culminazione e

il tramonto della Luna attraverso una rotazione antioraria della

Terra, come già fatto per il Sole, ma in questo caso il ragazzo

all’esterno rappresenta la Luna.

Periodicamente si ferma il movimento, si chiede ai ragazzi di

cercare di guardare la Luna ruotando solo la testa e si pongono

le seguenti domande:

Chi ha la Luna proprio davanti a sé? Per te la Luna sta sorgendo, transitando

(culminando) nel cielo, tramontando o non è visibile? [R. Transitando

(culminando) nel cielo]

Chi ha la Luna proprio alle spalle? Per te la luna sta sorgendo, transitando

(culminando) nel cielo, tramontando o non è visibile? [R. Non è visibile]

Chi vede la Luna solo ruotando completamente la testa verso destra/ovest? Per

te la luna sta sorgendo, transitando (culminando), tramontando o non è visibile?

[R. Tramontando]

Chi vede la Luna solo ruotando completamente la testa verso sinistra/est? Per te la luna sta sorgendo,

transitando (culminando), tramontando o non è visibile? [R. Sorgendo]

Gli studenti dovrebbero rilevare il moto giornaliero della Luna osservato è spiegabile come effetto apparente

dovuto alla rotazione Terrestre, così come accade per il Sole.

Simulazione 2 Nella seconda simulazione si introduce anche

il Sole e si posizionano i ragazzi che rappresentano il Sole e

la Luna in modo che essa sia dalla parte opposta al Sole (in

opposizione). Si tratta evidentemente di una fase di Luna

Piena, ma al momento non ci sofferma su questo. Inoltre, nel

caso piuttosto probabile in cui nascessero interventi e

domande sul fenomeno delle eclissi, si rimanda la questione

ad un momento successivo.

Si pongono domande come:

Quando la Luna si trova dalla parte opposta al Sole rispetto alla Terra si vede di giorno o di notte?

E più in dettaglio:

Chi ha il Sole proprio davanti a sé? Per te è l’alba, mezzogiorno, il tramonto o mezzanotte? [R.

Mezzogiorno]

Dove si trova la Luna? Per te la Luna sta sorgendo, culminando, tramontando o non è visibile? [R. Alle

spalle e non è visibile]

Chi ha il Sole proprio alle spalle ? Per te è l’alba, mezzogiorno, il tramonto o mezzanotte? [R. Mezzanotte]

Dove si trova la Luna per te? Per te la Luna sta sorgendo, culminando, tramontando o non è visibile? [R.

Davanti a me, a Sud e sta culminando]

Chi vede il Sole solo ruotando completamente la testa verso destra/ovest? Per te è l’alba, mezzogiorno, il

tramonto o mezzanotte? [R. Tramonto] Dove si trova la Luna per te? Per te la Luna sta sorgendo,

culminando, tramontando o non è visibile? [R. A Est, sta sorgendo]

Chi vede il Sole solo ruotando completamente la testa verso sinistra/Est? Per te è mattina, mezzogiorno, sera

o notte? [R. Alba] Dove si trova la Luna? Per te la Luna sta sorgendo, culminando nel cielo, tramontando o

non è visibile? [R. A Ovest, sta tramontando]

Si simula quindi una rotazione completa della Terra e si chiede:


Se immaginiamo la Luna fissa nel cielo rispetto alla Terra per quanto tempo essa è visibile nel cielo per

ciascuno di voi? [R. Per tutta la notte, dal tramonto all’alba, per 12 ore]

Sole e Luna, sebbene sempre in posizioni diametralmente opposte, si muovono assieme e simultaneamente

nel cielo (in modo sincrono)? [R. Sì, quando il Sole sorge la Luna tramonta e quando il Sole tramonta la Luna

sorge]

Ora che è passato un giorno (24 ore) la Luna per ciascuno di voi è esattamente nella stessa posizione del

giorno precedente? [R. Sì, esattamente nella stessa posizione]

Come attività conclusiva si pone la seguente domanda:

Il nostro modello è in accordo con i dati sperimentali ricavati dall’osservazione del moto giornaliero della

Luna nel cielo? È in accordo con il fatto che la Luna non è sempre visibile nella stessa fascia oraria del

giorno, è visibile a volte di mattina, altre di pomeriggio, altre di notte, e che ogni giorno è in ritardo rispetto

al Sole?

Gli alunni dovrebbero rilevare che il modello riesce a spiegare il moto apparente della Luna (in assoluto), ma è in

contrasto con il ritardo giornaliero della Luna rispetto al giorno precedente e con il fatto che l’intervallo di

visibilità della Luna varia nel tempo: la Luna pertanto non può essere ferma rispetto alla Terra, si deve muovere

rispetto a questa. Si introduce in questo modo l’attività successiva

Tempo circa 1- 2 ore; variabile in base al fatto che gli alunni abbiano o meno familiarità con giochi di

movimento per simulare il moto giornaliero degli astri, in particolare del Sole.

Attività 5 La rivoluzione della Luna

Perché la Luna è sempre in ritardo rispetto al giorno precedente?

Se la Luna non è ferma rispetto alla Terra allora come si muove?

Obiettivi specifici - spiegare che la Luna ogni giorno sorge, transita e tramonta in ritardo rispetto al giorno

precedente perché orbita intorno alla Terra in senso antiorario con un moto di rivoluzione

lento (periodo di circa 28-29 giorni)

- osservare che l’intervallo di visibilità della Luna dipende dalla sua posizione lungo l’orbita

- stimare il periodo del moto di rivoluzione della Luna rispetto al Sole per un osservatore posto

sulla Terra in base al ritardo giornaliero che essa presenta rispetto al Sole (facoltativo)

Materiali Spazio esteso, pallone.

Svolgimento Si richiama quanto emerso a conclusione dell’attività precedente ovvero il fatto che la Luna non può essere ferma

rispetto alla Terra. L’insegnante quindi cerca di far emergere gli altri due casi possibili (la Luna orbita attorno alla

Terra in senso orario oppure antiorario) ponendo domande quali:

In analogia con corpi altri celesti possiamo ipotizzare che la Luna compia un moto di rivoluzione attorno alla

Terra. In quale senso deve avvenire questo moto per essere in accordo con l’osservazione del ritardo

giornaliero della Luna rispetto al Sole?

Una volta raccolte le risposte, senza discuterle, si procede a simulare la rivoluzione della Luna attorno alla Terra nei

due sensi orario e antiorario. È importante che l’insegnante suggerisca di considerare il moto di rivoluzione della

Luna un moto molto lento, consigliando ad esempio di far compiere all’alunno che rappresenta la Luna 1 o 2 passi

mentre la Terra, in 1 giorno, compie una rotazione completa su se stessa (giro su se stesso degli studenti in cerchio).

Di seguito è illustrata una simulazione nella quale la Luna è in congiunzione con il Sole (sono possibili altre scelte).

Nota. Nelle simulazioni proposte il Sole viene supposto fisso nel cielo, non si tiene pertanto conto del suo moto

apparente annuale rispetto alla Terra, che avviene con una velocità angolare di 360°/365,25 g = 0,9856 °/g

Simulazione 1. Si può iniziare simulando un moto di rivoluzione lunare in senso orario.

Dopo aver fatto descrivere agli alunni la situazione di partenza (figura a sinistra) evidenziando in particolare che


l’alunno che si trova a mezzogiorno vede la Luna culminare, si simula il passaggio di un giorno (figura a destra) e si

pongono le domande di seguito indicate.

Dopo che è passato un giorno e avete compiuto una rotazione completa della Terra, la Luna si trova per voi

nella stessa posizione? Se no, si trova a Est (destra) o a Ovest (sinistra)? [R. No, si trova ad Ovest]

Chi ha la Luna proprio davanti a sé? Per te è mattina, mezzogiorno, pomeriggio? [R. Mattina]

Il ragazzo che è a mezzogiorno ha già visto transitare la Luna o la deve ancora vedere? [R. L’ha già vista

transitare]

La Luna è in ritardo o in anticipo rispetto al Sole? [R. In anticipo rispetto al Sole]

La simulazione è in accordo con le nostre osservazioni? [R. No]

Gli alunni dovrebbere rilevare che nella simulazione appena compiuta la Luna ogni giorno anticipa il Sole, quindi la

Luna non può orbitare intorno alla Terra in senso orario.

Simulazione 2.

Si passa quindi a sperimentare l’altra possibilità,

ovvero un moto di rivoluzione lunare in senso antiorario.

Si propongono le stesse domande fatte in precedenza.

Dovrebbe emergere che dopo 1 giorno la Luna si trova a Est

rispetto alla posizione di partenza, è quindi in ritardo rispetto al

Sole.

Si simula il passaggio di alcuni giorni si osserva che il la Luna

accumula rispetto al Sole un ritardo crescente. Questo è in accordo con

i dati sperimentali: la Luna pertanto orbita attorno alla Terra in senso

antiorario.

A questo punto si può semplicemente esplicitare agli alunni che il

periodo di rivoluzione della Luna attorno alla Terra prendendo come

riferimento il Sole (si tratta del Mese Sinodico, periodo tra due

successivi allineamenti Terra-Luna-Sole ovvero tra due fasi uguali

successive) è pari a circa 28-29 giorni (29,5 giorni).

In alternativa è possibile affrontare l’attività di seguito descritta.

*[Si propongono domande come quelle di seguito indicate a cui gli allievi risponderanno lavorando in piccolo

gruppo.

Il fatto che il ritardo medio giornaliero della Luna sia di 48,8 minuti (12,2°) ci permette di ottenere

informazioni sul suo periodo di rivoluzione rispetto al Sole osservato dalla Terra?

Per un osservatore sulla Terra quanto tempo impiega la Luna per ritornare nella stessa posizione rispetto al

Sole dopo un'orbita?

Dopo quanti giorni potremmo osservare di nuovo la Luna e il Sole allineati rispetto alla Terra (in

congiunzione) e quindi il ritardo di 48,8 minuti (12,2°) che la Luna accumula ogni giorno rispetto al Sole si

annullerà?

Ed eventualmente ancora: Dopo quanti giorni questo ritardo sarà pari a 24 h (360°)?

Si dovrebbe giungere così a calcolare la durata del mese sinodico: 24 ∙ 60 m

48,8mg

= 29,5 g o 360°

12,2 °/g = 29,5 g ]

Come consolidamendo si possono proporre altre simulazioni relative alle condizioni di quadratura di Luna e Sole.

Questo permetterà di far sperimentare agli alunni che l’intervallo di visibilità della Luna dipende dalla sua

posizione lungo l’orbita. Tuttavia non essendo state ancora trattate le fasi lunari, non si affronterà in dettaglio la

questione. Tempo circa 2 ore

Attività 6 La rotazione della Luna

Perché vediamo sempre la stessa faccia della Luna?

Obiettivi specifici - stabilire che la Luna mostra alla Terra sempre la stessa faccia, perché il periodo di rotazione

su se stessa coincide con il periodo di rivoluzione intorno alla Terra


- descrivere i movimenti della Luna prendendo come riferimento sia il Sole che le stelle fisse

rilevando che il periodo di rotazione della Luna coincide con il periodo della sua rivoluzione

attorno alla Terra rispetto alle stelle fisse, ovvero il mese siderale, e stimare la durata di

quest’ultimo (facoltativo vedi approfondimento)

Materiali Spazio esteso, pallone, tappi a corona, feltrini adesivi neri circolari, pennarelli neri indelebili.

Svolgimento

Si richiama quanto emerso nell’Attività 3 riguardo l’osservazione della costanza delle caratteristiche della

superficie lunare e la deduzione che quindi la Luna mostra alla Terra sempre la stessa faccia (stesso emisfero).

Si pone la seguente domanda:

Sappiamo che la Luna orbita intorno alla Terra piuttosto lentamente in circa 28-29 giorni in senso orario e

sappiamo che mostra sempre la stessa faccia alla Terra (la faccia opposta pertanto non è mai visibile dalla

Terra) come è possibile questo? La Luna ruota su se stessa oppure no? Se sì, in quanto tempo?

Si ritiene probabile che tra le varie ipotesi emerga quella secondo cui “la Luna non ruota su se stessa, ma rimane

ferma”, si procede quindi alla realizzazione della seguente simulazione.

Simulazione 1 - Rivoluzione senza rotazione della Luna

L’alunno all’esterno che rappresenta la Luna guarda verso la Terra, l’insegnante

gli chiede di compiere una rivoluzione attorno alla Terra cercando sempre di

fissare con gli occhi un oggetto sul muro davanti a lui per evitare di ruotare con

il corpo su se stesso e facendo un passo ogni giorno, corrispondente a una

rotazione della Terra.

Quando ha compiuto un 1/4 di orbita (7 passi) si pongono le seguenti domande

Quale parte della Luna si vede dalla Terra? [R. Lato sinistro]

Vediamo sempre la stessa parte della Luna? [R. No]

La Luna guarda sempre nella stessa direzione? [R. Sì]

La Luna ha ruotato su se stessa? [R. No]

Si ripetono le stesse domande dopo che la Luna ha compiuto un 1/2 e 3/4 di orbita e infine 1 orbita completa, si

rileva così che questa simulazione in cui la Luna è priva di un moto di rotazione su se stessa, è in netto contrasto

con il fatto che essa mostra alla Terra sempre la stessa faccia.

Una volta stabilito che la Luna deve necessariamente ruotare su se stessa, l’insegnante guida gli alunni a

sperimentare il caso in cui la Luna compie una rotazione sincrona con il suo moto di rivoluzione, come di seguito

descritto.

Simulazione 2 - Rivoluzione e rotazione sincrona della Luna

Si chiede allo studente Luna di compiere un giro attorno alla terra cercando

sempre di guardare verso la Terra.

Quando avrà compiuto un 1/4 di orbita si pongono le seguenti domande

Quale parte della luna si vede dalla Terra? [R. Parte anteriore] Vediamo sempre la stessa parte della Luna? [R. Sì]

La Luna guarda sempre nella stessa direzione? [R. No]

La luna ha ruotato su se stessa? [R. Sì]

Di quanto ha ruotato? [R. 1/4 di giro]

Si ripetono le stesse domande dopo che la Luna ha compiuto un 1/2 e 3/4 di

orbita e infine 1 orbita completa, si rileva così che questa simulazione, in cui il

tempo impiegato dalla Luna per compiere un giro su se stessa è identico al tempo che essa impiega per fare una

rivoluzione intorno alla Terra, è in accordo con il fatto che essa mostra alla Terra sempre la stessa faccia (dalla

Terra è pertanto visibile solo un emisfero della Luna; il 50 % della sua superficie).

Come consolidamento è utile proporre individualmente o a coppie l’attività di seguito descritta in cui si utilizzano

tappi a corona sui quali è stato stilizzato un viso e un foglio su cui è stato disegnato un cerchio che rappresenta la

Terra (l’attività è propedeutica per il successivo lavoro di modellizzazione delle fasi lunari, pertanto è opportuno

disegnare il viso su un solo semicerchio in modo da poter poi evidenziare l’emisfero visibile dalla Terra e quello

opposto mai visibile).


Si chiede agli alunni di ricostruire le due simulazioni effettuate muovendo in senso antiorario il tappo in modo che

il viso rappresentato guardi sempre nella stessa direzione (1° modello) oppure in modo che guardi sempre la Terra

(2° modello). Si pongono quindi le seguenti richieste:

Illustra con disegni/fotografie i due modelli. Spiega nei 2 casi

se la Luna ruota su se stessa oppure no e se dalla Terra si

osserva sempre la stessa faccia. Quanto tempo impiega la

Luna a compiere una rotazione su se stessa nel secondo

modello? Quale dei 2 modelli rispecchia meglio ciò che noi

osserviamo nella realtà? Quale parte/frazione della superficie

lunare è visibile dalla Terra?

Al termine dell’attività può essere utile analizzare ancora il modello bidimensionale focalizzando l’attenzione su

alcune proprietà geometriche. Utilizzando un foglio su cui sono stati tracciati l’orbita lunare e la congiungente

Terra-Luna in varie posizioni dell’orbita (vedi figura successiva) si chiede di disporre correttamente i tappi-Luna

nelle varie posizioni e di coprire con feltrini adesivi ritagliati a semicerchio la faccia non visibile dalla Terra.

Si stimola l’osservazione ponendo domande quali:

Come è disposto il diametro che individua le due facce della Luna, quella visibile e quella nascosta alla Terra,

rispetto alla congiungente Terra-Luna?

Dovrebbe emergere che il diametro che individua i due semicerchi è sempre perpendicolare alla congiungente

Terra-Luna. A questo punto è possibile annerire con pennarelli la faccia non visibile, fino ad ottenere un modello

completo.

È possibile svolgere un’attività di approfondimento sul mese siderale (vedi Allegato - Approfondimenti).

Tempo circa 2 ore

Attività 7 Le fasi lunari

Perché la Luna cambia “forma” e si verifica il ciclo delle fasi lunari?

Obiettivi specifici - interpretare le fasi lunari come visioni prospettiche dalla Terra di posizioni relative tra Terra,

Sole e Luna

Materiali Spazio esteso (giardino-palestra), pallone (bianco, giallo), calotta nera emisferica, nastro

adesivo di carta, tappi a corona, feltrini adesivi neri circolari, pennarelli neri indelebili, sfere di

polistirolo di almeno due diverse dimensioni, stecchini per spiedini, torcia, Allegato - Attività

fasi lunari.

Svolgimento

Si ripropongono alcune domande di cui alcune già introdotte in precedenza:

Perché la Luna cambia “forma” e non la vediamo sempre illuminata per metà? Perché questi cambiamenti si

susseguono secondo il ciclo delle fasi lunari? Perché il periodo delle fasi lunari coincide con il periodo di

rivoluzione della Luna attorno alla Terra (rispetto al Sole)?

Si raccolgono le risposte senza discuterle e si presentano i nuovi elementi che saranno introdotti nelle simulazioni:

- un pallone di colore chiaro che rappresenta la Luna; sul quale si chiederà alla classe di evidenziare l’emisfero

visibile dalla terra disegnandovi un viso stilizzato, l’emisfero non visibile, che sarà annerito, e infine la

circonferenza che li separa (si può utilizzare anche del nastro adesivo);

- una calotta nera emisferica che se correttamente orientata dalla parte opposta al

Sole, rappresenta l’emisfero

della Luna non illuminato dal

Sole.


Dopo aver disposto almeno 8 alunni in cerchio in uno spazio piuttosto esteso (giardino-palestra) si sceglie un

elemento, anche fittizio, come Sole, che dovrà trovarsi molto lontano (si precisa, se necessario, che nella

simulazione il Sole per semplicità è considerato fisso, ovvero non si distingue tra mese sinodico e siderale) e si

specifica che lo scopo dell’attività è quello di simulare i moti di rivoluzione e rotazione della Luna avendo cura di:

- far orbitare la Luna attorno alla Terra in senso antiorario compiendo 1 passo ogni giorno ovvero 7 passi per 1/4 di

giro (per facilitare una corretta visualizzazione delle fasi è importante che

l’alunno Luna si trovi distante dalla Terra);

- orientare sempre la calotta nera dalla parte opposta al Sole;

- orientare sempre la faccia visibile della Luna verso la Terra.

Per assicurarsi che i ragazzi sappiano realizzare correttamente la simulazione sarà

necessario fare varie prove.

Si può cominciare analizzando dapprima le situazioni più semplici che

corrispondono alle 4 posizioni principali:

In ognuna delle 4 posizioni principali (Luna Nuova, Primo Quarto, Luna piena, Ultimo quarto) come viene

vista la Luna dai ragazzi-Terra? La forma della Luna è in accordo con le osservazioni dirette effettuate

nell’attività 3?

Durante la simulazione è fondamentale evidenziare attraverso domande i seguenti aspetti.

- “Fase” come porzione della superficie lunare illuminata e visibile dalla Terra.

È importante stimolare l’osservazione degli alunni sul fatto che

“la porzione di Luna che noi vediamo” è ciò che rimane della sua

superficie dopo aver “eliminato” sia la faccia/emisfero non

visibile dalla Terra (perché ad essa opposta - diametro

perpendicolare alla congiungente T-L) sia la faccia/emisfero non

illuminata dal Sole (perché ad esso opposta - diametro

perpendicolare ai raggi solari). Queste due facce in generale non

coincidono, questo accade solo nella fase di Luna Piena. Non

esiste una “faccia sempre oscura della Luna” e la “faccia

opposta/nascosta alla Terra” non è sempre in ombra.

Perché non riusciamo a vedere sempre tutta la faccia che la

Luna rivolge alla Terra?

La faccia che la Luna rivolge alla Terra è sempre illuminata?

La faccia opposta al Sole, che è quindi in ombra, come è

disposta? La metà non illuminata è sempre la stessa?

Quale porzione della Luna è visibile dalla Terra?

- Posizioni reciproche di Sole, Terra, Luna e relazioni geometriche tra la congiungente Terra-Luna e i raggi solari.

Nelle fasi principali di Luna Nuova e Luna piena i 3 corpi sono allineati, inoltre Luna e Sole sono rispettivamente in

congiunzione e opposizione; i raggi solari sono paralleli alla congiungente Terra-Luna. Nelle fasi di Primo e Ultimo

quarto i 3 corpi sono in quadratura; i raggi solari sono perpendicolari alla congiungente Terra-Luna.

Come sono disposti Terra-Luna e Sole nelle 4 fasi principali?

- Velocità e verso del moto di rivoluzione della Luna, orientamento della porzione visibile della Luna (orientamento

della “gobba”).

Per ogni quarto di giro, da una fase principale all’altra, passa circa una settimana (7 passi della Luna e quindi 7

rotazioni-giorni sulla Terra)

Quanto tempo passa tra la Luna Nuova e il Primo Quarto? Tra il Primo Quarto e la Luna Piena? …..

Il Primo e Ultimo Quarto differiscono per l’orientamento della Gobba e si possono presentare i vari proverbi

(Gobba a levante luna calante e gobba a ponente luna crescente; La luna è bugiarda quando dice “D” non decresce,

ma cresce e quando dice “C”, non cresce ma decresce).

Come sono orientati rispettivamente il Primo e Ultimo Quarto, cioè come rivolta per un osservatore terrestre

la gobba: verso Est (sinistra) o verso Ovest (destra)? La Luna sta crescendo o decrescendo (calando)?

Può essere utile far notare che anche l’orientamento della Gobba nel corso del ciclo di lunazione ci può

confermare che la Luna orbita in senso antiorario se vista dal Polo Nord, se ruotasse in senso orario il Primo

Quarto avrebbe la Gobba a levante e l’Ultimo Quarto la Gobba a ponente, sarebbero cioè invertiti.

Tutti gli abitanti della Terra vedono la stessa fase di Luna in una certa data, infatti, se si fa ruotare la Terra di 360°

(24 ore), la Luna non si muove molto (1 passo circa 12°).

In grigio emisfero opposto alla Terra

In nero emisfero opposto al Sole


Tutti sulla Terra vedono la stessa fase? Mentre fate un giro passa un giorno, di quanto si sposta la Luna? Il

suo aspetto cambia molto?

Si prosegue approfondendo le fasi di Falce e Luna Gibbosa calanti e crescenti, soffermandosi ancora

sull’orientamento della “gobba” e sul concetto di “fase” come porzione della superficie lunare che rimane dopo

aver “eliminato” sia la faccia non visibile dalla Terra sia la faccia non illuminata dal Sole.

Per evidenziare che le fasi della Luna dipendono dal nostro

punto di vista terrestre può essere molto interessante

chiedere ad un gruppo di alunni di allontanarsi il più

possibile da Luna e Terra e di descrivere che cosa osservano

dal quel diverso punto di vista. Si ripete l’osservazione in

posizioni diverse. Dovrebbe emergere che se prendiamo un

punto di vista esterno alla Terra, se questo è molto lontano

dalla Terra si vedrà sempre la stessa “fase” e la “fase”

(porzione illuminata della superficie lunare) dipenderà dalla

sua posizione nello spazio.

Come attività di consolidamento in piccolo gruppo è possibile far svolgere alcune simulazioni tra cui quella classica

in cui avendo a disposizione due sfere di polistirolo di dimensioni diverse (più piccola la Luna e più grande la

Terra), stecchini e una torcia (il Sole) si simulano la rivoluzione lunare e il ciclo delle fasi lunari.

Si ritiene tuttavia molto utile affrontare a coppie o individualmente la costruzione di un modello bidimensionale

utilizzando tappi a corona e feltrini adesivi, già introdotti nell’attività precedente.

Si può proporre la seguente richiesta: Prova a realizzare un modello bidimensionale del sistema

Terra-Luna-Sole che spieghi il fenomeno del ciclo lunare

utilizzando i seguenti materiali:

figura in cui è disegnata l’orbita lunare, alcuni punti

fondamentali lungo questa e la direzione dei raggi solari

(vedi figura e Allegato - Attività fasi lunari);

tappi che rappresentano la Luna, sui quali è evidenziata la

faccia non visibile dalla Terra;

semicerchi neri adesivi che rappresentano la faccia non

illuminata dal Sole;

disegno delle fasi lunari da copiare e/o ritagliare.

Gli alunni dovrebbero produrre un modello quale quello di

seguito rappresentato. Per analizzare e confrontare i modelli

prodotti può essere utile proporre la visione di un’animazione di

Geogebra https://ggbm.at/WSSYGAJS.

Conclusioni

Attraverso una discussione collettiva si cerca di far emergere i seguenti aspetti:

- le fasi della Luna sono legate alla sua rivoluzione intorno alla Terra rispetto al Sole (mese sinodico);

- la Luna è sempre illuminata per metà dal Sole, ma dal nostro punto di vista non vediamo sempre la stessa

porzione illuminata, le fasi lunari dipendono quindi dalle posizioni reciproche di Sole, Terra e Luna;

- un osservatore posto molto lontano dalla Terra vede la Luna sempre nella stessa fase;

- la “faccia nascosta” alla Terra non è sempre in ombra e non esiste una “faccia (sempre) oscura” della Luna,

l'emisfero non illuminato, infatti, varia con la rotazione della Luna intorno al proprio asse e non in conseguenza del

moto di rivoluzione. Tempo circa2 ore


Attività 8 L’ora di levata e tramonto della Luna

Tutte le fasi lunari sono visibili in ogni ora del giorno?

Obiettivi specifici - rilevare che le ore di levata, culminazione e tramonto della Luna dipendono dalla sua

fase/posizione lungo l’orbita di rivoluzione attorno alla Terra

Materiali Quelli dell’attività precedente

Svolgimento Ripetendo la simulazione proposta nell’attività precedente si pongono domande quali:

Tutte le fasi lunari sono visibili in ogni momento del giorno?

È possibile vedere la Luna Crescente a mezzanotte?

È possibile vedere la Luna Piena di giorno?

È possibile vedere l’ultimo Quarto al Tramonto?

A che ora sorge e tramonta la luna Piena? e la Luna Nuova? …

Al termine della simulazione si può chiedere di integrare il modellino prodotto nell’attività precedente, di

costruire tabelle e disegni come quelli di seguito illustrati.

Tempo circa 1 ora


BIBLIOGRAFIA – SITOGRAFIA

Di seguito sono elencate le fonti fondamentali consultate, selezionate fra le molte esistenti.

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circos/ienpompey/sites/ienpompey/IMG/doc/Astronomie_sequence_pedagogique.doc

Risorse digitali online

http://www.nauticoartiglio.lu.it/almanacco/Aa_lunaonline.htm


http://astro.unl.edu/classaction/coordsmotion.html

http://astro.unl.edu/classaction/animations/lunarcycles/lunarapplet.html

http://astro.unl.edu/classaction/animations/lunarcycles/moonbisector.html

http://astro.unl.edu/animationsLinks.html

http://astro.unl.edu/classaction/animations/lunarcycles/phaseDemonstrator.html

http://astro.unl.edu/classaction/animations/lunarcycles/moonphases.html

http://www.solarsystemscope.com/

Osservazione reale Luna-Terra e calendari lunari

http://www.fourmilab.ch/earthview/vplanet.html

http://observethemoonnight.org/,

http://aa.usno.navy.mil/imagery/moon,

http://lunaf.com/lunar-calendar/.

http://stardate.org/nightsky/moon

Animazioni

http://www.mogi-vice.com/Pagine/Scaricamento.html

http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/tides/media/supp_tide05.html


SOFTWARE STELLARIUM http://www.stellarium.org/it/

Moduli didattici e gli esempi di utilizzo di Stellarium

http://vo-for-education.oats.inaf.it/ita_download.html?fsize=medium in particolare

http://vo-for-education.oats.inaf.it//download/es13_luna.pdf


http://www4.ac-nancy-metz.fr/ia54-circos/ienpompey/sites/ienpompey/IMG/doc/Astronomie_sequence_pedagogique.doc

http://www4.ac-nancy-metz.fr/ia54-circos/ienpompey/sites/ienpompey/IMG/doc/Astronomie_sequence_pedagogique.doc

http://www.nauticoartiglio.lu.it/almanacco/Aa_lunaonline.htm


http://astro.unl.edu/classaction/coordsmotion.html

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http://www.solarsystemscope.com/

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http://observethemoonnight.org/

http://aa.usno.navy.mil/imagery/moon


http://stardate.org/nightsky/moon

http://www.mogi-vice.com/Pagine/Scaricamento.html

http://oceanservice.noaa.gov/education/kits/tides/media/supp_tide05.html



http://vo-for-education.oats.inaf.it/ita_download.html?fsize=medium



Verifica – risorse a disposizione: schema muto fasi lunari

1a) Prova a stimare le seguenti distanze utilizzando come unità di misura la lunghezza del diametro terrestre, pari a circa

12.750 km. Scegli la risposta che ritieni più vicina a quella corretta.

Diametro lunare: Diametro solare: Distanza Terra-Luna: Distanza Terra-Sole:

○ 1

10 ○

1

4 ○

1

2 ○

3

4

di un diametro terrestre

○10 ○1000 ○100 ○10000

diametri terrestri

○ 10 ○ 3 ○ 100 ○ 30

diametri terrestri

○ 400 ○ 30 ○ 1000 ○ 12000 diametri terrestri

1b) Immagina ora di voler rappresentare il Sole con una sfera di 12 metri di diametro. Mantenendo tutte le lunghezze in

proporzione, quali sarebbero i diametri di Terra e Luna?

1c*) Approssimando il diametro terrestre a 12.000 km, a quale scala avrai rappresentato il sistema Sole-Terra-Luna?

Giustifica le risposte.

2a) La luna sorge approssimativamente a: ○ sud ○ est ○ nord ○ ovest

2b) Stai guardando la Luna culminare nel cielo alle 4 del pomeriggio, dove si troverà la Luna 3 ore dopo?

○ La Luna si sarà spostata verso Est ○ La Luna dopo 3 ore non si sarà spostata.

○ La Luna si sarà spostata verso Ovest ○ La posizione della Luna dopo 3 ore non è prevedibile.

Giustifica le risposte.

3) Oggi Anna ha guardato e disegnato la Luna. Osserva il suo disegno e la figura

che rappresenta (visti dal Polo Nord celeste) Anna che guarda la Luna, l’orbita

lunare e i raggi solari.

a) A che ora Anna ha realizzato il disegno? ○ 6 ○ 12 ○ 18 ○ 24

b*) La Luna per Anna … ○ è sorta da poco ○sta culminando ○sta per

tramontare

c) In quale direzione si trova la Luna nel disegno di Anna?

○ sud-ovest ○ sud-est ○ sud ○ nord-est

d) Disegna la Luna nel punto dell’orbita in cui si troverà domani sera?

e) A quale ora domani Anna potrà vedere nuovamente la Luna sulla verticale del

campanile davanti a casa? Giustifica la risposta.

4) Dalla Terra vediamo sempre la stessa faccia della Luna perché ….

○ la Luna non ruota su se stessa ○ il periodo di rotazione della Luna è uguale a quello di rivoluzione

○ l’altra faccia della Luna non è mai illuminata ○ il periodo di rotazione della Luna è uguale a quello della Terra

5) Individua la risposta errata. Le fasi lunari …

○ sono dovute al moto di rivoluzione della Luna ○ sono una conseguenza della rotazione della Luna

○ avvengono in un intervallo di tempo di circa un mese ○ dipendono dalle posizioni di Terra, Luna e Sole

6a) Scrivi sotto ogni casella il nome con cui viene indicata la corrispondente “forma” della Luna.

A) B) C) D) E)

b) Quale percentuale della superficie lunare è illuminata dal Sole in ogni momento? …………..

c) Quale percentuale della superficie lunare vediamo illuminata nell’immagine E? …………..

d) E nel caso delle immagini C? …………..


7a) Se stasera c’è la Luna Piena, tra una settimana la Luna sarà

calante o crescente (considera una durata del ciclo lunare di

28 giorni)? ………………..

b) Come apparirà la Luna vista dalla Terra? Come è detta

questa fase?

Lettera: …. Nome fase: ………………...

c) In quale posizione dell’orbita si troverà la Luna?

[Disegna una X vicino alla corretta posizione]

d) Verifica le risposte precedenti annerendo sia la faccia della

Luna non illuminata dal Sole sia la faccia non visibile dalla

Terra.

8) Jane questo mese ha osservato e fotografato la Luna. Alcune volte a causa delle nuvole non è riuscita ad osservala.

La foto più vecchia è a sinistra, la più recente a destra.

a) Quanti giorni approssimativamente separano la prima foto dall’ultima?

b) Se Jane avesse iniziato ad osservare la Luna un giorno prima come la

avrebbe vista? Fai un disegno e indica il nome della fase corrispondente.

Giustifica le risposte [Considera una durata del ciclo lunare di 28 giorni].

9a) Indica con LP la posizione in cui si verifica la fase di Luna

Piena, poi cerchia l’osservatore che vede sorgere la Luna Piena.

A quale ora sorge la vede sorgere? ………………..

A quali ore la vedrà culminare e tramontare? ………

e ………

9b) Indica la posizione in cui si verificano le seguenti fasi:

Primo quarto, Falce crescente, Falce calante, Ultimo

Quarto

(PQ) (F Cre) (F Cal) (UQ)

Quale tra queste fasi non può essere osservata dopo l'alba e

prima di mezzogiorno? Giustifica la risposta.

10*) In quale fase si può avere un’eclisse di Sole? E una di Luna? Perché le eclissi non si verificano ogni mese?

Luna e Matematica

A) Considerando la durata media del ciclo lunari uguale a 29,5 giorni, qual è il massimo numero di Lune piene che si

possono vedere in un anno di 365 giorni?

B) * Assumendo che il ciclo delle fasi lunari sia esattamente 30 giorni e che un anno duri esattamente 400 giorni, calcola

quanti anni dovrebbero passare per poter rivedere la stessa fase lunare nello stesso giorno dell’anno.

*ES 1c, 3b, B - A discrezione dell’insegnante per difficoltà elevata; Es. 10 in quanto le eclissi non vengono trattate nel percorso


Schema muto fasi lunari


Allegato-Osservazioni

A) Osservazione da svolgersi in unico giorno in ore successive

1. Scegli un luogo di osservazione (balcone, finestra, giardino, …) da cui si vede la Luna.

2. Prendi nota del punto esatto da quale stai osservando e disegna su un foglio l'orizzonte che vedi davanti a

te (altre case, alberi, colline/monti, mare, cielo, … ).

3. Osserva la Luna e disegnala come appare (riproduci con cura la forma reale e le caratteristiche della

superficie che riesci ad osservare: macchie scure, chiare, …*) e nella posizione in cui si trova nel cielo

utilizzando come riferimento i dettagli visibili all'orizzonte, registra il giorno e l’ora di osservazione.

4. Ripeti l’osservazione almeno dopo 1, 2, 3 ore facendo molta attenzione a posizionarti esattamente nello

stesso punto e disegna ciò che osservi sullo stesso foglio riportando sempre l’ora di osservazione..

5. Se possibile per ogni osservazione determina e annota l’altezza e l’azimut della Luna

B) Osservazione da svolgersi in vari giorni consecutivi alla stessa ora

1. Osserva la Luna, disegnala come appare (riproduci con cura la forma reale e le caratteristiche della

superficie che riesci ad osservare: macchie scure, chiare, …*) e nella posizione in cui si trova nel cielo

utilizzando come riferimento i dettagli visibili all'orizzonte, registra il giorno e l’ora di osservazione.

2. Ripeti l’osservazione il giorno dopo (e se possibile anche nei giorni seguenti) sempre alla stessa ora

facendo molta attenzione a posizionarti esattamente nello stesso punto. Disegna ciò che osservi sullo

stesso foglio riportando la data e l’ora di osservazione.

3. Se possibile per ogni osservazione determina e annota l’altezza e l’azimut della Luna

C) Osservazione da svolgersi in varie settimane almeno una volta al giorno

1. In una tabella disegna con cura la forma reale della Luna con le caratteristiche della superficie che riesci

ad osservare: macchie scure, chiare, …*; indica i punti cardinali e registra sempre la data e l’ora di

osservazione

* Per osservare la forma reale della Luna e le caratteristiche della sua superficie utilizza se possibile un

binocolo.

Note per l’insegnante

È importante che l’insegnante insista su alcuni aspetti rigorosi dell’indagine da compiere:

data e ora precisa,

stesso punto di osservazione con rappresentazione sintetica dell'orizzonte,

buon orientamento del disegno (orizzontalità),

rappresentazione accurata della forma della Luna e delle macchie osservabili.


Calendario lunare Alunno …………………………….. Classe …………. Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora


Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Giorno Ora

Stima di distanze angolari nel cielo alcuni suggerimenti

Altezza – Per misurare l’altezza angolare di un corpo basta costruire un

sestante utilizzando un goniometro ad angolo piatto (si può utilizzare anche

un disegno ingrandito del goniometro incollato su un cartone). Si fissa con

nostro adesivo sulla direzione 0°-180° del goniometro un tubo e al centro

del goniometro si inserisce un filo a cui si appende un piccolo peso, in

modo che il filo stia ben teso.

* Materiali per la costruzione del

sestante: cartoncino (almeno 20 x 32),

fotocopia goniometro, filo sottile o

lenza, piombino, scotch, puntina per

sughero (o fermacampione), tubo di

plastica con l ≈ 40-45 cm, d ≈1 cm (es.

canalina elettrica).

Sestante come acchiapparaggi (misura dell’altezza del Sole):

Essendo impossibile puntare direttamente il Sole, si orienta il

tubo verso il Sole e poi per tentativi si varia l’inclinazione

(cercando di mantenere verticale il piano del goniometro) fino

a quando si riesce a vedere nitidamente una macchia luminosa

(il cartoncino quadrato all’estremità del tubo permette di

visualizzare meglio la macchia di luce). In queste condizioni i

raggi solari riescono ad attraversare il tubo ed è possibile

misurare la loro inclinazione rispetto al piano orizzontale

ovvero l’altezza del Sole.

(http://www.iapht.unito.it/giocattoli/schede/schede_giochi.pdf, http://www.iapht.unito.it/scin/materiali/piramidi-e-Sole.pps)

Distanze angolari tra due corpi nel cielo

Utilizzo del corpo

http://didascienze.formazione.unimib.it/senisquipo/luce/htm/lucomb/lucomba/lucomba-3-1-7.htm

http://www.istpangea.it/files/legNat_6_Il_cielo_e_di_tutti_2b_L.

pdf


Traguardare con la bussola

“Orientometro” – misura dell’angolo tra un corpo celeste e un

riferimento fisso sull’orizzonte.

Materiale: goniometro, due bastoncini di legno dello spessore di 1/2 cm

circa, chiodi.

Costruzione: Fissare uno dei due bastoncini lungo la direzione 0°-180°

del goniometro. Poi, con un chiodo, fissare il secondo bastoncino al

Gli angoli in grigio sono uguali in

quanto complementari dello stesso

angolo.

figura da http://planet.racine.ra.it/testi/costell.htm

http://www.iapht.unito.it/giocattoli/schede/schede_giochi.pdf

http://www.iapht.unito.it/scin/materiali/piramidi-e-Sole.pps





centro del goniometro, in modo che esso possa ruotare come indicato in figura.

Utilizzo: Puntare l'estremità del bastoncino fisso verso l’oggetto sull’orizzonte, poi muovere l'altro fino a

puntare il secondo oggetto. Leggere sul goniometro l'angolo tra i due bastoncini (da

http://archive.oapd.inaf.it/othersites/polare/cielofile/modulo5.pdf)


Goniometro per sestante


Allegato - Attività fasi lunari

MODELLO FASI LUNARI Classe Alunno/i data


FASI LUNARI

1


Allegato - Approfondimenti

Attività 2 - Diametro apparente di Sole e Luna

Può essere molto utile anche in previsione della trattazione del fenomeno delle eclissi affrontare un

approfondimento sul diametro apparente di Sole e Luna.

Si può iniziare ponendo le seguenti domande: Hai scoperto che Luna e Sole hanno sia dimensioni che

distanze dalla Terra molto diverse. In base alla tua esperienza quotidiana la Luna e il Sole visti dalla

Terra appaiono di dimensioni diverse o simili? Prova a rappresentare le loro dimensioni a confronto

con un disegno.

Confrontando le risposte fornite dai ragazzi dovrebbe nascere spontaneamente una distinzione tra dimensioni

reali e dimensioni apparenti di un corpo. L’insegnante stimolerà una discussione più approfondita chiedendo

agli alunni di prendere in mano un piccolo oggetto e di esaminare che cosa accade se, osservandolo con solo

occhio, lo allontanano e lo avvicinano. Ci si soffermerà, inoltre, ad osservare cosa può nascondere alla vista

il piccolo oggetto se posto più vicino o più lontano dall’osservatore. Si pongono quindi le seguenti domande:

Un oggetto piccolo può nascondere alla vista un oggetto più grande? Da quali parametri/condizioni

dipendono le dimensioni apparenti di un oggetto? Dalla discussione collettiva dovrebbero emergere le seguenti osservazioni: - un oggetto piccolo, quando è

vicino, può nascondere un oggetto molto più grande e più lontano; - le dimensioni apparenti di un oggetto

dipendono dalle sue dimensioni reali e dalla distanza tra oggetto e osservatore.

Si propongono le seguenti attività in cui gli alunni suddivisi in gruppi hanno a disposizione 3 sfere di diverso

diametro ( = 12, 6 e 4 cm), un tavolo (o in alternativa banchi affiancati), nastro adesivo e metro. Ai ragazzi

si fornirà sotto forma di fotocopia la seguente traccia di lavoro. ______________________________________________________________________________________________

Disponete il nastro con il lato adesivo verso l’alto sul tavolo e la sfera più grande di 12 cm ad

un’estremità del tavolo, posizionatevi all’altra estremità e utilizzando un solo occhio (allineato alla

superficie del tavolo), chiedete ad un compagno di muovere (una per volta) le altre 2 sfere di 6 e 4

cm lungo il nastro fino a raggiungere le posizioni in cui queste nascondono perfettamente alla

vostra vista la sfera più grande. Prendete nota delle distanze tra l’osservatore e le sfere. Ripetete a

turno l’attività, esaminate i dati e calcolate il valore medio delle distanze. Costruite una tabella per

evidenziare la relazione esistente tra distanza dall’osservatore e diametro delle sfere quando queste

si nascondono perfettamente ovvero quando hanno dimensioni apparenti molto simili.

Rispondete quindi alle seguenti domande: Calcola il rapporto tra la distanza di ciascuna sfera

dall’osservatore e il suo diametro, cosa osservi? A quale distanza devi posizionare una sfera

di 2 cm affinché abbia lo stesso diametro apparente delle altre? Quale relazione esiste tra i diametri e

le distanze delle 3 sfere? Prova ad applicare la relazione che hai trovato al caso di Sole e Luna

osservati dalla Terra, cosa puoi dire dei loro diametri apparenti? Secondo te la piccola Luna può

nascondere il grande Sole (e dar luogo così ad un’eclissi di Sole)?

Si dovrebbe giungere a costruire una

tabella come la seguente e ad

evidenziare che le sfere hanno

dimensioni apparenti simili quando il

rapporto tra distanza dall’osservatore e

diametro è costante; si tratta quindi di

una relazione di proporzionalità diretta tra le due grandezze.

Se consideriamo Sole e Luna visti dalla Terra risulta che il rapporto tra la loro distanza dalla Terra e il loro

diametro è più o meno lo stesso (il Sole è circa 400 volte più grande della Luna e si trova ad una distanza

dalla Terra circa 400 volte maggiore di quella della Luna). I due corpi hanno quindi diametri apparenti molto

simili. La Luna può quindi dare luogo ad un’eclissi di Sole.

dSole

∅Sole=

150.000.000

1.400.000≈ 107

dLuna

∅Luna=

384.000

3470≈ 110

Facendo riferimento al concetto di altezza angolare, si può infine introdurre quello di diametro apparente

come ampiezza dell’angolo visuale di osservazione di un oggetto (angolo sotteso). Si chiede agli alunni di

completare lo schema di seguito proposto tracciando i raggi visuali che partono dal punto di osservazione e

raggiungono gli estremi del diametro del corpo celeste (che ci appare come un disco). Per i due corpi disposti

a distanze diverse si evidenziano gli angoli che questi raggi formano.

distanza dall'osservatore (cm) (cm) d/

sfera =12 d 12

sfera =6 d/2 6

sfera =4 d/3 4

sfera =2 d/6 2

d

∅= k


Si definisce quindi la dimensione apparente di un corpo come ampiezza dell’angolo sotteso da questo (α e β).

Si tratta dell’angolo al vertice di “un immaginario triangolo isoscele di osservazione” che ha come base il

diametro del corpo e come vertice l’occhio dell’osservatore.

Ritornando al caso di corpi con stesso diametro apparente, come Luna e Sole osservati dalla Terra, si può

proporre agli alunni di schematizzare con un ulteriore disegno questa particolare situazione e di ricercare

quali relazioni geometriche esistono tra “gli immaginari triangoli di osservazione”.

Dovrebbe emergere che si tratta di una relazione di similitudine tra triangoli per la quale è possibile scrivere

la seguente proporzione

d1 : 1 = d2 : 2 (ovvero d1

1 =

d2

2 )

Risulterà quindi possibile calcolare le dimensioni apparenti di Sole e Luna:

scuola secondaria I grado: Si applica la relazione di proporzionalità diretta tra la lunghezza dell’arco e

l’angolo al centro corrispondente. Si assume che per ampiezze angolari molto piccole (quale è il caso per

Luna e Sole osservati dalla Terra, data la loro enorme distanza da questa), la lunghezza dell’arco possa essere

approssimata al diametro del corpo. Il raggio della circonferenza corrisponde alla distanza tra osservatore e

corpo.

Vale quindi seguente proporzione

α : 360° = l : 2πr

ovvero

α : 360° = : 2πd

e quindi

∝=

2πd∙ 360°

Nel caso di Luna e Sole si avrà

∝ Luna o Sole ≈ 3470

2π ∙ 384000∙ 360° ≈

1400000

2π ∙ 150000000∙ 360° ≈ 0,52°/0,53° ≈

1

2°

(da http://www.astronomynotes.com/solarsys/s2.htm)

scuola secondaria II grado: si applicano le relazioni trigonometriche esistenti tra i lati di un triangolo

rettangolo e i sui angoli. Si giunge ad osservare che

∝

2Luna o Sole ≈ tan−1

∅2d

≈ tan−1

34702

384000≈ tan−1

14000002

150000000≈ 0,26°/0,27°

e quindi

d1 d2

d1 d2

α β

d1 d2

α = dimensione angolare 2 1

http://www.astronomynotes.com/solarsys/s2.htm


∝ Luna o Sole ≈ 0,52° − 0,53° ≈1

2°

Nota. È possibile utilizzare il software Stellarium per verificare che i diametri apparenti di Sole e Luna sono

molto simili (http://vo-for-education.oats.inaf.it//download/es13_luna.pdf).

Allegato - Approfondimenti

Attività 6 – La rotazione della Luna e il mese siderale

Una volta certi che gli alunni abbiano compreso che Luna mostra alla Terra sempre la stessa faccia, si può

affrontare un’attività specifica per far comprendere agli alunni che il periodo di rotazione della Terra non

coincide con il mese sinodico, ma con il mese siderale.

Si chiede alla classe di ripetere la seconda simulazione introducendo anche il Sole. Si ritiene molto

probabile che gli alunni la realizzino considerando il Sole fisso nel cielo (come d’altra parte finora è stato

supposto).

Si chiederà quindi: Considerando che il periodo di rivoluzione della Luna è di 29,5 giorni, ovvero circa

un mese, possiamo davvero considerare il Sole fisso nel cielo rispetto alla Terra e quindi viceversa la

Terra fissa rispetto al Sole? Se immagini di essere un osservatore molto lontano che osserva Luna,

Terra e Sole al di fuori del sistema solare sopra il Polo Nord, cosa è accaduto a Sole e Terra in un

mese mentre la Luna faceva una rivoluzione completa attorno alla Terra?

Dovrebbe emergere che nell’intervallo di tempo di circa un mese la Terra ha compiuto circa 1/12 della sua

orbita intorno al Sole ovvero si è spostata di circa 30° (nel moto di rivoluzione terrestre la Terra compie

360° in 365,25 giorni con una velocità è di circa 1°/g).

Si possono a questo punto proporre due tipi di simulazioni una geocentrica e una eliocentrica. Di seguito

vengono descritte entrambe, l’insegnante può scegliere se svolgerle entrambe o una sola.

Simulazione eliocentrica.

I ragazzi si dispongono come in figura: Terra, Luna e Sole sono allineati lungo una direzione resa

chiaramente visibile da un nastro adesivo di carta (disposto ad esempio lungo il commento del pavimento),

la Terra è rappresentata da un solo alunno e si trova molto distante dal Sole, la Luna è in congiunzione con il

Sole e si trova molto vicina alla Terra, gli alunni che rappresentano Terra e Luna sono rivolti uno verso

l’altro, le posizioni dei tre corpi sono contrassegnate da segni sul pavimento.

Si pongono le seguenti domande per richiamare l’attenzione sulle posizioni reciproche dei tre corpi:

Come sono disposti Terra, Luna e Sole? Dove si trova la Luna?

Che ora è per il ragazzo Terra? Dove si trova la Luna nel cielo

per il ragazzo Terra? Quale faccia della Luna vede il ragazzo

Terra? [R. Sole, Luna e Terra sono allineati e la Luna si trova tra

il Sole e la Terra. Per il ragazzo Terra è mezzogiorno. Il ragazzo

Terra vede la Luna culminare e ne vede il viso.]

Si chiede agli alunni di simulare separatamente uno alla volta i movimenti che la Luna e la Terra compiono

in 29,5 g (non si simula per semplicità la rotazione della Terra). Dovrebbe emergere che per rappresentarne

il movimento della Terra è necessario tracciare sul pavimento un angolo con ampiezza di 29,5° che ha per

vertice il Sole e per lati le congiungenti Terra-Sole (per rappresentare questo angolo di circa 30° si utilizzerà

il nostro adesivo). Si simulano separatamente i movimenti di Luna e Terra e si osserva che chiaramente in

questo modo la Luna “non segue” la Terra, ma ritorna nella sua posizione iniziale cioè allineata con Terra e

Sole.

Si invitano quindi gli alunni a cercare di simulare i movimenti di Luna e

Terra contemporaneamente ricordando i seguenti aspetti: in 29,5 g la

Luna annulla perfettamente il suo ritardo rispetto al Sole e pertanto si

dovrà ritrovare nella stessa posizione rispetto alla Terra e al Sole; la

Luna in qualsiasi posizione mostra sempre la stessa faccia alla Terra. È

possibile che gli alunni incontrino difficoltà a simulare

contemporaneamente i movimentì di Luna e Terra, in ogni caso si

chiede loro di disporsi nelle posizioni finali che Luna e Terra assumono

dopo 29,5 g.

Terminato il movimento si esamina se questo è stato compiuto

correttamente ponendo le seguenti domande:



La Terra ha compiuto 29,5° lungo la sua orbita? La Luna è allineata al Sole e alla Terra e si trova tra

questi? Per il ragazzo Terra è mezzogiorno? La Luna per il ragazzo Terra sta culminando? Il ragazzo

Terra vede il viso del ragazzo Luna proprio di fronte?

Una volta accertato che tutte le risposte sono affermative, si chiede a due alunni di disporsi come Terra e

Luna si trovavano inizialmente e si prosegue con ulteriori domande:

Si può dire che la Luna in 29,5 g abbia compiuto una rotazione

completa di 360° intorno a se stessa? [R. No, la Luna ha compiuto una

rotazione maggiore di 360°]

Dove si troverebbe la Luna se avesse ruotato esattamente di 360°?

Come dovrebbe essere disposta la congiungente Terra-Luna rispetto

all’allineamento iniziale? [R. La congiungente Terra-Luna sarebbe

parallela all’allineamento iniziale]

Si chiede ad un alunno di disporsi nella posizione individuata e sempre

utilizzando il nastro adesivo si traccia la nuova congiungente (può essere

utile colorare i due nastri paralleli dello stesso colore con un evidenziatore).

Quindi si domanda:

Di quale angolo in più rispetto a 360° ha ruotato la Luna? [R. Altri 29,5°, si tratta di angoli alterni

interni di due rette parallele tagliate da una trasversale]

Il periodo di rotazione della Luna su se stessa è quindi di 29,5 g? [R. No, è minore]

Se consideriamo come riferimento la direzione del commento del pavimento mentre la Luna compie

una rotazione completa su se stessa compie anche una rivoluzione completa rispetto alla Terra? [R.

Sì]

A questo punto dovrebbe risultare evidente che se descriviamo i movimenti della Luna dal punto di vista di

un osservatore posto sulla Terra che prende come riferimento il Sole essa compie una rivoluzione completa

in 29,5 g, ma ruota di su se stessa di un angolo maggiore di 360°, ovvero di 389,5°.

Se invece immaginiamo di prendere un riferimento fisso al di fuori del sistema solare, ad esempio la

direzione del commento del pavimento, come se fossimo osservatori molto lontani che si trovano al di fuori

del sistema solare, la Luna compie una rivoluzione completa intorno alla Terra in un periodo minore di 29,5

g e contemporaneamente compie una rotazione completa su se stessa.

Si richiama quindi che l’unico riferimento fisso che gli uomini possono utilizzare osservando il cielo dalla

Terra è quello delle così dette stelle fisse, la cui distanza dalla Terra è così elevata che la loro direzione

(commento del pavimento) praticamente non varia nonostante il movimento orbitale della Terra e quindi

dell’osservatore. Si introduce il concetto di mese siderale, come periodo necessario affinché la Luna ritorni

nella stessa posizione rispetto allo sfondo delle stelle (periodo tra due successivi allineamenti Terra-Luna-

Stelle).

Simulazione geocentrica

Modificando la disposizione di Terra, Luna e Sole, come illustrato in figura, si può realizzare una

simulazione analoga alla precedente e giungere alle stesse considerazioni.

Si affronta quindi il calcolo del mese siderale.

Si chiede: Come abbiamo visto la Luna in realtà per completare una rivoluzione attorno alla Terra

rispetto al Sole impiega 29,5 g (mese sinodico), ma se prendiamo come riferimento la direzione delle

stelle fisse si sposta di 389,5° lungo la sua orbita e ruota su se stessa dello stesso angolo. In quanto

tempo il suo spostamento rispetto alle stelle fisse e quindi la rotazione su se stessa sarà pari a 360°?


Applicando una semplice proporzione gli alunni dovrebbero giungere stabilire quanto segue:

29,5 g

389,5°=

mese sidereo g

360°

mese sidereo (T rotazione) =29,5 g

389,5° ∙ 360° = 27,3 g

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