1. Laboratorio di Astronomia - Classe Prima 1
LABORATORIO DI
ASTRONOMIA SOLARE
CLASSE PRIMA
Raccolta di esperimenti

2. Laboratorio di Astronomia Solare
2
Classe Prima
Determinazione del Nord con la tecnica dei cerchi Indu
Il moto apparente del Sole
Misuriamo l’altezza del Sole con l’ausilio di gnomoni di carta
Strumenti di misura per determinare l’altezza del Sole
Misuriamo il raggio del pianeta Terra (esperimento di
Eratostene)
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

3. 3 Tecnica dei Cerchi Indu
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

4. Determiniamo il Nord
Tecnica dei cerchi Indu
4
TITOLO
Determinazione del Nord geografico
SCOPO DELL’ESPERIMENTO
Determinare la posizione del nord e gli altri punti cardinali
utilizzando un tecnica nota alle popolazioni Indu.
MATERIALE UTILIZZATO
Base in legno
Compasso
Pennarelli colorati
Gnomone
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

5. Determiniamo il Nord
Tecnica dei cerchi Indu
5
PROCEDURA
1. Disegnare sulla base di legno dei cerchi concentrici e collocare al
centro uno gnomone verticale (bacchetta di legno perpendicolare
alla base);
2. Prima del mezzogiorno solare, segnare l’ombra dello gnomone
(verso NO) che coincide col raggio di un qualsiasi cerchio;
3. Ripetere l’operazione dopo il mezzogiorno solare, quando l’ombra
dello gnomone cade sullo stesso cerchio verso NE;
4. Unire gli estremi dei segmenti tracciati con le ombre: il suo punto
medio collegato alla base dello gnomone indicherà la bisettrice
dell’angolo formato dalle due ombre;
5. Essa indica la direzione NORD – SUD detta linea meridiana o
meridiano locale.
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

6. Osserviamo il moto del Sole
TITOLO
Il moto apparente del Sole
SCOPO DELL’ESPERIMENTO
Osservare i movimenti apparenti
del Sole attraverso l’ombra
proiettata da uno gnomone.
MATERIALE UTILIZZATO
Cartellone colorato
2-4 banchi scolastici
Gnomone in cartoncino rigido
Gessetti colorati
Pennarelli colorati
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima 6

7. Osserviamo il moto del Sole
PROCEDURA
Posizionare i banchi in modo che
durante il trascorrere dei mesi la
luce del Sole arrivi sullo
gnomone;
Attaccare i cartelloni ai banchi e lo
gnomone in posizione centrale;
Ogni due settimane ad intervalli di
60’ segnare la posizione
dell’ombra proiettata dallo
gnomone;
Ripetere questa procedura per 3-
4 mesi;
Unire i punti dello stesso colore
realizzando le curve proiettate
dallo gnomone.
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima 7

8. Osserviamo il moto del Sole
8
OSSERVAZIONI E CONCLUSIONI
Al termine dell’esperimento gli studenti devono essere in
grado di rispondere alle seguenti domande:
1. Il Sole sorge sempre esattamente ad est?
2. Il Sole tramonta sempre esattamente ad ovest?
3. Qual è il moto del Sole durante l’arco della giornata?
4. Il Sole ha sempre le stesse dimensioni apparenti nel
cielo?
5. Le stagioni dipendono dalla distanza tra la Terra ed il
Sole?
6. Che forma ha il moto del Sole nel Cielo?
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

9. 9 Misura dell’altezza del Sole
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

10. Misura dell’altezza del Sole
TITOLO
Altezza del Sole
SCOPO DELL’ESPERIMENTO
Determinare l’altezza del Sole
utilizzando semplici gnomoni in
cartoncino auto-costruiti.
MATERIALE UTILIZZATO
Cartoncini colorati
Base di polistirolo
Righello graduato al millimetro
Spilli
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima 10

11. Misura dell’altezza del Sole
11
PROCEDURA
Realizzare gli gnomoni in cartoncino;
Posizionare gli gnomoni avendo cura che si
trovino perpendicolari alla base di
polistirolo;
Fissare uno spillo alla base dello gnomone
(punto di partenza dell’ombra)
Coordinare l’esperimento in modo da
fissare un secondo spillo
(contemporaneamente) nel punto dove
termina l’ombra dello gnomone;
Misurare, utilizzando il righello, la
lunghezza dell’ombra dello gnomone;
Misurare, utilizzando il righello, l’altezza
dello gnomone;
Riportare tutti i dati in una tabella.
Realizzare un triangolo rettangolo
(TRIANGOLO DEL SOLE) avente come
cateti l’altezza dello gnomone e la
lunghezza dell’ombra;
Misurare con un goniometro l’angolo
opposto all’angolo retto (ALTEZZAAstronomia - Classe Prima
Laboratorio di DEL
SOLE);

12. 12 Strumenti auto-costruiti
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

13. Quadrante fisso
13
NOME
Quadrante fisso
SCOPO
Determinazione altezza
del Sole
ELEMENTI
ESSENZIALI
Quadrante graduato
Gnomone fisso
perpendicolarità
DIFFICOLTA’
Bassa
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

14. Quadrante mobile
14
NOME
Quadrante mobile
SCOPO
Determinazione altezza del
Sole
ELEMENTI ESSENZIALI
Quadrante graduato
Mirino solare
Cerniera per traguardare il
sole
Freccia segna altezza
DIFFICOLTA’
Bassa
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

15. Teodolite semplice
15
NOME
Teodolite
SCOPO
Determinazione altezza e azimut del
Sole
ELEMENTI ESSENZIALI
Quadrante graduato
Mirino solare
Cerniera per traguardare il Sole
Freccia segna altezza
Base graduate per la misura
dell’azimut
Freccia segna azimut
DIFFICOLTA’
media
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

16. Teodolite con cannocchiale
16
terrestre
NOME
Teodolite con cannocchiale terrestre
SCOPO
Determinazione altezza e azimut del
Sole
Osservare il disco solare
ELEMENTI ESSENZIALI
Quadrante graduato
Mirino solare
Cerniera per traguardare il Sole
Freccia segna altezza
Base graduate per la misura dell’azimut
Freccia segna azimut
Cannocchiale terrestre auto-costruito
Vetrino da saldatore (per osservare il
Sole)
DIFFICOLTA’
alta Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

17. Meridiana analemmatica
NOME
Orologio solare
analemmatico
SCOPO
Determinazione ora
solare
ELEMENTI ESSENZIALI
Quadrante solare
Gnomone mobile
DIFFICOLTA’
alta
Laboratorio di Astronomia - Classe
17
Prima

18. Orologio solare
18
NOME
Orologio solare
SCOPO
Determinare l’ora solare
ELEMENTI
ESSENZIALI
Quadrante graduato
libero di ruotare
Filo a piombo
DIFFICOLTA’
MediaLaboratorio di Astronomia - Classe Prima

19. Meridiana equatoriale
19
NOME
Meridiana equatoriale
SCOPO
Determinazione l’ora
solare
ELEMENTI ESSENZIALI
Doppia coppia di
semicirconferenze
graduate posizionate
perpendicolari tra loro
Filo gnomonico
DIFFICOLTA’
Media
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

20. 20
Misura del Meridiano
Terrestre
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

21. La Rete di Eratostene
21
La misurazione della Terra è una delle
principali proposte della Rete di
Eratostene.
Si svolge attraverso la collaborazione
di più scuole. Il coordinamento avviene
attraverso la mailing-list.
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

22. Il metodo
22
Il metodo si basa sulla determinazione della lunghezza
dell’ombra proiettata da parte di uno gnomone e la
misurazione dell’angolo che i raggi solari formano con il
piano orizzontale.
Gli alunni hanno realizzato 12 gnomoni in cartoncino che
sono stati posizionati su di una base in polistirolo
perfettamente planare. Tutti gli gnomoni sono stati
accuratamente posizionati all’interno delle proprie
postazioni in modo da verificare, per ognuno, la verticalità.
Tutte le misure di lunghezza sono state ottenute
utilizzando righe, squadre e righelli con sensibilità di 1mm.
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

23. La procedura
Per misurare l’altezza
del Sole abbiamo
utilizzato la stessa
tecnica vista per la
misura dell’altezza del
Sole (TECNICA DEL
TRIANGOLO DEL
SOLE).
Laboratorio di Astronomia - Classe
Prima

24. La procedura
Per calcolare la distanza tra le due località
(arco di meridiano terrestre) abbiamo
utilizzato una carta geografica dell’Italia in
scala 1:1000000. Tuttavia, le località
interessate dalle misurazioni, non si
trovano sullo stesso meridiano
terrestre, per cui abbiamo dovuto
trasportare idealmente una delle località
sul meridiano dell’altra e utilizzare come
distanza proprio il segmento che unisce
questi due punti sulla carta geografica
moltiplicato per il fattore di scala.
ESEMPIO DI CALCOLO
se la distanza tra le due località (con la
correzione di cui sopra) è di 250
mm, l’arco di meridiano corrisponde a:
d = (250  1) mm x 1000000 = (250  1)
km.
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima 24

25. Calcolo della lunghezza del
meridiano terrestre
25
Per determinare la misura del meridiano terrestre abbiamo seguito la seguente
procedura operativa:
si calcola la distanza d tra le due località in linea d’aria situate virtualmente
sullo stesso meridiano;
si calcolano le 12 misure dell’altezza del Sole come indicato in precedenza;
si determina la media aritmetica;
si calcola l’errore della media calcolando la semidistersione;
Errmedio = (max - min):2
si calcola la differenza ∆ delle altezze del Sole tra le due località tenendo
conto anche degli errori sperimentali;
si calcola la circonferenza terrestre C corrispondente al meridiano secondo la
formula:
C = 360xd/∆
RTerra = C/2.
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

26. Esempio di misurazione
1
P os tazion e A lte z z a g n om one L u n gh e zz a om b ra A lte z z a de l S ole
 Luogo: Belfiore 1
2
3
(m m )
200
200
19 8
(m m )
2 11
2 12
205
(°)
4 3 ,5
4 3 ,3
4 4 ,0
4 200 2 12 4 3 ,3
 Data: 18 marzo 2008 5
6
7
200
200
200
2 12
209
209
4 3 ,3
4 3 ,7
4 3 ,7
8 200 208 4 3 ,9
9 19 9 E rrore n e lla m is u ra
 Ora: culminazione del Sole 10
11
12
200
200
201
2 10
208
2 11
4 3 ,6
4 3 ,9
4 3 ,6
 Valore medio: medio = 43,6
(43°36’)
 Valore massimo max = 44,0
(44°00’)
 Valore minimo min = 43,3
(43°18’)
 Errore sul valore medio =
Errmedio = (max - min):2 =
0,35 (21’)
 Sulla base dei dati elaborati
abbiamo stimato l’altezza del Sole:
 (medio  Errmedio) = (43°36’
 21’).
1
I l valo r e r ipo r tato in ta b e lla è q u e llo o tte nu to u tiliz za nd o il m o d u lo d i c alc o lo o n -lin e .
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima 26

27. Determiniamo la lunghezza del
meridiano terrestre
27
Determinata l’altezza del Sole possiamo, utilizzando i dati
provenienti dalle altre scuole, calcolare la misura del
meridiano terrestre.
Nota la misura della circonferenza terrestre, utilizzando
una semplice formula è possibile ricavare la lunghezza del
raggio terrestre e confrontarlo con il valore vero[1]. In tal
modo possiamo avere anche una stima dell’errore
commesso sull’intero sistema di misurazione utilizzato.
[1] Come valore vero del raggio terrestre abbiamo considerato la misura riportata sul
libro di Scienze in dotazione RTerra = 6371 km
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima

28. Le misurazioni dello scorso
anno
28
Sulla base dei dati ottenuti, abbiamo infine calcolato il
valore medio del meridiano terrestre ed il corrispondente
raggio della Terra:
Circonferenza della Terra (valore medio) = 39728 km
Raggio della Terra (valore medio) = 6326 km
Confrontando il valore ottenuto con quello teorico
possiamo verificare di quanto abbiamo sbagliato.
Errore commesso = 6371 km – 6326 km = 45 km!
Un errore di 45 km su 6371 km corrisponde ad un errore
percentuale di 0,7%.
Per essere stata una esperienza didattica abbiamo
ricavato un valore veramente vicino a quello corretto.
Laboratorio di Astronomia - Classe Prima