Il tradizionale mappamondo, inclinato secondo l’obliquità (23° 27′) dell’asse di rotazione della Terra, rappresenta uno strumento educativo ampiamente diffuso nelle scuole. Le informazioni presenti su di esso, che possono essere di natura fisica, politica o tematica, risultano fondamentali per promuovere la comprensione della geografia. Grazie al globo gli studenti riescono a comprendere che il nostro pianeta può essere rappresentato fedelmente in scala, a visualizzare i rapporti tra le masse continentali e le estensioni oceaniche, a identificare la posizione delle diverse fasce climatiche e altro ancora. Tuttavia, il mappamondo rimane principalmente uno strumento per la lettura di dati e l’estrazione di informazioni.
L’obiettivo di questa esperienza è evidenziare come un approccio diverso all’utilizzo dei globi geografici possa trasformarli in veri e propri strumenti di laboratorio. Grazie a questa prospettiva, diventano idonei per condurre osservazioni astronomiche e effettuare misurazioni.
Questo esperimento è presente anche per la scuola secondaria di II grado: Il globo orientato: realizzare un modello della Terra nello spazio
Scheda esperimento
| Classi | 3° anno |
| Tipologia | Laboratorio povero |
| Durata | 1h |
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Scheda sintetica delle attività
- Suddividere la classe in gruppi di lavoro da 3-5 alunni per gruppo
- Assegnare ad ogni gruppo un globo
- Liberare il globo dal suo vincolo naturale e orientarlo, ovvero:
- appoggiare il globo su una base cilindrica (scatola circolare di plastica o simili)
- posizionare la località in cui ci si trova (ad esempio Roma) sulla sommità del globo
- orientare il meridiano che attraversa la località secondo la direttrice nord – sud utilizzando la bussola;
- Seguire il “Questionario Guida” (allegato 2: Questionario alunni e allegato 3: Questionario docente) e procedere alle varie osservazioni suggerite;
- Utilizzando le meridiane cartacee (allegato 1) osservare le differenze orarie variando la longitudine.
L’attività deve essere svolta all’aperto in una giornata assolata. Può essere ripetuta in diversi momenti della stessa giornata, ma anche in diversi momenti dell’anno, ad esempio ai solstizi e agli equinozi.
Risorse
- Globo geografico di diametro preferibilmente non inferiore ai 30 cm
- Bussola
- Contenitore di plastica circolare che possa sostenere il globo
- Stuzzicadenti
- Gomma adesiva rimuovibile (ad es. UHU Patafix) o pongo
- Forbici
- Stampa delle meridiane (allegato 1)
- Questionario guida (allegato 2)
Allegati
- Allegato 1: Stampa delle meridiane
- Allegato 2: Questionario alunni
- Allegato 3: Questionario docente
Prerequisiti
- Conoscenza delle caratteristiche fondamentali della Terra (dimensioni, forma, moto di rotazione e rivoluzione)
- Conoscenza del reticolo geografico
- Conoscenza di solstizi ed equinozi
- Saper individuare sul globo i circoli polari, i tropici e l’equatore
- Saper utilizzare una bussola
Obiettivi di apprendimento
- Comprendere l’assetto spaziale della Terra
- Visualizzare come realmente il Sole illumina la Terra attraverso l’osservazione del reale cerchio di illuminazione del pianeta nel giorno, nell’ora e nel luogo prescelto
- Saper distinguere tra ora civile e ora solare vera;
- Comprendere l’origine della lunghezza variabile del dì
- Comprendere i fenomeni stagionali ai circoli polari
- Visualizzare la diversa altezza del Sole secondo la latitudine della località dall’equatore ai poli
Dotazioni di sicurezza
Nessuna
Svolgimento
L’esperienza del globo orientato permette di osservare come realmente la Terra viene illuminata dal Sole in un ben preciso luogo e in un ben preciso momento della giornata o dell’anno.
L’attività è pensata per una classe terza (ma può essere proposta in qualsiasi classe) di secondaria di I grado e deve essere svolta all’aperto in una giornata soleggiata.
- Liberare il globo dal suo vincolo naturale (figure 1 e 2).
- Appoggiare il globo su una base cilindrica (scatola circolare di plastica o simili) (figura 3).
- Orientare il globo: prima posizionare la località in cui ci si trova (ad esempio Roma) sulla sommità. Ci si può aiutare attaccando mezzo stuzzicadenti con la gomma adesiva o il pongo sulla località in modo che sia perpendicolare al globo e verticale rispetto all’osservatore (figura 4).
- Orientare il globo: poi orientare il meridiano che attraversa la località secondo la direttrice nord – sud utilizzando la bussola; in alternativa prima si può effettuare l’esperienza della determinazione della linea meridiana e utilizzarla per orientare il globo.
- Attaccare con la gomma adesiva o il pongo degli stuzzicadenti (interi o a metà) in diversi punti del globo, e osservarne le ombre.
- Posizionare gli stuzzicadenti lungo un parallelo e osservarne le ombre (figura 6).
- Posizionare gli stuzzicadenti lungo un meridiano e osservare le ombre (figura 7).
- Procedere alle osservazioni seguendo un “questionario guida” (allegati 2 e 3) come il seguente:
- Osserva il circolo di illuminazione: com’è la situazione al polo Nord? E al polo Sud?
- Dov’è rivolta l’ombra del paletto in Italia?
- In che direzione è rivolta l’ombra del paletto nelle località ad est dell’Italia, sul suo stesso parallelo?
- E a ovest?
- In che direzione è rivolta l’ombra del paletto nelle località a sud dell’Italia, sul suo stesso meridiano?
- E a nord?
- In quale località del mondo ora il Sole è allo zenit in questo momento?
- Utilizzando le meridiane, che ore sono ora in Italia?
- Che ore sono sul lago Aral (Russia)?
- Che ore sono a New York?
- Che ore sono ora a Stoccolma?
- E in Camerun? E a Città del Capo?
Seguendo le domande del questionario guida si può osservare il reale circolo di illuminazione e la diversa illuminazione dei due poli (figura 8).
Osservando l’orientamento delle ombre è possibile capire in quale momento della giornata ci si trova (mattina, mezzogiorno, pomeriggio) ma anche se ci si trova nell’emisfero australe o boreale: nell’emisfero boreale le ombre vengono proiettate verso Nord mentre nell’emisfero australe a sud.
Interessante è cercare di posizionare il paletto in un punto del globo dove esso non proietta ombra: si sarà così individuata la località del mondo in cui il Sole, in quel preciso momento, è allo zenit (figura 9).
Utilizzando le “meridianine” (allegato 1) si può osservare la diversa ora reale nelle località del mondo poste sullo stesso parallelo e invece la stessa ora nelle località poste sullo stesso meridiano (figura 10).
Ripetendo l’attività in diversi momenti della giornata o dell’anno, ad esempio ai solstizi e agli equinozi, si può osservare:
- come varia il circolo di illuminazione agli equinozi e ai solstizi;
- come varia l’illuminazione del polo Nord al solstizio d’inverno, al solstizio d’estate e agli equinozi (figura 11);
- come varia la posizione dello zenit al solstizio d’inverno, al solstizio d’estate e agli equinozi (figura 12);
- come varia l’illuminazione del polo Sud al solstizio d’inverno, al solstizio d’estate e agli equinozi (figura 13);
- come varia l’orientamento delle ombre nell’arco della giornata;
- come varia il circolo di illuminazione nell’arco della giornata.
Figura 11: illuminazione del Polo Nord in tre momenti dell’anno: in ombra il 21 dicembre (A),
il circolo di illuminazione attraversa in egual modo i due poli il 21 marzo (B), illuminato il 4 giugno (C).
Figura 12: lo zenit in tre momenti dell’anno: lo zenit è nell’emisfero australe il 21 dicembre (A),
lo zenit è all’equatore il 21 marzo (B), lo zenit è nell’emisfero boreale il 4 giugno (C)
Figura 13: Illuminazione del Polo Sud in tre momenti dell’anno: Polo Sud illuminato il 21 dicembre (A),
il circolo di illuminazione attraversa in egual modo i due Poli il 21 marzo (B), Polo Sud in ombra il 4 giugno (C)
Note e storia
Tra i diversi tipi di orologi solari noti dall’età classica, Vitruvio nel “De Architectura” libro IX (25 A.C.) ne descrive 13 tipi fondamentali. Non si rinvengono notizie su meridiane sferiche, alle quali appartiene la tipologia dei globi orientati. Si tratta di orologi solari sferici, perché il loro funzionamento qualunque ne sia la base, semplice sfera o globo geografico, assume le sue funzioni in condizione di illuminazione solare diurna. Tuttavia, i ritrovamenti archeologici verificatisi nel 1939 a Nauplion (Grecia), e nel 1985 a Matelica nelle Marche, hanno riportato alla luce due globi la cui funzione era sicuramente di orologio sferico. Il globo di Matelica, risalente probabilmente al II sec A.C. è stato studiato dettagliatamente e dimostra che le funzioni di globo orientato e delle numerose informazioni che se ne ricavano erano note in ambiente classico.
Figura 14: il globo di Matelica
Il globo di 29 cm di diametro (da sottolineare che la dimensione è circa la medesima dei più comuni globi da tavolo, corrispondente alla scala 1:40.000.000) è costituito da una sfera di marmo, e presenta un foro rivolto al polo celeste N, con un’inclinazione di circa 44° rispetto al cerchio d’orizzonte, in discreto accordo con la latitudine della località di rinvenimento (Matelica lat N 43,5°).
Il dispositivo riporta iscrizioni in greco, sia per la numerazione che per la nomenclatura astronomica (nomi di costellazioni zodiacali), i cerchi fondamentali sono l’orizzonte e il meridiano, inoltre tre cerchi concentrici, con il centro coincidente con l’asse rivolto al Nord, hanno funzione calendariale. Il dispositivo utilizzava per le misure dell’ora e data, la visualizzazione del terminatore, il cerchio massimo che divide la zona illuminata da quella in ombra. Infatti, il cerchio del terminatore durante il dì assumeva sulla sfera posizioni diverse rispetto alla linea meridiana permettendo la lettura oraria, e giorno per giorno si mostrava con angolazioni differenti, consentendo di riconoscere il mese dell’anno.
Con il tratto d’ellisse intersecante i cerchi concentrici era possibile ricavare la lunghezza variabile del dì e della notte durante le stagioni, e misurare la differenza delle ore temporarie (ore diurne e notturne variabili in lunghezza a seconda della stagione) con le ore equinoziali (ore eguali per il giorno e la notte).
Il globo di Matelica come quello di Nauplion, sono importanti per la storia della scienza, non solo per l’originalità costruttiva, ma anche perché la loro realizzazione, successiva alla prima misura del la circonferenza terrestre di Eratostene (circa 265 A.C.), sottintende il concetto di Terra nello spazio, un globo sospeso nel cosmo che riceve i raggi della stella posta a distanza remotissima. In questo è molto più che un orologio solare, è un modello del nostro pianeta.
Bibliografia
- Mappamondo parallelo – EduINAF
- Il globo di Matelica, A.Carusi, D.Baldini – L’Astronomia,rivista di scienza e cultura, n.92 (ottobre 1989) pp. 30-38
- Il mappamondo orientato – AstroGarden, Università Roma Tre, Dipartimento di Matematica e Fisica
- Le fotografie del globo di Matelica sono tratte, per gentile concessione dell’autrice Maria Cristina Mosciatti, dall’articolo del blog Leggere la natura – Il globo di Matelica: una straordinaria e unica scoperta archeologica
Autori
Giovanna Bergamini, Scuola secondaria di I grado “F. Montanari”, Mirandola (MO)
Daniele Brioschi, I.C. di Figino, Serenza (CO)
Massimo Malerba, I.C. “C. Melone”, Ladispoli (RM)
Eleonora Santolini, Scuola secondaria di I grado “G. Manzi”, Civitavecchia (RM)