martedì 27 settembre 2011

Il Sistema Solare in scala

I bambini sono grandi appassionati dei pianeti del Sistema Solare. Fin da piccoli conoscono i nomi dei diversi corpi celesti e attraverso libri, immagini, disegni e racconti ne apprendono i colori, le grandezze rispetto alla Terra e le loro caratteristiche speciali.
Quando arrivano a studiarli (a partire dalla classe terza, di solito), molti bambini hanno già rielaborato diverse informazioni su ciascuno dei pianeti e perciò riescono a riconoscerli e memorizzarli con estrema facilità e motivazione.
Questa loro “passione innata” per qualcosa di così misterioso e allo stesso tempo reale (nessuno è mai stato sugli altri pianeti del Sistema Solare, ma molti di loro sono facilmente osservabili anche ad occhio nudo in una serata di cielo sereno) è fondamentale per permettere loro un approfondimento specifico sull'argomento, in modo tale che certe caratteristiche peculiari rimangano ben impresse nella loro mente fin da subito.
Ma c'è una cosa che di solito a scuola ci si lascia sfuggire senza indagarla troppo, forse perchè “troppo scontata” o poco compresa addirittura dagli stessi insegnanti che non trovano l'argomento molto familiare. Si tratta delle dimensioni “reali”, o meglio in scala, dei diversi pianeti e delle loro distanze effettive dal Sole.
Può sembrare una cosa di poco conto, ma realizzare un'esperienza in cui i bambini possano effettivamente mettere in relazione grandezze o distanze dei corpi celesti è fondamentale per comprendere qualcosa in più su com'è organizzato lo spazio oltre la Terra e confrontare noi stessi con ciò che ci circonda e fondamentalmente ci contiene (che è così grande da non riuscire quasi nemmeno ad entrare nella concezione della nostra mente!).

Proviamo a pensare ad una “cosa grande”. Probabilmente ci verrà in mente un elefante, un grattacielo, può darsi il mondo intero...per poi arrivare all'Universo. L'Universo è la cosa più grande che “conosciamo”. Metto il verbo appositamente tra virgolette, perchè in effetti per comprendere veramente quanto sia grande l'Universo non si sa se bastino nemmeno anni ed anni di studi specifici di Fisica ed Astronomia! (qualcuno addirittura dice che sia infinito...sarà vero?)
Né i libri di scuola, né le immagini, né le belle figure dei testi scientifici ci possono aiutare: ci danno un'idea del tutto errata rispetto alla realtà. Non è colpa loro, in effetti, perchè è praticamente impossibile realizzare graficamente un situazione che rappresenti in scala l'intero Sistema Solare su una pagina di un libro (lo vedremo meglio tra poco). Il problema è che, con questa enorme approssimazione, le nostre idee al riguardo non fanno altro che confondersi e le immagini, invece che aiutarci a capire meglio, ci portano ad avere una visione tremendamente distorta (e molto più “umana”) di ciò che in effetti è la realtà.
Possiamo però far avvicinare i bambini all'idea delle grandezze presenti nel nostro Universo (ed in quello “spazio piccolo piccolo”, vicino a noi che è il Sistema Solare), realizzando l'esperienza del Sistema Solare in scala, che non è così difficile da organizzare: basta una calcolatrice, qualche oggetto tondo, un po' di spazio aperto (oppure va bene anche un corridoio) e un po' di sana voglia di scoprire!
Ho realizzato questa esperienza qualche anno fa, in un gruppo misto di bambini di classe terza, quarta e quinta e in una classe quinta. Io consiglio di provare ad affrontare l'argomento con bambini più grandi, che faticano meno dei piccoli ad orientarsi nello spazio che prima di tutto circonda loro stessi, per poi catapultarli in un luogo “irreale” (perchè fa parte di una realtà che non appartiene al vissuto umano, pur essendo autentica) ed “astratto” (perchè non appartiene alle “cose di questo mondo”, ma a ciò che accade al suo “esterno”, pur rimanendo nella concretezza della realtà).
Spieghiamo innanzitutto ai bambini che per dare un'idea dei fenomeni che ci circondano dobbiamo spesso utilizzare dei modelli. I modelli ci aiutano a capire meglio che cosa succede e perchè, ma ogni volta hanno dei limiti che dobbiamo superare, dovuti al fatto, appunto, che sono dei modelli della realtà e non la realtà stessa (soprattutto quando questa è difficile da osservare, come nel caso dei nostri pianeti).
Dopodichè ci si dovrà armare di dati e di una buona calcolatrice. I dati sono quelli relativi alle grandezze dei diversi pianeti (riferiti al loro diametro) e alle distanze tra loro e il Sole, la nostra stella. Per quanto riguarda invece la calcolatrice, ci servirà per fare delle enormi divisioni (ma volete mettere l'entusiasmo di riuscire a fare assieme, senza l'aiuto della calcolatrice, anche divisioni per un miliardo?? Roba da far girare la testa!).
Partiamo innanzitutto dai dati e andiamo a ricercare prima le dimensioni (diametro) di Sole e di ciascun pianeta e poi le distanze rispetto alla nostra stella.
Per comodità (ma potete tranquillamente verificare su una qualunque fonte o, meglio, far ricercare questi dati agli stessi bambini da fonti diverse e metterli a confronto) vi riporto una tabella riassuntiva in cui inserisco dimensioni e distanze.

NOME
DIMENSIONE (diametro)
DISTANZA DAL SOLE
Sole
1.390.000 Km
-
Mercurio
4.880 Km
58.000.000 Km
Venere
12.103 Km
108.000.000 Km
Terra
12.756 Km
150.000.000 Km
Marte
6.794 Km
228.000.000 Km
Giove
142.984 Km
778.000.000 Km
Saturno
120.536 Km
1.427.000.000 Km
Urano
51.118 Km
2.870.000.000 Km
Nettuno
49.532 Km
4.497.000.000 Km

Fin qua possiamo ricavare ben poche informazioni concrete, ma forse qualche notizia più “matematica”: come il fatto che i pianeti in tabella sono stati ordinati in base alla distanza dal Sole (che sembra proprio enorme!), che il Sole rispetto a tutti i pianeti è enorme, che il pianeta più grande è Giove, seguito a ruota da Saturno, che Venere e la Terra sono più o meno delle stesse dimensioni, così come la coppia Nettuno-Urano, che il diametro di Marte è circa la metà di quello della Terra e che il pianeta più “piccino” è di certo Mercurio.
Ora facciamo un po' di calcoli per ricavare dei modelli. Partiamo stabilendo la scala che vogliamo utilizzare per riprodurre i pianeti (e, direi, partiamo dal riprodurre le grandezze).
Per decidere la scala da utilizzare si può partire o da una “divisione facile” che si può fare con i bambini (per esempio la divisione per un milione o un miliardo, che sembra spaventosa, ma è un semplicissimo “cambio di posto” per ogni cifra che apparirà subito molto divertente e semplice anche per i bambini), oppure da un oggetto che possediamo che prenderemo come riferimento per creare il Sole e di seguito tutti gli altri pianeti.
Io sono partita un po' da uno e un po' dall'altro criterio, in quanto a casa possedevo uno di quegli enormi palloni gonfiabili con un piccolo compressore o una pompa, dal diametro di circa 1 metro e 30 cm. Lo avevo acquistato diversi anni fa in un negozio di giocattoli, tra gli articoli gonfiabili.
Con questa dimensione (leggermente approssimata, è vero!) è facile fare i calcoli e ricavare le misure dei diametri delle eventuali altre palline che rappresenteranno i diversi pianeti, infatti:

1.390.000 Km : 1.000.000 = 1,39 Km = 1390 m : 1000 = 1,39 m (approssimato a 1,30 m)

In totale abbiamo fatto una divisione per 1.000.000.000 (un miliardo)! Una cosa quasi incredibile che lascerà a bocca aperta i vostri bambini per l'effetto esagerato e al tempo stesso l'estrema semplicità nell'esecuzione.
Facciamo capire bene i diversi passaggi ai bambini: possiamo anche effettuare subito la divisione per un miliardo e poi farli riflettere sui passaggi di unità di misura da chilometri a metri a millimetri (nei casi successivi). È importante che i bambini abbiano già una buona dimestichezza con le misure di dimensione e con i relativi passaggi di unità di misura (quelle che di solito loro chiamano equivalenze). Per questo, di nuovo, consiglio una classe alta per affrontare questa attività.
Si è quindi deciso di realizzare una scala 1 : 1.000.000.000, cioè il nostro modello di Sistema Solare risulterà alla fine un miliardo di volte più piccolo di quello reale. Incredibile!
A questo punto non rimane che dividere tutte le altre dimensioni per un miliardo ed andare a scoprire come poter riprodurre tutti i pianeti nella maniera esatta.
Faccio un piccolo appunto. Se non riuscite a trovare una palla abbastanza grande, che abbia il diametro di 1,30 o simili, non disperate! Potete sempre ricorrere ad un espediente molto più semplice: scegliete 5 o 6 bambini che si posizioneranno in cerchio, tenendosi per mano. Fate in modo che il cerchio che formano i bambini abbia un diametro di circa 1 metro e 40 centimetri. Non sarà proprio una sfera perfetta, ma almeno potrete realizzare l'esperienza con questa scala “facile” e in modo comunque abbastanza evidente.
Inoltre: prima di arrivare in classe con l'attività pronta, procuratevi uno scatolone pieno di palline, perle, sfere, frutta, semi, bocce, biglie, e tutti gli oggetti che riuscite a trovare che possano avere forma sferica con dimensioni anche molto diverse tra loro. In questo modo, una volta effettuati i calcoli adeguati, saranno i bambini stessi a scegliere l'oggetto che più possa rappresentare le dimensioni del pianeta, in base al diametro.
Ecco, dunque, dopo aver effettuato le divisioni, quali dovranno essere i diametri delle sfere rappresentanti i pianeti:

Mercurio circa 4 mm
Venere circa 1 cm
Terra circa 1 cm
Marte circa 6 mm
Giove circa 14 cm
Saturno circa 12 cm
Urano circa 5 cm
Nettuno circa 5 cm
Ecco dunque gli oggetti scelti dai bambini, con le dimensioni adeguate, per rappresentare i pianeti del Sistema Solare:
Per Mercurio un seme di mela, per Venere e la Terra due palline argentate (tipo biglie di acciaio), per Marte una perlina da bracciale, per Giove una pallina grande (tipo quelle che usano i bambini molto piccoli o i neonati per giocare), per Saturno una mela, per Urano e Nettuno una pallina da racchettoni da spiaggia e una pallina rimbalzina di gomma di dimensioni quasi uguali.
Si può anche scegliere di far realizzare ai bambini i pianeti nani più grandi che appartengono al Sistema Solare: il celeberrimo Plutone, neo declassato, che si trova dopo Nettuno e ha un diametro di circa 2274 Km, la bella Cerere, la più grande degli asteroidi che si trovano nella fascia tra Marte e Giove e che ha un diametro di circa 950 Km, ed infine il pianeta nano scoperto da pochi anni oltre l'orbita di Plutone: Eris, il cui diametro è di circa 2400 Km.
Riducendo in scala i diversi valori, possiamo rappresentare Plutone ed Eris (circa 2 mm di diametro) con un semino di pomodoro e Cerere (circa 1 mm di diametro) con un granello di sabbia. Un po' più grande dovrebbe essere rappresentata invece la Luna, che con il suo diametro di circa 3400 Km può essere ricreata nel nostro modello con una piccola pallina da 3 mm di diametro.
Confrontiamo ora le dimensioni: il Sole, la nostra stella, è decisamente enorme rispetto anche al grande Giove! Mercurio è così minuscolo a confronto! Anche la Terra sembra una briciola rispetto alla grandezza del Sole.

Bene, ora abbiamo ricreato in scala le dimensioni. Ma per renderci conto davvero di com'è fatto il Sistema Solare (e anche del perchè il Sole così grande non “bruci” immediatamente i pianeti apparentemente così vicini, dalle immagini presenti sul libro), dobbiamo anche rappresentare in scala le distanze!
Ci basterà fare un altro ulteriore calcolo e prendere in esame la seconda colonna della tabella iniziale. Ci accorgeremo subito che se dividiamo il tutto ancora per un miliardo, utilizzando dunque la scala appena scelta, per posizionare il semino di mela Mercurio rispetto al grande pallone Sole, dovremo spostarci più lontani di ben 58 metri! Una dimensione esagerata!
Non so se a scuola, magari in giardino o in un lungo corridoio, riuscite ad avere uno spazio del genere per provare questa esperienza. Sta di fatto che sicuramente, con questa scala dimensionale, sarete già in difficoltà per posizionare Venere, che si troverà a 108 metri dal Sole o la Terra, a 150 metri dal Sole! Di sicuro Marte, Giove e tutti gli altri non troveranno collocazione molto vicino, dato che per collocare Nettuno dovreste percorrere almeno 4 Km! (Non parliamo di Plutone ed Eris! 5 Km per il primo e 10 Km per posizionare il secondo!)
Insomma, riflettendo su queste dimensioni i bambini si accorgeranno ben presto degli enormi spazi dell'Universo, che sono quasi impossibili da riprodurre sulla Terra (e qualcuno molto probabilmente vi chiederà: “Sì, ma cosa c'è in mezzo?”). Non solo, ma quella presa in esame è una porzione minuscola di Universo: quella più vicina a noi, che non è nulla rispetto alla nostra galassia e al resto delle galassie presenti nell'Universo intero. Roba da far girare la testa!
Se volete comunque tentare di far entrare un po' di Sistema Solare nel vostro corridoio o nel vostro giardino, potete proporre ai bambini di ridurre ulteriormente la scala, anche quella delle dimensioni ovviamente, di almeno un'altra divisione per 10 (in totale, dunque, la scala ottenuta sarà 1 : 10.000.000.000, uno a dieci miliardi!).
In questo modo potrete non solo rifare in modo molto veloce e semplice tutte le divisioni, ma anche utilizzare la pallina che prima rappresentava Giove (diametro di circa 14 cm) per il Sole.
A questo punto Mercurio (irriproducibile, dato il suo diametro di 0,4 mm!) per i bambini della mia classe è diventato un puntino quasi invisibile disegnato su un angolino di foglio, così come Marte (0,2 mm); Terra e Venere sono diventati due granelli di sabbia, Giove e Saturno le biglie di acciaio che prima rappresentavano Terra e Venere, infine Urano e Nettuno due semini di mela.
Anche con questo sistema, già ridotto il più possibile, far entrare tutto il Sistema Solare a scuola diventa un'impresa non semplice: Mercurio va posizionato a 5 metri dal Sole, Venere a 10 metri, la Terra a 15 metri, Marte a 22 metri, Giove a 77 metri, Saturno a 142 metri, Urano a 287 metri, Nettuno a 449 metri (Plutone a 590 metri ed Eris a 1 Km). Noi siamo riusciti a posizionare nel nostro corridoio solo i primi tre pianeti del Sistema Solare. Se fossimo andati in giardino forse saremmo arrivati almeno a Marte o Giove. Capite comunque che diventa difficilissimo posizionare i pianeti successivi, anche avendo a disposizione uno spazio molto abbondante!
A cosa serve tutto questo lavoro? Sicuramente a conoscere meglio i pianeti e il Sistema Solare, in un modo che nessun libro o nessun'immagine ci possono insegnare. Solo con questa esperienza diretta si può infatti arrivare a comprendere, seppur minimamente, quali sono le scale dimensionali dell'Universo e quanto l'uomo sia piccolo a confronto, sul suo minuscolo pianeta Terra.
Capire queste dimensioni non è semplice, nemmeno per i Fisici professionisti. Sono spazi che non riescono ad entrare del tutto nella mente umana (così piccola e limitata a confronto). Però poter provare solo ad immaginarli e a rendersi conto di essi ci fa sentire forse più grandi, più importanti, ci fa assaporare l'“infinito” anche solo per un attimo, ci permette di vedere “in grande” o di ridurre “in piccolo” tutto ciò che di enorme ci circonda e di cui facciamo parte.
A questo punto si possono aprire spiragli per moltissime riflessioni ed emozioni: estremo stupore per l'infinità dell'Universo, spavento per il confronto tra noi, minuscoli, e lo spazio quasi illimitato, curiosità di sapere se questo illimitato spazio a disposizione siamo davvero gli unici ad occuparlo...
Qualsiasi sia la reazione dei bambini, lavorateci, non disperdetela, datele importanza! Non importa se non riuscite a dare risposte, nemmeno gli scienziati hanno le risposte a tutto quanto, perchè ancora stanno cercando di capire! Quello dei nostri bambini è esattamente lo stesso dubbio che muove gli scienziati verso la conoscenza, che dà loro la spinta a capire e conoscere ciò che ancora noi, menti infinitesime, non riusciamo a comprendere. E chissà se questi dubbi lasciati aperti e ancora senza risposta potranno permettere ai nostri ragazzi di diventare loro stessi un giorno dei grandi scienziati...

1 commento:

  1. Bellissimo ed affascinante post, complimenti! :)

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