Attività didattica progettata da Deimer Antonio Alvarez Garay, Alex Ciabattoni, Camilla Giusti e Elena Tomasetti durante il corso di dottorato “Designing innovative public engagement activities” tenuto all’Università di Bologna nel 2023.
Il fatto che riconosciamo delle figure a noi familiari nelle costellazioni è legato alla nostra cultura, alle nostre abitudini, e ogni popolo ha visto nelle costellazioni oggetti e personaggi differenti a seconda delle proprie radici. Quelle figure sono in realtà il frutto della sola prospettiva che abbiamo di loro dalla Terra. Se potessimo guardarle da tutt’altra regione dello spazio vedremmo che quelle stesse stelle formano figure completamente differenti…
Materiali
• 5 sfere di polistirolo. Le sfere possono eventualmente essere dipinte con vernice fosforescente se si desidera condurre l’attività al buio
• filo da pesca o spago
• gazebo o altra struttura che permetta di appendere le sfere di polistirolo
• mappe della costellazione di Cassiopea. Se si desidera rendere il laboratorio multi-sensoriale le mappe possono essere rese tattili e/o stampate su carta a microcapsule (link)
• file audio 1: link
• file audio 2: link
• riproduttore audio (smartphone, cassa, computer, …)
Descrizione dell’attività
PREPARAZIONE:
Preparare una struttura (gazebo o anche spago teso fra due pareti o supporti) a cui appendere le 5 sfere di polistirolo che rappresentano le 5 stelle della costellazione di Cassiopea. Le sfere sono disposte in modo da formare una W, ovvero come appare Cassiopea vista dalla terra. Le sfere devono potersi muovere in verticale, in modo da poter essere abbassate e alzate. La lunghezza del filo a cui sono appese le sfere è proporzionale alla distanza della stella dalla Terra (si veda la tabella nella sezione “Descrizione del processo fisico”).
Se non è possibile costruire un supporto per le 5 sfere di polistirolo come quello mostrato in figura si possono utilizzare le seguenti alternative:
- spago sospeso fra due pareti (o altro supporto) tramite puntine
- alcuni partecipanti tengono fra le mani i capi dello spago che sostiene le palline, mentre i compagni svolgono l’attività
- anziché chiedere ai partecipanti di sedersi sotto la struttura che sostiene le palline, l’attività può essere svolta costruendo un tubo delle costellazioni (si vedano qui le istruzioni per la costruzione: link). In alternativa si possono infilare le palline di polistirolo su stecchini di lunghezza proporzionale alla distanza delle stelle dalla Terra (si veda la tabella nella sezione “Descrizione del processo fisico”). Infilare poi gli stecchini su un supporto (ad esempio una spugna, nella terra, sabbia, …) in modo che rimangano verticali. In questo modo i partecipanti potranno posare la costellazione a terra e osservarla dall’alto oppure posare la costellazione su un tavolo e osservarla di lato per notare il cambio di prospettiva (come maggiormente dettagliato nel seguito).
SVOLGIMENTO DELL”ATTIVITÀ:
I partecipanti vengono fatto accomodare sotto il gazebo, seduti o distesi. Le 5 sfere di polistirolo che rappresentano le stelle di Cassiopea sono tutte appese alla stella altezza (Figura 1). A tutti i partecipanti viene data la mappa cartacea di Cassiopea. Coinvolgere i partecipanti con alcune domande che introducano il contesto, per esempio: in cielo, di solito, cosa si vede di notte? Sapete che cosa sono le costellazioni?
Chiedere loro di immaginare di essere seduti sotto un cielo stellato. Sopra di loro ci sono 5 cinque sfere di polistirolo che rappresentano le stelle della costellazione di Cassiopea, la costellazione riportata nella parte alta della mappa. Chiedere ai partecipanti di osservare le sfere appese e/o la mappa che tengono in mano e di dire che forma ha la costellazione di Cassiopea. Una M, una W, uno zig-zag…non c’è una sola risposta corretta. Raccontare che proprio come a loro le stelle sembrano rappresentare forme diverse, anche popoli diversi della Terra hanno visto figure differenti. Raccontare loro alcune delle storie che diversi popoli hanno creato.
I greci vedevano in queste 5 stelle una bellissima regina, seduta sul trono intenta a pettinarsi i lunghi capelli. Si trattava della regina d’Etiopia, Cassiopea. Cassiopea era una donna molto vanitosa che andava in giro dicendo di essere bellissima, addirittura più bella delle dee dell’Olimpo. Questo fece arrabbiare molto Anfitrite, la moglie di Poseidone, dio del mare, che per punire Cassiopea della sua vanità decise di appenderla in cielo. Ma non solo: fece in modo che Cassiopea rimanesse appesa per 6 mesi a testa in giù e per 6 mesi a testa in su. Infatti, se osservate il cielo durante l’anno, vedrete Cassiopea o come una M, oppure a testa in giù, come una W, per via della rotazione della Terra. Chiedere ai partecipanti se riescono a immaginare la regina.
Per i Navaho invece, un popolo nativo americano, questa costellazione si chiamava Biàd. Anche Biàd era una donna, la prima donna ad essere mai esistita, e la vedevano in cielo vicina a suo marito Bika, che è quello che noi chiamiamo Grande Carro. Tra Biàd e Bika si trova solo la stella polare, in cui i Navaho vedevano un focolare.
Chiedere ai partecipanti che cosa ci fanno capire queste storie. I vari popoli che hanno guardato il cielo hanno spesso riconosciuto in cielo forme simili, ma che le hanno interpretate in modo diverso, a seconda della loro cultura, della loro religione e delle loro abitudini. Far notare anche un altro aspetto: le 5 sfere che rappresentano le 5 stelle di Cassiopea (o di Biàd), sono appese tutte alla stessa altezza. Se volessimo rappresentarle con un suono, potremmo immaginare 5 strumenti musicali diversi che suonano tutti allo stesso volume. Far ascoltare la traccia audio 1 (link).
Chiedere ai partecipanti se pensano che davvero le 5 stelle di Cassiopea siano tutte alla stessa distanza da noi. Dopo aver ascoltato le loro riflessioni raccontare che gli astronomi che le hanno studiate hanno scoperto che quelle 5 stelle, che a noi sembrano come 5 puntini disegnati su un foglio, in realtà sono 5 oggetti che si trovano alcuni più vicini e alcuni più lontani da noi. Però, visto che sono tutti molto molto lontani da noi, è difficile vedere questa differenza con i nostri occhi. Noi non riusciamo ad avvicinarci a queste stelle nella realtà, per vedere questa differenza, non basterebbe neanche una potentissima navicella spaziale. Però immagine questa differenza. Ora sganciate le palline dal soffitto, lasciando che ciascuna penda da una corda (Figura 2). Queste corde hanno lunghezze diverse per rappresentare, in scala, la loro giusta distanza una dall’altra. Ora fate ascoltare la seconda traccia audio (link). Il volume dei suoni è cambiato in base alla distanza della stella da noi (stelle più vicine hanno suoni più forti, stelle più lontane hanno suoni più deboli).
Chiedere ai partecipanti di commentare che cosa è accaduto. Si possono guidare le risposte chiedendo loro di osservare le sfere (ora sono tutte sullo stesso piano o si trovano a distanze diverse? E prima?) e/o confrontando le tracce sonore (il volume dei diversi strumenti è cambiato: quale stella è rappresentata dal violino? E quale dal piano?).
Ora chiedete di immaginare che cosa accade se anziché essere seduti o distesi sotto le stelle, si alzano in piedi e si dispongono di lato. Quale forma hanno le stelle? Una M o una W o un’altra forma ancora? Far spostare i partecipanti per verificare se le loro riflessioni sono corrette. Cassiopea, come tutte le costellazioni, ha la forma che vediamo noi, come abitanti della Terra. Se andassimo su un altro pianeta, da un’altra parte nell’Universo, probabilmente le stesse 5 stelle formerebbero un disegno diverso, come è accaduto passando da stesi sotto le sfere a in piedi di fianco ad esse. Ad esempio, se traslocassimo sulla stella più vicina a noi, Proxima Centauri, e guardassimo ancora una volta le stelle che formano Cassiopea, vedremmo una forma simile, ma con una stella in più. Mostrare la rappresentazione nella parte bassa della mappa: il Sole è il puntino più a sinistra. Questo accade perché da quel punto di vista il nostro Sole sarebbe molto vicino alle 5 stelle della nostra Cassiopea. È quindi probabile che, se esiste una civiltà su Proxima Centauri che ama le stelle e le costellazioni come noi, avrà inventato una storia su una costellazione fatta di 6 stelle, di cui una è proprio il nostro Sole!
Spiegazione del processo fisico
Cassiopea è una costellazione costituita da 5 stelle, che si chiamano alpha Cassiopeiae, beta Cassiopeiae, gamma Cassiopeiae, delta Cassiopeiae ed epsilon Cassiopeiae (molto fantasiosamente, le stelle A,B,C,D,E di Cassiopea).
DISTANZA: la distanza viene data in anni luce. Un anno luce è la distanza che percorre la luce in un anno, viaggiando alla velocità di circa 300’000 km/s.
1 anno luce = 9’500 miliardi di km
RAGGIO: Il raggio viene espresso in raggi solari, dove un raggio solare è, appunto, il raggio del Sole e corrisponde a circa 700’000 km.
MASSA: anche per la massa si fa riferimento al Sole, quindi i valori in tabella sono espressi in masse solari, dove una massa solare equivale a 2 × 10^30 ?? .
COLORE: il colore delle stelle ci dà un’informazione sulla loro temperatura.
Quando possiamo vedere Cassiopea in cielo?
Praticamente sempre. Cassiopea si trova molto vicino alla stella polare, l’unica stella che rimane fissa in cielo perché si trova lungo l’asse di rotazione della Terra. Tutte le costellazioni, quindi, ruotano intorno alla stella polare. Le più vicine ad essa (costellazioni circum-polari) come Cassiopea, l’Orsa Minore o l’Orsa Maggiore, sono abbastanza vicine da non scendere mai sotto l’orizzonte e per questo sono sempre visibili.
Perché la vediamo 6 mesi a testa in giù e 6 mesi a testa in su?
Cassiopea si trova in cielo tutto l’anno, per i motivi detti sopra, e tutti i giorni compie un giro completo intorno alla stella polare in 24 ore. Di queste 24 ore noi possiamo osservarla solo per circa metà, ossia per la durata della notte. Quindi, in uno stesso giorno, la vedremo o prevalentemente a testa in su o prevalentemente a testa in giù. A ciò si aggiunge che la Terra ruota anche intorno al Sole (rivoluzione), e questo, insieme al cambiamento delle stagioni, modifica anche la “fetta” di cielo che è visibile di notte (la maggior parte delle costellazioni, infatti, si vede solo per metà dell’anno). Su Cassiopea questo effetto modifica solo il momento in cui riusciamo a vederla durante la sua rotazione e di conseguenza ci permette di vederla per 6 mesi più come una M e per 6 mesi più simile a una W.
Perché se ci spostiamo su Proxima Centauri la costellazione non cambia molto di forma?
Perché Proxima Centauri si trova molto più vicino a noi (4 anni luce) rispetto alle stelle della costellazione di Cassiopea (la più vicina è a 54 anni luce). Pensate a un portiere in un campo da calcio, che guarda la porta avversaria. Che lui la guardi da un palo, o dall’altro, della sua rete, vedrà la porta avversaria sempre circa nello stesso modo.
Come facciamo a vedere il Sole insieme a Cassiopea se ci spostiamo su Proxima Centauri?
Immaginate di essere sulla Terra e di stare guardando Cassiopea. Se fate un salto all’indietro, sempre guardando Cassiopea, lungo 4 anni luce, atterrerete su Proxima Centauri. A quel punto, davanti a voi, avrete tutte le stelle di Cassiopea, la Terra e il Sole
(che risulterà molto molto vicino alla Terra). Dato che però la Terra è estremamente piccola rispetto al sole e non brilla di luce propria, delle due vedreste solo il Sole.
raggio Terra = circa 6500 km
raggio Sole = circa 700’000 km distanza Terra-Sole = 150’000’000 km
Se volete approfondire la mitologia legata alla costellazione: link
