Presentazione progetto LIM
“Giriamo nello spazio...inseguiti dal tempo”
La genialità dell’uomo si manifestò quando, nella notte dei tempi,
egli percepì di essere, di vivere, di pensare, di muoversi in uno
spazio, di essere inevitabilmente assoggetto al tempo. Fu così che
la curiosità di sapere, di conoscere, di esplorare il mistero della
sua esistenza, lo indussero a cercare, oltre al modo di
sopravvivere, quello di scoprire il perché, l’essenza stessa della
vita e divenne, senza nemmeno accorgersi, filosofo, astronomo,
geografo, poeta, storico, scienziato, matematico e tramandò il suo
sapere di generazione in generazione fino a raggiungere, non alla
certezza, che nemmeno l’uomo moderno possiede, ma al bisogno
irrefrenabile della verità.
I nostri ragazzi, come gli uomini dei primordi, hanno questa
necessità: scoprire l’esistente, indagare su nuovi campi di
conoscenza, ricercare quelle verità umane e scientifiche che
ancora restano misteriosamente inesplorate e racchiuse
nello spazio e nel tempo.
Anno scolastico 2009/2010
Istituto di primo grado “Galileo Galilei”
Progetto LIM
•Dove siamo
•La sfera celeste
•L’antica concezione dello spazio
e del tempo
•Orientarsi
•Un po’ di Storia del Tempo
Sommario
•Orientiamoci con il Sole
•Orientiamoci con la Stella
Polare
•Orientiamoci con la Luna
•Orientiamoci con la bussola
•Orientiamoci con i Punti
Cardinali
•Orientiamoci con la Rosa dei
Venti
•… a proposito di vento
•Orientiamoci con la carta
geografica
•Orientiamoci con le coordinate
geografiche
•Il Tempo regolato dal ciclo
delle stagioni
•Tempo ciclico, Tempo lineare
•Il calendario giuliano
•Il calendario gregoriano
•Il campione del Tempo
•L’anno tropico
•Dal quadrante solare …
all’orologio atomico
•Un aforisma sul tempo …
LA SFERA CELESTE
C’ è una corrispondenza tra la terra e il
cielo che è sempre attuale . Conoscerla
e capirla giova all’uomo perché l’aspetto
del cielo che ci sovrasta ci dice dove
siamo sulla terra. “La geografia fisica” ci
insegna la morfologia della superficie
terrestre:
oceani,
mari,
continenti,
montagne, fiumi, laghi ecc..
La “geografia politica” insegna come è
ripartita
la
sovranità
superficie, l’astronomia
su
questa
ci insegna la
morfologia di una grande sfera che
sembra
girarci
intorno:
come
si
chiamano e dove si trovano le stelle più
importanti, ci insegna a riconoscere
i
pianeti e i loro movimenti rispetto alle
stelle, come pure il ”moto” del sole,
della luna e ad utilizzare la ciclicità di
questi moti per misurare il tempo e per
orientarci nello spazio.
Orientarsi
nello spazio geografico risponde alla
necessità di conoscere al di là di quanto vediamo,
proviene dall'esigenza di muoversi,
di spostarsi,
di raggiungere una meta.
Quando essa è visibile è infatti facile scegliere la direzione per
raggiungerla, percependo in maniera naturale la reciproca posizione
tra il punto di partenza e quello di arrivo.
Ben diverso è l'atteggiamento quando la destinazione è fuori della
vista, perché occorre sapere in quale posizione relativa esso sia
rispetto al punto in cui ci si trova inizialmente, a patto inoltre di
conoscerlo, per poter scegliere in quale direzione avviarsi
ed infine stabilire quale tragitto percorrere.
Orientiamoci con il sole
Il sole è un astro che nel cielo è in
movimento,
non ha una posizione fissa.
In base alla nostra esperienza, però,
sappiamo che all'alba e al tramonto il moto
del sole
interseca la linea dell'orizzonte,
individuando rispettivamente su di essa
due punti teoricamente fissi
EST OVEST
Orientiamoci con la Stella Polare
L'orientamento con il sole diventa ovviamente
impossibile dopo il tramonto.
Ma anche di notte, in assenza di strumenti,
il cielo ci può ancora aiutare.
E' importante ricordare che il tramonto e l'alba
sono separate dal buio della notte da due fasi, dette crepuscolo,
la cui luminosità è sufficiente per impedire
l'osservazione delle stelle e anche, quindi, l'orientamento.
La durata del crepuscolo, una volta di più per complicare le cose, varia
all'aumentare della latitudine fino ad eliminare di fatto la notte oltre il
circolo polare.
Orientiamoci con la luna
La luna, specialmente se piena, illumina il cielo e
rende più difficoltoso individuare le stelle;
ostacola cioè l'orientamento.
In questo caso conviene far "buon viso a cattivo
gioco" e utilizzare la luna stessa come riferimento.
Con la luna piena si può utilizzare l'orologio,
adottando lo stesso sistema
ma ricordando che il punto cardinale trovato è in
questo caso il Sud.
Orientiamoci con la luna
La luna al primo quarto crescente approssimativamente
indica : alle ore 18 il Sud,
alle ore 24 l‘Ovest.
La luna all'ultimo quarto, calante approssimativamente
indica alle 24 l‘Est
alle ore 6 il Sud.
La luna nuova fortunatamente non si vede e così le stelle
possono essere utilizzate meglio.
Orientiamoci con la
bussola
La terra possiede un campo magnetico la cui
origine non è stata ancora scientificamente
scoperta.
Essa è costituita da un ago calamitato, che, in
virtù della componente orizzontale, orienta un
estremo (in genere dipinto di rosso) verso il polo
magnetico Nord.
Orientiamoci
con i Punti Cardinali
La zona
sull’orizzonte
dove il sole sorge viene
detta oriente o est mentre
quella in cui tramonta è
l’occidente o
ovest,
tracciando una
linea
perpendicolare
alla
congiungente
est-ovest
negli
equinozi,
si
individuano
altri
due
punti, detti Nord e Sud;
quest’ultimo dalla parte in
cui si viene a trovare il
sole a mezzogiorno, il
Nord dal lato opposto.
Questi quattro punti di
riferimento fondamentali,
Est, Sud, Ovest e Nord
sono detti punti cardinali;
aggiungendo ad essi le
direzioni da cui spirano
alcuni venti tipici, si
ottiene la cosiddetta Rosa
dei Venti.
Orientiamoci con la Rosa dei Venti
La rosa dei venti è una
rappresentazione grafica
dei quattro punti cardinali
nord sud est ovest
e dei quattro punti
intermedi che
individuano altrettante
direzioni
nord-est,sud-est, sud-ovest
nord-ovest
Tra questi punti se ne
possono rappresentare
altri otto intermedi
nord-nord-est, est-nord-est
e così via.
Questa rappresentazione
fa corrispondere ai
quattro punti cardinali e
ai quattro punti intermedi
i nomi degli otto venti
conosciuti da tutti i
naviganti.
Eolo,
personaggio della mitologia greca,
è indicato come il dio dei venti
… a proposito di venti
i loro nomi sono:
settentrione o tramontana (da nord)
grecale (da nord-est)
oriente o levante (da est)
scirocco (da sud-est)
mezzogiorno o austro (da sud)
libeccio (da sud-ovest)
occidente o ponente (da ovest)
maestrale (da nord-ovest)
Orientiamoci
con una carta
geografica
Per prima cosa bisogna prendere dei punti di riferimento
che ci consentano di orientare la carta nella maniera giusta.
La possibilità di determinare la posizione delle singole
località della Terra è molto importante. Infatti serve nei casi
di navi in pericolo le quali devono comunicare la loro
posizione per essere soccorse, oppure per coloro che
percorrono lande desolate senza punti di riferimento e che
possono proseguire solo determinando la propria posizione.
Per determinare la posizione delle singole località sulla
Terra si usano le coordinate geografiche
Orientiamoci
con le coordinate geografiche
La posizione di un punto sulla superficie terrestre viene
determinata attraverso le coordinate geografiche. Esse sono
la
latitudine e la longitudine.
La latitudine indica la distanza angolare di un punto
dall'Equatore. Essa viene espressa in gradi o frazioni di grado. La
latitudine all'Equatore è di 0°. La latitudine al Polo Nord è di
+90° o 90°N; la latitudine al Polo Sud è di -90° o -90°S.
La latitudine al Tropico del Cancro è di +23°27', al Tropico del
Capricorno è di -23°27'; al Circolo Polare Artico essa è di +66°33',
al Circolo Polare Antartico è di -33°66'.
Sulla sfera terrestre il sistema per
LE COORDINATE TERRESTRI
orientarsi è abbastanza semplice, si fa
uso di due coordinate, che fanno
riferimento appunto ai parametri di
rotazione, l’equatore e i poli: la
latitudine e la longitudine .
La latitudine misura la distanza del
punto dall’equatore. Si misura lungo il
meridiano del luogo ( il cerchio
perpendicolare all’equatore che passa
per il luogo in cui ci troviamo e per i
due poli). E’ una misura angolare: zero
gradi all’equatore e 90 gradi al polo
(Sud o Nord). I punti aventi la stessa
latitudine stanno sullo stesso parallelo
La longitudine misura la distanza
angolare fra il meridiano del luogo e un
meridiano di riferimento (scelto di
comun accordo tra le nazioni),
attualmente quello che passa per
Greenwich).Anche questa coordinata
indica un arco sull’equatore, quindi può
essere misurata i gradi ( o° a
Greenwich fino a 180° andando verso
est e -180° andando verso ovest).
Per il pensiero antico lo
spazio matematico è
uno spazio astratto,
uniforme; è uno spazio
che non dice nulla finché
non è confinato, in primo
luogo, e differenziato
dall'altro. Quindi gli spazi
sono luoghi e i luoghi
sono ubicabili nel
momento in cui sono a
loro volta contornati da
altri spazi che presentano
diverse qualità: è l'aspetto
qualitativo che determina
il luogo.
Analogamente al caso
dello spazio, che non è
una realtà diversa dalla
qualità fisica dello spazio
o del luogo, anche il
tempo
è regolato
essenzialmente dalla
ciclicità: è il tempo delle
stagioni, è il tempo del
ciclo solare
(Giorgio Stabile, filosofo
contemporaneo)
Il tempo esiste perché dipende dal ritardo e
dall'anticipazione, le cose non accadono tutte
insieme, c'è un prima e un dopo, un movimento
in cui si distingue un tempo …
ed ora un po’ di storia … del Tempo
Fino a tempi brevi le nostre nonne riconoscevano un
giorno più per il santo che non per il numero che
qualificava il giorno.
Il contadino riusciva a
riconoscere la stagione non
certo consultando un
calendario o un manuale di
agricoltura, ma guardando
la vegetazione.
Uno schema che è regolato
sui sei mesi di produzione e
sui sei mesi di stanca
dell'attività agraria. Mesi
in cui la produzione
vegetale suggerisce la
qualità del tempo.
Un tempo, quello agrario,
che non può essere né
sollecitato né invertito.
Dice Dante: "Occorre
aspettare il tempo
opportuno"(Giorgio Stabile,
filosofo contemporaneo)
La concezione del tempo ciclico e del tempo
lineare
.
Il tempo è la dimensione nella
quale si concepisce e si misura
il trascorrere degli eventi. Tutti
gli eventi possono essere
descritti in un tempo che può
essere passato, presente o
futuro.
La complessità del concetto è
da sempre oggetto di studi e
riflessioni filosofiche e
scientifiche da parte dell'uomo.
Il tempo non può essere altro
che la ruota in cui tutti gli
esseri eternamente rinascono
Nel contesto biblico è
introdotta la concezione del
tempo procedente a senso
unico, dove lo svolgimento
storico dell'umanità è
irreversibile, senza possibilità
di ritorno e con una serie di
istanze nelle quali le libere
decisioni dell'uomo, con il loro
apporto di male o di bene, sono
destinate a rimanere tali per
tutta l'eternità.
Il calendario di Giulio Cesare
In epoca repubblicana i Romani usavano il cosiddetto
calendario di Numa che fu soggetto ad abusi ed errori che
portarono a uno sfasamento medio di tre mesi rispetto alle
stagioni;
l'estate era slittata a ottobre e a novembre, mesi che ai tempi
di Numa erano autunnali.
Per rimettere ordine in questa situazione Giulio Cesare,
verosimilmente durante la sua spedizione in Egitto del 47 a.C.
(-46), incaricò l'astronomo alessandrino Sosigene di
progettare un nuovo calendario più funzionale (da Plinio). Tale
calendario, che prese il nome di giuliano, entrò in vigore nel
46 a.C. (-45) che fu un anno del tutto eccezionale; per
riallineare i mesi alle stagioni tradizionali si dovettero inserire
due mesi straordinari tra novembre e dicembre oltre ad
un'ultima intercalazione del mese Mercedonio (da Svetonio));
si ritiene dunque che quell'anno sia stato di 456 giorni.
Il calendario andò a regime nel 45 a.C.
(-44): abolito il mese mercedonio, ogni 4 anni
doveva essere intercalato un giorno in più,
detto bis - sextum perché inserito il giorno
dopo il 24 febbraio (giorno VI dalle calende di
marzo); questo anno speciale prese il nome di
bisestile.
In questo modo l'anno viene ad avere una
durata media di 365 giorni e 6 ore, alcuni
minuti più del vero (e già Ipparco aveva
calcolato tale lunghezza in 365g 5h e 55m,
solo 7 minuti più della stima moderna), un
errore che evidentemente Sosigene considerò
trascurabile, ma che porterà molti secoli più
tardi all'introduzione del calendario
gregoriano.
Il calendario gregoriano
Nel 325 al concilio di Nicea fu rilevato
che l'equinozio di primavera invece di
cadere il 25 marzo, come era al tempo
di Cesare, era anticipato al 21 marzo
per l'imprecisione intrinseca nel
calendario giuliano, che è basato su
una durata media dell'anno di 365
giorni e 6 ore, dodici minuti più del
vero.
Per evitare che il problema si
ripresentasse in futuro, venne
introdotto, sempre su progetto del
Giglio, un nuovo calendario
leggermente modificato che ebbe il
nome di Gregoriano in onore del papa
allora regnante Gregorio XIII.
Le novità di questo calendario sono:
Gli anni secolari (ovvero divisibili per cento) non sono più bisestili. Il secolo
dura dunque 36524 giorni e la durata media dell'anno si avvicina al reale.
Gli anni secolari divisibili per 400, come il 1600 o il 2000, sono invece di
nuovo bisestili, e la durata media dell'anno gregoriano viene così ad essere di
365.2425 pari a 365g 5h49m12s un valore ancor più vicino alla durata
dell'anno tropico che è di 365g 5h 48m 46s.
IL CAMPIONE DEL TEMPO
Per l’uomo la misura del tempo ha
due scopi: uno a lunga scadenza
(per esempio, pianificare la
mietitura) e uno a breve termine
(sapere quando farà buio).
Riguardo al lungo termine, la terra
ci fornisce due unità affidabili con
il giorno e l’anno.
Sfortunatamente, per i periodi più
brevi non ci sono unità
equivalenti.
Per misurare un intervallo di
tempo è sufficiente contare il
numero di volte in cui un
qualunque fenomeno si ripete con
regolarità. Per questo motivo il
tempo non ha mai avuto un
campione da conservare in
cassaforte come è successo per
la lunghezza e il peso. Il campione
di tempo ce l’abbiamo sotto il
naso ogni giorno, è…il giorno!
L’ANNO TROPICO
All’inizio di un nuovo anno, come ogni gennaio che si rispetti, bisogna sostituire il vecchio calendario con quello
nuovo. Ma come si fa a misurare il tempo che trascorre tra il primo gennaio e il 31 dicembre di uno stesso anno?
Non è così semplice stabilire la durata di un anno. L’idea base di un calendario è quella di seguire il ciclo delle
stagioni. Ma a che cosa corrispondono le stagioni dal punto di vista astronomico? Per capirlo, bisogna sapere che
l’asse di rotazione della terra, intorno al quelle la terra ruota in un giorno, non è perpendicolare al piano dell’orbita
terrestre ma è spostato di 23 gradi circa. Ci sono dunque dei momenti dell’anno in cui l’emisfero Nord prende la
luce del Sole in piena faccia e altri momenti in cui è l’emisfero Sud che ne ha diritto: al Sud è estate quando è
inverno al Nord. C’è un momento in cui le situazioni si incrociano: questo avviene quando nessuno dei due emisferi
viene “avvantaggiato”, vale a dire quando il piano che contiene l’equatore terrestre passa per il centro del sole. In
quel preciso momento, che si verifica due volte l’anno, la situazione dei due emisferi si inverte e uno va verso
l’inverno, l’altro verso l’estate. È l’equinozio. Nel giorno in cui la terra passa per il punto dell’equinozio, la durata del
dì è uguale a quella della notte.
QUANTO TEMPO DURA UN ANNO
Ecco allora un’ idea: mettiamoci
nel
punto
dell’equinozio,
facciamo partire un cronometro
e aspettiamo il ritorno a questo
equinozio. Il cronometro si
fermerà
sulla
seguente
misurazione:
365 giorni, 5 ore, 48 minuti, 46
secondi.
Questo è chiamato anno tropico.
Quello
che
chiamiamo
comunemente giorno è il giorno
solare che è stato diviso per
convenzione in 24 ore. Il
secondo è l’intervallo di tempo
che si ottiene dividendo il giorno
solare medio in 86400 parti
uguali .Nel 1967
La Conferenza Generale dei Pesi
e delle Misure(CGPM)
ha
ridefinito il secondo come il
tempo impiegato da un isotopo
di cesio per vibrare 9192631770
volte in particolari condizioni.
Così si sfrutta la vibrazione
atomica perché e un fenomeno
ciclico
più
preciso
della
rotazione terrestre.
Misuriamo il tempo
I fisici definiscono il tempo
attraverso la sua misura e ciò
presenta alcune aporie. È necessario
avere uno strumento che sia
ripetitivo e contemporaneamente
possegga un qualche elemento di
novità. Ad esempio in un orologio
analogico con datario le lancette
ruotano ripetitivamente (tempo
circolare) e il datario (tempo lineare)
che cambia allo scoccare della
mezzanotte. Dunque il tempo
possiede ripetizione e differenza,
caratteristiche che di solito troviamo
separate.
Candela
marcatempo
L’orologio ad acqua
Fra i più antichi strumenti usati per misurare il tempo
si possono ricordare le clessidre ad acqua, nelle
quali il trascorrere del tempo veniva indicato
dall'abbassamento del liquido contenuto in un
recipiente e fatto defluire lentamente attraverso un
piccolo foro; le prime di esse sono dovute agli Egizi e
risalgono al XVI secolo a.C., mentre sono molto più
recenti (IX secolo d.C.) quelle a sabbia.
Ctesibio (scienziato Alessandrino – 124 a.C.), uno dei massimi
inventori dell'antichità, progettò e costruì nel I secolo d.C.
un orologio ad acqua, o clessidra, capace d'indicare
automaticamente tale escursione.
In dettaglio funzionava mediante uno stillicidio tra due
recipienti. Il livello dell'acqua nel superiore era mantenuto
costante per la regolarità del deflusso. Nell'inferiore,
invece, si innalzava lentamente in 24 ore. Con l'acqua
saliva un galleggiante e scendeva il contrappeso
vincolatogli con una catenella, il cui andirivieni poneva in
rotazione un indice in ragione del trascorrere del tempo.
Dopo 24 ore un sifone esauriva l'acqua riavviando il ciclo.
Meridiana o quadrante solare
L’ orologio solare è uno strumento
tecnologicamente molto semplice,
costituito da un oggetto il cui scopo è
quello di generare un'ombra.
In base alla posizione e alla lunghezza
dell'ombra, l'uomo desume l'ora. Per
poter leggere questa informazione
occorre che l'ombra si muova su uno
sfondo opportunamente
contrassegnato da linee di riferimento.
L'oggetto che genera l'ombra prende il
nome di gnomone e può assumere la
forma, le dimensioni e l'aspetto più
strani e curiosi possibili, anche se
normalmente lo si ritrova a forma di
asta o di lamiera tagliata a triangolo.
Lo sfondo sul quale viene raccolta
l'ombra e si legge l'ora prende il nome
di quadro o quadrante. Anch'esso può
avere le forme più disparate sebbene
la forma più frequentemente usata sia
quella della superficie piana.
Sistemati, in maniera opportuna,
questi due oggetti (e ovviamente
tracciati i riferimenti sul quadro) non
c'è da fare altro.
A tutto il resto penserà il Sole.
L’orologio meccanico
La parola "orologio"
deriva dal greco
horológion "che indica
l'ora" composto di
hora- "ora" e -lógion
derivante dal tema di
légo "io conto".
L'orologio meccanico è
un'invenzione cinese
Nel 1309 Milano fu la prima città al
mondo ad avere un orologio
meccanico in ferro, posto sul
campanile della chiesa di S.
Eustorgio. Questi grandi orologi
pubblici sono costruiti per volere
delle autorità civili in opposizione
alla scansione del tempo tramite le
campane delle chiese, quindi
contro le autorità religiose;
dunque accanto al campanile del
duomo appare la torre del
comune. Inizialmente era notevole
la dimensione di questi orologi,
così come la loro imprecisione, ma
in seguito saranno miniaturizzati e
perfezionati per permetterne l'uso
sulle navi.
Dopo il viaggio di Colombo il
perfezionamento degli orologi
s'intreccia con la navigazione
a mare aperto: l'unico modo di
calcolare la longitudine è
avere un orologio che non
risenta del rollio della nave.
Proprio nella navigazione
risulterà evidente la
contraddizione fra tempo
circolare e tempo lineare.
Nel diario del veneto Pigafetta
(imbarcato con Magellano
nella circumnavigazione del
mondo) è annotata una
scoperta per l'epoca
sconcertante.
Quando a termine del viaggio
verso ovest approdarono a
San Lucar si accorsero di aver
perso un giorno. Per la prima
volta gli europei si
interrogarono sull'effettiva
natura del tempo, prima
ritenuto proprietà di Dio.
Questa scoperta rese
contraddittorio il concetto di
tempo agli europei, non
riuscivano infatti a spiegarsi
perché mai navigando a ovest
si perdesse un giorno
e nella direzione contraria
invece lo si guadagnasse.
DAL QUADRANTE SOLARE …
Certamente i quadranti solari
permisero molto presto di dividere il
giorno in varie parti, ma l’operazione
era poco precisa e, soprattutto lr
meridiane potevano essere usate solo
con il bel tempo. Fu necessario dunque
inventare altri strumenti . I primi furono
dei sistemi a flusso come la clessidra
che, però, non erano molto precisi e
davano una definizione di unità di
tempo che variava, a seconda dello
strumento.
Nel X secolo fecero la loro comparsa i
primi orologi che , invece di lasciar
scorrere un fluido, utilizzavano la
caduta di un peso attaccato ad una
catena per azionare una ruota. Ma
anche questi avevano un margine di
errore di un’ora al giorno.
Nel 500 si racconta che, durante una
messa, Galileo, ancora bambino, notò
che le oscillazioni del lampadario
appeso al soffitto della chiesa
avvenivano a intervalli di tempo
regolari . Crescendo mise in piedi una
teoria nella quale dimostrava che,
quando un pendolo non fa movimenti
troppo ampi, la frequenza di questi
movimenti ( numero di oscillazioni per
unità di tempo) è effettivamente
costante.
… ALL’OROLOGIO ATOMICO
Questa proprietà venne sfruttata per la
costruzione di orologi a pendolo e
permise di guadagnare una buona
precisione della misura del tempo.
“Una volta era facile: lo
spazio da un lato, il tempo
dall’altro.
E poi è arrivato Einstein, e
con lui un altro modo di
vedere il mondo.
Decisamente questi fisici ci
rovinano il tempo!”
[Le Monde de Camille di Chérif Zananiri]