Πως να δημιουργήσετε εκλείψεις στην τάξη Teach article

Μετάφραση από την Αιμιλία Ξανθοπούλου (Emily Xanthopoulos). Κατά την διάρκεια μιας έκλειψης, ο Ήλιος η το Φεγγάρι φαίνεται να εξαφανίζεται. Τι συμβαίνει; Γιατί να μην…

Η απαλά δομημένη λάμψη
του ηλιακού στέμματος,
όπως φαινόταν κατά την
διάρκεια της ολικής
έκλειψης του Ήλιου στις 7
Μαρτίου 1970. Η κορώνα
είναι ορατή στο γυμνό
μάτι μόνο κατά την
διάρκεια της έκλειψης

Η εικόνα προσφέρθηκε
από NSO / AURA / NSF

Οι ηλιακές και σεληνιακές εκλείψεις είναι αστρονομικά φαινόμενα που έχουν βυθιστεί μέσα στον μύθο και τον θρύλο καθ’ όλη την διάρκεια της ιστορίας. Οι αρχαίοι Κινέζοι, για παράδειγμα, πίστευαν ότι οι ηλιακές εκλείψεις συνέβαιναν όταν ο ουράνιος δράκος καταβρόχθιζε τον Ήλιο. Ακόμη και η Κινέζικη λέξη για την έκλειψη , ‘chih’, σημαίνει ‘για να φάει’.

Επειδή οι εκλείψεις είναι συχνές και μπορούν να παρατηρηθούν χωρίς τηλεσκόπιο, είναι ένα εξαίσιο θέμα με το οποίο μπορούμε να εισάγουμε την αστρονομία στο σχολείο. Αυτό το άρθρο περιγράφει μια απλή δραστηριότητα που μπορεί να βοηθήσει τους μαθητές ηλικίας 6-14 να καταλάβουν τις εκλείψεις, το Ηλιακό μας Σύστημα και την κίνηση της Γης και της Σελήνης μέσα σ’ αυτό. Οι μαθητές ξεκινούν με την κατασκευή και την χρήση του δικού τους μοντέλου του Ήλιου, της Σελήνης και της Γης. Για να εμπεδώσουν και να επεκτείνουν αυτά που έμαθαν, το UNAWE projectw1 – ένα πρόγραμμα αστρονομίας που προωθεί την γνώση για το σύμπαν – τότε δίνει την δυνατότητα στους μαθητές να δουλέψουν με άλλους μαθητές από όλο τον κόσμο. Ποια ώρα της ημέρας είναι για αυτούς; Ποια εποχή; Τι μπορούν να δουν στον ουρανό σε μια δεδομένη χρονική στιγμή;

Σεληνιακές εκλείψεις

Αν και η Σελήνη εμφανίζεται έντονα στον νυχτερινό ουρανό, στην πραγματικότητα δεν ακτινοβολεί αλλά απλά αντανακλά το φως από τον Ήλιο. Το σχήμα της Σελήνης που βλέπεις εξαρτάται και από το που βρίσκεσαι εσύ πάνω στην Γη και από το που βρίσκεται η Σελήνη στην τροχιά της γύρω από την Γη. Κάθε μήνα η Σελήνη συμπληρώνει έναν κύκλο (μια χρονική περίοδο) ξεκινώντας ως ένας πλήρης σε σχήμα κύκλος (πανσέληνος), συρρικνώνοντας στην συνέχεια ώστε να γίνει σχεδόν αόρατη (νέα σελήνη), και μετά διογκώνοντας ξανά σε πλήρη κύκλο˙ αυτά τα στάδια ονομάζονται φάσεις της Σελήνης (σχήμα 1). Για να μάθετε περισσότερα, δείτε το άρθρο Mitchell et al., 2008.

Σχήμα 1: Οι φάσεις της Σελήνης. Οι κύκλοι αντιπροσωπεύουν τις τροχιές της Γης γύρω από τον Ήλιο και της Σελήνης γύρω από την Γη. Οι σκιασμένες περιοχές αντιπροσωπεύουν σκοτάδι: ανά πάσα στιγμή, το ένα μισό της Γης και το ένα μισό της Σελήνης φωτίζονται από τον Ήλιο.
A: Σε αυτό το στάδιο της τροχιάς της Σελήνης γύρω από την Γη, αν είναι βράδυ για σένα στην Γη, μπορείς να δεις μόνο μισή από την φωτισμένη (ημέρα) πλευρά της Σελήνης. Και έτσι η Σελήνη εμφανίζεται ως ημικύκλιο
B: Σε αυτό το στάδιο της τροχιάς της Σελήνης γύρω από την Γη, αν είναι βράδυ για σένα στην Γη, μπορείς να δεις ολόκληρη την φωτισμένη (ημέρα) πλευρά της Σελήνης. Και έτσι η Σελήνη εμφανίζεται ως πλήρης κύκλος (πανσέληνος)

Οι εικόνες προσφέρθηκαν από Marissa Rosenberg (τα διαγράμματα) και NASA (οι εικόνες της Σελήνης)
 

Συνήθως, όταν η Σελήνη είναι στην απώτερη πλευρά της Γης από τον Ήλιο (σχήμα 1B), τα τρία σώματα δεν βρίσκονται σε μια ευθεία γραμμή˙ αντί αυτού, η Σελήνη είναι λίγο πάνω από την Γη και είναι ακόμη φωτισμένη, και έτσι βλέπουμε την πανσέληνο. Περιστασιακά, ωστόσο, η Γη περνάει ακριβώς μεταξύ του Ήλιου και της Σελήνης, και η Σελήνη βρίσκεται τελείως στην σκιά της Γης – το ονομάζουμε αυτό σεληνιακή έκλειψη. Μπορείς να την δεις με το γυμνό μάτι, καθώς η Σελήνη μπαίνει στην σκιά της Γης ( σκιά) και την διασχίζει, προσλαμβάνοντας ένα όμορφο αμυδρό κόκκινο χρώμαw2. Ενώ η Σελήνη μπαίνει και βγαίνει από την σκιά, μπορείς ακόμη να δεις την καμπύλη της Γης να προκαλεί μερική σκίαση της Σελήνης. Αυτή η μερική σκιά ονομάζεται παρασκιά.

Διαδοχικές εικόνες (από κάτω δεξιά προς πάνω αριστερά) της Σελήνης καθώς διασχίζει αργά στην σκιά της Γη
Η εικόνα προσφέρθηκε από Dylan O’Donnell / deography.com

Ηλιακές εκλείψεις

Το ‘diamond ring’ (το
διαμαντένιο δαχτυλίδι) εφέ
συμβαίνει μόνο όταν μια
πολύ μικρή φέτα του Ήλιου
είναι ορατή γύρω από την
Σελήνη κατά την ολική
ηλιακή έκλειψη

Η εικόνα προσφέρθηκε από
Bill Livingston, NSO / AURA
/ NSF

Σε αντίθεση με τις σεληνιακές εκλείψεις, οι ηλιακές εκλείψεις είναι πολύ σπάνιες. Οι περισσότεροι άνθρωποι δεν θα δουν καμία γιατί οι ηλιακές εκλείψεις είναι ορατές μόνο από σχετικά μικρές περιοχές στην Γη ανά πάσα στιγμή. Οι ηλιακές και σεληνιακές εκλείψεις έχουν κάπως διαφορετικά αίτια: κατά την διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης, εμείς είμαστε στην σκιά. Όταν η Σελήνη περνά ακριβώς μπροστά από τον Ήλιο, ρίχνει μια σκιά στην Γη. Επειδή το φαινόμενο μέγεθος της Σελήνης είναι τόσο πολύ μικρότερο από αυτό του Ήλιου, αυτή η σκιά μπορεί να είναι ορατή μόνο από μια μικρή περιοχή της Γης.

Για να το καταλάβετε αυτό, κρατήστε τον αντίχειρά σας μπροστά από τον Ήλιο έτσι ώστε αυτός να είναι τελείως καλυμμένος. Τα μάτια σας είναι στην σκιά του αντίχειρά σας, αλλά δεν επηρεάζει τον άτομο που στέκεται δίπλα σας, καθώς δεν βρίσκονται στην ίδια σκιά. Βλέπουν κανονικά τον Ήλιο. Μόλις η Σελήνη κινηθεί κατευθείαν μεταξύ της Γης και του Ήλιουw3, ο ουρανός εμφανίζει ένα τρομακτικό λυκόφως, που προκαλεί στα ζώα μια σύγχυση. Ο αέρας ψύχεται και, κατά την διάρκεια της ολικής έκλειψης, η Σελήνη εμφανίζεται σαν ένας μαύρος δίσκος στον ουρανό που περιβάλλεται από ένα στέμμα φωτιάς. Αυτή η φωτιά είναι στην πραγματικότητα ο Ήλιος πίσω από την Σελήνη˙ καθώς περνάει η Σελήνη, το πλήρες φλεγόμενο φως του Ήλιου επιστρέφει.

Εκλείψεις στην σχολική αίθουσα

Η κατασκευή του συστήματος Ήλιου-Γης-Σελήνης όπως περιγράφεται παρακάτω θα επιτρέψει στην τάξη σας να ανακαλύψει πως και γιατί συμβαίνουν οι εκλείψεις. Θα μπορούν να καταλάβουν ακριβώς τι βλέπουν αν ποτέ δουν μια αληθινή έκλειψη. Η κατασκευή του μοντέλου, που δεν είναι σε κλίμακα, χρειάζεται περίπου 45 λεπτά.

Βήμα 3: κατασκευάζοντας
την βάση που θα στηρίζει
την Γη

Η εικόνα προσφέρθηκε από
Marissa Rosenberg

Υλικά

Για κάθε μοντέλο, θα χρειαστείτε:

  • Κολλητική ταινία
  • Κόλλα
  • Δύο σωλήνες από χαρτόνι (π.χ. άδεια ρολά τουαλέτας)
  • Φακός
  • Ψαλίδι (κατάλληλο για να κόβετε χαρτόνι)
  • Αλουμινόχαρτο
  • Ανθεκτικό αλλά εύκαμπτο σύρμα (35-50 εκατοστά σε μήκος)
  • Μπάλα από φελιζόλ στο μέγεθος ενός μεγάλου πορτοκαλιού
  • Μπάλα του πινγκ πονγκ (η μπάλα από φελιζόλ ίδιου μεγέθους)
Βήμα 5: Τοποθετώντας την
Γη στην βάση της

Η εικόνα προσφέρθηκε από
Marissa Rosenberg
  • Μεγάλη λωρίδα από χαρτόνι (περίπου 60 εκατοστά σε μήκος και όχι λιγότερο από 20 εκατοστά σε πλάτος)
  • Στοίβα από βιβλία η περιοδικά

Μέθοδος

  1. Χωρίστε την τάξη σε ομάδες των τριών η τεσσάρων. Δώστε σε κάθε ομάδα τα δικά τους υλικά για να κατασκευάσουν το μοντέλο.
  2. Πάρτε τον έναν σωλήνα από χαρτόνι κάντε μια σειρά από μικρές (2 εκατοστά) όμοιες, κάθετες τομές γύρω από την περιφέρεια σε κάθε άκρο.
  3. Σε κάθε άκρο, κάμψτε τα κομμένα κομμάτια προς τα έξω, και καθίστε τον σωλήνα όρθιο. Στο πάνω μέρος, οι κομμένες άκρες θα πρέπει να απλώνονται όπως ένα λουλούδι (δείτε την εικόνα).
  1. Χρησιμοποιώντας κολλητική ταινία, στερεώστε στο ένα άκρο του σωλήνα από χαρτόνι την λωρίδα από χαρτόνι˙ αυτή είναι η βάση για το μοντέλο. Ο σωλήνας πρέπει να είναι σε απόσταση τουλάχιστον 30 εκατοστά από την μια άκρη της λωρίδας από χαρτόνι.
  2. Χρησιμοποιώντας κολλητική ταινία η κόλλα, συνδέστε την μεγαλύτερη μπάλα στο ανοιχτό λουλούδι του σωλήνα. Αυτή η μπάλα είναι η Γη.
  3. Βήμα 10: Λυγίζοντας το
    σύρμα ώστε οι ισημερινοί
    της Σελήνης και της Γης να
    βρίσκονται στο ίδιο ύψος.
    Κάντε κλικ στην εικόνα για
    μεγέθυνση.

    Η εικόνα προσφέρθηκε από
    Marissa Rosenberg

    Καλύψτε την μικρότερη μπάλα με αλουμινόχαρτο, με την γυαλιστερή πλευρά προς τα έξω. Αυτή είναι η Σελήνη.

  4. Βάλτε την μια άκρη του σύρματος στην κορυφή της Γης, ώστε το σύρμα να είναι κάθετο.
  5. Μετρήστε το μήκος ενός δακτύλου κατά μήκος του σύρματος. Λυγίστε το σύρμα σε ορθή γωνία για να σας δώσει έναν οριζόντιο βραχίωνα.
  6. Βάλτε την άλλη άκρη του σύρματος μέσα στην Σελήνη.
  7. Περίπου στη μέση της απόστασης μεταξύ της Γης και της μακρινής πλευράς της λωρίδας από χαρτόνι, μετρήστε ένα μήκος ίσο με ένα δάκτυλο στο σύρμα και λυγίστε το προς τα κάτω σε ορθή γωνία, προς την βάση από χαρτόνι. Ο ισημερινός της Σελήνης θα πρέπει να βρίσκεται στο ίδιο ύψος με τον ισημερινό της Γης.
  8. Εξισορροπήστε τον φακό σε μια στοίβα από βιβλία η περιοδικά στην άλλη άκρη της λωρίδας από χαρτόνι από αυτήν που βρίσκεται η Γη. Σιγουρευτείτε ότι το ύψος είναι σωστό: το μέσο της δέσμης φωτός του φακού θα πρέπει να χτυπά τον ισημερινό της Γης. Αν η δέσμη φωτός είναι πολύ διάχυτη, βάλτε τον δεύτερο σωλήνα από χαρτόνι στην άκρη από τον φακό ώστε να κατευθύνεται το φως οριζόντια. Εξασφαλίστε ότι η δέσμη χτυπά απευθείας το πλησιέστερο μισό της Γης και της Σελήνης. Αν η δέσμη φωτός δεν είναι αρκετά φωτεινή, μετακινήστε την στοίβα με τα βιβλία πιο κοντά.
Βήμα 11: Ρυθμίζοντας την
Σελήνη και τον Ήλιο ώστε
το φως από τον Ήλιο να
χτυπά τον ισημερινό της
Γης και η Σελήνη να μπορεί
να μπλοκάρει απευθείας τις
ακτίνες του Ήλιου από το να
φτάσουν στην Γη

Η εικόνα προσφέρθηκε από
Marissa Rosenberg

Χρησιμοποιώντας το μοντέλο

Διάρκεια: 30-45 λεπτά.

Δημιουργώντας μια ηλιακή
έκλειψη. Κάντε κλικ στην
εικόνα για μεγέθυνση.

Η εικόνα προσφέρθηκε από
Marissa Rosenberg
  1. Ρωτήστε τους μαθητές σας αν έχουν δει ποτέ έκλειψη. Ήταν αυτή μια ηλιακή η σεληνιακή έκλειψηw4? Εξηγήστε ότι οι ηλιακές εκλείψεις είναι πιο σπάνιες αλλά σήμερα θα είναι αρκετά τυχεροί και θα δουν και τις δύο.
  2. Δημιουργήστε μια ηλιακή έκλειψη. Σταθείτε απέναντι από τον φακό και κουνήστε το σύρμα γύρω-γύρω μέχρι η Σελήνη να ρίξει μια σκιά πάνω στην Γη˙ αν χρειαστεί, χαμηλώστε τα φώτα. Η Σελήνη βρίσκεται τώρα μεταξύ της Γης και του Ήλιου και μπλοκάρει την ηλιοφάνεια σε μερικούς ανθρώπους στην Γη. Επισημάνετε ότι μόνο άνθρωποι άμεσα στην σκιά βλέπουν την ολική έκλειψη του Ήλιου. Μπορείτε να δείξετε πως κινείται η σκιά περιστρέφοντας αργά το σύρμα.
  1. Τώρα δημιουργήστε μια σεληνιακή έκλειψη. Σταθείτε απέναντι από τον φακό και μετακινείστε το σύρμα ώστε η Σελήνη να είναι πίσω από την Γη. Καθόλου φως δεν πρέπει να χτυπά την Σελήνη: Η Γη είναι ανάμεσα στον Ήλιο και την Σελήνη, και ρίχνει μια σκιά πάνω σε ολόκληρη την Σελήνη. Εξηγήστε, ότι σε αντίθεση με ότι συμβαίνει στην ηλιακή έκλειψη, κατά την διάρκεια της σεληνιακής έκλειψης ολόκληρη η ‘σκοτεινή πλευρά’ της Γης μπορεί να δει την σεληνιακή έκλειψη.

Παγκόσμια συνεργασία

Δημιουργώντας μια ηλιακή
έκλειψη. Κάντε κλικ στην
εικόνα για μεγέθυνση.

Η εικόνα προσφέρθηκε από
Marissa Rosenberg

Η συνεργασία με άλλα σχολεία από όλο τον κόσμο μπορεί να βοηθήσει τους μαθητές σας να καταλάβουν το θέμα ακόμη καλύτερα.

  1. Επικοινωνήστε με το UNAWEw1 για να κανονίσει μια συνεδρία μέσω Skype με μια σχολική τάξη σε κάποιο άλλο μέρος του κόσμου. Το UNAWE θα προσπαθήσει να συνδέσει σχολεία που μιλούν την ίδια γλώσσα.
  2. Βάλτε του μαθητές της τάξης σας σε ζευγάρια˙ θα μιλήσουν σε ζευγάρια μαθητών από την συνεργάτιδα τάξη.
  3. Ζητήστε από κάθε ζευγάρι μαθητών να κάνει μια λίστα με πέντε σχετικές ερωτήσεις που θα θέσει στους διεθνείς συνεργάτες. Οι δύο πρώτες ερωτήσεις μπορεί να είναι:

Ηλικίες 6-10:

  • Πως σου φαίνεται ο ουρανός ακριβώς αυτήν την στιγμή; Τι ώρα είναι;
  • Γνωρίζεις καθόλου ιστορίες η μύθους για τον λόγο που συμβαίνουν οι εκλείψεις;

Ηλικίες 10-14:

  • Υπάρχουν καθόλου δεισιδαιμονίες σχετικά με τις εκλείψεις στην κουλτούρα σου;
  • Αν γινόταν σεληνιακή έκλειψη, θα μπορούσαμε και οι δύο να την δούμε ακριβώς την ίδια ώρα; Ποια θα ήταν η απάντηση στην ίδια ερώτηση για μια ηλιακή έκλειψη; [Οι απαντήσεις θα εξαρτηθούν από την τοποθεσία των δύο εμπλεκόμενων χωρών.]
  1. Κατά την διάρκεια της συνεδρίας μέσω Skype, τα ζευγάρια των μαθητών μπορούν να κάνουν τις ερωτήσεις εναλλάξ και να ηχογραφούν τις απαντήσεις.
  2. Μετά την συνεδρία μέσω Skype, οι μαθητές σας μπορούν να παρουσιάσουν τους διεθνείς συνεργάτες και τις απαντήσεις τους στην υπόλοιπη τάξη.
Ηλιακή έκλειψη τριών
τετάρτων όπως
παρατηρήθηκε στο Kitt Peak
Vacuum Telescope στις 10
Ιουνίου 2002

Η εικόνα προσφέρθηκε από
Bill Livingston, NSO / AURA
/ NSF

Συζήτηση

Ηλικίες 6-10:

Κατά την διάρκεια μιας σεληνιακής έκλειψης:

  • Ποιο φωτεινό σώμα βρίσκεται στην σκιά; Ποιο σώμα ρίχνει την σκιά;
  • Μπορούν να την δουν όλοι στην κόσμο; Ποιος δεν μπορεί να δει μια σεληνιακή έκλειψη;

Κατά την διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης:

  • Ποιο φωτεινό σώμα είναι καλυμμένο; Ποιο σώμα μπλοκάρει το ηλιακό φως;
  • Μπορούν να την δουν όλοι στην κόσμο; Ποιος δεν μπορεί να δει μια ηλιακή έκλειψη;
  • Ζωγραφίστε μια εικόνα που να δείχνει τις θέσεις της Σελήνης, της Γης και του Ήλιου κατά την διάρκεια μιας σεληνιακής και μιας ηλιακής έκλειψης. (Χρησιμοποιείστε το μοντέλο για βοήθεια.)
  • Βλέπεις σεληνιακές εκλείψεις κατά την διάρκεια της νύχτας η της ημέρας; Η ίδια ερώτηση για τις ηλιακές εκλείψεις;
  • Γιατί είναι οι ηλιακές εκλείψεις τόσο πιο σπάνιες σε σχέση με τις σεληνιακές εκλείψεις;

Ηλικίες 10-14:

  • Κατά την διάρκεια την ηλιακής έκλειψης, τι θα έβλεπες αν στεκόσουν στην Σελήνη και κοιτούσες την Γη;
  • Ποια είναι η φάση της σελήνης κατά την διάρκεια μιας ηλιακής έκλειψης; Και κατά την διάρκεια μιας σεληνιακής έκλειψης;
  • Γιατί δεν βλέπουμε μια σεληνιακή έκλειψη κατά την διάρκεια κάθε πανσέληνου;
  • Έχουν οι άλλοι πλανήτες εκλείψεις;

Download

Download this article as a PDF

References

Web References

Resources

Author(s)

Η Marissa Rosenberg πήρε το πτυχίο της στην αστροφυσική από το Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνιας, Los Angeles (UCLA), ΗΠΑ, και έπειτα έκανε το μάστερ της στο International Space University στο Στρασβούργο, Γαλλία. Αυτήν την στιγμή κάνει το διδακτορικό της στο Leiden Observatory στην Ολλανδία.

Η Marissa εμπλέκεται με το πρόγραμμα EU Universe Awareness, γράφοντας άρθρα αστρονομίας για παιδιά. Έχει επίσης ολοκληρώσει τρία χρόνια επιστημονικής κατάρτισης των εκπαιδευτικών μέσω του προγράμματος Teach της Καλιφόρνιας στο UCLA.


Review

Οι εκλείψεις παρέχουν μια εξαιρετική ευκαιρία στους μαθητές ώστε να καταλάβουν πως η ημέρα, η νύχτα και οι εποχές επηρεάζονται από την θέση μας στη Γη σε σχέση με τις θέσεις του Ηλίου και της Σελήνης. Αυτό το άρθρο περιγράφει εμπειρικές δραστηριότητες στις οποίες οι μαθητές κατασκευάζουν ένα μοντέλο της Γης, της Σελήνης και του Ήλιου για να δείξουν τις σεληνιακές και ηλιακές εκλείψεις. Τα μοντέλα ουρανίων σωμάτων χρησιμεύουν στο να φέρουν πιο κοντά στον μαθητευόμενο μαγευτικά φαινόμενα και επιτρέπει στους μαθητές να βγάλουν νόημα από έναν κατά τα άλλα μυστηριώδη ουρανό.

Αυτό το άρθρο επίσης αυξάνει τις πιθανότητες ώστε μαθητές από διάφορες χώρες να συνδέονται μέσω τηλεδιάσκεψης με άλλες τάξεις από όλο τον κόσμο και έτσι να μπορούν να καταλάβουν καλύτερα πως ότι βλέπουμε στον ουρανό σε οποιαδήποτε στιγμή επηρεάζεται από το που βρισκόμαστε πάνω στην Γη. Οι μαθητές μαθαίνουν καλύτερα όταν αισθάνονται ότι κατέχουν την εμπειρία. Με αυτόν τον τρόπο και ο δέκτης και ο πομπός βιώνουν την μάθηση μέσα στο πλαίσιο (έχοντας μια γενική εικόνα).


Angela Charles, Μάλτα




License

CC-BY-NC-SA