astronomia
(rivisto il 29 ottobre 23)
Per insegnare astronomia a scuola può essere utile disporre di esemplificazioni cinematche da usare come strumento illustrativo.
Di sicuro esporre a voce non è efficace, ci si serve almeno di disegni alla lavagna. Meglio usare diapositive che illustrano meglio e con più cura quanto si sta spiegando.
Ancora meglio usare esempi che mostrano i movimenti ottenuti integrando numericamente l'equazione della gravitazione universale di Newton.
Con questo articolo si mettono a disposizione sia simulazioni che animazioni.
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Con l'utilizzo di scratch vengono illustrati alcuni eventi astronomici che riguardano la l'orbitazione della Luna intorno alla Terra con le sue fasi, l'eclisse di Sole e l'eclisse di Luna. In aggiunta sono disponibili altrettanti video che illustrano gli eventi tramite diversi progetti di Scratch appositamente realizzati (nota 1).
L'orbita lunare e le fasi
L'orbita lunare e fasi lunari sono stati ricostruiti con il progetto di Scratch "Fasi lunari" 
illustrati in questo 
(nota 2).
Si tratta di considerare la posizione della Luna rispetto al Sole e alla Terra mentre la Luna orbita intorno alla Terra. SI parla di mezze lune e luna piena, primo quarto e ultimo quarto, terminatore, lunazione....
Dalla Terra si vede sempre la stessa faccia della Luna ma la parte illuminata dal Sole è sempre una porzione che dipende dall'angolo di visuale dato dalla posizione della Luna rispetto a noi e al Sole.
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Una sonda spaziale che deve viaggiare lungo traiettorie che si dispiegano lontano dalla Terra per raggiungere altri pianeti o uscire dal sistema solare, come è avvenuto per le sonde Voyager, deve avere una velocità adatta per portare a termine la missione nonostante l'attrazione gravitazionale esercitata dal Sole e dagli altri pianeti.
I satelliti in orbita intorno alla Terra devono raggiungere le velocità necessarie per seguire traiettorie chiuse intorno ad essa; la gravità prevalente in questo caso è quella della Terra stessa.
Quando ci si allontana molto dalla Terra cominciano a farsi sentire i campi gravitazionali del Sole prima di tutto e anche degli altri pianeti qualora gli passasse abbastanza vicino.
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Il progetto di Scratch "pianeti" è stato realizzato per osservare le orbite dei pianeti del Sistema Solare integrando l'equazione della gravità universale per ciascun pianeta trascurando l'interazione fra i pianeti.
Non è una animazione ma una simulazione che calcola la posizione usando esclusivamente l'espressione della legge della gravità di Newton.
Si preme [tasto I] e poi [tasto P] per osservare il moto orbitale dei quattro pianeti rocciosi.
Prima di avviare il moto si può modificare la scala con i tasti [3] o [4] per comprendere anche l'orbita di Giove e [5] o [6] per vedere Saturno.
Le orbite disegnate corrispondono ai dati orbitali per quanto riguarda la proporzione fra semiassi maggiori, eccentricità, posizione del perigeo, durata della rivoluzione. La dimensione del pianeta è invece sproporzionatamente grande ma si doveva pur assegnare almeno qualche pixel per vederlo.
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(Nuova versione, rifatta a febbraio 2022)
Con Scratch 3 è stata realizzata una simulazione da usare per calcolare con metodi numerici la traiettoria che percorrerà un oggetto spaziale che viene lanciato all'interno di un campo gravitazionale con una velocità fissata dall'utente.
Una volta che l'oggetto è stato posizionato nei dintorni della Terra sono possibili diverse evoluzioni a seconda della posizione, della velocità e della sua direzione iniziali.
Sarà la legge della gravitazione a fissare l'evoluzione della traiettoria.
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Per motivi didattici mi è capitato di dover rappresentare un modello di planetario in un corso di formazione.
In genere ci si occupa di confrontare le dimensioni dei pianeti fra di loro e con il Sole trascurando, quasi fosse un fastidioso impiccio, la riproduzione nella stessa scala delle distanze.
Ovviamente su un libro di testo non si possono disegnare pianeti con le dimensioni e le distanze in proporzione: è così immenso il vuoto interplanetario che non si risce proprio a rappresentarlo in poco spazio. Ma è questo il motivo per cui lo ritengo didatticamente necessario.
Uno sviluppo interessante di questo approccio è stato anche quello di immedesimarsi nei pianeti per compiere la rivoluzione intorno al Sole e prendere atto delle posizione reciproche che i pianeti assumono con l'evolvere del tempo: una persona deve muoversi in un orbita ristretta per rappresentare Mercurio, uno in un'orbita un po' più ampia per rappresentare Venere e così via e ciascuno deve percorrere un tratto di orbita in proporzione allo spazio percorso in due settimane ricavabile dalla velocità orbitale di ciascuno.
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La gravitazione di tre corpi Conteggio articoli: 5
Simulazione del comportamento di tre corpi attratti gravitazionalemente-