Certaines démonstrations d’astronomie de base pour premiers âges du primaire

Original: http://fuse.pha.jhu.edu/~wpb/globe.html

William P. Blair, l’Université Johns Hopkins
Novembre 2001 Version 1.1

Matériaux:

  • Une terre de ballon de plage (ou fac-similé raisonnable)
  • Un ballon de lune (ou d’un autre boule environ 0,3 fois la taille du ballon de plage)
  • Forte source de lumière dirigée (un projecteur de diapositives est bon)
  • Une salle importante qui peut être obscurci quand on le désire.
  • (Quelques autres accessoires sont décrits ci-dessous en cas de besoin.)

Introduction:

Il ya toute une série d’idées et de concepts astronomiques qui peut être démontré avec ces matériaux simples et un peu d’ingéniosité de votre part. Veillez à adapter la discussion au groupe de votre auditoire d’âge. Pour les plus jeunes, garder les choses simples. Il suffit de les introduire à une partie de la terminologie et des concepts généraux (la terre est ronde, la lune se déplace autour de la terre dans un grand cercle appelé une «orbite», etc) peut être suffisant. Mais pour plus élémentaire, même des concepts tels que les éclipses et la cause de saisons peuvent être démontrés.

Pour les parties de manifestations qui nécessitent le «soleil», un projecteur de diapositives mis en place sur un côté et un bénévole adulte qui peut allumer le projecteur et allumez la salle s’éteint. (Note: les ampoules de projecteur de diapositives sont BRIGHT: ne laissez pas les élèves regardent dans le projecteur de diapositives!) En fonction de votre propre set-up, il peut être utile pour l’adulte accompagnateur pour déplacer le faisceau du projecteur de diapositives à vous suivre lors de la manifestation (si vous avez besoin de se déplacer).

En aucun cas, faire toutes les démonstrations ont à faire pour être efficace, et certainement pas tout en une seule séance. Choisir pour votre groupe d’âge particulier et public! Ci-joint quelques idées:

1) Démontrer comment nous savons que la terre est ronde

Pas si simple, quand vous pensez à ce sujet! Bien sûr, à l’œil nu, la terre semble assez plat. Oh, bien sûr il ya des collines et des montagnes, mais nous ne reçoivent pas l’image “globale” de nos yeux.

Pour les plus jeunes, vous pouvez mentionner le voyage de Magellan, et de démontrer comment, en continuant à aller dans une direction (west!) sur le monde, on finit par revenir à l’endroit où vous avez commencé. En réalité, on n’a pas à naviguer tout autour: d’un port avec une belle vue sur l’horizon, terre-lourdauds aux yeux pointus pouvaient voir que le grand mât d’un voilier pourrait encore être vu, même après le “navire “lui-même était à l’horizon! (Vous pouvez dessiner ce sur un tableau noir.)

Pour les groupes élémentaires moyennes et supérieures (qui ont de meilleures compétences de visualisation), vous pouvez utiliser un manche à balai ou bâton droit similaire à démontrer la façon dont il a été fait par Eratosthène, mathématicien grec, environ 200 avant JC L’idée est simplement que, sur un jour et une heure donnée, un bâton vertical de la même longueur sera jeté une ombre longueur différente à différentes latitudes (distances de l’équateur) parce que la surface de la terre est courbe. Comment vous souhaitez présenter à vous. [Je l’ai fait, par exemple, ayant Eratosthène être un concierge grec à Athènes qui remarque l’ombre de son manche à balai, et arrive à se demander. Il écrit à son concierge / ami qui vit à Alexandrie, Egypte (presque plein sud) et a lui mesurer la longueur de l’ombre de son manche à balai sur un jour et une heure prédéterminée (pas de téléphones cellulaires dans les jours!), Puis ils comparer les notes. ) En réalité, Eratosthène non seulement lui-même convaincu que la terre était ronde, mais mesuré son diamètre, avec une précision d’environ 1 pour cent!]

Si vous êtes pressé, vous pouvez toujours faire appel au programme de l’espace! Depuis que nous avons mis en orbite roquettes et passés à la lune et retour, nous avons eu beaucoup d’occasions de «voir» directement que la terre est ronde. Vous pourriez avoir une affiche ou une autre image de la terre depuis l’espace affiché dans la salle de classe pour cette partie. Même celui qui ne montre qu’une partie de la terre (mais montre la courbure) est suffisant pour faire le point.

2) Démontrer Jour et Nuit

Quelles sont les causes jour et nuit? Il s’agit d’un concept simple, mais qui les groupes d’âge les plus jeunes ont besoin renforcé. Avec le projecteur de diapositives qui brille sur la «terre», montre comment le soleil brille sur un côté de la terre, mais il fait sombre de l’autre côté. Puis tourner le ballon de plage (avec vos doigts sur les pôles nord et sud, ou l’accrocher dans le monde à partir d’une chaîne ou un morceau de fil de pêche). La direction doit être dans le sens antihoraire en vue de dessus. Une “fourmi” sur la surface de la beachball va passer de jour à la nuit et à l’arrière en jour que la balle tourne. Pour les enfants plus âgés, ont les penser sur la façon dont le soleil se lève sur un côté du ciel (à l’est), se déplace et dans le ciel, et des ensembles de l’autre côté (ouest). Ensuite, demandez-leur de se visualiser comme la fourmi sur le monde: que voient-ils? Le fait que nous ayons jour et nuit sur ​​la terre montre que la terre tourne sur son axe. (C’est le point principal à faire passer.)

Si vous voulez, vous pouvez entrer dans la taille de la terre est (environ 8000 miles de diamètre, ou environ 24.000 miles de diamètre) et combien de temps il faut pour faire tourner une fois (24 heures). Ainsi, quelqu’un qui se tient sur ​​l’équateur de la terre est en fait voyager environ 1000 miles par heure à l’est!

3) Démontrer la cause des saisons

Celui-ci est un peu plus délicat, et devrait probablement être réservé pour les groupes plus âgés. Ils ont besoin d’avoir connu les saisons récurrents à quelques reprises, et peut-être remarqué (même si elles peuvent ne pas avoir réalisé que) que le soleil est beaucoup plus proche d’être tout droit en tête à midi en été que c’est au cours de l’hiver. (Si ce n’est pas, vous leur dire à ce sujet, et c’est peut-être vous enfoncerez dans!)

L’idée ici est de démontrer avec le ballon de plage et la lumière qui n’a pas seulement la terre tourne sur son axe, mais l’axe est incliné par rapport à la direction du soleil. (Par 23,5 degrés, mais la quantité n’est pas la chose importante à communiquer!) Ensuite, vous devez essayer de les amener à visualiser étant la “fourmi” de nouveau: lorsque le pôle nord est incliné vers le soleil, une fourmi dans le nord hémisphère voit le soleil se presque en tête à chaque fois que le monde tourne une fois. C’est l’été! Puis, avec le pôle nord pointe abri de la lumière, voir comment le soleil se lève toujours et fixe tous les jours, mais ne vient pas si près d’être en tête. (C’est l’hiver!)

Pour renforcer cela, si vous avez une lampe de poche, briller vers le bas, et vous voyez une belle cercle de lumière. Puis briller vers le bas à un angle: le cercle se transforme en un ovale ou ovoïde. La même quantité de lumière est répartie sur une zone beaucoup plus vaste! (Il peut être plus facile pour tout le monde pour voir si vous briller la lumière à un tableau noir à la place de la parole. Vous pourriez même avoir un bénévole décrivent la lumière-cercle à la craie et de comparer les tailles dans les deux cas). Ensuite, comparez la lampe de poche pour la lumière du soleil. Lorsque le soleil brille presque droite, il est plus efficace pour chauffer la partie de la terre, ce qui rend à chaud en été. De même, le chauffage moins efficace (de l’angle du soleil inférieur) provoque hiver. Avec les groupes plus âgés, il pourrait être amusant de les amener à essayer de visualiser ce que «fourmis» sur d’autres parties du globe voient. Lorsque la fourmi en Amérique du Nord est d’avoir été (pointe vers le soleil), ce qui est la fourmi en Amérique du Sud connaît? (Hiver) Maintenant inverser. Maintenant, que diriez-vous d’une fourmi au pôle nord? (Six mois permanence dans l’obscurité, suivi de six mois en permanence à la lumière!) Que diriez-vous d’une fourmi sur l’équateur? (Pourquoi est-il toujours aussi chaud près de l’équateur?)

4) Démontrer la taille relative et la séparation de la terre et la lune

Les détails de cette manifestation sont discutés dans une écriture-up séparée sur “échelles de taille en astronomie.” L’idée est à l’échelle de la terre à la taille de votre ballon de plage globe, et regarder les autres distances et tailles sur cette échelle. Pour une terre de 16 pouces, d’autres numéros pertinents sont:

Moon diameter:   4.4 inches  (a softball, or balloon inflated to this size)
Moon distance:   40 feet!
Space shuttle orbit:  only 0.4 inches above the beachball!

Voir les détails dans les écriture-up “échelles de taille en astronomie» distincts sur les façons de présenter ce d’une manière significative.

5) Démontrer l’orbite de la lune autour de la terre, et les phases de la lune

(Depuis la séparation de la “terre” et “lune” sont si grand, même à l’échelle de la démonstration ci-dessus, vous souhaitez peut-être utiliser deux boules plus petites pour la terre et la lune. Sinon, expliquez simplement que vous avez à “tricher “sur la séparation de fait de cette partie, et aller de l’avant et utiliser les mêmes accessoires.)

Cette démonstration peut être faite de deux façons différentes. On est avec la terre et la lune balles séparées, avec le public “imaginer” ils sont sur ​​la surface de la boule de terre. L’autre façon, qui travaille avec des petits groupes assez, est d’avoir les élèves de s’asseoir dans un cluster sur le sol et les faire être collectivement la «terre». Ensuite, vous pouvez vous promener dans un grand cercle que vous orbite.

D’abord établir l’idée que la terre et la lune ne se déplacent pas dans l’espace de façon indépendante, mais plutôt qu’ils sont affectés par la gravité. De notre point de vue sur la terre, la lune semble se déplacer autour de nous dans un grand cercle appelé une orbite. (Pour un observateur externe indépendant, à la fois la terre et la lune semblent être en orbite autour d’un point invisible appelé le “centre de gravité”, mais vous n’avez pas à entrer dans ce!) La lune tourne autour de la terre une fois tous les 27,3 jours (pas tout à fait un mois).

Maintenant vous pouvez obtenir dans les phases de la lune. (C’est là où il peut être utile d’avoir un adulte mettre le projecteur de diapositives à vous suivre lorsque vous vous déplacez!) Commencez à l’avant de la salle avec le projecteur de diapositives à votre gauche (la droite de l’auditoire). Pour le public, la “lune” sera allumé sur la moitié droite et sombre sur la gauche. C’est comme un premier quartier de lune. Remarque pour les groupes les plus jeunes que la partie “sombre” de la lune est toujours là – c’est juste dans l’ombre. Passons maintenant à votre droite (de gauche du public) jusqu’à ce que le public est entre vous et le projecteur de diapositives. Le visage de la lune vers le public sera entièrement illuminé, ressemblant à la pleine lune. (Encore une fois, noter qu’il ya toujours un côté “sombre”, mais il ne pointe pas vers la terre.) Vous avez l’idée … continuer autour de la «orbite» de troisième trimestre, puis de “nouvelle lune” (où vous êtes entre le public et le projecteur de diapositives – vous pouvez mettre à genoux pour le meilleur effet).

Selon vos objectifs, vous pouvez également mettre en évidence les idées de “cresent” et phases “gibbeuse” de la lune (c’est à dire les régions entre les nouveaux et les lunes trimestre, ou entre trimestre et, respectivement). Vous pouvez également discuter les termes “cirer” et “lune” (la lune apparaissant plus ou moins éclairée comme vu de la terre, respectivement). Vous pouvez également mettre en évidence le fait que le “quart” phase de lune ne fait pas référence au fait que la lune est un quart allumé, mais plutôt qu’il est un quart du tour de son orbite! La lune est toujours à moitié éclairée et la moitié sombre – c’est juste la partie que nous voyons les choses changent.

Une dernière chose qui peut être d’intérêt est de demander aux élèves si la lune tourne autour de son axe (puisque nous voyons le même «visage» de la lune tout le temps). Quelqu’un va probablement dire «non». Prenez votre boule de lune (disons que c’est un ballon à ce moment) et marquer un grand «X» sur un côté, en montrant ce côté vers les étudiants. Maintenant marcher dans votre “orbite” à nouveau (projecteur de diapositives préalable), en gardant le X dirigé vers les étudiants. Pause de temps en temps et leur demander où la ligne de la X à la «terre» est pointée dans la salle. Espérons que vous marchez autour, ils verront que la lune doit tourner une fois à chaque fois qu’il tourne autour de la terre une fois, afin de garder le même côté en face de la terre!

6) Démontrer la cause des éclipses

Celle-ci prend un peu de préparation pour obtenir les distances et les tailles de droite (c’est à dire obtenir les ombres dans les bons endroits), et encore peut mieux travailler avec les groupes d’âge primaire âgés. Vous pouvez également avoir quelques photos d’éclipses solaires et lunaires de montrer au public. Un autre accessoire qui peut être utile serait deux morceaux de plat, carton rigide (pas plus petite que sur 8×10 pouces, mais plus c’est mieux) avec une fente couper la moitié de chaque (afin qu’ils puissent être glissé ensemble dans un «X») .

Vous voudrez peut-être de ce que l’éclipse est un peu en premier. En termes généraux, une éclipse se produit lorsque l’ombre de l’un des blocs d’objets sur la lumière d’un autre objet. Avec le projecteur de côté brillant d’un côté, mettre en place la boule de terre (ou un bénévole maintenir en place) ce qui met un cône d’ombre de long. Maintenant, prenez votre boule de lune en orbite près de la phase de la pleine lune et de montrer comment, si l’alignement est juste, la lune peut conclure (et passer) l’ombre de la terre. Démontrer en passant la lune un peu au-dessus ou en dessous de l’ombre ainsi, montrant qu’il doit être aligné. Puisque la terre est plus grande que la lune, il jette un cône d’ombre assez grande, et la lune entière peut passer à travers l’ombre. (C’est là que votre pratique à l’avance vous aidera à obtenir les distances à droite!)

Maintenant démontrer une éclipse solaire, qui se produit près de la nouvelle lune (quand la lune est entre la terre et le soleil). Selon la taille de votre chambre, vous pouvez déplacer la boule de terre de l’autre côté de la salle du projecteur de diapositives et / ou utiliser une boule de lune qui est un peu plus petit de sorte que son ombre ne sera pas tout à fait aussi grand . Dans tous les cas, vous devriez être capable de trouver une place dans l’orbite de la lune où (encore une fois, si l’alignement est juste) ombre de la lune sera présent sur la terre. Mais la lune est petit, donc seulement une partie de la terre sera dans l’ombre, et que les personnes dans l’ombre verra une éclipse de soleil. Comme la lune se déplace sur son orbite, l’ombre suit à travers la terre de l’ouest à l’est. Ainsi, pour un observateur sur la terre, l’ombre de la lune passe par une affaire de quelques minutes de temps réel.

Vous pouvez suivre cette question avec des questions de discussion. Quand pouvez-vous voir une éclipse lunaire? (Seulement la nuit, ou au moins après le coucher du soleil.) Que diriez-vous d’une éclipse solaire? (Seulement sur ​​le côté de la journée de la terre.) Est-il plus facile de voir une éclipse lunaire ou une éclipse solaire? (Lunaire;.! Fondamentalement n’importe qui sur le côté sombre de la terre peut voir une éclipse lunaire donné, tant que le ciel est clair pour une éclipse solaire, il faut être au bon endroit, au bon moment) Enfin, pourquoi ne ‘t nous ont éclipses à chaque pleine lune et la nouvelle lune?

Pour répondre à cette dernière question, vous avez besoin de communiquer l’idée qu’un «orbite» définit un plan géométrique. Tenez-vous un morceau de carton plat et demandez aux élèves de visualiser que la terre est au centre. Si vous dessinez un cercle sur le carton, ce qui peut représenter l’orbite de la lune autour de la terre. La lune reste dans ce plan car il fait le tour, ne s’écartant jamais monter ou descendre.

Maintenant affirmer que la même chose est vraie pour la terre sur son orbite autour du soleil: l’orbite de la terre définit également un plan. Cependant, le plan orbital de la Lune et la Terre de sont inclinés par rapport à un autre (d’environ 5 degrés – pas beaucoup!). Insérez l’autre morceau de carton de telle sorte que les deux pièces font une large et plat “X”. Maintenant un carton représente le plan Terre-Soleil (c’est à dire où la lumière vient de) et l’autre carton représente le plan Terre-Lune. La plupart du temps, la pleine lune et la nouvelle lune se produisent au-dessus de dessous du plan Terre-Soleil (aussi appelé le plan “écliptique”), de sorte que les cônes d’ombre ne se coupent pas rien – aucune éclipse. Ce n’est que lorsque la nouvelle ou pleine lune qui se passe près de chez l’orbite de la Lune croise le plan Terre-Soleil (le “intersection” du “X”, aussi appelé la “ligne des noeuds”) éclipses peuvent se produire. Cette ligne pointe vers le soleil environ tous les six mois, si la nouvelle lune ou pleine lune se produisent juste au bon moment, on peut voir une éclipse.

Une note en outre de l’intérêt sur les éclipses solaires. Il ya une coïncidence étonnante au travail pour faire éclipses solaires si impressionnant, c’est que les tailles angulaires de la lune et le soleil sont si près la même chose! Le soleil est beaucoup plus grande que la lune, mais la lune est beaucoup plus proche de la terre, de sorte qu’ils apparaissent à peu près la même taille dans le ciel. (Ce n’est généralement pas évidente parce que le soleil est trop lumineux pour observer directement la plupart du temps.) Si la lune était plus petite ou plus loin, il passe devant le soleil, mais ne serait pas bloquer l’ensemble du disque lumineux. Si la lune était plus grande ou plus près de la terre, les éclipses solaires se passerait beaucoup plus souvent et couvrent une grande partie du côté de daylit de la terre. Comme il est, l’ombre de la lune est tout simplement à la terre (si l’alignement est à droite) pour nous donner un aperçu de la vue magnifique!

Epilogue:

Je sais que beaucoup de ce qui précède semble très évident, mais pour les jeunes, j’ai trouvé qu’il est difficile d’obtenir trop basique. Si ils savent déjà quelque chose, vous renforcez il. Mais plus souvent qu’autrement, j’ai trouvé ces démonstrations de base pour aider les élèves d’âge primaire d’utiliser leurs compétences de visualisation et de “penser grand” d’une manière qui les aide à apprécier les choses qu’ils voient se passe autour d’eux. J’ai même eu de nombreux adultes et les parents commentaire à moi comment ils avaient “oublié” de certains de ces concepts! En tout cas, bonne chance dans l’application de ces manifestations, et j’espère qu’ils vous seront utiles.

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