Prof. Quanto E' Grande L'Universo?

Prof. quanto è grande l'universo?

Che cosa rispondereste alla domanda posta da ragazzi di 11-14 anni? E’ difficile  comprenderlo per i grandi, figuriamoci a quella età! Però, si può tentare di fare chiarezza, rispondendo  che non lo sappiamo! Eh, sì! Le cose stanno proprio così! N-O-N- L-O-S-A-P-P-I-A-M-O!

Un punto da chiarire è che il Big Bang non è stata un’esplosione che ha lanciato pezzi di materia  in ogni dove, all’infuori. Sappiamo che questo evento è avvenuto circa 13,8 miliardi di anni fa e questa è l’età dell’Universo. Per quanto ne sappiamo, oggi, esso potrebbe essere infinito…oppure  no!

Allora quale sarà la distanza osservabile, ovvero quale sarà il raggio dell’Universo? Non è facile affermarlo! Sappiamo che la luce ha una velocità finita di circa 300.000 km/s  e, quindi, ha avuto a disposizione 13,7 miliardi di anni per propagarsi, dal Big Bang ai nostri giorni.

In conclusione, la distanza che siamo in grado di osservare è pari a 13,7 miliardi di anni luce, che dovrebbe corrispondere al raggio dell’Universo. In realtà, le cose sono più complesse di un bel po’.  Senza entrare nel merito di altri discorsi, difficili da comprendere a 11-14 anni, possiamo dire ai nostri ragazzi che, per quello che  la ricerca è in grado di stabilire, oggi, il raggio dell’Universo dovrebbe aggirarsi  intorno ai 50 miliardi di anni luce.

Ricordiamo che 1 anno luce è la distanza percorsa  dalla luce in un anno. La Luce percorre 300.000 km in un secondo, in 1 ora percorrerà una distanza di 300.000 km  x 3600 (i secondi contenuti in 1 ora). I secondi contenuti in 1 giorno sono  3600 x 24 = 86400, i secondi contenuti in 1 anno (che consideriamo di 365 giorni per semplificare il calcolo) sono pari a 365 x 86400= 31.536.000.

La distanza percorsa dalla luce in 1 anno sarà, pertanto, di circa 300.000 x 31.536.000 km = 3 x31536 x 10^8 km = 94608 x 10^8  km = 9,4608 x 10^12 km.


Considerando, con più precisione, l’anno di 365,25 giorni e la velocità della luce pari a  299. 792,458 km/s, la distanza percorsa dalla luce in 1 anno è di circa 9,461 x 10^12 km!

Riuscite ad immaginare quale possa essere la distanza percorsa dalla luce in 50 miliardi di anni, che rappresenta il raggio dell'Universo??? Si fa fatica vero?

Allora, vale la pena proporre un’attività concretamente fattibile da svolgere con i ragazzi, un'attività sperimentale che sono solita svolgere a scuola e che risulta utile per offrire una stima delle distanze astronomiche del sistema solare.

Consideriamo la strategia da utilizzare.

Ponendo la distanza tra il Sole e Mercurio, cioè 57,9 milioni di km, pari a 1 millimetro, si possono riportare ad una scala millimetrica le distanze di altri oggetti astronomici.

Materiali: 

•  tabella delle distanze degli oggetti astronomici dal Sole (o dal sistema solare). I dati sono reperibili sui manuali scolastici o sulle enciclopedie. 
• Una riga.

Attività. 1. Riportare, secondo l'ordine di distanza dal Sole, i nomi dei pianeti nella Tabella A, che già contiene, come esempio, i nomi di alcuni pianeti. 2. Riportare nella Tabella anche le distanze dei pianeti dal Sole. 3. Insieme ai compagni definire un punto, al centro dell'aula, che rappresenta il Sole. Segnarlo con un gessetto sul pavimento. 4. Ponendo la distanza Sole - Mercurio (57,9 milioni di km) pari ad un millimetro, segnare con un gessetto la posizione di Mercurio. Continuare a evidenziare  con piccoli segni gli altri oggetti celesti della lista. Quindi se Mercurio, sulla scala dei millimetri, si trova a 1 mm dal Sole, la Terra (149,6 milioni di km) si troverà a circa 3 mm, e così comportarsi per gli altri oggetti dell'Universo scelti. Via via si riporteranno le distanze trovate in mm nella Tabella.

Riflettiamo. 1. Nella Tabella, la Terra è ad appena 3 mm dal Sole. Quanto disterà, nella scala dei mm, la Galassia di Andromeda?


2. La luce, viaggiando a 300.000 km/sec, percorre i 150 milioni di km, che separano il Sole dalla Terra, in circa 8 minuti. Quanto tempo impiegherebbe per arrivare dal Sole alla Grande Nebulosa di Andromeda?


3. Usando il mezzo aereo più veloce conosciuto sulla Terra (un missile, ad esempio), quanto tempo si impiegherebbe per arrivare alla "vicina" Galassia di Andromeda?


Suggerisco di visitare il link "Un sistema solare in miniatura (ovvero come simulare il sistema solare in un corridoio)", che può tornare utile per l'attività del post.


Consiglio anche di far vedere ai ragazzi il filmato Mind Explosion, che mostra l'universo conosciuto così come è stato mappato attraverso le osservazioni astronomiche.

Altri link utili:


Il sistema solare

Il Sistema Solare da Rai Edu