Nasze własne Stonehenge, czyli przesilenie letnie

Autor: Ksawery Stojda

 

Dołącz do dyskusji na blogu autora

 

Dziś do mojej kolekcji w Akademii Uczniowskiej zabawowo-relaksowe zajęcia (już wakacje) dla grupy dzieciaków od przedszkola po liceum, a nawet uniwersytet III wieku — przyłączyła się i babcia. Budujemy nasze własne Stonehenge i zegar słoneczny, ślizgamy się po tematach historycznych i elementach astronomii, majsterkujemy, liczymy i malujemy.

 

Grupa docelowa:

Od przedszkola po liceum. Przedszkolaki znajdą w tym zabawę, licealiści policzenie całkiem trudnych problemów geometrycznych, a wszyscy ciekawostki z historii.

 

Doświadczenie:

Budujemy różne zegary i kalendarze słoneczne, naśladując kilka pomysłów z historii: od Stonehenge po zegary Heweliusza i Newtona. Sporo majsterkowania.

 

Sprzęt:

– globus;

– lampa;

– karton, patyczki, pinezki, nożyczki, plastelina, taśma klejąca, moneta 5zł;

– komputer (wiki, program do sporządzania rysunków OO:Draw), drukarka;

– plastikowe płyty o wymiarach mniej więcej kartki A4, drut, szczypce, wiertarka, farba, inne narzędzie do majsterkowania;

– kilka gałęzi, belek, sznurek, drut, gwoździe i młotek, etc;

– kompas, poziomica, taśma miernicza.

 

Wprowadzenie:

Jak o różnych porach roku i różnych porach dnia układają się cienie? Co to jest czas astronomiczny, czas cywilny, czas uniwersalny, jak mają się do siebie? O której godzinie (czasu cywilnego) przypada w naszej miejscowości południe astronomiczne? Czy różnica pomiędzy wizjami Ptolemeusza (Słońce poruszające się wokół Ziemi) i Kopernika (Ziemia wokół Słońca) ma jakikolwiek wpływ na działanie zegarów słonecznych? Jaki wpływ na ich działanie ma eliptyczność orbity Ziemi? Jak duży błąd popełniamy, upraszczając tę orbitę do kołowej? Czy precesja osi Ziemi ma jakiś wpływ na nasze zegary?

 

Doświadczenie:

Do globusa kawałkiem plasteliny przyklejamy (tam gdzie jest Polska) monetę tak, by jej płaszczyzna była równoległa do płaszczyzny globusowego równika. Na środku monety przyczepiamy (też plasteliną) pinezkę tak, by jej nóżka pokrywała się z osią monety. Ustawiamy lampę — Słońce i oglądamy jak wygląda cień ostrza pinezki na monecie. Dyskutujemy zarówno dzienną wędrówkę cienia, jak i zmiany jego długości, związane z porami roku.

Wędrujemy z lampą dookoła globusa i z globusem dookoła lampy.

 

Stonehenge:

Zadanie dla licealisty (w ogólnej postaci dość trudne nawet dla wyrobionego matematycznie licealisty, ale szczególny przypadek dla przesilenia letniego jest bardzo łatwy): policzyć gdzie na niebie będzie Słońce w samo południe (mój uczeń podszedł ambitnie i wyliczył dla całego roku — w przybliżeniu orbity kołowej). Licealista ma zaprojektować Stonehenge, czyli określić, gdzie musimy je (ramkę z belek i pniaków) zbudować, a gdzie będzie wtedy przez oczko w budowli padać plama światła. Młodzi budują Stonehenge z grubych gałęzi przyczepionych do płotu, licealista ustawia nasz ołtarz tam na podjeździe, gdzie wyliczył, że plama słonecznego światła padnie w południe. Zdał egzamin: plamka słońca trafiła gdzie trzeba i oświetliła ołtarzyk.

 

Dyskutujemy orientację Stonehenge i czy precesja osi Ziemi od czasów jego zbudowania ma wpływ na położenie plamy światła w południe w dniu letniego przesilenia.

 

Oczywiście, zwracamy uwagę, że prawdziwe Stonehenge (jeśli w ogóle służyło obserwacjom astronomicznym, co nie jest całkowicie pewne) to rzucało odpowiednią plamę światła o wschodzie, a nie w południe. Ale chyba żaden z uczniów nie chciałby zaczynać zajęć o 4 rano?

 

Dyskusja — wykład:

Oglądamy w Wiki i innych źródłach internetowych różne rodzaje zegarów słonecznych — poświęcając sporo uwagi aspektom historycznym, estetycznym i kulturowym. Poza budowanymi przez nas modelami, omówiliśmy starannie jeszcze dwa:

– płaski poziomy zegar słoneczny, na przykładzie zegara zbudowanego przez Heweliusza dla Jana III Sobieskiego, przeniesionego 100 lat później do warszawskich Łazienek. Zadanie licealne – wyznaczyć kształt linii odpowiadających poszczególnym miesiącom i godzinom;

– lusterkowy zegar Newtona: lusterko zamontowane na parapecie okna rzuca „zajączka” na sufit, a skala zegara narysowana jest na suficie. Rodzice ucznia wykazali się asertywnością wobec idei rysowania skali zegara na suficie w ich salonie…

 

 

Zegar równikowy:
Jeden z uczniów postanowił zbudować chiński zegar równikowy

 

 

— bardzo prosty ideowo (tarcza jest równoległa do płaszczyzny równika, linie cienia, zarówno godzinowe jak i miesięczne, są bardzo łatwe do wyliczenia), ale dość trudny technicznie: trzeba wyciąć odpowiednią tarczę, zrobić do niej oś, całość zamocować stabilnie pod odpowiednim kątem.

 

Zegar pionowy:
Dwójka uczniów wybrała dla siebie zegar o pionowej skali, wzorując się na zegarze z ratusza Nového Města:

 

 

Z pomocą licealisty wyliczyli jak powinna wyglądać skala zegara dla narożnika ich domu, wydrukowali te skale, przenieśli je na plastikowe płyty punktakiem, pociągnęli farbą, z drutu zrobili odpowiednie wskazówki i całość przykręcą na rogu domu do ściany. Oprawa plastyczna, jaką dostał ten zegar budzi mój podziw!

 

Kalendarz solarny:

Licealista wybrał najambitniejsze (astronomicznie) zadanie, czyli konstrukcję kalendarza solarnego, pokazującego aktualną datę i przesunięcie południa astronomicznego względem południa cywilnego, wywołane eliptycznością orbity Ziemi. Udało mu się policzyć (to jest naprawdę trudne na licealnym poziomie) kształt tej pętelki i zbudował zegar wzorowany na kalendarzu ze ściany kościoła Marii Magdaleny w Avenches. Wymienił się usługami (on im policzył, a oni mu namalowali) z tymi budującymi zegar z Nového Města.

 

 

 

Do tematu wrócimy:

Do zajęć wrócimy w tym tygodniu — na razie zostawiłem uczniów z nie skończonymi zegarami, za kilka dni spotkam się z nimi, żeby je zamontować i dokładnie ustawić. Do tematu wrócimy we wrześniu – zobaczymy, czy kalendarz pokaże wrzesień, a zegary nadal będą pokazywać poprawny czas.
Stonehenge już rozebraliśmy.