Πόσο απέχει το διάστημα από τη Γη;

Υλικά

• Χάρτες της Ελλάδας ή της Ευρώπης με τη σχετική κλίμακα. (Μπορούν να εκτυπωθούν ή να εμφανιστούν από διαδικτυακούς χάρτες) ή να κατεβάστε τον χάρτη της Ελλάδας (PDF)
• Διάφορα νομίσματα, μεταλλικές ροδέλες ή άλλα λεπτά αντικείμενα
• Χάρακας με υποδιαιρέσεις χιλιοστών

Διαχείριση

• Οι μαθητές θα χρειαστούν τυπωμένους χάρτες με όπου θα φαίνεται και η κλίμακά τους. Οι χάρτες μπορούν να εκτυπωθούν και από το Google maps, ωσόσο βεβαιωθείτε ότι έχετε επιλέξει να εμφανίσετε και την κλίμακα. Επίσης, μπορείτε  να κατεβάσετε και να εκτυπώσετε αυτόν τον χάρτη της Ελλάδας.
• Οι τοπικοί χάρτες, όπως οι χάρτες πόλεων, μπορεί να έχουν πολύ μικρές κλίμακες (δηλαδή, να δείχνουν πολύ λίγα χλμ ανά μήκος της γραμμής κλίμακας), καθιστώντας αδύνατη τη στοίβαξη νομισμάτων αρκετά ψηλά ώστε να εμφανίζεται με ακρίβεια η απόσταση από το διάστημα. Οι χάρτες που καλύπτουν μεγαλύτερη περιοχή λειτουργούν καλύτερα.
• Πριν από το μάθημα, εντοπίστε πολλά ορόσημα, πόλεις ή άλλα γνωστά χαρακτηριστικά που απέχουν περίπου 100 χλμ από το σχολείο σας. Αυτά θα χρησιμοποιηθούν ως σημεία αναφοράς για την απόσταση.

Συμβουλές για εξ αποστάσεως διδασκαλία

• Οι μαθητές μπορούν να εκτυπώσουν έναν χάρτη στο σπίτι ή να τοποθετήσουν ένα φύλλο χαρτιού στην οθόνη του υπολογιστή και να ξεπατικώσουν απαλά το περίγραμμα του χάρτη και τη γραμμή κλίμακας.
• Οι μαθητές που χρησιμοποιούν tablet μπορούν να ανοίξουν τον χάρτη στη συσκευή, να την τοποθετήσουν με την οθόνη προς τα επάνω και να στοιβάξουν νομίσματα στην οθόνη. Σε αυτήν την περίπτωση, μπορεί να χρειαστεί να τραβήξουν ένα "σκριν-σοτ", δηλαδή μια φωτογραφία της οθόνης με τον χάρτη ώστε να μπορούν να την βρουν  συλλογή φωτογραφιών της συσκευής, και να μην αλλάξουν κατά λάθος την προβολή ενός διαδρασικού χάρτη.

Ιστορικό

Δείτε παρακάτω στο YouTube το σχετικό βίντεο.

Θυμηθείτε ότι μπορείτε να βάλετε ελληνικούς υπότιτλους, εάν πατήσετε στις "Ρυθμίσεις" του βίντεο και στη συνέχεια "Υπότιτλοι --> Αυτόματη μετάφραση --> Ελληνικά"

Συχνά σκεφτόμαστε ότι το διάστημα είναι πολύ μακριά. Οι πλανήτες είναι πολλά εκατομμύρια ή και δισεκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά, και τα αστέρια είναι τόσο μακριά που οι αποστάσεις τους μετρώνται σε έτη φωτός. (Ένα έτος φωτός είναι η απόσταση που διανύει το φως σε ένα χρόνο και ισούται με εννιάμισι τρισεκατομμύρια χιλιόμετρα ή 9.460.730.472.580.800 μέτρα.) Ωστόσο, η άκρη του διαστήματος - ή το σημείο όπου θεωρούμε ότι τα διαστημόπλοια και οι αστροναύτες έχουν εισέλθει στο διάστημα, γνωστή και ως γραμμή Von Karman - είναι μόνο 100 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας.

Κατά τη διάρκεια των 35 χρόνων λειτουργίας του, το Διαστημικό Λεωφορείο της NASA επιχειρούσε σε υψόμετρο 300 χλμ έως 500 χιλιόμετρα) πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, ανάλογα με την αποστολή του. Ο Διεθνής Διαστημικός Σταθμός διατηρεί μια τροχιά περίπου 400 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας, ενώ το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble λειτουργεί σε ύψος περίπου 550 χιλιομέτρων.

Διαδικασίες

Μια εικόνα που τραβήχτηκε τον Οκτώβριο του 2018 δείχνει τον Διεθνή Διαστημικό Σταθμό να πετά πάνω από τη Γη. Βήμα 2. Βήμα 3.

1. Ρωτήστε τους μαθητές τι απόσταση θα έπρεπε να διανύσουν για να φτάσουν από τη Γη στο διάστημα. Μετά από αρκετές απαντήσεις, πείτε στους μαθητές ότι η απόσταση ως την άκρη του διαστήματος είναι 100 χιλιόμετρα πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας. Αναφέρετε το υψόμετρο του Διεθνούς Διαστημικού Σταθμού και του διαστημικού τηλεσκοπίου Hubble. Αναφέρετε επίσης διάφορες χαρακτηριστικές τοποθεσίες, πόλεις ή άλλα αξιόλογα χαρακτηριστικά που απέχουν περίπου 100χλμ. από το σχολείο ή την πόλη σας. Μπορείτε επίσης να αναφέρετε τοποθεσίες που μπορεί να γνωρίζουν οι μαθητές που είναι μακρύτερα από 100 χλμ για να επισημάνετε ότι αυτά τα μέρη είναι πιο μακριά από το όριο του διαστήματος.
2. Μοιράστε τους χάρτες σε κάθε μαθητή ή ομάδα. Ζητήστε τους να βρουν τη γραμμή κλίμακας και να προσδιορίσουν το μήκος της κλίμακας (π.χ. 50 χλμ, 100 χλμ, κ.λπ.). Ζητήστε από τους μαθητές να μετρήσουν το μήκος της γραμμής κλίμακας του χάρτη τους σε χιλιοστά.
3. Με βάση τις μετρήσεις τους, οι μαθητές θα πρέπει τώρα να προσδιορίσουν σε πόσα χιλιοστά αντιστοιχούν τα 100 χιλιόμετρα στη γραμμή κλίμακας. Υπάρχουν διάφοροι τρόποι για να βρείτε αυτή την απάντηση, ανάλογα με τις μαθηματικές έννοιες με τις οποίες είναι εξοικειωμένοι οι μαθητές. Για απλότητα, οι μαθητές θα μπορούσαν να προσδιορίσουν πόσο μακριά είναι τα 100 χλμ στη γραμμή κλίμακας σε χιλιοστά.
4. Τώρα, οι μαθητές θα μοντελοποιήσουν την απόσταση από την επιφάνεια της Γης στο διάστημα. Ζητήστε από τους μαθητές να στοιβάξουν νομίσματα στον χάρτη τους μέχρι το ύψος των νομισμάτων να φτάσει σε χιλιοστά τον αριθμό που υπολόγισαν στο Βήμα 3.

Συζήτηση

• Γιατί πιστεύετε ότι είναι τόσο δύσκολο να φτάσουμε στο διάστημα αφού είναι μόλις 100 χλμ. μακριά;
  
  Απάντηση: Το διάστημα απέχει 100 χλμ, σε κάθετη απόσταση. Χρειάζεται πολλή ενέργεια για να ξεπεράσουμε τη βαρύτητα για αυτήν την απόσταση και να αποκτήσουμε την ταχύτητα που απαιτείται για να παραμείνουμε σε τροχιά (περίπου 28.000 χλμ/την ώρα) μόλις φτάσουμε εκεί.

  ---

• Το Καρπενήσι και η Αθήνα απέχουν το ίδιο από το διάστημα;
  
  Απάντηση: Η Αθήνα απέχει από το διάστημα, όπως είπαμε περίπου 100 χλμ ενώ ενώ το Καρπενήσι απέχει 99 χλμ. Αυτό συμβαίνει επειδή το Καρπενήσι είναι κτισμένο στα βουνά και βρίσκεται 1 χλμ πάνω από την επιφάνεια της θάλασσας ενώ η Αθήνα είναι κοντά στο επίπεδο της θάλασσας.

Αξιολόγηση

• Οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να μετατρέπουν σωστά τη κλίμακα του χάρτη σε χιλιοστά.
• Οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να προσδιορίζουν σωστά σε πόσα χιλιοστά του χάρτη αντιστοιχούν τα 100 χλμ.
• Οι μαθητές θα πρέπει να είναι σε θέση να στοιβάζουν σωστά τα νομίσματα στο ύψος της κλίμακας που αντιπροσωπεύει περίπου 100 χλμ

Επεκτάσεις

• Ζητήστε από τους μαθητές να φτιάξουν μια στοίβα νομίσματα που φθάνουν στα υψόμετρα των ακόλουθων αντικειμένων που βρίσκονται σε τροχιά γύρω από τη Γη:
  Διεθνής Διαστημικός Σταθμός: 400 km
  Διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble: 550 km
  
• Ζητήστε από τους μαθητές να προσδιορίσουν πόσο ψηλή θα πρέπει να είναι μια στοίβα νομισμάτων για να αναπαραστήσει την απόσταση από την επιφάνεια της Γης έως τη Σελήνη, η οποία βρίσκεται σε τροχιά 384.400 χιλιόμετρα μακριά.
• Ζητήστε από τους μαθητές να προσδιορίσουν πόσο ψηλή θα πρέπει να είναι μια στοίβα νομισμάτων για να αναπαραστήσει την απόσταση από την επιφάνεια της Γης μέχρι το Διαστημικό Τηλεσκόπιο James Webb, το οποίο βρίσκεται περίπου 1.600.000 χιλιόμετρα μακριά.
• Δώστε στους μαθητές την ευκαιρία να εξερευνήσουν πρόσθετες δραστηριότητες απόστασης κλίμακας από την παρακάτω λίστα.