27/09/2009r. nesci, uai padova1 prof. roberto nesci, dip. di fisica, universita la sapienza quanto e...

27/09/2009 R. Nesci, UAI Padova 1

Prof. Roberto Nesci, Dip. Di Fisica, Universita’ La Sapienza

Quanto e’ stellata la notte?

Monitoraggio della brillanza del cielo notturno a Roma e nel Lazio


Obiettivi dell’esperienza

1. Familiarizzare gli studenti col cielo tramite attivita’ pratiche;

2. Far partecipare gli studenti ad una VERA attivita’ di rilevamento di dati scientifici;

3. Favorire contatti tra studenti di scuole diverse;4. Sensibilizzare gli studenti agli argomenti della

migliore illuminazione e del risparmio energetico.


1. Familiarizzarsi col cielo

Imparare ad orientarsi Riconoscere alcune costellazioni Apprezzare le differenze di luminosita’ delle stelle


La costellazione di Orione dietro l’antenna della RAI

a


Carta stellare della costellazione di Orione


2. Raccogliere dati scientifici

Identificare la stella piu’ debole visibile a occhio nudo in alcune costellazioni assegnate, rispettando una procedura definita, durante tutto l’inverno

Inserire i dati in un archivio collettivo Trasformare i dati raccolti in un rapporto finale Confrontare i loro risultati con dati di letteratura


3. Favorire contatti

Si e’ scelto di utilizzare una pagina web, strumento al quale i ragazzi sono abituati, per realizzare la condivisione in tempo reale delle osservazioni ottenute da punti molto distanti

Si e’ attivato un Forum, anche esso strumento familiare ai ragazzi, per favorire lo scambio di informazioni e l’instaurarsi di rapporti, anche personali

Ogni scuola poteva utilizzare TUTTI i dati interpretandoli in un rapporto finale. Lo scambio di questo materiale interpretativo poteva costituire una ulteriore occasione di dialogo con le altre scuole


Pagina iniziale del sito del progetto: quanto e’ stellata la notte?


4. Sensibilizzazione alle modalita’ di illuminazione e al

risparmio energetico Constatare con l’osservazione diretta del cielo il problema della

illuminazione notturna Verificare, confrontando luoghi di osservazione diversi, quanto le

condizioni di illuminazione influiscano sulla visibilita’ di cio’ che vogliono vedere

Trovare il modo di schermarsi dalle luci fastidiose, e quindi acquisire esperienza pratica

Verificare l’importanza dell’orientamento delle fonti luminose ai fini della sicurezza e della vita pratica, oltre che della fruizione del cielo

Acquisire sensibilita’ su come illuminare nel modo migliore


Inquinamento luminoso in Italia

Cinzano 2001

Mappa secondo Cinzano (2001).Il colore indica la magnitudine delle stelle piu’ deboli visibili a occhio nudo

Rosso 3.75Arancio scuro 4.00Arancio 4.25Giallo oro 4.50Giallo 4.75Celeste 5.00Blu 5.25Blu scuro 5.50Grigio 5.75


Mappa globale degli osservatori attivi


Colore magnitudine

Rosso 4.00-3.75Marron 4.25-4.00Arancio 4.50-4.25Giallo scuro 4.75-4.50Giallo oro 5.00-4.75Blu chiaro 5.25-5.00Blu medio 5.50-5.25Blu scuro 5.75-5.50

Visibilita’ delle stelle ad occhio nudo nel Lazio (da Cinzano 2001)


Come confrontare i nostri dati con la mappa?

La mappa di Cinzano e’ calcolata in base ai dati dei satelliti DMSP (Defense Meteorological Satellite Program) dell’Aeronautica Militare degli Stati Uniti, e su un modello di diffusione della luce nell’atmosfera terrestre.

La risoluzione della mappa e’ di circa 5 km, quindi per un confronto bisogna mediare i dati del nostro campionamento su aree di dimensioni confrontabili

La visibilita’ delle stelle ad occhio nudo dipende da molti fattori: 1. Esperienza dell’osservatore2. Adattamento al buio3. Eta’ dell’osservatore4. Altezza delle stelle sull’orizzonte5. Trasparenza dell’atmosfera6. Luminosita’ del cielo


Tecnica utilizzata

Per ottenere un valore ragionevole delle visibilita’ delle stelle,

partendo da un insieme di dati di osservatori non esperti, ho deciso di:

1. prendere per ciascun osservatore il dato migliore2. calcolare la mediana dei dati in una area geografica

omogenea3. calcolare la deviazione standard dei dati come indice

della dispersione dei dati nell’area


Zona di Bracciano: Mediana = 5.27; disp=0.84Zona di Anguillara: mediana = 4.80; disp=0.60


Zona mag disp

Nord = 3.68; 0.74Est = 3.68; 1.01Centro = 4.42; 0.62Ovest = 3.96; 1.25Sud = 4.00; 0.58

Zone di Roma


Zona Ostia-Pomezia-Torvaianica-ApriliaMediana = 5.38, disp=0.24


Anagni: mediana = 3.65; disp=0.85

Roccagorga: mediana = 5.43; disp=0.50

Anzio_Nettuno: mediana = 3.51; disp=0.89


Zona mag Disp Cinzano 2001 Osservatori

Bracciano 5.27 0.84 5.00-5.25 13

Roma Nord 3.68 0.74 4.25-4.50 7

Roma Est 3.68 1.01 4.25-4.50 12

Roma Cent 3.77;4.42

1.64; 0.62

3.75-4.25 13;9

Roma Ovest 3.96 1.25 4.25-4.50 7

Roma Sud 4.00 0.58 4.25-4.50 4

Pomezia-Aprilia 5.38 0.24 4.75-5.00 9

Anzio-Nettuno 3.51 0.35 4.50-4.75 7

Anagni 3.65 0.85 4.75-5.00 18

Roccagorga 5.43 0.50 5.25-5.50 3

Tabella riassuntiva magnitudini limite


Istogramma delle osservazionicompiute dagli studenti


Magnitudine limite in funzione della distanza dal centro di Roma


Confronto tra la mappa di Cinzano e i dati di questa ricerca usando tutti gli studenti che hanno compiuto almeno due osservazioni.

Notare che la pendenza della retta di fit e’ sensibilmente minore di 1: la visibilita’ in citta’ e’ peggiore della stima dalla mappa di Cinzano.


Confronto tra la mappa di Cinzano e i dati di questa ricerca usando solo lo studente che ha compiuto piu’ osservazioni nella sua zona.Notare che la pendenza e’ ancora circa 0.5


Conclusioni

Risultati principali:

1. Forte dispersioni dei dati tra diversi osservatori anche a breve distanza geografica.

2. Accordo della mappa del progetto con la mappa di Cinzano per quanto riguarda l’andamento generale.

3. Pendenza sensibilmente minore di 1 della retta di fit tra dati rivelati e valori aspettati dalla mappa di Cinzano.

4. Bassa visibilita’ delle stelle anche dentro le citta’ piccole (Anzio, Anagni), analoga a quella all’interno di Roma.

5. Visibilita’ un po’ migliore del previsto nelle localita’ di campagna.


Sviluppi possibili (1)

A) Allargare il rilevamento ad altre Regioni coinvolgendo un maggior numero scuole.Questo richiede una scelta mirata e soprattutto identificare i docenti di riferimento.

B) Allargare il rilevamento a tutti gli Osservatori fissi dell’UAI, in modo da poter avere un monitoraggio svolto da persone esperte e prolungato nel tempo, per scoprire se e quanto l’inquinamento luminoso varia nel tempo.Questo e’ importante per valutare l’effetto della graduale sostituzione dei sistemi di illuminazione pubblica con modelli di

tipo cutoff o semi-cutoff.



In entrambi i casi il Dipartimento di Fisica della Sapienza potrebbe ospitare la pagina web e il relativo database.

Identificare le modalita’ di raccordo con le ARPA per poter segnalare le eventuali variazioni riscontrate nel tempo e/o a seguito di installazioni di nuovi impianti di illuminazione.

I soci dell’UAI hanno certamente sia le competenze che l’entusiasmo per portare avanti un progetto di monitoraggio dell’inquinamento luminoso a livello nazionale e protratto nel tempo. Vogliamo provarci?



3. Utilizzare fotometri (tipo SQM) invece della osservazione ad occhio nudo delle stelle. Anche il questo caso il Dipartimento di Fisica potrebbe ospitare il database e l’interfaccia web.

4. Identificare le modalita’ di raccordo con le ARPA per segnalare le eventuali variazioni riscontrate nel tempo e/o a seguito di installazioni di nuovi impianti di illuminazione.

I soci dell’UAI hanno certamente sia le competenze che l’entusiasmo per portare avanti un progetto di monitoraggio dell’inquinamento luminoso a livello nazionale e protratto nel tempo.

Vogliamo provarci?

27/09/2009r. nesci, uai padova1 prof. roberto nesci, dip. di fisica, universita la sapienza quanto e...

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