Qui trovate una selezione curata di risorse pensate per fungere da spunto per le vostre lezioni, esplorazioni e sperimentazioni in classe. È stata realizzata nell’ambito di ESERO Italia, il programma educativo congiunto dell’Agenzia Spaziale Italiana (ASI) e della European Space Agency (ESA).
E' una
immagine digitale.
Guardiamo più
da vicino come è fatta una immagine digitale: prendiamo una foto con la webcam
e trasformiamola in un foglio excel grazie a SPREADSHEET PIXEL CONVERTER . Nel foglio di calcolo i pixel sono
trasformati in celle: possiamo leggere il valore di ciascuna componente RGB del
pixel.
Vogliamo
esagerare? Dopo tutto è un foglio di calcolo quindi possiamo provare a cambiare
i colori cambiando i numeri nelle celle oppure ricavandoli da calcoli che
impostiamo noi: è quel che fanno le app quando, per esempio, applicano i filtri.
Apriamo Google Earth Pro. Per vedere Marte bisogna cliccare sull'icona che mostra Saturno, nella barra in alto. Dopo aver scelto Marte possiamo aprire il menu Global Maps: se scegliamo Colorized Terrain otteniamo la mappa con le altitudini, se vogliamo le immagini in infrarosso dobbiamo selezionare o Daytime Infrared o Nighttime Infrared. In queste mappe i pixel indicano qualcosa di diverso dalla intensità luminosa: nel caso delle altezze non indicano neppure qualcosa legata alla radiazione elettromagnetica.
Insomma, il valore nella casella della nostra immagine, cioè il valore di un pixel, indica in genere una intensità luminosa. Ma può essere qualche altra cosa: una altezza sul livello del mare, il valore della pressione atmosferica, il valore della temperatura.
Molti strumenti sono sensibili alla gamma infrarossa: alcuni sono montati su telescopi sulla Terra (posti su montagne), alcuni, molti, sono a bordo di satelliti.
Apriamo una
parentesi. Grazie al telescopio spaziale James Webb e alle sue immagini
spettacolari l’osservazione infrarossa ha ottenuto a un certo momento una buona
notorietà.
Webb Space Telescope Images Resources
– si trova una raccolta estesa di immagini, ciascuna con una descrizione e
commento
il sito Webb Space Telescope è di STScI, Space Telescope Science
Institute, una cui “divisione” (AURA) gestisce il telescopio. Ha gestito anche
il telescopio Hubble.
Che cos'è e come è fatto il
James Webb Space Telescope un articolo di
Focus; c’è anche un video in cui Adriano Fontana, astrofisico, dirigente di
ricerca presso l'INAF – Osservatorio Astronomico di Roma e Presidente della
Large Binocular Telescope Corporation (Tucson, Arizona, USA) racconta la storia
e il funzionamento del James Webb Space Telescope (JWST).
Infrared astronomy - wikipedia; un avviso all'inizio informa che non ci sono abbastanza citazioni specifiche e invita a inserirne; riporta il grafico della trasmittanza dell'atmosfera, e si vede bene l'effetto della CO2 e il blocco degli infrarossi responsabile dell'effetto serra
Chiudiamo la
parentesi e torniamo alla mappa IR di Google Mars. Quali informazioni ci
fornisce?
Attività. Proviamo a capire quali informazioni ci fornisce una immagine infrarossa esplorando con una termocamera la sala/la classe in cui ci troviamo.
Abbiamo usato
termocamere FLIR che si collegano alla presa USB dei tablet (o dei cellulari). L’immagine compare
sullo schermo del tablet; comandi semplici ci permettono di leggere le
temperature o di agire sull’immagine, per esempio modificando la
rappresentazione a falsi colori.
Gli
infrarossi sono strettamente legati alla temperatura del corpo che li emette,
quindi una prima informazione che possiamo ricavare da una immagine IR è
proprio la temperatura. Ma ci siamo accorti che entra in gioco in modo
importante anche l’emissività del corpo, legata al materiale di cui è fatto,
persino la riflessione.
Un sito interessante e
articolato che ci riporta al cielo è del JPL Caltech (c'è anche una bella linea
tempo/cronologia) è Cool Cosmos - Your infrared guide to the world and theUniverse beyond.
La
videointervista alla dr.sa Rocchina Guarini della Agenzia Spaziale Italiana ci
fa capire come avviene la elaborazione delle immagini satellitari.
Se vi è venuta curiosità di saperne di più sui satelliti Sentinel il posto giusto è SentiVista. Informazioni più ampie sulla missione Copernicus si trovano a partire da qui.
In molte applicazioni quotidiane usiamo infrarossi che non sono termici, posti appena un po' più in là della banda del rosso: per esempio, telecomando della televisione, comunicazione su fibra ottica, telecamere di sorveglianza. Una risorsa ESERO ci mostra come modificare una webcam per rivelare questo tipo di infrarossi: Modificare una webcam per l'infrarosso (però ammetto di non averci provato :-(.
Le
informazioni dal cielo non sono solo immagini.
Concentriamoci
sul valore della luminosità globale di un oggetto celeste, chessò, una stella,
una galassia: in genere è stabile, quindi il grafico che riporta la sua
luminosità al passare del tempo è abbastanza piatto. Questo grafico si chiama
curva di luce. Ci sono però casi in cui la curva di luce presenta variazioni
nel tempo.
Che
informazioni ci fornisce la variazione?
Magari è una
stella che effettivamente "pulsa", espandendosi e contraendosi
periodicamente. Oppure è una stella doppia in cui una eclissa periodicamente
l'altra.
C'è un'altra situazione in cui avviene una eclisse: una stella attorno a cui orbitano pianeti.
L'analisi della curva di luce è il metodo che ha rivelato un grandissimo numero di
sistemi planetari extrasolari.
Vediamo di
esplorare il fenomeno.
Un modo ce lo suggerisce ESA: ExoplanetDetectives . Un sistema più complicato, ma divertente nella costruzione (se vi piace il LEGO:-), lo presenta la NASA: come costruire con il LEGO un sistema planetario.
Noi abbiamo provato a seguire il metodo dell'ESA, ma semplificando ancora di più.
Abbiamo usato una piccola lampada da tavolo a un solo LED per simulare la stella, ritagliato un po' di sagome tonde da far passare davanti alla lampada e le abbiamo attaccate a sottili sostegni di fil di ferro per poterle maneggiare con comodità.
Per registrare il valore di luminosità e vedere la variazione della curva di luce quando un pianeta passa davanti alla stella abbiamo installato sui tablet la app Phyphox sviluppata presso l'Istituto di fisica della RWTH Aachen University, Germania. Questa app utilizza i sensori del tablet (o del cellulare) per ottenere i valori di luce, suono, accelerazione, inclinazione, disegnando sullo schermo un grafico valore-tempo. Anche altre app lo fanno, ma Phyphox ha alcuni vantaggi. Il più rilevante per i nostri scopi è che il grafico che traccia dal vivo può essere inviato in diretta su un pc, quindi è molto semplice posizionare il tablet in modo che veda bene il passaggio del pianeta davanti alla stella e vedere comodamente sullo schermo del pc quello che avviene, senza dover fare acrobazie per vedere lo schermo del tablet. E poi la app è stata sviluppata da persone che si occupano di educazione, con lo sguardo rivolto al suo utilizzo in ambito scolastico.
Con la nostra configurazione abbiamo potuto giocare a realizzare situazioni al di là dell'originale intenzione astronomica: per esempio, come è la curva di luce generata da un pendolo? e cosa succede quando mi allontano dalla sorgente di luce?
Meet Cheops
su YouTube: un telescopio spaziale dedicato alla ricerca di pianeti extrasolari.
James Webb Space Telescope nel sito della NASA; qui ci sono molti video “Translating Webb Data into sound” a partire dalle immagini, sonificazione con una barra verticale che spazza l’immagine: non da urlo, ma piacevole, con un lungo commento scritto
Le prime immagini del James Webb… tutte da ascoltare! Sono 5 immagini prese dal sito precedente
Di suoni dallo spazio avevamo già parlato nel nostro blog.
Webb Space Telescope , il sito della NASA dedicato al telescopio; si trovano le immagini, e informazioni, tante, raggiungibili cliccando sul tasto “Need to Know” con l’icona della chiave inglese
Telescopio Herschel, della ESA
CoolCosmos - Your infrared guide to the world and the Universe beyond - un sito interessante e articolato del JPL Caltech; c'è anche una bella linea tempo/cronologia
NASA’s NewViews of Venus’ Surface From Space
E qualche riferimento sulla riconoscibilità delle immagini
Illusions: The Mona Lisa and Abraham Lincoln
cercando “pixelated images” si trovano software che “pixellano” una immagine, sia online sia scaricando una app, p.es. Pixelied
