Μετρήστε την ταχύτητα του ηλιακού ανέμου!

Πόσο γρήγορα μας επηρεάζει μια ηλιακή καταιγίδα που συμβαίνει 150 εκατομμύρια χιλιόμετρα μακριά από εμάς; Για να απαντήσετε σε αυτό το ερώτημα θα χρειαστείτε μερικές φωτογραφίες που έχει τραβήξει το ηλιακό δορυφορικό παρατηρητήριο SOHO, λίγη φυσική και απλά μαθηματικά!

Σκοπός: Να ασκηθούμε στην επιστημονική έρευνα και να αντιληφθούμε πόσο γρήγορα, ξαφνικά και απροσδόκητα μπορεί να επηρεαστεί η καθημερινή μας ζωή εξαιτίας των ηλιακών φαινομένων.

Περιγραφή της δραστηριότητας: Καταρχάς χωριζόμαστε σε ζευγάρια. Κάθε ζευγάρι παίρνει εκτυπωμένες τις παρακάτω 5 φωτογραφίες:

Οι διαδοχικές αυτές φωτογραφίες τραβήχτηκαν από το ηλιακό παρατηρητήριο SOHO και σε αυτές αναγράφεται ο χρόνος λήψης. Ο μαύρος δίσκος καλύπτει τον Ήλιο δημιουργώντας μια τεχνητή ηλιακή έκλειψη που επιτρέπει την εμφάνιση του ηλιακού στέμματος. Ο άσπρος κύκλος δείχνει τον ηλιακό δίσκο. Στις 5 φωτογραφίες φαίνεται η εξέλιξη μια εκτόξευσης στεμματικού υλικού. Στην κάτω πλευρά κάθε φωτογραφίας υπάρχει διαβάθμιση που αντιστοιχεί σε μια ηλιακή διάμετρο.

Κάθε ζευγάρι επιλέγει ένα χαρακτηριστικό που να εμφανίζεται και στις 5 φωτογραφίες προκειμένου να καταγράψει τη θέση του. Κάθε ζευγάρι είναι ελεύθερο να επιλέξει ένα διαφορετικό χαρακτηριστικό. Οι μετρήσεις πάνω στο χαρτί μετατρέπονται σε χιλιόμετρα μέσω της σχέσης

d_χαρτί / d_{πραγματικό} = s_χαρτί / s_{πραγματικό}

    όπου

    d_χαρτί η διάμετρος του Ήλιου στο χαρτί

    d_{πραγματικό} η πραγματική διάμετρος του Ήλιου

    s_χαρτί η απόσταση του επιλεγμένου χαρακτηριστικού από την επιφάνεια του Ήλιου πάνω στο χαρτί

    s_{πραγματικό} η πραγματική απόσταση του επιλεγμένου χαρακτηριστικού από την επιφάνεια του Ήλιου.

    Η διάμετρος του Ήλιου δίνεται ότι είναι 1,4 ×10⁶ km.

    Στη συνέχεια κάθε ζευγάρι για το συγκεκριμένο χαρακτηριστικό που έχει επιλέξει συμπληρώνει τον παρακάτω πίνακα:

    Η μέση ταχύτητα υπολογίζεται διαιρώντας τη μεταβολή της θέσης μεταξύ δυο διαδοχικών φωτογραφιών με το αντίστοιχο χρονικό διάστημα. Αντίστοιχα η μέση επιτάχυνση υπολογίζεται διαιρώντας τη μεταβολή της ταχύτητας μεταξύ δυο διαδοχικών φωτογραφιών με το αντίστοιχο χρονικό διάστημα. Προσοχή στις μονάδες μέτρησης και ιδιαίτερα στο χρόνο. Θυμίζουμε ότι για να μετατρέψουμε τα λεπτά της ώρας σε ώρες διαιρούμε με το 60 (αφού μια ώρα έχει 60 λεπτά).

    Πόση είναι κατά τάξη μεγέθους η ταχύτητα διάδοσης του υλικού που εκτοξεύεται από τον Ήλιο;

    Σε πόσο χρόνο θα φτάσει στη Γη, εφόσον βρίσκεται στην κατάλληλη διεύθυνση;

    Γιατί η μέση ταχύτητα αλλάζει από φωτογραφία σε φωτογραφία αλλά και από ζευγάρι σε ζευγάρι; Τι συμπέρασμα βγάζετε;