Uczniowie w konkursie Złap Gwiazdę: obserwacja i doświadczenia w czasie zaćmienia Słońca Teach article

Author(s): Sai Pathmanathan

Tłumaczenie Bogusław Malański; Planetarium im. Arego Sternfelda-Łódź oraz 47LO-Łódź. Uczniowie Jan Měšťan i Jan Kotek oraz nauczyciel Marek Tyle z Gimnazjum w Pisek w Czeskiej Republice wygrali w roku 2007 konkurs Złap Gwiazdę. Sai Pathmanathan opisuje projekt, który…

Częściowe zaćmienie Słońca
Dzięki uprzejmości Marka Tyle,
Jana Měšťana i Jana Kotek

Jan Měšťan interesuje się astronomią od kilku lat. Kiedy usłyszał o międzynarodowym astronomicznym konkursie Złap Gwiazdęw1, namówił swojego szkolnego kolegę, Jana Koteka do wzięcia w nim udziału. Przy pomocy nauczyciela fizyki oraz technologii informacyjnej, pana Marka, dwóch 15-letnich czeskich chłopców nie tylko przystąpiło do konkursu, ale również zostali jego zwycięzcami. Konkurs został zorganizowany przez: Europejską Organizację Badań Astronomicznych Półkuli Południowej – European Organisation for Astronomical Research in the Southern Hemisphere (ESO)w2 oraz Europejskie Towarzystwo Edukacji Astronomicznej – European Association for Astronomy Educationw3. Nagrodą w konkursie był tygodniowy pobyt w obserwatorium w La Silla Paranal w Chile zarządzanym przez ESO.

Projekt dotyczył obserwacji i badań zaćmienia Słońca, które miało miejsce 29 marca 2007 roku. Całkowita faza zaćmienia była widoczna tylko w Libii, Turcji i Rosji. W szkole zwycięzców, w Czeskiej Republice było widoczne tylko zaćmienie częściowe. Projekt dotyczył nie tylko dwóch amatorów astronomii, ale zainspirowana nim została cała szkoła; Gimnazjum w Pisku. Dwóch Janków dokonało krótkiego przeszkolenia kolegów ze swojej szkoły, po którym cała społeczność szkolna wzięła udział w obserwacji zaćmienia. Co więcej, jako część projektu, chłopcy postanowili przeprowadzić kilka naukowych doświadczeń w czasie zaćmienia Słońca.

Zaćmienia Słońca

Chłopcy byli zainteresowani nie tylko w wyjaśnieniu zjawiska zaćmienia Słońca, ale również zainteresował ich problem przewidywania zaćmień, ich charakterystyk oraz kiedy zaćmienia zachodziły w przeszłości. Dokładnie zostało przebadane znaczenie obserwacji zaćmień; dlaczego są one tak ważne dla astronomów oraz jak używać sprzętu do zbierania użytecznych pomiarów.

Zaćmienie Słońca następuje, gdy trzy ciała niebieskie Słońca, Ziemia oraz Księżyc ustawią się w jednej linii (co zdarza się w czasie nowiu). Księżyc rzuca cień na powierzchnię Ziemi. Ponieważ oglądane z Ziemi, Księżyc i Słońce mają w przybliżeniu te same rozmiary (Księżyc jest w przybliżeniu 400 razy bliżej Ziemi niż Słońce oraz ma średnicę 400 razy mniejszą od Słońca), zatem widziane są pod tym samym kątem. Zatem przy obserwacji z Ziemi Księżyc jest w stanie zasłonić całkowicie Słońce. Podobna sytuacja zachodzi w czasie zaćmień Księżyca, podczas których Księżyc i Ziemia zamieniają się miejscami, tak że teraz Ziemia rzuca cień na Księżyc. Ziemia nie jest wyjątkiem, gdyż zaćmienia zdarzają się również w innych częściach kosmosu: całkowite zaćmienie Słońca można np. obserwować na Jowiszu, gdy jego księżyc Io zajmie miejsce na jednej prostej wraz ze Słońcem i Jowiszem. Również na Saturnie księżyc Tytan powoduje zaćmienia Słońca. Przejście planety na tle Słońca (planeta jest widoczna jako czarny krążek na tarczy Słońca) może być obserwowane z Ziemi. Przejście Wenus jest chyba najważniejsze z tego względu, iż w przeszłości było użyte jako metoda obliczenia odległości Ziemia-Słońce.

Autorzy projektu byli zafascynowani dokumentacją historyczną dotyczącą zaćmień. To, co znaleźli było częścią projektu. Wyniki zostały przedstawione szkolnym kolegom. Pierwszy pisemny zapis o zaćmieniu Słońca pochodzi z roku 2137 p.n.e. Nota mówi, że dwóch chińskich astronomów zostało straconych, ponieważ zapomnieli uprzedzić cesarza Chin o nadchodzącym zaćmieniu Słońca. W tamtej epoce, lud chiński wierzył, że to smok pożera Słońce.

W czasie realizacji projektu jego autorzy coraz bardziej zdawali sobie sprawę ze znaczenia obserwacji zaćmień dla nauki.W czasie zaćmienia Słońca astronomowie mogą obserwować Słońce, jakie nigdy normalnie nie jest widoczne, np. koronę słoneczną , chromosferę (cienką kolorową warstwę atmosfery Słońca). Obserwacje te pozwalają wyciągać wnioski dotyczące struktury wewnętrznej oraz składu chemicznego Słońca. Obserwacje kształtu Księżyca w czasie przesuwania się na tle tarczy Słońca pozwala wysnuć wnioski dotyczące struktury powierzchni Księżyca. Znaczne ograniczenie światła słonecznego w czasie zaćmienia pozwala astronomom obserwować gwiazdy, asteroidy oraz komety które normalnie są niewidoczne z powodu bliskiego ich położenia na niebie przy tarczy Słońca. Małe natężenie światła w czasie zaćmienia ma również wpływ na organizmy żywe; wiele kwiatów zamyka swoje płatki, zwierzęta szykują się do snu. Wobec tego nie tylko astronomowie zainteresowani są obserwacjami zaćmień. Dotyczy to również biologów, etologów, psychologów.

Prezentacja

Their presentation on 14 March 2006
Image courtesy of Marek Tyle,
Jan M?š?an and Jan Kotek

Głównym celem projektu było zaangażowanie uczniów Gimnazjum w Pisek do obserwacji częściowego zaćmienia Słońca oraz do wymiany doświadczeń i spostrzeżeń, jakie zostały dokonane przez uczniów. W tym celu, 15 dni przed mającym nastąpić zaćmieniem autorzy projektu zapoznali swoich kolegów z zagadnieniem dokonując prezentacji. Prezentacja zawierała:

  • Ogólne informacje o zaćmieniu Słońca (teoria, warunki, typy zaćmień, znaczenie zaćmień Słońca dla ludzi)
  • Informacje na temat całkowitego zaćmienia Słońca, które miało nastąpić 29 marca
    (obszar widoczności i czas trwania fazy całkowitego zaćmienia
  • Szczegóły zaplanowanej obserwacji w Gimnazjum w Pisek (przyrządy, zasady bezpieczeństwa). Omówiono również szczegóły doświadczeń naukowych, jakie miały być przeprowadzone w czasie obserwacji zaćmienia (pomiar zaniku zmniejszania się jasności oraz temperatury)
  • Jak zrobić filtr ochronny potrzebny do obserwacji zaćmienia
  • Organizacja uczniowskiej obserwacji (były 644 chętnych; uczniów i nauczycieli).

 

Na koniec prezentacji każdy jej uczestnik otrzymał broszurkę informacyjną do rozprowadzenia między innych chętnych. Trzy tablice szkolne były poświęcone obserwacji zaćmienia Słońca.

Obserwacja

Ostatnie zaćmienie Słońca widoczne z obszaru Czeskiej Republiki miało miejsce 3 października 2005. Tego dnia pochmurne niebo przeszkadzało w obserwacji. Autorzy projektu mieli nadzieję, że zaćmienie Słońca w dniu 29 marca 2007 będzie lepiej widoczne oraz, że zgromadzą oni wieli użytecznych danych.

Autorzy projektu wybrali odpowiednie miejsce do obserwacji – taras. Zaplanowano różne obserwacje i metody włączając tak, jak; filtry słoneczne (wykonane z płyt do zdjęć rentgenowskich), lornetki, wyposażone w filtry, teleskopy, aparaty fotograficzne i przyrządy do mierzenia natężenia światła oraz temperatury.

 

Transmisja “na żywo” z
całkowitego zaćmienia w
holu szkoły
Dzięki uprzejmości Marka Tyle
, Jana Měšťana i Jana Kotek
Projekcja częściowego zaćmienia
Dzięki uprzejmości Marka Tyle,
Jana Měšťana i Jana Kotek
konstrukcja aparatury
Dzięki uprzejmości Marka Tyle,
Jana Měšťana i Jana Kotek

 

 

W dniu zaćmienia ranek był pochmurny, co zatroskało obserwatorów. Jednak o 9.15 przed południem niebo przejaśniło się i zaplanowane obserwacje zaćmienia przebiegały według planu. O 9.40, uczniowie zaczęli się zbierać na miejscu obserwacji. W holu szkoły ustawiony był monitor, na którym można było obserwować całkowite zaćmienie Słońca nadawane “na żywo” z Turcji.

Temperatura powietrza wynosiła około 11°C i wiał silny wiatr. Od czasu do czasu chmury przesłaniały Słońce. Z powodu nieprzewidywalnej pogody nie można było przeprowadzić wszystkich zaplanowanych eksperymentów (pomiar temperatury i spadek jasności oświetlenia). Autorzy projektu spędzili zatem więcej czasu pomagając w obserwacji; innym kolegom oraz jeszcze raz objaśniając, na czym polega zaćmienie Słońca. Mimo przeszkód ze strony pogody, wszyscy uczestnicy byli bardzo zadowoleni, ponieważ wiele się nauczyli.

Report z Paranal

Krótko przed wysłaniem Science in School do druku, zwycięzcy przesłali do Redakcji poniższy raport.

Paranal w Chile, to naprawdę cudowne miejsce położone jest na pustyni Atacama, jednym z najbardziej suchych miejsc na Ziemi. Wyposażenie techniczne jest najlepsze, jakie dostarczyć może współczesna technologia. Po raz pierwszy 12 sierpnia zwiedziliśmy platformę ESO Very Large Telescope – Bardzo Dużego Teleskopu (VLT). Z platformy tej rozciąga się wspaniały widok na Andy oraz Pacyfik – szczególnie piękny o zachodzie Słońca. Aż do trzeciego dnia pobytu niebo było zachmurzone, jednak trzeciego dnia o północy chmury się rozstąpiły i kopuła teleskopu została otwarta. Na początku zwiedziliśmy budynek teleskopu Yepun, jednego z czterech głównych teleskopów VLT. Następnie zwiedziliśmy centrum sterowania i spotkaliśmy się ze Stanem Stefl, czeskim astronomem pracującym w Paranal. Zapytaliśmy pana Stefl o pracę w ESO. Pan Stefl objaśnił nam działanie interferometru VLT: urządzenia, które zbiera obrazy z pojedynczych teleskopów i przesyła je do wielkiego teleskopu wirtualnego. Objaśnienia te pomogły lepiej zrozumieć prace astronomów w Paranal. Na zakończenie wizyty w ośrodku wykonaliśmy parę zdjęć nieba południowego oraz obejrzeliśmy Obłoki Magellana (patrz zdjęcie) oraz Krzyża Południa. Chcielibyśmy podziękować pani Laurze Ventura, osobie odpowiedzialnej za kształtowanie wizerunku obserwatorium, która pokazała nam inne obiekty na niebie oraz bardzo nam pomagała w czasie naszego pobytu w Chile.

Poznaliśmy jeszcze inne obiekty w Parana; np. salę gimnastyczną, przytulną jadalnię ze wspaniałymi posiłkami. Duże wrażenie wywołały na nas doskonałe warunki, w jakich pracują astronomowie w Paranal; są to astronomowie z całego świata. Oprócz Paranal zwiedziliśmy budynki ESO w Santiago i Antofagasta. Pojechaliśmy również na jednodniową wycieczkę do Valparaíso.

Stan Stefl objaśnia działanie
teleskopu. Od lewej: Stan Stefl,
Jan Měšťan, Marek Tyle i Jan Kotek
Dzięki uprzejmości Marka Tyle,
Jana Měšťana i Jana Kotek
Widok z góry wierzchołka
Paranal, Słońce wschodzi na
pochmurnym niebie nad Payfikiem
Dzięki uprzejmości ESO
Teleskop pomocniczy; w
czasie zachodu Słonca
Dzięki uprzejmości Marka Tyle,
Jana Měšťana i Jana Kotek

 

Zamierzamy zdać relacje naszym kolegom z pobytu w Parana oraz stosować w czasie lekcji fizyki wiedzę tam nabytą
Marek Tyle, Jan Měšťan i Jan Kotek.

Podziękowania

Jan Měšťan i Jan Kotek składają podziękowania dyrektorowi szkoły, panu Petrovi Picha za umożliwienie obserwacji. Podziękowania należą się również panu Jakubowi Cenek, który pomógł w tłumaczeniu projektu na język angielski. Następne podziękowania autorzy projektu składają panu Mgr Petrovi Jelinek – profesorowi Wydziału Fizyki Uniwersytetowi Południowych Czech w Czeskich Budziejowicach, który był konsultantem projektu. Pan Pavel Vajík pożyczył teleskop Proximus 100 oraz był bardzo wyrozumiały w czasie obserwacji i za to również autorzy projektu są wdzięczni.

Web References

  • w1 – Dokładny opis projektu dostępny jest na stronie złap: www.eso.org/catchastar/cas2007/
  • w2 – Aby dowiedzieć się więcej o pracy ESO, zobaczyć (oraz używać) zapierające dech zdjęcia astronomiczne, patrz www.eso.org
  • w3 – Europejskie Towarzystwo Edukacji Astronomicznej (The European Association for Astronomy Education) promuje edukację astronomiczną na wszystkich poziomach w organizacjach europejskich: www.eaae-astro.org
  • w4 – Aby poznać więcej szczegułów o pracy Bardzo Dużego Teleskopu i obserwatorium w Parana, patrz:
  • Pierce-Price D (2006) Running one of the world’s largest telescopes. Science in School 1: 56-60. www.scienceinschool.org/2006/issue1/telescope

Institutions

Review

Artykuł ten to interesująca historia o przeprowadzeniu projektu z dziedziny astronomii przez uczniów gimnazjum; dwóch nastolatków. Uczniowie ci zarazili pasją obserwacji zaćmienia Słońca swoich kolegów szkolnych, jak i lokalną społeczność. To powinno zachęcić nauczycieli do rozważenia, jak lokalne nawet zjawiska przyrodnicze mogą być użyte w procesie edukacji, włączając w to zjawiska kulturowe, socjalne, jaki czysto naukowe eksperymenty.

Problemy z pogodą w czasie zaćmienia Słońca zdarzają się niestety często i dotyczą również profesjonalnych astronomów. Uczniowie, zatem mogli doświadczyć „prawdziwego astronomicznego rozczarowania”, co jest chlebem codziennym w badaniach naukowych.

Raport ten może być przydatny dla nauczycieli fizyki i astronomii, zwłaszcza, że jest on napisany w prosty i klarowny sposób.

Marco Nicolini, Włochy

License

CC-BY-NC-ND

Download

Download this article as a PDF