Astronomia

astronomia dla każdego
Astronomia
na wyspie La Palma
LESZEK JABŁOŃSKI
Letnia Szkoła EAAE1 „Astronomia
na Wyspach Kanaryjskich” odbyła się
w dniach 3-8 lipca 2006 r. w szkole „Virgen
de Las Nives” w Santa Cruz na wyspie La
Palma. Byłem jednym spośród 101 uczestników jubileuszowego, 10 spotkania nauczycieli astronomii z 24 krajów. Najliczniej reprezentowani byli Hiszpanie (28
uczestników), Włosi (13), Francuzi (8),
przedstawiciele Beneluksu (w sumie 13)
oraz Portugalii (6). Z tych krajów wywodzili się prowadzący warsztaty i organizatorzy
poprzednich letnich szkół. Natomiast
skromne, jednoosobowe delegacje przybyły
z Polski, Litwy, Łotwy, Ukrainy, Bułgarii
oraz Turcji. Spoza Europy obecni byli
przedstawiciele Panamy, Hondurasu, Tunezji oraz Stanów Zjednoczonych.
Głównym organizatorem kursu dla nauczycieli była profesor Rosa Maria Ros
z Barcelony. Uczestnicy poprzednich letnich szkół podkreślali, że spotkanie na Wyspach Kanaryjskich było najlepsze ze
wszystkich dotychczasowych. Zaskoczyła
nas nieco pogoda (w Europie w tym czasie
panowały dużo większe upały!), ale przelotny deszcz i zachmurzenie nie przeszkadzały nam w nocnych obserwacjach nieba,
które wykonywaliśmy na wysokościach ponad warstwą chmur.
W kursie mogłem wziąć udział dzięki
grantowi z programu Comenius 2.2c. Pewnym problemem była dla mnie wstępna
kalkulacja kosztów podróży na Wyspy Kanaryjskie – 1500 euro, czyli tyle, ile wynosi
maksymalna wysokość grantu, przy czym
1
cena samego kursu oraz zakwaterowania
wynosiła 800 euro! Całe szczęście, że z tego kłopotu wybawiły mnie tanie linie lotnicze Airberlin, dzięki którym podróż z Katowic kosztowała mnie zaledwie 350 euro.
Podczas X Letniej Szkoły wysłuchaliśmy
trzech wykładów oraz uczestniczyliśmy
w kilkunastu warsztatach prowadzonych
przez doświadczonych nauczycieli astronomii. Przykładowe tematy to: „Pierścienie
Saturna i ich widmo”, „Ekwipunek młodego astronoma”, „Cefeidy i odległość galaktyk”, „Wyznaczenie wieku mgławicy Krab”,
„Ewolucja gwiazd”, „Zodiak w ujęciu nauki
starożytnej oraz współczesnej”, „Tranzyt
Wenus”, „Widmo gwiazd”. Warsztaty prowadzone były bardzo ciekawie, a przyrządy,
jakie należało zabrać ze sobą, m.in. cyrkiel,
kątomierz, nożyczki, klej, kalkulator, kredki oraz kompas okazały się wielce przydatne. Otrzymaliśmy trzy pokaźnej wielkości
skrypty zawierające opracowania wszystkich tematów warsztatów.
Na warsztatach prowadzonych przez
Francisa Berthomieu z Francji dowiedziałem się, że Roemer nie wyznaczył prędkości
światła w sposób opisywany w wielu podręcznikach fizyki. Błąd polega na tym, że
w punkcie A (Rys. 1) z powodu położenia
Słońca pomiędzy Ziemią i Jowiszem jego
księżyc Io nie jest z Ziemi widoczny! W rzeczywistości Roemer obserwował zmiany
czasu pomiędzy kolejnymi pojawieniami się
Io w punktach C i D. Mamy tu do czynienia
z efektem analogicznym do zjawiska Dopplera, gdyż poruszający się obserwator od-
Europan Association for Astronomy Education – Europejskie Stowarzyszenie Edukacji Astronomicznej.
5/2006
39
astronomia dla każdego
Rys. 1. Metodę pomiaru prędkości
światła przez Roemera wyjaśnia
się (nieprawidłowo!) w wielu
książkach tym, że różnica czasu t
wychodzenia księżyca Io z cienia
Jowisza w punktach A i B spowodowana jest dłuższą drogą biegu
promienia światła do obserwatora
na Ziemi o średnicę orbity Ziemi 2R. Wtedy wzór na prędkość
światła wyraża się prostym wzorem: c=2R/? t. Problem w tym, że
w punkcie A nie można zobaczyć
Jowisza, gdyż na Ziemi mamy
w tym czasie dzień! W rzeczywistości Roemer zauważył zmiany
w czasach „wschodów” Io
w punktach C i D, a więc podczas
największej prędkości zbliżania
się i oddalania Ziemi od Jowisza.
Opierając się na efekcie Dopplera
nie był on w stanie wyznaczyć
prędkości światła z zadowalającą
dokładnością.
biera periodyczne sygnały (pojawienia się
Io po wyjściu z cienia Jowisza) w rosnących
(w punkcie C) lub malejących (D) odstępach czasu. Kilka lat temu we Francji miała
miejsce specjalna konferencja na ten temat,
gdzie po analizie oryginalnych artykułów
Roemera wywnioskowano, że dokładność
pomiarów w jego eksperymencie pozwalała
jedynie na stwierdzenie, iż prędkość światła
jest skończona, jednak w żadnym wypadku
nie było możliwości wyznaczenia jej z zadowalającą dokładnością.
W planie Letniej Szkoły mieliśmy dwie
obserwacje nieba w miejscach położonych
wysoko w górach: Mirador del Llano de las
Brujas oraz Roque de Los Muchachos.
W niedzielę, przed oficjalnym rozpoczęciem kursu wybrałem się wraz z Rogerem
Eide ze Szwecji na prywatną sesję obserwacyjną na górę Roque de Los Muchachos,
najwyższy szczyt wyspy La Palma (2426 m
n. p. m.). Spotkaliśmy tam grupę profesjonalistów w dziedzinie astronomii z Alanem
Pickwickiem, sekretarzem EAAE na czele,
którzy każdą wolną chwilę poświęcali nocnym obserwacjom nieba. Dzięki wskazówkom udzielonym mi na warsztatach o tech-
40
nice fotografowania nieba przez Irmę Hannula oraz Sakari Ekko (oboje z Finlandii),
udało mi się nieco podszkolić swe umiejętności. Moje zdjęcia, z których – muszę nieskromnie przyznać – jestem bardzo zadowolony, znajdują się na szkolnej stronie
internetowej http://www.dlugosz.katowice.pl (w wyszukiwarce portalu należy wpisać „La Palma”). Na górze Roque de Los
Muchachos, gdzie pojechaliśmy dwoma autobusami, zwiedziliśmy aż 6 spośród 14
znajdujących się tam teleskopów: Herschel, Galileo, niewielki SuperWASP, teleskop słoneczny DOT, Magic rejestrujący
promieniowanie gamma oraz będący w budowie olbrzymi Gran Telescopio de Canarias. Następnie ze szczytu góry Roque de
Los Muchachos obserwowaliśmy spektakularny zachód słońca, po czym udaliśmy się
na nocne obserwacje nieba. Były to dzień
i noc pełne wielu niezapomnianych, wspaniałych wrażeń!
Anglicy mogli pochwalić się ciekawym
projektem edukacyjnym, w którym uczniowie poprzez Internet mogą prowadzić własne obserwacje za pomocą teleskopów
na Hawajach oraz Australii. Mieli oni
fizyka w szkole
astronomia dla każdego
szczęście, gdyż znaleźli sponsorów, jednak
pozostaje pytanie, czy zdalnie sterowane
poprzez globalną sieć teleskopy mogą zastąpić tradycyjną lornetkę lub amatorski
teleskop o średnicy 10–20 cm? Alan Pickwick przywiózł ze sobą niewielki teleskop
sterowany komputerowo. Po wstępnej kalibracji za pomocą pilota wpisywał nazwę
obiektu na niebie i teleskop automatycznie
go znajdował. Cena takiego urządzenia wynosi od tysiąca do kilku tysięcy euro. Ponieważ w wyposażeniu naszego liceum nie
mamy sprzętu do obserwacji astronomicznych, więc zaraz po powrocie z kursu postanowiłem nadrobić te braki. Okazało się,
że z zakupem odpowiedniego teleskopu
dla szkoły nie ma problemu (może poza finansowym) – wystarczy zaglądnąć na stronę internetową firmy „Uniwersal” z Żywca
http://www.teleskopy.astronomia.pl lub witrynę http://www.teleskopy.net. Rainer Gaitzsch z Niemiec, specjalista w dydaktyce
astronomii, zaleca szkołom dobrej jakości
lornetki, nie tańsze od 300 euro, i do tego
oczywiście statyw.
Kółka astronomiczne, na których prowadzi się nocne obserwacje nieba, są raczej
rzadkością w naszych szkołach. Brakuje nauczycieli – pasjonatów, zdolnych zaszczepić
młodzieży fascynację astronomią. Lecz
oprócz nauczycieli potrzebne jest także
bezchmurne i najlepiej bezksiężycowe niebo oraz teren wolny od świateł miasta. Te
trzy warunki jednocześnie są raczej trudne
do spełnienia. Nie jest to jednak niemożliwe. Otóż absolwenci VI Liceum w Szopienicach w monografii wydanej z okazji 100lecia szkoły wspominają, jak nauczyciel
geografii Marian Mielecki w latach 194850 zabierał młodzież na nocne obserwacje
nieba, które fotografowali jedynym aparatem, jaki posiadał któryś z bardziej zamożnych uczniów. Do dziś pamiętają te wspaniałe lekcje. Okazuje się, że do doznania
piękna astronomii potrzeba tak niewiele!
W ostatnim dniu wysłuchaliśmy wykładów dwóch wybitnych uczestników Letniej
Szkoły: Jay’a Pasachoffa ze Stanów Zjednoczonych oraz Clausa Madsdena z Nie-
5/2006
miec. Jay Pasachoff, znany w świecie ekspert w dydaktyce astronomii, zajmuje kierowniczą rolę w wielu organizacjach, m.in.
NASA, American Physical Society, American Association of Physics Teachers. Jest
współautorem wydanej w roku 2005 książki „Teaching and Learning of Astronomy:
Effective Strategies for Educators Worldwide”. W swym wykładzie ustosunkował
się do popularnego ostatnio trendu w nauczaniu, wyrażonego sloganem „mniej znaczy więcej” (less means more). Chodzi o to,
by nauczać mniej materiału, lecz dokładniej, tak, by uczeń rozumiał przekazywaną
mu wiedzę, a nie tylko przyswajał ją pamięciowo. Pamiętam swoją wizytę na lekcji fizyki w Thusnalderstr. Gymnasium w Kolonii, gdzie na doświadczalne wyznaczanie
przyspieszenia ziemskiego nauczyciel przeznaczył aż 6 jednostek lekcyjnych! Ja muszę zrealizować program, więc taką lekcję
realizuję w 45 minut! Profesor Pasachoff
nie zgodził się z trendem ograniczania zakresu materiału nauczania astronomii
do minimum i postulował, aby uwzględnić
w nim nie tylko astronomię klasyczną, lecz
także jej najnowsze osiągnięcia (np. czarne
dziury, teorię rozszerzającego się wszechświata, itp.). Bardzo dobry, bo zgodny
z tym postulatem, wydaje mi się dział poświęcony astronomii w części 2 podręcznika „Fizyka i astronomia” Mostowskiego,
Natorfa i Tomaszewskiej. Pełna opinia
profesora Pasachoffa na temat, jak uczyć
astronomii, dostępna jest w artykule
w „Astronomy Education Review”, który
można znaleźć internecie pod adresem
http://aer.noao.edu (w języku angielskim).
Profesor Claus Madsen, reprezentujący
ESO (European Southern Observatory)
opowiedział o ekstremalnie dużych teleskopach ELT (extremely large telescopes). Są
one obecnie w fazie projektowania, ich
średnica ma wynosić ponad 30 m. Takie teleskopy o znacznie zwiększonej czułości
i rozdzielczości pozwoliłyby na obserwację
planet wokół innych gwiazd, małych ciał
w Układzie Słonecznym, czarnych dziur,
a przede wszystkim zbadać najdalsze obsza-
41
astronomia dla każdego
ry wszechświata, czyli przenieść się w czasie
do najwcześniejszych momentów jego historii. ESO rozważało konstrukcję teleskopu OWL (OverWhemlingly Large Telescope) o średnicy aż 100 m, jednak kalkulacja
kosztów oraz dość odległy termin uruchomienia potężnego, bo ważącego aż 15 tys.
ton teleskopu doprowadziły do zaniechania
tego projektu i obecnie bardziej prawdopodobna wydaje się konstrukcja teleskopu
E-ELT (European Extremely Large Telescope) o średnicy od 30 do 60 m. 1 czerwca 2006 r. w ESO powstało biuro projektowe ELT, gdzie do końca roku 2009 ma
zostać zakończona faza projektowania,
w latach 2010–2016 planowana jest jego budowa, po czym ekstremalnie duży teleskop
rozpocznie wspólną pracę w sprzężeniu
z innymi teleskopami.
Jedno ze zdjęć prezentacji Clausa Madsena szczególnie utkwiło mi w pamięci.
Otóż obecnie mamy już wiele działających
obserwatoriów astronomicznych położonych na szczytach gór, gdzie wygodnie można dojechać samochodem. Być może nie
zdajemy sobie sprawy, że jako pierwsi docierali w te niedostępne, położone kilka tysięcy
metrów n. p. m. miejsca astronomowie, często pieszo lub – jak to widać na załączonym
zdjęciu – na osłach! Praca astronoma nie
polega tylko na obserwacji gwiazd, lecz często musi on być także projektantem, budowniczym, technikiem. Niezbędne są takie cechy charakteru jak cierpliwość, dokładność,
pomysłowość, wyobraźnia i ciągła nadzieja
na nowe odkrycia. Do takiego wniosku doszedłem po uczestnictwie w wielu wspaniałych warsztatach, wykładach oraz obserwacjach nieba nad wyspą La Palma. Uświa-
42
domiłem sobie, że znaczenie astronomii wynika z korelacji z wieloma innymi przedmiotami, m.in. matematyką, a w szczególności
geometrią, informatyką (przetwarzanie
ogromnych ilości danych), geografią, a także naukami humanistycznymi: literaturą,
sztuką, gdzie piękno nocnych obserwacji
nieba warto uzupełnić podstawową wiedzą
o gwiazdach i ich konstelacjach. Materiały
z Letniej Szkoły, których część można znaleźć na stronie http://www.eaae-astro.org,
na pewno ułatwią mi, a mam nadzieję, że
także moim kolegom i koleżankom – nauczycielom fizyki, urozmaicić i ożywić lekcje
astronomii.
Oprócz dwóch wypraw w góry, gdzie
prowadziliśmy obserwacje, organizatorzy
zorganizowali na koniec dodatkową wycieczkę do wulkanów San Antonio i Teneguia. Ten ostatni wybuchł stosunkowo niedawno, bo w roku 1971. Ścieżka prowadząca na jego szczyt w pewnych partiach jest
bardzo wąska i muszę przyznać, że dość silny wiatr i przepaście po obu stronach napędziły mi trochę strachu!
Na zakończenie Rosa Maria Ros poinformowała, że kolejna letnia szkoła astronomii
odbędzie się w roku 2007 w Monachium,
a jej organizację przejmie ESO. Claus Madsen zapewnił, że dołoży wszelkich starań, by
następne spotkanie nauczycieli astronomii
nie odbiegało poziomem i atmosferą od tego
na Wyspach Kanaryjskich.LESZEK JABłOŃSKI
LESZEK JABłOŃSKI
VI Liceum Ogólnokształcące
ul. Lwowska 2, 40-389 Katowice
fizyka w szkole