K. Rochowicz, Astronomia w komputerze Nauczanie Przedmiotów

ASTRONOMIA W KOMPUTERZE
1
Krzysztof Rochowicz
Zakład
Dydaktyki Fizyki UMK w Toruniu
Astronomia zajmuje coraz mniej miejsca w szkolnej podstawie programowej, problem ten był już zresztą na łamach " Nauczania Przedmiotów Przyrodniczych" poruszany L11. To
wielka szkoda, gd yż na ogół jest to dziedzina spotykająca się
z naturalnym za interesowaniem w iększo ści mi esz k ańców
Ziemi. Rozgw ieżd żone niebo, podróże kosmiczne, odkrycia
planet poza Układem Sło necznym, czarne dz iury i Wie lki Wybuch, nieskończoność Wszech św i ata - to tylko niektóre z zagad ni eń , o które nie do końca zniechęceni , bądź onieśmieleni
uczniowie, mogą zapytać nauczycie la przedmiotów przyrodniczych. Dobrze by łoby mieć w zanadrzu jeśli nie odpowiedź,
to choc iaż świadomość istnienia całej gamy interesujących
pomocy dydaktycznych - w form ie stron i portali internetowych, programów komputerowych, projektów edukacyjnych,
czy wręcz gotowych do u życ ia na rzędzi obserwacyj nych wszystkiego, co ma do zaoferowania współczes n a technologia
informacyjna. W niniejszej notatce chciałbym pomóc potencjalnie zainteresowanym astronom ią czytelnikom trafić na
właśc i wą ścieżkę, od której można rozpocząć n aprawdę c iekawą i wc iągającą przygodę z n a uką o Kosmosie. Sporą część
źródeł najlepiej wykorzystywać bezpośrednio z użyciem Internetu, ale nawet nie podłączony do sieci komputer może nam
w znacznym stopniu ułatwić prezentowanie bąd ź wyjaśni anie
wie lu zjawisk.
Po sługuj ąc się dowolną wyszuki warką internetową i wpisuj ąc h asło "astronomia", otrzymamy zwykle su gestię odwiedzenia portalu Astronomia.pl (http://www .astronomia.pV),
który jest całkiem niezłym punkte m startowym do zagłębieni a
si ę w meandry hiperł ączy, stanow iąc też samo w sobie bardzo
rozbudowane i godne polecenia źródło informacji o nowych
odkryciach astronomicznych, astronomii jako nauce (z całym
bogactwem jej hi storii i różnorodnością obie któw), zjawiskach na niebie (aktualny kalendarzyk astronomiczny, mapki
nieba, porady dla obserwatorów), czasopismach i ks iążkach .
Podobną
ro l ę
spełnia
serwis edukacyj ny "O rion"
(http://www.pta.edu.pllorionl), obj ęty patronatem Polskiego
Towarzystwa Astronomicznego, a więc z n ajdujący s ię pod
kurate l ą zawodowych astronomów. Tu też znajdzie my najnowsze astro-wiadomości , ka le ndarzyk zjaw isk na nie bie oraz
szereg materi ałów przygotowywanych do druku i opublikowanych w czasop i śmi e "Urani a - Postępy Astronomii".
Uczniowie, a zwłaszcza nauczyc iele, powinni też zapoz n ać
s ię
z
ofertą
programu
"Hands-On
Universe"
(http://www.pl.euhou.net/), z założeni a zachęcającego do
unowocześni ani a edukacji w zakresie nauk przyrodniczych.
Na stronach projektu znajdziemy cały szereg propozycji ćwi ­
czeń pozwal ających praktycznie wykorzys tać prawdziwe
dane z pomiarów i obserwacji . Naprawdę warto dow iedzi eć
si ę, jak "domowymi" metodami wyznaczyć prędkość św iatła,
a lbo jak wypoczywając nad j eziorem zmierzyć promień Ziemi. A to zaledwie namiastka tego, co ma do zaoferowania projekt od szeregu lat koordynowany z entuzjazme m przez prof.
Lecha Mankiewicza z Centrum Fizyki Teoretycznej PAN
w Warszawie, przy wsparciu dr Józefiny T urla z UMK w Toruniu 12 1. To dzięki EU-HOU uczniowie polskich szkół od
szeregu lat z powodzeniem od krywają planetoidy 13 1 i mogą
wykonywać przepiękne zdjęci a obiektów głęboki ego kosmosu 2-metrowymi teleskopami Faulkes'a [41.
Posluguj ącym się językiem angielskim czytelnikom polecałbym rozpoczynać codzi enną wędrówkę po świec ie astronomii od witryny Portal to the Uni verse (http://www.portaltotheuniverse.org/). To stworzone w zw i ąz ku z Między naro­
dowym Rokiem Astronomii 2009 prawdziwe wrota do Wszec h świata. Znajdzie my tu szereg nowych doni esień z frontu badań kosmosu, kilka wersji "zdjęcia dnia" o tematyce astronomicznej (tradycyj ne Astronomy Picture of the Day z ponad
15-letnim archiwum- kopa lnią przepięknych obrazów, ale też
amatorskie oraz pochodzące z NASA i teleskopu Hu bble'a),
informacje o aktua lnym wyglądzie Słońca i Księżyca, położe­
niu planet, Międzynarodowej Stacji Kosmicznej (tu wykonujemy skok do doskonałej witryny Heavens Above), możli wo­
śc i wystąpie ni a zorzy polarnej, zagrażaj ącyc h Zie mi planetoidach, aktualnym stanie odkryć planet poza Uk ładem Słon ecz­
nym (równi eż po polsku!) i całą masę innych atrakcji.
Bogate, a stosunkowo przejrzyste witryny, oferują również
an gielskojęzyczne popularne miesięczniki , tj. "Astronomy"
(http://www.astronomy.com/) oraz "Sky and Te lescope"
(http://www.skyandtelescope.com/). Warto też przej rzeć i pam iętać o stronach internetowych różnych instytucji i obserwatoriów, np. IAU (Międzynarodowa Unia Astronomiczna),
HST (teleskop kosmiczny Hubble' a), czy ESO (Europej skie
Obserwatorium Południowe, część stron od niedawna dostęp­
na w polskiej wersji j ęzykowej ) .
"Cóż pi ękni ejszego nad niebo, które przecież ogarnia
wszystko, co piękne" - pi sał Mikołaj Kopernik w przedmowie
do swego dzieła "0 obrotach". W dzisiejszym św i ec ie,
zwłaszcza w miastach, trudno znaleźć miejsce oferuj ące ten
zapierający dech w piersiach widok. Nie zawsze też mamy
możl iwość szybkiego zorganizowania wyprawy do planetarium. Tymczasem nawet w szkolnej pracown i, używając projektora pod łączonego do komputera, możem y zaproponować
uczniom c ie kawą prezentację namiastk i prawdziwego nieba
oraz zjawisk na nim zachodzących, dzi ęki wie lu programom
astronomicznym typu wirtualne planetarium, np. Stcllarium
(www.stellarium.org). Program ten jest bez płatny , dostępny
na dowolny syste m operacyjny, posiada też pi ękną grafikę. Po
zai nstalowan iu i uruchomie niu og lądać będ z i e m y niebo nad
wybranym miejscem w danym czasie (Rys. l).
1
Artykuł opracowano na podstawie wyk ładu wygłoszonego w trakcie III Ogólnopolskiego Seminarium " K omputer w Szkolnym Laboratorium
Pri'.yrodniczym" w Torun iu, prezentacja dostępna pod adresem: http://dydaktyka.fizyka.umk.pl/komputery_20 10/matcrialy.html oraz inspiracji
projektu EU HOU-TIS 141928-2008.
NAUCZANIE PRZEDMIOTÓW PRZYRODNIClYCH, Nr 36 ( 4/201 0)
37
Rys. 1. Zrzut ekranu programu Stellarium- widok dziennego nieba ze Słońcem
i Księżycem
Rys. Z. Zrzut ekranu programu Stellarium - widok nocnego zimowego nieba
nad Polską
Na paskach zadań u do łu i po lewej stronie odnajdzie my
szereg dodatkowych narzędz i oferowanych w programie.
M ożemy w bardzo prosty sposób np. zmi en iać miejsce i czas
obserwacj i, przyspieszać i zwa l niać tempo upływu czasu,
zm i eniać krajobraz Uest to przydatne zwł aszcza przy demonstrowaniu nieba widzianego np. z powierzc hni ... K s iężyca),
wł ączać i wyłączać nazwy obiektów, gwiazdozbiorów, podpisy i rysunki konstelacji, siatki współ rzędnych itp. Po uzyskaniu pewnej wprawy demonstrowanie wszelkich zjawisk zachodzącyc h na niebie - pozornego dobowego ruchu sfe ry niebieskiej , wschodów i zachodów Słońca w różnych porach
roku, zmi eniającego poł ożenie i fazy Ks iężyca, planet - staje
się fascynującą, bogato ilu strowaną opow i eśc ią. Nocne niebo
też daje się łatwo okiełznać - bez trudu nauczymy się rozpoz nawać konste lacje, a informacje o interes uj ącej nas gwieździe uzyskuje my jednym w ni ą k li knięc iem (Rys. 2).
Oprócz programów typu planetarium, mamy też proste
i przyjazne dla użytkownika interaktywne strony, pozwalające
poznawać niebo bąd ź powi erzchnię Księżyca i Marsa - odpowiednio Google Sky, Google Moon i Goog le Mars działające na podobnej zasadzie jak szeroko wykorzystywany
Google Eańh .
Oddzieln ą grupę ciekawych i godnych polecenia narzędzi
stanowią interaktywne symulacje, np. z szeregu różnych nauk
przyrodniczych, dostępne pod adresem http://phet.colorado.edu/. Co c iekawe, większość z nich dostępna jest w polskiej we rsj i językowej! A jest to naprawdę kopalnia materi ałów godnych polecenia i wykorzystania na lekcjach przyrody, biologii, geografii, chemii i fizyki.
cał y
38
Podobny c harakter, wymagaj<ICY jednak może nieco w i ęcej
"szperania" (proszę zajrzeć pod zakładkę Browse mate rials!)
maj ą programy przygotowane w ramach projektu Open Source Physics, http://www.opensourcephysics.org/. Z dziedziny
astronomi i można tam znaleźć m.in. doskonale ilustracje historycznych modeli Układu S łonecznego - geocentrycznego
i he liocentrycznego, zobaczyć jak obserwacje faz planety Wenus przez Galileusza wykluczy ły model Ptolemeusza, przea nali zować warunki powstawania zaćmień . Obok historii obowiązkowy punk't współczesnej astronomii - analiza systemów
podwójnych gwiazd oraz syste mów gwiazda - planeta, czyli
jak nap rawdę odkrywamy obecność planet w od ległych układ­
ach.
Na zakończeni e wspomnę jeszcze o wybranych proje ktach
edukacyjnych, których działani e w ogromnej mierze opie ra
s i ę na zaangażowaniu osób c hętnyc h do systematycznej pracy,
bądź też na wykorzystaniu mocy obliczeniowej ich komputerów.
W pierwszej grupie du żym sukcesem okazał si ę proje kt Galaktyczne ZOO (http://galaxyzoo.org/), w którym uczestnicy
klasyfikują galaktyki na podstawie zdj ęć wykonanych automatycznie 2,5-metrowym te leskopem S loan Digital Sky Survey (a w najnowszej edycji również z kosmicznego teleskopu
Hubble'a). W projekcie wzięło udział ponad 250 tysi ęcy osób,
z tego z Polski przeszło l O ty s ięcy ! l tu możemy pochwali ć s i ę
pol sk ą wersję językową i zachęcić kolej nych entuzjastów
przygody z n auką.
Oddz ie ln ą grupę projektów obejmuje wspólne hasło
BOLNC - od Berke ley Open lnfrastructure for Network Computing, tj. Otwarta Infrastruktura Przetwarzania Rozproszonego Uniwersytetu Be rke ley (patrz np. http://www.boincatpoland.org/wiki/BOINC). Jest to program mający na celu wykorzystanie wolnego czasu komputerów osobistych do obliczeń
związanych z różnymi projektami badawczymi. Na li ście odnajdziemy przeszło sto różnych projektów, w tym kilka z dziedziny astronomii (np. Cosmology@home, Einstei n@home,
PlanetQuest). Włączając s i ę w te przeds i ęwzi ęc i a , znajdzie my
s ię w gronie tys ięcy zapaleń ców wspie raj ących rozwój nauki.
Włączając w nie młodzież, tworzymy w swoim otoczeniu
sprzyjającą edukacji atmos ferę.
Literatura
Ił]
M. Szablewski, D. Basak: ,,Jak uczyć spektroskopii oraz
dlaczego tak mało astronomii w szkole", " Nauczan ie
Przedmiotów Przyrodniczych" nr 28 (4/2008), str. 8
L21 J. Turło, "Projekt Hands - On Universe" nagrodzony
srebrnym medalem Komisjii Europejskiej , Naucza nie
Przedmiotów Przyrodniczych, nr 29 ( 1/2009), str. 47
13] http://info.wyborcza.pl/tematlwyborcza/planetoidy - notatki prasowe o odkryciach planetoid w polskich szkolach
14] K. Rochowicz: "Supernowe w szkole", " Nauczanie
Przedmiotów Przyrodniczych" nr 25 ( 1/2008), str. 42
NAUCZANIE PRZEDMIOTÓW PRZYRODNICZYCH, Nr 36 (4/201 0)