JATE Kísérleti Fizika Tanszék
 
 

Szemléltetési lehetőségek a csillagászat tanításában

 
szakdolgozat

Bózsó Zoltán

fizika-földrajz szakos hallgató

 
 
Témavezető: Dr. Szatmáry Károly
tudományos főmunkatárs
 
Szeged
1998

Tartalom


Bevezetés


1. A csillagászat tanításának szemléltetési lehetőségei


1.1 A szemléltetés szerepe


1.2 Megfigyelés


1.3 Planetárium


1.4 A csillagászat, űrkutatás legfrissebb eredményei


1.5 Filmek, videofelvételek, írásvetítő fóliák


1.6 Könyvek, folyóiratok


1.7 Számítógépek és programok


1.7.1 Interaktív CD-ROM-ok


1.7.1.1 Eyewitness Encyclopedia of The Universe

1.7.1.2 The Space Race


1.7.1.3 Csodálatos Univerzum


1.7.1.4 Utazás a Naprendszerben


1.7.2 Képnéző programok


1.8 Internet


2. Szemléltetési lehetőségek a csillagászat különböző területein


2.1 Szférikus csillagászat


2.2 Praktikus csillagászat


2.3 Égi mechanika


2.4 Asztrofizika

2.5 A Naprendszer, a bolygók, holdak, egyéb égitestek


3. Távérzékelési kutatási módszerek, eszközök


Összefoglalás


Felhasznált irodalom


Melléklet

Bevezetés

A csillagászat szerepe az oktatásban

A csillagászat az egyik legrégibb, de egyúttal a legmodernebb tudomány. Jelenleg robbanásszerű fejlődésen megy keresztül, szinte a szemünk láttára. Legfőbb vonzereje, hogy látványos és népszerű. A nyugat-európai országokban és Magyarországon is az egyetemek természettudományi karaira, illetve a műszaki egyetemekre jelentkezők száma hosszú ideje csökken, vagy legalábbis nem növekszik. Ez a tendencia azonban a csillagászat esetében nem érvényes. A csillagászat egy olyan tudomány, amely a természettudományok, műszaki tudományok felé képes terelni a diákokat. A csillagászat sok rokon tudománnyal áll közeli kapcsolatban. Egyre szorosabbá válik a csillagászat társtudományokkal való összefonódása, mint például a fizika, meteorológia, biológia, orvostudomány, földtudományok, matematika, technika. A csillagászat különleges helyzetben van, mivel "értéktelen" tudomány, nem termel semmiféle közvetlen profitot. Ez a tulajdonsága egyaránt jelent előnyt és hátrányt. Hátrány olyan szempontból, hogy nincsen pénztermelési lehetősége, de ugyanakkor ez jelenti az előnyét is, mivel a csillagászat legfrissebb eredményei a felfedezést követően szinte azonnal közzétehetők, a legújabb eredményeknek nincsen gazdasági vonatkozása. Más tudományok esetén a felfedezést a gazdasági hasznosítás követi, és a hasznosítók érdeke, hogy az adatokhoz ne tudjon mindenki hozzáférni. A csillagászati kutatási eredmények már napokkal a felfedezés után elérhetők, sőt élő közvetítés formájában az adatokhoz történő azonnali hozzáférés is megoldható akár egy iskolában is, például az Internet segítségével. Mindezek mellett sajnálatos körülmény, hogy a Nemzeti Alaptanterv a fizika, a földrajz és általában a természettudományok tanítására nagyon kevés óraszámot biztosít, így félő, hogy a csillagászat tanítására is a szükségesnél kevesebb lehetőségük lesz a tanároknak.

Dolgozatomban a csillagászat tanítása során alkalmazható szemléltetési és motiválási lehetőségekkel foglalkozom. Célom, hogy hasznos ötleteket adjak az érdeklődőknek a szemléltető eszközök, anyagok elkészítéséhez, összeállításához és azok használatához.

Az utolsó fejezet a távérzékelési módszerekről, eszközökről szól, mivel úgy gondolom, a bolygókutatásban kiemelkedő szerepük van. Tovább növeli jelentőségét, hogy a szemléltetés során a távérzékelési módszerekkel készült felvételeket, eredményeket széleskörűen föl tudjuk használni. Mindezek mellett az 1998. szeptemberében életbelépő Nemzeti Alaptantervben, a 8. osztály tananyagában szerepelnek a távérzékelési ismeretek és a műholdképek kiértékelése. A korábbi tananyagban - és a tanárképzésben - ilyen ismeretek nem szerepeltek, ezért újdonságként került be az oktatási feladatok közé.

1. A csillagászat tanításának szemléltetési lehetőségei

1.1. A szemléltetés szerepe

A szemléltetésnek az iskolai oktatásban sokféle funkciója van, például:

- ismeretátadás

- ismeretek rögzítése

- motiválás

- ellenőrzést segítő szerep.

A szemléltetési lehetőségek alkalmazásával mód nyílik a

- valóság bemutatására

- modellek alkalmazására

- kísérletek végzésére

- a valóság képi ábrázolására, videofelvételek, filmek bemutatására.

A csillagászat tanítása során a szemléltetési lehetőségek közül az alábbiakat emelem ki.

1.2 Megfigyelés

Az egyik legfontosabb és legegyszerűbb információszerzési lehetőség, bizonyos mértékig mindenki számára elérhető. A csillagászat megfigyelő tudomány. Mindenféle írott anyagnál hatékonyabb az átélt élmény, amit közvetlen megfigyelés során szerezhetünk.

1.2.1 Megfigyelések szabad szemmel

A csillagászat története során csak az utolsó néhány évszázad óta van lehetőség az égbolt távcsővel történő megfigyelésére. Minden korábbi megfigyelés szabad szemmel kellett, hogy történjen. Ma a rádióteleszkópok, űrtávcsövek világában is sok hasznos ismeretet szerezhetünk és a tanítás során számos fizikai és csillagászati vonatkozású jelenséget, törvényt lehet így bemutatni. (Kulin, 1975 [7])

- Refrakció vizsgálata a felkelő és lemenő Nap megfigyelése segítségével. A Föld körül található légtömeg 90%-a a 20 km magasság alatt van. Ha a zenit felé nézünk, a szemünkbe jutó fény 20 km vastag levegőrétegben halad át. Vízszintes irányba nézve (a horizont síkjában) a szemünkbe jutó fény kb. 500 km utat tesz meg a légkörben, ezért ott megtörik és az égitestet magasabban látjuk, mint ahol valójában van.

- Miért vörös a lemenő Nap?

A Nap fénye összetett, a légkör nem egyformán szórja szét a különböző hullámhosszú fényt: a rövidebb hullámhosszú fényt a légköri por és levegőmolekulák jobban szórják, mint a hosszabb hullámhosszú fényt.

- Fogyatkozások megfigyelése

Évente legalább kettő és legfeljebb hét fogyatkozás figyelhető meg a Földről. A Hold körülbelül 400-szor közelebb van a Földhöz, mint a Nap. A Hold átmérője is 400-szor kisebb a Nap átmérőjénél. Ennek következtében mindkét égitestet megközelítőleg ugyanakkora szög alatt, ugyanakkora korongnak látjuk, de a változó távolságok miatt időnként a Hold, máskor a Nap látszik nagyobbnak. Fogyatkozás akkor következik be, ha éppen akkor van újhold vagy holdtölte, amikor a Hold azokon a pontokon tartózkodik, ahol a Hold pályasíkja metszi a Föld pályasíkját. A Hold keringése folytán havonta kétszer áthalad ezeken a pontokon, de az áthaladások csak ritkán esnek egybe az újholddal vagy a holdtöltével.

  1. ábra A fogyatkozások kialakulása

Holdfogyatkozás akkor következik be, ha a Hold a Föld árnyékkúpjába kerül. Ha a Hold az árnyékkúp tengelyén halad át, mindig teljes holdfogyatkozás lép föl. Ha a Hold holdtöltekor csak részben kerül a Föld árnyékkúpjába, részleges holdfogyatkozás jön létre. A holdfogyatkozás a napfogyatkozással ellentétben bárhonnan megfigyelhető.

 

Napfogyatkozás akkor jön létre, amikor a Hold a Nap és a Föld közé kerül és a Hold árnyékkúpjának egy - legfeljebb 264 km átmérőjű - foltja a Föld felszínére vetődik. Teljes napfogyatkozás csak erről a területről figyelhető meg.

3. ábra A napfogyatkozás kialakulása

Amikor a Hold földközelben, a Föld pedig naptávolban jár (nyár), a Hold látszólagos átmérője nagyobb a Napénál. Ekkor jöhet létre teljes napfogyatkozás. A jelenség maximális időtartama 7.5 perc lehet. A teljes fogyatkozás zónáján kívül részleges fogyatkozás figyelhető meg.

4. ábra Részleges, teljes és gyűrűs napfogyatkozás

Amikor a Hold földtávolban, a Föld napközelben van (tél), a Nap látszólagos átmérője nagyobb a Holdénál, így a Hold nem tudja az egész napkorongot eltakarni, és gyűrűs napfogyatkozás jön létre. Maximális időtartama 12.5 perc. Napfogyatkozáskor megfigyelhetővé válnak a protuberanciák, a napkorona. A legközelebbi teljes napfogyatkozás 1999. augusztus 11-én lesz. A napfogyatkozásról további információk szerezhetők az alábbi Internet címeken:

http://planets.gsfc.nasa.gov/eclipse/eclipse.html

http://umbra.nascom.nasa.gov/eclipse/990811/rp.html

http://iphicp1.physik.uni-mainz.de/ astro/exlipse99

http://www.shop.de/priv/hp/1123/s

http://www.boun.edu.tr/ koeri/eclipse_99

(Szatmáry, 1997 [15])

5. ábra Az 1999 augusztus 11-i teljes napfogyatkozás központi zónája

1.2.2 Megfigyelések távcsővel.

A távcsövek legfontosabb előnyei a szemmel szemben a nagyobb felbontóképesség, illetve a fénygyűjtő képesség, ezért a távcsövek alkalmazásával a szabad szemmel nem látható égitestek megfigyelésére is lehetőségünk nyílik. Sajnálatos tény, hogy a nagy teljesítményű távcsövek ára elég magas és sok iskola nem engedheti meg magának, hogy saját távcsövet vásároljon, viszont szinte mindenkinek lehetősége van fölkeresni egy a lakóhely, illetve az iskola közelében levő bemutató csillagvizsgálót, ahol távcsővel megfigyelhetik az égboltot, a bolygókat, csillagokat. Csillagász szakemberek segítségével tájékozódhatnak az égbolt objektumairól, az égitestek mozgásairól, az űrkutatás eredményeiről, aktualitásairól, a Földön kívüli élet lehetőségéről, stb. Általában lehetőség van előadások meghallgatására, videó-filmek megtekintésére is.

A Szegedi Csillagvizsgáló például péntekenként várja az érdeklődőket. Az épületben egy kb. 35 fős előadóterem található, ahol videó- és diavetítéssel egybekötött kiselőadásokat tartanak a csillagászat és az űrkutatás területeiről. A szemléltetést sok-sok poszter valamint számítógépes kép és program segíti. Derült égbolt esetén kisebb távcsövekkel és a 40 cm átmérőjű tükrös teleszkóppal is megfigyelhetők az égitestek. A felső szinten kapott helyet a távcső henger alakú helyisége, mely fölé kétoldalra széttolható tető készült.

6. ábra A szegedi csillagvizsgáló [ 16 ]

A csillagvizsgálót a József Attila Tudományegyetem és a Szegedi Csillagvizsgáló Alapítvány közösen működteti. A csillagvizsgálóban oktató, kutató, ismeretterjesztő munka folyik. (http://... [16])

Az 1. számú mellékletben találhatók a magyarországi bemutató obszervatóriumok címei. (Szatmáry, 1997 [15])

1.3 Planetárium

A planetárium egy ismeretterjesztő intézmény, mely csillagászati és űrkutatási ismereteket nyújt látogatói számára segítve ezáltal a csillagászat tananyag szemléltetését és megértését. A planetáriumban lehetőség van csillagászati témájú műsorok megtekintésére. Magyarországon két planetárium működik: Budapesten, és Kecskeméten. A Budapesti Planetárium csillagászati-űrkutatási műsorai három típusba sorolhatók:

a) az oktatást segítő iskolai műsorok,

b) a mindenkinek szóló nagyközönségi programok,

c) a turistáknak készült idegen nyelvű műsorok.

 

7. ábra A Budapesti Planetárium [18] 8. ábra Egy planetárium belülről [18]

Planetárium ugyanakkor az a speciális vetítőgép is, amely a csillagos égboltot, a csillagok, a Nap, a Hold, a bolygók mozgásait, égi jelenségeket képes ábrázolni. Az igen bonyolult szerkezet több tengely körüli forgásra képes, ezáltal a csillagos égbolt képét természethű módon tudja a nézőtér fölötti kupola belső felületére a valódi égbolthoz megtévesztésig hasonló minőségben kivetíteni. Az égitestek mozgásait felgyorsítva láthatjuk a planetáriumban. Bonyolult rendszer gondoskodik arról, hogy e mozgások a valóságnak megfelelő sebességarányokkal történjenek, így tetszőleges időpontra be lehet állítani a műszert.

 

9. ábra A Budapesti Planetárium 10. ábra A Kecskeméti Planetárium

főműszere (http://...[18]) főműszere (http://...[19])

A csillagokat az úgynevezett csillaggömbök vetítik a kupolára. A valósághű látványhoz még számos kiegészítő berendezésre van szükség, mint például a változócsillag-vetítő, a Naprendszer égitestjeinek vetítője, üstökösvetítő, figurális csillagképvetítő, koordináta-rendszer-vetítők, panoráma-vetítők, diavetítők. A planetárium körfolyosóján rendszeresen kiállítások tekinthetők meg a csillagászat, űrkutatás területéről. (http://...[18])

A kecskeméti planetárium befogadóképessége 30-40 fő. A kisplanetáriumban űrkutatási és csillagászati témájú előadások mellett környezetvédelmi, természetvédelmi jellegű előadások is megtekinthetők. (http://...[19])

1.4 A csillagászat, űrkutatás legfrissebb eredményei

A figyelem felkeltésére, fönntartására kiválóan alkalmasak a csillagászati, űrkutatási eredmények, melyek beépíthetők a tananyagba is. Szinte alig múlik el olyan nap, hogy ne hallanánk a csillagászat új felfedezéseiről. Például a MIR űrállomás is majdnem minden nap szerepel a híradásokban. A médiumokban megjelenő információkat figyelve, összegyűjtve az oktatásban jól használható segédanyag birtokába juthatunk. Az információkat kiegészíthetjük más forrásokból vett adatokkal, friss eredményekkel. Ilyen hasznos forrás például a Meteor Csillagászati Évkönyv. Ebben a kiadványban szakemberek írásait, publikációit olvashatjuk a csillagászat és az űrkutatás területén elért eredményekről. További fontos információforrás lehet az Internet, ahol szinte elképzelhetetlen mennyiségben friss adatok, érdekes hírek, letölthető képek állnak rendelkezésre.

1.5 Filmek, videofelvételek, írásvetítő fóliák

Videomagnó segítségével tartalmas gyűjteményt állíthatunk össze kifejezetten csillagászati témájú oktatófilmekből, illetve a televízióból saját magunk által fölvett csillagászati témájú, általában népszerű tudományos filmekből. Ezen filmek leggyakoribb magyar nyelvű forrásának a Spektrum TV-t, illetve a Duna TV-t találtam. A filmek előnye, hogy szakemberek készítik jó minőségben. Hátrány lehet viszont, hogy adott az előadás stílusa, a film tartalma, azon változtatni nem tudunk, legfeljebb csak a nekünk megfelelő részletek bemutatására szorítkozhatunk. A videó egy további alkalmazási lehetőségét abban látom, hogy lehetővé teszi elképzelésünknek megfelelő műsorok összevágását más filmekből, számítógépre készített animációkból és állóképekből, vagy akár saját felvételekből stb.

A videó mellett fontosnak tartom az írásvetítő alkalmazását is. Az írásvetítő egyik nagy előnye, hogy széles körben elterjedt az iskolákban. Használatával lehetőség nyílik kis méretű ábrák, képek nagy méretben történő kivetítésére úgy, hogy azt még a legtávolabb ülő tanuló is jól láthassa. Ha például számítógépen bemutatható képet szeretnénk vetíteni, elég a képet egyszerűen számítógéppel nyomtatófóliára másolni, és máris kivetíthető a kép. A ma használatos számítógépekkel és nyomtatókkal kielégítő képminőség érhető el. Ezt a módszert javaslom például olyan körülmények esetén, amikor nem áll rendelkezésre elég számítógép, nagy az osztálylétszám és nem tudják körbeállni a gépet, vagy nincs videó-lánc a teremben. A dolgozat további részében említett szemléltetési lehetőségek némelyikénél az eredményes alkalmazást segíti az írásvetítő használata.

1.6 Könyvek, folyóiratok

A tankönyvpiacon újonnan megjelent tankönyvek közül nagyon kevés foglalkozik kifejezetten csillagászattal. Túlnyomó részük a csillagászat néhány részterületét tartalmazza, javarészt a csillagászati földrajz keretein belül és inkább összefoglaló jelleggel.

"Csillagászat" címmel két szerző is jelentetett meg egy-egy könyvet. Simon Tamás könyve (Csillagászat - AKG kiadó, Budapest. 1996.) csillagászattörténeti összefoglalóval kezdődik, lehetőséget biztosítva a gondolkodásra, megismertet a csillagászat jeles képviselőinek gondolatmenetével, ötleteivel. Ezután a Naprendszert, a csillagokat mutatja be a könyv a csillagképektől az anyagfejlődésig bezárólag. A könyv anyaga jóval több, mint ami a NAT által biztosított óraszámban tanítható, viszont jól elkülönülnek az egyes szintek a legfontosabb ismeretektől az érdeklődőknek szánt anyagig. A könyv nagy tanítási szabadságot biztosít, nem feltétlenül kell a könyv valamennyi fejezetét folyamatosan tanítani. A tanárnak így lehetősége van figyelembe venni a gyerekek életkori sajátosságait, érdeklődését, és ennek megfelelő tanmenetet összeállítani.

A könyv friss adatokat is tartalmazó, fekete-fehér ábrákkal, képekkel gazdagon illusztrált kiadvány. Lehetővé teszi, hogy a tanítási órán a tanár a tényanyag leíratása helyett az időt a szemléltetési lehetőségek felhasználására fordíthassa.

A másik csillagászattal foglalkozó tankönyv Horányi Gábor műve (Csillagászat - Calibra Kiadó, Budapest. 1996.), eltér a hagyományos tankönyvektől. A könyv páros oldalain egy mesét, egy történetet olvashatunk egy űrvándorról, aki a Föld felé tart, miközben a világot akarja megismerni. Útja során egy számítógép segíti az információszerzésben.

A páratlan oldalakon a történetekhez tartozó ábrákat, illusztrációkat találhatjuk. A könyvet nem csak az elejétől lehet feldolgozni, az egyes fejezetek külön is értelmesek. A fejezetek végén kérdések és feladatok találhatók, melyek a fejezet anyagának ismétlésére szolgálnak, illetve gondolkodásra serkentenek. A könyv a 13-14 éves korosztály számára íródott.

A csillagászat tanítása során hasznos segédanyagok az SH Atlasz sorozat Csillagászat és Űrtan című kötetei.

Az SH Atlasz Csillagászat című könyv szemléletesen, gazdagon illusztrálva foglalja össze a jelenlegi csillagászati ismereteket és elméleteket. Csillagászattörténeti áttekintést nyújt, bemutatja a csillagászat minden területét. A páros oldalakon igényes, színes ábrák, képek találhatók, a páratlan oldalon a csillagászati ismereteket feldolgozó fejezetek vannak. A könyv 1990-ben íródott, tehát még aránylag friss adatokat tartalmaz.

Az SH Atlasz Űrtan című könyv a sorozat első magyar szerzők által írt tagja. A szerzők célja tájékoztatni az olvasót a XX. században a világűrben történtekről. A könyv részletes ismereteket nyújt az űrkutatás fontosabb területeiről, a világűr hasznosításáról. A Csillagászathoz hasonlóan az Űrtan is sok jó ábrát, képet tartalmaz. Az Űrtan szerkesztése két éve, 1996-ban zárult le.

A közelmúltban jelent meg a Helikon Kiadó gondozásában A Világegyetem Enciklopédiája sorozatban A világűr titkai és A Nap és bolygói című könyvek. A könyvek nem tankönyvek, de kiválóan alkalmasak a tankönyvekben szereplő jelenségek, csillagászati objektumok szemléltetésére. A könyvek segítségével minden érdeklődő tanuló a saját tempójában tud ismereteket szerezni mindenféle technikai eszközigény nélkül. Mindkét könyvben számos színes kép, rajz található, java részük egész oldalt kitöltő méretben. Mindkét könyvet kitűnő segédanyagnak tartom mind az egyéni ismeretszerzésben, mind a tanároknak az órára való készülésben.

A folyóiratok közül a Középiskolai Matematikai Lapokat emelem ki. A folyóiratnak fizika rovata is van, ahol csillagászattal kapcsolatos feladatokat, cikkeket találhatunk. A cikkek témájához kapcsolódóan Internet címek is szerepelnek. A csillagászati témájú írások csillagászattörténetről, csillagászokról, új felfedezésekről szóló ismeretterjesztő anyagok.

1.7 Számítógépek és programok

A számítógép az órai tanítás során fölhasználható például csillagászattörténeti képek, távcsövekkel készült felvételek, HST képek, animációk bemutatására. Számítógép és egy nyomtató segítségével az iskolai órára előre el lehet készíteni a bemutatandó ábrákat, akár csillagtérképeket is lehet nyomtatni, például fóliára, amit az órán kivetíthetünk. Ha van lehetőségünk számítógép alkalmazására az órán, digitalizált képek bemutatására szolgálnak a különböző képnéző programok (pl. QPEG, SEA). A számítógép alkalmazásának legalább ekkora jelentősége van az otthoni, tanítási időn kívüli használatban. A tanítási órán gyakorlatilag nem mindig jut idő az összes szemléltetési lehetőség kiaknázására, de az érdeklődő tanulók figyelmét föl lehet és föl is kell hívni a számítógépekre írt rengeteg jó és hasznos programra. Az iskolákban és az otthonokban egyre több a számítógép, a csillagászati szoftverek pedig számos forrásból beszerezhetők, például könyvesboltokban vásárolhatók, könyvtárból kölcsönözhetők, de rengeteg program ingyenesen letölthető az Internet-ről is, stb.

1.7.1 Interaktív CD-ROM-ok

Egyre több úgynevezett "interaktív CD-ROM" jelenik meg a szoftverpiacon. Ezek a CD-k a számítógép CD-ROM olvasójába helyezve lejátszhatók. A programok tartalmazhatnak ábrákat, mozgó animációkat is, melyek akárhányszor ismét lejátszhatók.

1.7.1.1 Eyewitness Encyclopedia of The Universe

Ilyen interaktív CD-ROM például az Eyewitness Encyclopedia of The Universe című program, amely lehetőséget nyújt a csillagászat szinte minden területének tanulmányozásához. A program futása során a csillagászattörténettől az űrkutatás eredményein át a csillagfejlődési elméletekig rengeteg információ beszerezhető. A programhoz való hozzájutás egyik lehetősége a József Attila Tudományegyetem Központi Könyvtárának olvasóterme, ahol helyben lehet tanulmányozni az ott elhelyezett számítógépen.

1.7.1.2 The Space Race

The Space Race - Az űrverseny

Ez a CD-ROM nem csak az űrkutatás történetét mutatja be, hanem a technikai problémák és eredmények mögött álló kutatókat, mérnököket, politikusokat is. A Space Race elénk tárja az események történelmi, politikai és társadalmi vonatkozásait. A történet a hidegháborúval kezdődik, a rakétakísérletek korában és az orosz-amerikai együttműködéssel végződik.

A CD 27 percnyi filmrészletet, 960 fotót, 90 percnyi hanganyagot használ az eredeti filmek, fényképek, riportok, újságok bemutatása során, hogy minél valósághűbben, hitelesebben érzékeltethesse a szuperhatalmak háború utáni szembenállását. A történet 7 fejezetre tagolódik:

- Verseny a világűrért

- Ember a világűrben

- Az első lépések a Holdra

- A nagy előrelépés (űrséták, dokkolás az űrben)

- A látóhatár kiterjesztése (űrállomások, szovjet-amerikai. közös repülés)

- A világűr hasznosítása

- Vissza a Földre

A fő esemény mellett 570 kiegészítés található a programban személyekről, eszközökről, repülésekről. A teljes anyag megtekintése, végignézése két teljes órát vesz igénybe. A "műsor" bármikor megszakítható, előre és visszaléphetünk, vagy a kiegészítő információkat böngészhetjük. Ezeket a kiegészítéseket ikonok formájában jeleníti meg a program. Lehetőségünk van a kiegészítő adatok között címszavakra keresni, a képernyőn megjelenő oldalak nyomtatása is lehetséges. A kiegészítések tematikus csoportosításban állnak rendelkezésünkre, a fő szöveget érdekes részletekkel egészítik ki:

- Küldetések: tények, adatok, fényképek kilövőhelyekről, pályákról

- Életrajz: asztronauták, űrkutatók, politikusok életrajzai

- Technológia: információk rakétákról, hajtóművekről, pályákról

- Média: Hogyan mutatta be az eseményeket a sajtó? Újságcikkek a SZU-ból, az USA-ból és Európából

- Általános: izgalmas események, anekdoták és különleges részletek.

Az űrkutatás szemléltetésében betöltött szerepe mellett még egy fontos alkalmazását látom a programnak: az angol nyelv megértésének gyakorlását, mivel a program - tudomásom szerint - még nem jelent meg magyar nyelven.

1.7.1.3 Csodálatos Univerzum

A Csodálatos Univerzum egy magyar fejlesztésű CD-ROM. A csillagászat és az űrkutatás történetét dolgozza fel az őskortól napjainkig. A program részletesen bemutatja a csillagászat fejlődésének történetét.

11. ábra A Csodálatos Univerzum CD-ROM címoldala [2]

Az oldalakon szöveges információkat találunk, melyeket lapozhatunk. A szövegek közé képeket, animációkat szúrtak be.

 

12. ábra Képek a CD-ROM-ból [2]

A szövegben kék színnel jelzett kapcsolódási pontok vannak: további részleteket tudhatunk meg az adott címszavakról. A csillagászattörténeti és űrkutatástörténeti fejezet gazdag képanyaggal szemléltetve mutatja be a világűr megismerése érdekében végzett kutatásokat, erőfeszítéseket. A következő fejezet az űrkutatási programokkal ismertet meg. Külön foglalkozik az USA, külön a Szovjetunió űrkutatási programjaival és az űrállomás-programokkal, valamint az amerikai, szovjet, európai, japán hold- és bolygókutató szondákkal. Külön fejezetek szólnak a műholdak mindennapi gyakorlati, csillagászati és katonai alkalmazásairól, ezen kívül az űrkutatási eszközökről. A negyedik fejezet a Naprendszer bemutatását szolgálja. A Csillagászok és űrkutatók című fejezetben több, mint 150, a csillagászat és az űrkutatás terén tevékenykedett vagy ma is tevékenykedő személy életrajzát olvashatjuk. Az utolsó fejezet a Kislexikon, a csillagászati fogalmak, eszközök, módszerek magyarázatával. A program egy játékot is tartalmaz: a CD anyagából tíz feleletválasztásos kérdésre kell válaszolni, majd a végén értékeli az eredményünket. A program futása során bármikor nyomtatás készíthető az aktuális képernyőtartalomról, lehetőséget biztosítva a CD-ROM még széleskörűbb felhasználására.

1.7.1.4 Utazás a Naprendszerben

Az Utazás a Naprendszerben szintén magyar fejlesztésű CD-ROM. A mintegy 400 színes fotó segítségével ismerkedhetünk a Naprendszerrel. Animációk útján megtekinthetjük az égitestek mozgását.

Négy fejezetből áll. Az első a Nap, bolygók, holdak, üstökösök címet viseli. Az egyes objektumokról fényképeket, video-bejátszást, adatokat is kapunk.

A második fejezet “Tudta-e, hogy...?” címmel érdekességeket mutat be a csillagászat, űrkutatás területéről, mint például :

... mi az űrtávcső?

... mi volt az évszázad üstököskarambolja?

... hogyan működik a Nap?

... mitől vannak évszakok?

A harmadik fejezet címe az “Utazás a Naprendszerben”. Ez a rész egy film formájában mutatja be a Naprendszert. A képek bemutatása alatt zenei aláfestés teszi kellemesebbé a narrátor előadását. A negyedik fejezet a Kislexikon, amelyben a különböző fogalmakról, személyekről, objektumokról leírást és képet kapunk.

 

13. ábra A Mons Olympos a Marson [14] 14. ábra Sarki fény a Földön [14]

1.7.2 Képnéző programok

A QPEG DOS-os környezetben futtatható, egyszerűen használható képnéző program. A QPEG.EXE file futtatásával indíthatjuk a programot. Ezután a képernyőn láthatjuk a megnézendő file-okat. A file-ok között a nyilakkal, illetve az egérrel mozoghatunk. Tetszés szerint kiválaszthatunk bizonyos képeket, de az összes képet egyenként is végignézhetjük. Sajnos a program közvetlenül nem teszi lehetővé a képernyő tartalmának nyomtatását, így azt más módon kell megoldanunk. A képnézés közben a kép nagyítható, kicsinyíthető.

A SEA program szintén DOS-os környezetben fut, a QPEG-nél lényegesen többet nyújt. Indítása a SEA.EXE file lefuttatásával történik. Ezután a megnézendő képek, animációk címeit látjuk. A file-ok közötti mozgás a QPEG-hez hasonlóan a nyilakkal vagy egérrel történhet. A program képes a különböző file formátumok közötti konvertálásokra, valamint lehetőséget biztosít a képekből diasorozatok összeállítására. A képernyőről nyomtatni ez a program sem tud.

15. ábra A SEA képnéző programmal összeállított diasorozat

VMPEG17 Windows alatt futtatható animáció-néző program. Az animációnéző programok többet nyújtanak a képeknél, mivel pillanatképek helyett folyamatokat tudunk velük szemléltetni. A VMPEG17.EXE file futtatásával (WINDOWS alatt!) indíthatjuk a programot. Egy ablakot kapunk, melyben a FILE menüben az OPEN utasítással a Windows-ban megszokott módon kell a vetítendő .mpg formátumú file-okat kiválasztani. A program futása közben a vetítés bármikor megállítható, a kép kimerevíthető és a nyomtató előzetes beállítása esetén a pillanatkép nyomtatható.

1.8 Internet

Az Internet egy új információforrás, talán az egyik legfontosabbnak is tekinthető. Mint szinte minden tudományágban, a csillagászatban is egyre inkább nélkülözhetetlen. Az Internet kiegészíti a meglévő információforrásokat, a könyveket, videofelvételeket, a csillagászatban használatos egyéb oktatási eszközöket, mint például a planetárium vagy a bemutató csillagvizsgáló. Az Internet-nek mindezek mellett még esélykiegyenlítő szerepe is van. Nem minden iskola tudja megengedni magának, hogy saját planetáriumot, bemutató távcsövet építsen és tartson fenn. A jelen gazdasági helyzetben az sem biztosítható, hogy minden diák eljusson egy bemutató csillagvizsgálóba vagy egy planetáriumba. Viszont az Internet lehetőségeinek eléréséhez csupán PC-re, telefonvonalra és egy kapcsolódási lehetőségre van szükség. Mindezek jóval kevesebbe kerülnek, mint a planetárium illetve a távcső. (Holl, 1996 [8])

Mire is jó az Internet? Mivel egyre inkább a mindennapi élet részévé kezd válni, ezért is fontos magának a rendszernek és a rendszer használatának megismertetése. Ehhez kapcsolódik a számítástechnikai tudás megszerzése is. Az Internet egy technika, melynek használatára a tanároknak is föl kell készülni, be kell tudni illeszteni a saját munkájukba. A csillagászat arra különösen alkalmas tudomány, hogy a tanárokkal és a diákokkal megismertesse az Internet használatában rejlő előnyöket. Az Internet lehetőséget teremt, hogy a csillagászatot tanító – leginkább a fizika- és földrajztanárok - mindig naprakész ismereteket szerezzenek, amiket továbbadhatnak diákjaiknak. Nem csak programok közvetlen megszerzésére használható, hanem a tanárok továbbképzésében is rendkívül fontos szerepe lehet. Az Internet elősegítheti a jelentős, aktuális eseményekről történő információnyújtást. Különösen hasznos volna például az 1999. augusztus 11-i teljes napfogyatkozás élő közvetítésének megszervezése és lebonyolítása, aminek eredményeképpen nem csak a Szombathely-Szeged vonalon tartózkodók láthatnák ezt a ritka és látványos jelenséget. Az Internet rengeteg előnye mellett szólni kell egy jelenleg még igen súlyos problémáról. A mai magyarországi telefonhelyzet jelentős mértékben megnehezíti az Internet legszélesebb körű felhasználását. Ha például egy tanítási órán képeket kívánunk a hálózatról letölteni, előfordulhat, hogy egy kép letöltése tovább tart, mint a tanítási óra. Az órán bemutatandó anyagot előző nap vagy akár korábban is letölthetjük magunknak, és az órán a helyi tárolóból - akár a Winchesterről - bemutatjuk a képeket várakozási (holt-) idő nélkül. Lehetőségünk van tematikusan összegyűjteni a képeket, információkat és egy-egy órán csak a szükséges lemezeket kell bevinni, vagy a megfelelő alkönyvtárból beolvasni az óra anyagához szükséges szemléltető anyagot.

Internet-címek, ahonnan csillagászati szoftverek letölthetők:

http://astrobase.bajaobs.hu/~ftp

http://www.simtel.iif.hu/pub/simtelnet/msdos/astronomy

(Szatmáry, 1997 [15])

A helyi lehetőségek mellett az Internet segítségével akár nemzetközi oktatási programokban is részt vehetnek az érdeklődő tanulók. Például 1996-ban néhány héten át tartott az Astronomy On-line oktatási program, amelynek célja a csillagászat népszerűsítése volt. A programban Európa 39 országából 720 csoport vett részt. A csoportok iskolásokból, illetve csillagászattal foglalkozó érdeklődő amatőrökből álltak. A program keretén belül a résztvevők professzionális távcsövekkel történő megfigyelési lehetőségekhez juthattak. A profi csillagászok az obszervatóriumokban elkészítették a felvételeket, és az Internet segítségével elküldték a gyerekeknek, akik így lakóhelyükön tanulmányozhatták ugyanazokat a képeket, amelyeket a csillagászok a távcső mellett. A folyamatos kapcsolat lehetővé tette olyan feladatok megoldását, amelyek egyidejűleg több helyszínen zajló mérést, észlelést igényelnek. Több ország több csoportja azonos feladatokon dolgozott együtt, például megismételték az Eratosztenész-féle földátmérő-mérési kísérletet. Vizsgálatokat végeztek a fényszennyezés területén, napfogyatkozásokat, holdfogyatkozásokat figyeltek meg. A programban szerepelt változócsillagászati alprogram is, valamint a Hale-Bopp üstökös megfigyelése. A különböző csoportok együttműködve végezték a kísérleteket, így lehetett például az egyidejűleg több különböző földrajzi szélességeken elvégezhető Eratosztenész-féle kísérletet megismételni. A program további eredménye, hogy a gyerekek közvetlen kapcsolatba kerültek távoli országok, földrészek diákjaival, velük együtt végezhették el kísérleteiket, megfigyeléseiket. Az érdeklődő résztvevőknek lehetőségük volt számítógépes csillagászati programok, szoftverek beszerzésére, letöltésére. Az Astronomy On-Line program egyszeri esemény volt, de várhatóan lesz folytatása. A programnak ugyan már vége van, de az Internet-en elérhető a Honlapja a következő címen:

http://www.eso.org/astronomyonline/

Az Astronomy On-Line programnak van magyarországi honlapja is:

http://innin.elte.hu/staff/astronomyonline.html

Az Astronomy On-Line programon kívül más Internet-es oktatási lehetőségek is léteznek. Néhány ezek közül:

- Exploring the Universe with the classroom of the future

- Windows to the Universe A Michigan-i egyetem oktatóprogramja

- Science On-Line A Berkeley egyetem oktatóprogramja

- The Nine Planets: A Naprendszert bemutató interaktív könyv, a csillagászati ismeretterjesztés területén fellelhető egyik leghasznosabb, leglátványosabb információforrása, amely a Naprendszer égitestjeit: a bolygókat és holdjaikat, a kisebb égitesteket mutatja be minden fontosabb adattal, képekkel, rajzokkal, animációkkal együtt. A szöveg számos kapcsolódási pontot (linket) tartalmaz a kapcsolódó fogalmakhoz, valamint más hálózati információforrások felé. A The Nine Planets-nek létezik magyarországi tükrözése angol nyelven a szegedi József Attila Tudományegyetem szerverén, ahol lényegesen gyorsabban elérhetők az információk, mint a külföldi szervereken keresztül:

http://www.cab.u-szeged.hu/WWW/tnp/nineplanets/nineplanets.html

A The Nine Planets magyar nyelvű változata, a Naprendszer szintén megtalálható a szegedi József Attila Tudományegyetem szerverén. Elérési lehetősége:

http://www.cab.u-szeged.hu/local/naprendszer

- Solar System Simulator

A Naprendszert bemutató interaktív információforrás. A kezdő menüben beállítható a megfigyelés ideje, mit honnan akarunk megfigyelni, például Földről a Szaturnuszt. Beállítható, hogy mi legyen még a képen látható: bolygópálya, holdak, holdak pályája stb. A program sok linket tartalmaz a kapcsolódó témák felé, illetve a legújabb kutatási eredmények felé. például - Cassini Today: A Cassini jelenlegi helyzetét és az általa küldött képeket mutatja be.

A Solar System Simulator megtalálható a következő címen:

http://space.jpl.nasa.gov/ illetve:

http://space2.jpl.nasa.gov/

2. Szemléltetési lehetőségek a csillagászat egyes területein

2.1 Szférikus csillagászat

Az égitestek éggömbön elfoglalt helyével, azon történő látszólagos mozgásával foglalkozik. A szakterület szemléltetési lehetőségei közé tartoznak a különböző csillagtérképek, melyek megvásárolhatók, illetve házilag is előállíthatunk például a lakóhelyünkön használható csillagtérképeket. Ennek egy eszköze lehet az Earth Centered Universe című program. A programot legalább Microsoft Windows 3.1 alatt lehet futtatni. Kiválaszthatjuk álláspontunkat a Föld bármely pontján, a program bemutatja, mit látunk az égen egy általunk megadott pillanatban. A fényesebb csillagok mellett láthatjuk a csillagképek, holdak, bolygók és üstökösök helyét is. Lehetőség van csillagtérkép nyomtatására, amelyből például szakkörön minden tanuló elkészítheti magának az esti megfigyelésekhez használható, saját lakóhelyére érvényes csillagtérképét.

Az egyik leglátványosabb planetárium-program a SKYGLOBE, DOS alatt futtatható. Megadhatjuk álláspontunk helyét és az időpontot, a program pedig megrajzolja az ég aktuálisan megfigyelhető részét. A kép nagyítható, kicsinyíthető, beállítható, milyen halvány csillagok, más objektumok legyenek láthatók. A képernyőn megjeleníthetők a fényesebb ködök, galaxisok, valamint a bolygók látszólagos mozgása is. A program lehetőséget ad az aktuális képernyőtartalom kinyomtatására.

2.2 Praktikus csillagászat

A praktikus csillagászat helyzet-meghatározással, időmeghatározással, észlelési módszerekkel, műszerekkel foglalkozik.

2.2.1 Műszerek

A gyerekek érdeklődését felkelthetjük a csillagászattörténeti érdekességek, korabeli műszerek, régi kutatási módszerek bemutatásával. Az országban múzeumként működik néhány régi csillagvizsgáló, mint például Szombathelyen a Gothard Obszervatóriumban a Gothard-kiállítás vagy Egerben az Eszterházy Károly Tanárképző Főiskolán (az egykori Líceum) működő Csillagászati Múzeum. Az egri csillagászati torony Hell Miksa, a bécsi egyetemi csillagda magyar származású vezetőjének tervei és utasításai alapján épült. A csillagvizsgáló helyisége úgy van tájolva, hogy a Nap egy megfelelően elhelyezett lyukon át egy foltot vetít a padlóra, az azon elhelyezett márványlap középvonalán pedig pontosan délben halad át. Ez az egyetlen ilyen "műszer" az országban.

Ha nincs lehetőségünk csillagvizsgálóba vinni a tanulókat, legalább képeken mutassunk nekik műszereket, obszervatóriumokat. Erre lehetőséget teremtenek a könyvek, vagy az Internet-ről történő letöltés.

16. ábra Csillagvizsgáló

A műszerek tanításakor elengedhetetlen az újabb űrkutatási, csillagászati eredmények említése.

Űrkutatási alkalmazások:

1. példa

Befejeződött az Arecibo rádiótávcső felújítása, új szakasz kezdődik a SETI-kutatásban

1997. június 14-én ünnepélyesen felavatták Areciboban a felújított rádió- és radartávcsövet. A világ legnagyobb egytányéros rádióteleszkópjának 1963 óta ez volt a második teljes felújítása. Arecibo érzékenysége ezzel a felújítással rádióteleszkóp üzemmódban 3-4-szeresére nőtt, radarteleszkóp üzemmódban húszszorosára. A rádióteleszkóp a távoli Univerzumot és a földi ionoszférát fogja vizsgálni, a közeli csillagok bolygóit és azok holdjait fogja keresni. A radarteleleszkóp a Naprendszeren belüli égitestek vizsgálatára szolgál, elsősorban kisbolygókat és üstökösöket szándékoznak vele radarozni.

1997. november 18.

(http://...[ 17])

Arecibo Telescope Upgrading Project,

http://www.naic.edu/about/newslett/mar97/num21-4.htm#HEADING4-0

NAIC/AO Newsletter,

http://www.naic.edu/about/newslett/jul97/number22-2.html#HEADING2-0

http://www.naic.edu/about/newslett/jul97/number22-4.html#HEADING4-0

Cornell Science News,

http://www.news.cornell.edu/science/June97/Arecibo.lb.html

University of California, Berkeley News Release,

http://www.urel.berkeley.edu/urel_1/CampusNews/PressReleases/releases/serendipiv.html

17. ábra Az Arecibo-i rádióteleszkóp

2. példa

Befejeződött a Hubble űrtávcső feljavítása

1997. február 13-tól 19-ig zajlott le a Discovery űrrepülőgép segítségével a Hubble űrteleszkóphoz indított második szerviz-misszió. A misszió egyik célja két műszernek és néhány segédberendezésnek az eddiginél jobb képességű új műszerrel, illetve berendezéssel való lecserélése volt, a másik célja pedig a teljes készülék felülvizsgálata, a kijavítható hibák megszüntetése. A napelem-paneleket kitűnő állapotban találták. Lecseréltek egy az űrtávcső mozgatására használatos reaktív kerék egységet. Végül kijavítottak két szakadást az űrteleszkóp "ruháján", amely az űr hidegétől és az erős napsütés melegítő hatásától védi a berendezést. Az újonnan elhelyezett műszerektől a tesztek és kalibrálás után, 8-10 hét múlva várhatjuk az első felvételeket.

1997. február 27.

(http://...[ 17])

Space Telescope Science Institute News Releases,

http://oposite.stsci.edu/pubinfo/sm97/overview_factsheet.htm

http://oposite.stsci.edu/pubinfo/sm97/update.htm

http://www.ball.com/aerospace/nscid.html

http://www.ball.com/aerospace/sinstd.html

18. ábra A Hubble űrtávcső

2.2.2 Helymeghatározás

A praktikus csillagászat egyik fontos területe a helymeghatározás. Az amerikai Navstar Globális Helymeghatározó Rendszere (GPS) a legsokoldalúbban, legszélesebb felhasználói körben alkalmazott, a ma működő legpontosabb helymeghatározó rendszer. A GPS rendszert eredetileg katonai navigálási célra fejlesztették ki, de a működés kezdetétől fogva a civil felhasználók számára is hozzáférhető, bizonyos korlátozásokkal. A rendszer teljes kiépítettségében 24 műholdból áll, melyek 20200 km magasságban keringenek 6 egyenletesen elosztott pályasíkban. A Föld bármely pontjáról egyidejűleg legalább négy műhold "látszik". A felhasználók hordozható vevői a műholdaktól való távolságmérés elvén határozzák meg a vevő helyén a földrajzi koordinátákat.

 

19. ábra A GPS műholdak pályái és egy GPS műhold (Mucsi, 1995 [11])

A vevők manapság a civil felhasználók számára is megfizethetők, az országban egyre több intézménynél fellelhetők. Érdemesnek tartom az csillagászat tanítása során a GPS rendszer bemutatását, mégpedig egy szabadban megtartott foglalkozás keretében. Egy iskola számára a GPS vevő valószínűleg túl magas összegbe kerül, de talán ilyen eszközzel dolgozó - geodéziai, kartográfiai - vállalatok, vállalkozások, intézetek segítséget tudnak nyújtani például egy-egy kihelyezett óra keretében. Gyakorlati alkalmazás:

3. példa

GPS műholdakkal elemzik a kéregdeformációt

A lemeztektonikai elmélet elfogadottá válása óta próbálják meghatározni a kéreglemezek mozgását. Az eddigi legpontosabb mérések VLBI technikával készültek, de pontatlanok voltak. Most a GPS helymeghatározó rendszerrel mérték a Nazca-lemez mozgását, illetve a kontinentális lemez deformációját is meghatározták. A két éven át tartó mérések eredménye: a Nazca-lemez 7 cm/év sebességgel ütközik a Dél-Amerikai-lemezhez. Az ütközési energia 20%-a a kontinentális lemez deformációjára fordítódik.

1998. március 3.

( http://...[ 17 ] )

Carnegie Institution of washington Press Release

http://www.ciw.edu/admin/ciw-news-navsat.html

2.3 Égi mechanika

Az égi mechanika a bolygók, holdak, más égitestek gravitációs térben történő mozgásával foglalkozik. Az égitestek gravitációs térben való mozgását a Kepler-törvények illetve a Newton-féle gravitációs törvény írja le. A Newton-féle gravitációs törvényből levezethetők a Kepler-törvények. A gravitációs térben történő mozgást szimulálja a GRAVITY v2.0 program, mely DOS alatt fut. Könnyen használható, látványos program. A felhasználó definiálhat 16 testet, meghatározhatja tömegüket, sűrűségüket, helyüket és kezdeti sebességüket. A program szimulálja, hogy a testek hogyan viselkednek, ha a gravitáció erői hatnak közöttük. A program képes grafikusan megjeleníteni a testek pályáját nyomtatható formában. Lehetőség van saját naprendszer felépítésére és vizsgálatára is.

Az égi mechanika törvényei modellezhetők egy abroncsra kifeszített gumihártya segítségével.

Egy abroncsra gumilepedőt feszítünk, így egy mini naprendszermodellt kapunk. A kifeszített gumihártyára golyót helyezve a hártya benyomódik, illetve a benyomódást előidézhetjük egy legömbölyített végű rúddal saját magunk is.

Ekkor az einsteini görbült tér modelljét kapjuk. A hártyán nyugalomban lévő golyó körül a gumihártyára lökött további golyók az eddig nyugalomban lévő golyó körül a bolygók mozgásához hasonlóan ellipszis pályán keringenek.

A kísérleti eszköz segítségével szemléltethetjük a bolygók perturbáló hatását is, ha egyszerre több golyót dobunk a gumihártyára. Két vagy több golyót a hártyára juttatva az égitestek közös tömegközéppont körüli keringését tudjuk bemutatni.

A hártyát a "végtelenbe" lehúzva a fekete lyuk modelljéhez jutunk. Két nyugalomban lévő, a keringő golyókhoz képest nagy tömegű golyóval az ikercsillagok körül keringő bolygókat szemléltethetjük.

Az égi mechanika területéhez tartozik az árapály jelenségek vizsgálata, tárgyalása. Az Földön tapasztalható árapály jelenséget a Napnak illetve a Föld körül keringő Holdnak tulajdoníthatjuk. Az árapály jelenség szemléltetésére alkalmas a már említett VMPEG17 nevű program az általa bemutatható animációkkal, illetve az animációkról készíthető kép, illetve fóliasorozattal.

2.4 Asztrofizika

Az asztrofizika az égitestek fizikai tulajdonságaival, a bennük végbemenő folyamatokkal foglalkozik. Az asztrofizika tárgykörébe tartozik a fotometria, spektroszkópia, magnetohidrodinamika, energiatermelés, energiatranszport kozmogónia (égitestek kialakulása és fejlődése).

A vizsgálati módszerek szemléltetésére alkalmas a CLEA című program.

 

20. ábra Jellemző képek a CLEA programból

A program WINDOWS-on fut, segítségével tanulmányozható a spektroszkópia gyakorlata, az energiaáramlás a Napban, fotometriai és rádióteleszkópos mérések végezhetők, - szimulálhatók -, a “mért” eredmények kiértékelhetők.

 

21. ábra A mérési "eredmények" kiértékelése

A csillagok fejlődése tanulmányozható a StarClock című programmal. A képernyőn a Hertzsprung-Russell diagram főágán levő csillagok jelennek meg tömegük szerint sorbarendezve (naptömeg egységekben). A program egyidejűleg mutatja be az összes megjelenített csillag fejlődésének menetét. A csillagokban éppen zajló energiatermelési folyamatot is szemlélteti a program.

A H-R Calc for Windows című program a csillagok átmérője alapján a felszíni hőmérsékletet és a relatív fényességet határozza meg. A program futása közben a képernyőn látjuk a Hertzsprung-Russell diagramot, a Nap és a vizsgált csillag méretének összehasonlító ábráját, a csillag relatív fényességét (a Naphoz viszonyítva) és a csillag felszíni hőmérsékletét. A H-R diagram tetszőleges pontjába helyezhetjük le csillagunkat, a program megmutatja ennek alapján, hogy a vizsgált csillag mekkora a Naphoz viszonyítva, mekkora a felszíni hőmérséklete, fényessége, és milyen színképosztályba sorolható. A felszíni hőmérséklet és a relatív fényesség változtatása esetén a program elhelyezi a csillagot a H-R diagramon. Létező csillagok adatait is tartalmazza a program, melyeket kiválasztva összehasonlíthatunk a Nap méretével.

2.5 Naprendszer, a bolygók, holdak, egyéb égitestek

A naprendszer tanításában remek szemléltetési lehetőségeket nyújt a The Nine Planets interaktív könyv, illetve a magyar nyelvű változata a Naprendszer. A program órai és órán kívüli használatra egyaránt alkalmas. Az egyes oldalakon szövegeket és beszúrt képeket találunk. A program egymás után mutatja be a Napot, a bolygókat, azok holdjait az egyéb égitesteket, üstökösöket, kisbolygókat. Találhatunk még információkat a bolygókutatásról, űrkutatásról, űrszondákról, távcsövekről. További hasznos dolgokat tudhatunk meg a függelékből: adatokat a Naprendszerről, bolygókról, “leg”-ekről, történelemről, a bolygó és holdnevek eredetéről. (http://...[ 16 ])

A Naprendszer tanításakor az űrkutatás, a csillagászat legfrissebb hírei, eseményei is motiváló hatásúak lehetnek.

Nap

Interneten, könyvekben sok fénykép, ábra lelhető föl a Nap szemléltetéséhez.

22. ábra A Nap felszíne

A Naptevékenységek hatásáról évfolyamtársam, Kovács Kornélia készített szakdolgozatot.

Űrkutatási eredmények, érdekességek:

4. példa

A Nap mágneses szőnyege magyarázhatja a korona magas hőmérsékletét?

Először 55 éve mérték meg a napkorona hőmérsékletét, azóta foglalkoztatja a napfizikusokat, hogy lehet a korona hőmérséklete egy nagyságrenddel magasabb, mint a fotoszféra. A legfrissebb kutatási eredmények szerint a napkorona hőmérsékletéért valamilyen elektromágneses folyamat a felelős. Az ESA SOHO (Solar and Heliospheric Observatory) szonda a közelmúltban olyan változó polaritású mágneses foltokat fedezett föl, melyek a koronába felnyúló mágneses hurkok talppontjai. Ezek a hurkok átlagosan 40 órás élettartamuk alatt egymással érintkezve kölcsönhatásba lépnek, ami nagy zárlati áramokat eredményez. Ez az energia elég nagy a magas hőmérséklet magyarázatához.

1998. január 6.

(http://...[ 17 ])

Stanford Space Science Update,

http://soi.stanford.edu/press/ssu11-97/ssu.html

Merkúr

23. ábra A Merkur felszíne

Vénusz

 

24. ábra A Vénusz felszíne

Föld

 

25. ábra A Föld felszíne

Űrkutatási eredmények, érdekességek:

5. példa

Globális felmelegedés vagy újabb eljegesedés?

A Föld pályasíkjának változása tűnik az eljegesedések (glaciálisok) és felmelegedések (interglaciálisok) százezer éves periódusú váltakozása helyes magyarázatának. Az egymillió éve kezdődött legutóbbi jégkorszak tíz glaciálisból és az azokat elválasztó interglaciálisokból állt, egy-egy ilyen ciklus nagyjából százezer évig tartott. A mostani új hipotézis megalkotói úgy gondolták, hogy az ok abban keresendő, hogy a földpálya síkja százezer éves periódusidővel billeg a Naprendszer fősíkjához képest. Amikor a földpálya belefekszik a Naprendszer fősíkjába, a Földre több bolygóközi por, törmelék és meteorit hullik, szennyezve a felső légkört, és ezzel globális lehűlést okozva, amikor a földpálya kiemelkedik ebből a fősíkból és azt viszonylag rövid idő alatt keresztezi, akkor kevesebb a szennyezőanyag, ilyenkor melegszik a klíma. Az óceáni üledékek vizsgálata igazolta a feltételezést

1997. december 18.

(http://...[17])

University of California, Berkeley News Release,

http://www.urel.berkeley.edu/urel_1/CampusNews/PressReleases/releases/muller.html

6. példa

Újabb lelőhelyek a dinoszauruszokat kipusztító becsapódás lerakódásaiból

26. ábra Kisbolygó becsapódása - rajz

A Mexikóban talált 200 km átmérőjű Chicxulub-krátert 65 md éve egy 10-14 km átmérőjű kisbolygó vagy üstökös becsapódása hozta létre. A becsapódás olyan nagy mennyiségű port juttatott a légkörbe, hogy a fény sokáig nem juthatott a felszínre, ezért fagypont közelébe hűlt le a hőmérséklet. A dinoszauruszok kihalásának idejéből valószínűsítik, hogy a becsapódás volt az oka a kihalásnak. Most a Chicxulub-kráterhez közel fedeztek föl két új lelőhelyet, ahol a becsapódáskor szétrepülő kőzeteket találtak. A leletek megerősítik a dinoszauruszok kihalásának ezt az elméletét.

27. ábra A Chicxulub-kráter

1998 március 24.

(http://...[17])

NASA sajtóközlemény

ftp://ftp.hq.nasa.gov/pub/pao/pressrel/1998/98-042.html

Hold

28. ábra A Hold felszíne (Fűrész Gábor felvétele)

Űrkutatási eredmények, hírek:

7. példa

Vitatják a bejelentést a Holdon talált jégről

1996 decemberében jelentették be, hogy a Clementine űrszonda 1994-es radarfelvételein, amelyek a Hold déli pólusát ábrázolják, vízjeget találtak egyes becsapódási kráterek állandóan árnyékban lévő fenekén. Az Areciboi rádióteleszkóppal dolgozó kutatók most cáfolják ezt a következtetést. Újravizsgálták a rádióteleszkóppal 1992-ben készült felvételeket, melyek sokkal jobb felbontásúak mint a Clementine felvételei. Meg is találták rajtuk azokat - a radarhullámokat másképp visszaverő - területeket, amelyek alapján a Clementine felvételeit kiértékelő kutatók úgy gondolták, hogy ott vízjég veri vissza a rádióhullámokat. Ugyanilyen különleges visszaverő képességű területeket találtak azonban napfényes részeken is, sőt, a Hold egyenlítőjéhez jóval közelebb eső megvilágított részeken is. Ezek alapján feltételezik, hogy ezeken a helyeken az erősebb visszaverő-képességet nem vízjég okozza, hanem valószínűleg a durvább felszín. A kérdést a Cornell Egyetem Areciboban dolgozó rádiócsillagászai még nem tartják lezártnak, mert vannak a Hold poláris kráterei mélyén olyan területek, amelyeket eddig még nem tudtak megvizsgálni.

1997. június 20.

(http://...[17])

Cornell University Science News,

http://www.news.cornell.edu/science/June97/Moon.lb.html

http://www.news.cornell.edu/photos/south_pole.GIF

http://www.news.cornell.edu/photos/north_pole.GIF

8. példa

Víz a Holdon!

A Lunar Prospector vizet talált a Holdon. A január 6-án indított szerkezet első nagy eredményét március 5-én erősítették meg hivatalosan a NASA szakemberei, bár a hír már egy hónappal ezelőtt felreppent. Mindkét pólus környékén jelentős mennyiségű víz van a Holdon, természetesen fagyott állapotban. Mennyisége 10-300 millió tonnára becsülhető, ami egy közepes tó víztömegének felel meg. A víz

valószínűleg apró jégkristályok formájában, a talajjal elegyedve van jelen.

29. ábra A Lunar Prospector

Ha tényleg van víz a Holdon, az nagyon megkönnyítheti a jövő holdbázisainak nyersanyagellátását. A vízből ugyanis ivóvizet, oxigént, sőt hajtóanyagot nyerhetünk. A vizet a neutron-spektrométer nevű műszerrel fedezték fel. Olyan lelassult neutronok után kutattak, amelyek feltehetően egy hidrogénatommal történt ütközés során vesztették el energiájuk nagy részét.

1998-03-05.

(http://…[17])

ABCNews.com

http://www.abcnews.com/sections/science/Daily/News/moon0305.html

Mars

 

30. ábra A Mars felszíne

Hírek a marskutatásról:

9. példa

A Discovery-program

1996. december 4-én indították a Discovery-program keretében egy Delta II hordozórakétával a Mars Pathfindert, amely a leszállóegység, és a Földdel történő kapcsolattartást is elvégzi, valamint műszereket szállít.

31. ábra A marsjármű (http://…[17])

A legnagyobb technikai újítás az, hogy egy apró marsjárót visz magával. A Nyomkereső fő célja a marsi körülmények tesztelése a későbbi küldetések számára, valamint a mars felszínének, belső szerkezetének és légkörének vizsgálata. A küldetés legfontosabb és legizgalmasabb része a mikrohullámú sütő nagyságú Jövevény (Soujourner) névre elkeresztelt marsjáró. Ez volt az első szerkezet, amely a Mars felszínére gördült. Három hónapig fényképezett és elemezte a marsi kőzeteket.

(http://…[17])

10. példa

Hajdani élet nyomai a Marson? - Amit a NASA-bejelentésről tudni lehet

1996-ban egy marsi eredetűnek tartott meteorit alapos vizsgálata során primitív élet nyomaira, egysejtű képződményekre bukkantak a NASA kutatói. A meteorit mintegy 13 000 éve esett le, az élet valószínű nyomai több milliárd évvel ezelőttről származnak. A felfedezést ismertető tudományos közleményből a következőket tudhatjuk meg a meteoritról: Az ALH84001 jelű, 1,9 kg tömegű, vulkanikus eredetű meteoritot 1984-ben találták az Antarktisz Allan Hills nevű vidékén.

32. ábra A Marsról származó meteorit

A vizsgálatok eredménye szerint a meteorit bizonyosan marsi eredetű. 1997. március harmadik hetében konferenciát tartottak az ALH84001 meteoritban talált képződményekről. A vélemények erősen megoszlanak.

1997. március 27.

(http://...[17])

http://www.hq.nasa.gov/office/oss/96-159.htm

http://cu-ames.arc.nasa.gov/marslife/marslif6.htm

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/marslife.html

http://www.skypub.com/news/mar2197.html és

http://www.skypub.com/news/marslife.html

Jupiter

33. ábra A Jupiter

Hírek, események:

11. példa

Meglepő előzetes eredmények a Galileo leszálló egységéről

A Galileo leszálló egységének mérései alapján a szelek a Jupiter atmoszférájában még a vártnál is sokkal erősebbek, a várt 350 km/h szélsebesség helyett a szonda által mért értékek elérik az 530 km/h-t, ugyanakkor a turbulencia is rendkívül heves. A szélsebesség a magassággal alig változik, emellett olyan mélyen az atmoszférában is ilyen heves a szél, ahova már nem jut el a napfény. A szeleket a bolygó mélyének hőleadása kelti.

1996. február 29.

(http://...[17])

Recent News from Jet Propulsion Laboratory

http://www.jpl.nasa.gov/files/releases/gllprb.txt

12. példa

Óceán az Európa jege alatt?

Az 1997. február 20-án minden eddiginél közelebbről, készített felvételeket a Jupiter Európa nevű holdjáról a Galileo. A néhány száz méteres felbontású felvételek, a jég olyan táblás szerkezetét mutatják, amelyből a kutatók arra következtetnek, hogy ez a jég folyékony vízen úszik. A kép hasonlít arra, amilyennek a Föld sarki övezeteiben látszik az úszó jég. Vastagságát 1-2 km-re tippelik. Úgy gondolják, hogy alatta a vizet talán vulkáni tevékenység hője tartja olvadt állapotban.

(http://...[17])

Sky & Telescope's Weekly News Bulletin,

http://www.skypub.com/news/apr1197.html

Szaturnusz

34. ábra A Szaturnusz

Űrkutatási hírek

13. példa

Küldetés a Szaturnuszhoz - a Cassini-űrszonda

A Cassini-küldetés nemzetközi vállalkozás: a NASA, az ESA (Európai Űrügynökség), az ASI (Olasz Űrügynökség), továbbá számos különböző európai akadémia és ipari cég vesz részt benne. A Cassini az utolsó drága szonda (kb. 1 milliárd amerikai dollár).

Vizsgált objektumok: Szaturnusz, Titan, más jeges holdak.

Indítás: kétszer elhalasztva (1997. október 06. és 13.), majd október 15-én, 04.43-kor történt (keleti parti idő, USA).

Érkezés a Szaturnuszhoz: 2004 júliusában.

Pálya: 4 gravitációs lendítés (2-szer Vénusz, 1-szer Föld, 1-szer Jupiter); a Jupitertől már bekapcsolnak a műszerek.

A küldetés célja a Szaturnusz légkörének, mágneses terének, gyűrű- és holdrendszerének vizsgálata. Az egyik legizgalmasabb feladat a Titan vizsgálata. E hatalmas hold barnás-narancssárgás, nitrogénből, metánból és más szerves vegyületekből álló légköre fagyott felszínt rejt, amelyen talán metánsziklák merülnek folyékony etánóceánba. Az itt végbemenő kémiai folyamatok tanulmányozásával talán a prekambriumi Föld kémiai evolúciójába nyerhetünk bepillantást.

(http://...[17])

14.példa

Sarki fény a Jupiteren és a Szaturnuszon

A Hubble űrteleszkóppal két nagybolygón is sikerült a földihez hasonló sarki fényt találni. Először a Jupiteren fényképezték le ultraibolyában a sarki fényt, majd 1996 októberében annak a változásait is dokumentálták.

35. ábra A sarki fény a Jupiteren

1998 januárjában már olyan kép készült, amely a Jupiter északi és déli sarkán együtt ábrázolja a két teljes sarki fényt. Ugyancsak 1998 januárjában sikerült ultraibolya fényben lencsevégre kapni a Szaturnusz déli sarkán az aurórát.

1998. február 24.

(http://...[17])

Space Telescope Science Institute News Releases,

http://oposite.stsci.edu/pubinfo/pr/96/32.html

http://oposite.stsci.edu/pubinfo/pr/1998/04/

http://oposite.stsci.edu/pubinfo/pr/1998/05/

Plútó

Űrkutatási hírek

15. példa

Az első részletes felvételek a Plútóról

A 66 éve felfedezett Plútóról, a Naprendszer legtávolabbi ismert bolygójáról a Hubble űrteleszkóppal (Hubble Space Telescope) elkészítették az első olyan felvételeket, amelyeken részletek is felismerhetők. A felvételek GIF vagy JPEG formátumban a hozzájuk tarozó szöveggel és a róluk készült térképekkel együtt a http://www.stsci.edu/pubinfo/PR/96/09.html

web-oldalon tekinthetők meg.

1996. május 8.

(http://...[17])

Space Telescope Science Institute

http://www.stsci.edu/pubinfo/press-releases/96-09.txt

Üstökösök

36. ábra A Hale-Bopp üstökös

37. ábra A Shoemaker-Levy 9 üstökös becsapódása a Jupiterbe

Csillagászati hírek:

16. példa

2012. augusztus: leszállás az üstökösre

Az ESA laboratóriumában készül a Rosetta űrszonda, amely RoLand és Champollion nevű kis szondáit 2012 augusztusában szállítja le a Wirtanen üstökös magjára. Az 1035 kg tömegű űrszondát 2003. január 23-án indítja útjára Ariane rakétával az ESA. A Rosetta többszörös hintamanőverek után közelíti meg az üstököst.

1996. május 21.

(http://...[17])

NASA National Space Science Data Center,

http://nssdc.gsfc.nasa.gov/cgi-bin/database/www-nmc?ROSETTA

Kisbolygók

Űrkutatási hírek:

17. példa

Hír a Föld felé tartó kisbolygóról

A közelmúltban a Föld felé tartó, várhatóan azzal ütköző kisbolygóról szóló hírek jelentek meg a sajtóban. 1997. december 6-án fedezték fel az 1997 XF 11 kisbolygót a Spacewatch (Űrőrség) program keretében. Ez a program a Földhöz veszélyesen közeledő égitestek korai felfedezését célozza. A vészhírt az akkor még pontatlan csillagászati számítások elhamarkodott közzététele szülte. Ma már tudjuk: a hír vaklárma volt. Az első pályaszámítások olyan kis földtávolságot eredményeztek, amely kisebb volt a számítás hibájánál. További 99 megfigyelés alapján már szó nincs veszélyről, a kisbolygó 960000 km távolságban fog elhaladni a Föld mellett

1998. március 18.

(http://...[17])

Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics Press Information,

http://cfa-www.harvard.edu/iau/pressreleases/1997XF11.html

Jet Propulsion Laboratory Press Release,

http://www.jpl.nasa.gov/releases/98/asteroid.html

Sky & Telescope's Weekly News Bulletin,

http://www.skypub.com/news/mar1398.htm/

 

4. Távérzékelési kutatási módszerek, eszközök

A távérzékelés a Föld vagy más bolygó, hold vagy egyéb égitest felszínéről, annak jelenségeiről közvetlen kapcsolat nélküli méréssel, műszeres megfigyeléssel történő információszerzés. Tágabb értelemben az égitestek felszínének tanulmányozása légi és űreszközök közreműködésével, szűkebb értelemben a felszín és a légkör elektromágneses hullámok segítségével történő megfigyelése.

A távérzékelési rendszerek a vizsgált objektumról visszavert vagy az általa kibocsátott sugárzásokat észlelik és dolgozzák fel. Ha a megfigyeléshez valamilyen természetes energiaforrásból származó és a vizsgált felszín által visszavert, illetve a felszín által kibocsátott sugárzást mérjük, passzív távérzékelési rendszerről beszélünk. Aktív eszközök használata esetén az eszköz által kibocsátott elektromágneses hullámok a céltárgyról visszaverődve jutnak a szenzorokba. A visszaverődés mindkét esetben a felszín tulajdonságaitól függ:

- anyagától

- alakjától

- elektromágneses jellemzőitől

A természetes sugárforrásról jövő és a célobjektumon visszaverődő fény hosszabb-rövidebb utat légkörben tesz meg, a fény egy része itt elnyelődik illetve szóródik . A bolygó felszínét elérve az elektromágneses hullámok a felszínnel kölcsönhatásba léphetnek, a fénynek csak egy bizonyos része verődik vissza. A felszín anyagának visszaverőképessége függ az anyagi minőségen kívül a fény hullámhosszától is. A felszín anyagainak a hullámhossztól függő visszaverőképessége hasznosítható információt hordoz. A különböző hullámhossztartományokban történő mérések során a felszín különböző tulajdonságait tárhatjuk fel.

A leggyakrabban alkalmazott detektorok a kamerák és a pásztázó rendszerek. A kamerák, más néven azonnali képkészítő (framing vagy keretező) rendszerek azonnal teljes képet készítenek az adott területegységről. A fókuszban lévő fényérzékeny felületek nagyon sűrűn helyezkednek el. Az információk rögzítése fotokémiai, illetve elektronikus módszerekkel történhet. A pásztázó rendszerekben (scanner-ek) egyszerű detektorok vannak, melyek egy sorban helyezkednek el, egyszerre csak egy keskeny képmezőről származó sugárzást érzékelnek.

Az elektronikus képrögzítés típusai:

- fotókamera: a berendezés filmre készít képet, azt automatikusan előhívja, majd a negatívot egy képkiolvasó rendszer elektronsugara letapogatja, a film feketedésének megfelelő változó feszültséget hoz létre. Az így kapott elektronikus jelek lesugározhatók a Földre. (Almár-Both-Horváth-Szabó, [1])

- vidikon rendszer: televíziós kamera, ahol az optikai rendszer a képet egy fotoszenzitív felületre képezi le. A fényérzékeny felületen töltéskülönbség jön létre, mely elektronikus úton továbbítható jelekké alakítható. Az alkalmazási lehetőségeket befolyásolják a használt filmek spektrális érzékenysége. Általában az UV tartománytól a visszavert IR tartományig érzékenyek a filmek.

-Töltéscsatolt eszköz - Charge Coupled Device (CCD): az egyik legfontosabb detektorfajta. A CCD chipet 1970 táján fejlesztettek ki a Bell Laboratóriumokban. A szilícium alapú félvezető eszköz felső részét átlátszó anyaggal fedik. Az akár több millió képelemet tartalmazó területen a ráeső fény mennyiségével arányos töltés halmozódik fel, amit elektronikus úton ki lehet olvasni.

39. ábra A CCD chip

Ha egymás mellé több elektródát helyezünk el, s megfelelően változtatjuk az ezekre kapcsolt feszültséget, úgy a töltéscsomag mozgathatóvá válik.

40. ábra A töltéscsomagok mozgása egy háromfázisú eszközben, és az egyes fázisok

feszültség-idő grafikonja (Fűrész, [3])

A t1 időpillanatban a töltések csak az A jelű elektródák alatt találhatók, mivel mellettük, B és C elektródákon alacsonyabb feszültség van. A t2 időpont eléréséig B-re is fokozatosan a magasabb feszültséget kapcsoljuk. Így az elektronokat tartalmazó "potenciálgödör" kiszélesedik, majd A-n csökkentve a feszültséget ismét csak egy elektródányi területen helyezkednek el a töltések, de ekkor már B alatt (t3). Ezt a folyamatot ismételve a töltések elléptethetőek a kiolvasó egységig, lépésenként 99.9990 %-os hatásfokkal. A kiolvasás úgy történik, hogy egy nagyon pontos referenciafeszültséggel kalibrált kondenzátorra léptetnek egy töltéscsomagot, majd annak kisütése során mért feszültségből levonva a referenciafeszültséget megkapják az analóg jelet, mely arányos a beérkezett fotonok számával. (Fűrész, [3])

A CCD érzékelők előnye a többi szenzorral szemben

-a magas kvantumhatásfok (észlelt fotonok/a szenzorra érkezett fotonok száma),

- széles spektrális érzékenység, valamint

- nagyfokú linearitás az egész spektrális tartományon, vagyis például kétszer akkora megvilágítás hatására kétszer akkora jelet ad.

A CCD detektorokat egyaránt alkalmazhatjuk keretező és pásztázó rendszerben. Például keretező rendszerben működnek a távcsövekre szerelt CCD kamerák, míg pásztázó rendszerben működik a soros CCD detektor a SPOT erőforráskutató műholdakon.

A képrögzítő berendezések fontos kiegészítői lehetnek a spektrométerek: feladatuk a detektorba érkező elektromágneses hullámok különböző hullámhossztartományokra bontása, és a különböző spektrális érzékenységű szenzorokra irányítása, illetve a beérkezett fény spektrumának vizsgálata. A légkörön áthaladó fény abszorpciós színképéből az objektum légkörének alkotóelemeiről kaphatunk információt. A visszavert sugarak hullámhossz-tartományonkénti vizsgálata a felszín anyagáról, domborzatáról, a vízborításról, nyújt ismereteket. Ha egyidejűleg a spektrum több sávjában készülnek a felvételek ugyanarról a területről, akkor multispektrális képet kapunk. A különböző hullámhossz-tartományokban készült képekből pánkromatikus képek, valódi illetve hamis színes kompozíciók állíthatók elő. (Mucsi, [11])

41. ábra Pánkromatikus SPOT felvétel

Az aktív távérzékelés műszerei közé tartoznak a mikrohullámú rendszerek. A mikrohullámok előnyei a látható tartománnyal szemben, hogy jobb a légkörön való áthatoló képességük, a felszínről másképpen verődnek vissza, mint a látható fény. A földfelszínről visszaverődő energia erősségét befolyásolják: a felszín geometriai és elektromos tulajdonságai, a talaj, víz, növényzet, jég jelenléte.

A passzív és aktív távérzékelési rendszerek leggyakrabban a Föld vizsgálatát végzik, de más bolygók, holdak, egyéb égitestek vizsgálatára is alkalmas módszerek lehetnek. A felhasználási területek: meteorológia, légkörkémia, térképészet, vegetáció-térképezés, geológiai megfigyelések, hidrológia, bolygók alakjának pontos meghatározása, stb.

A műholdak pályái

A műhold keringési síkja és a Föld Egyenlítőjének síkja által közbezárt szög, az inklináció általában ugyanakkora marad a pálya minden pontjában. A pályahajlás szöge 0° és 180° közötti érték lehet. Ha az inklináció 90° , akkor a műhold poláris pályán kering. A 0° inklináció az ekvatoriális pályát jelenti. A felszíntől számított nem túl nagy magasság esetén az inklináció megfelelő megválasztásával elérhető, hogy a műhold egy adott pont fölött mindig azonos helyi időben haladjon át. Ezt a pályát nevezzük napszinkron pályának. Geoszinkron vagy geostacionárius pályáról akkor beszélünk, ha a műhold keringése során pontosan ugyanazon egyenlítői pont fölött tartózkodik. A geoszinkron pálya kialakulásának feltétele, hogy a műholdat a Föld esetében 35900 km magasságba juttassuk a Föld felszínétől mérve, valamint a műhold pályasíkjának az Egyenlítő síkjával kell egybeesnie. A geoszinkron pályák előnye, hogy mivel mindig ugyanazon felszíni pont fölött tartózkodik a műhold, lehetőséget biztosít egy terület folyamatos vizsgálatára (például meteorológiai műholdak). A poláris vagy majdnem poláris pályákon keringő eszközök viszont a bolygó egész felületéről képesek adatot gyűjteni.

A műholdak fontos paramétere a felbontás. Megkülönböztetünk geometriai, spektrális, radiometriai felbontást. A geometriai felbontás a felvételező rendszer egyik legfontosabb paramétere. Azt mutatja meg, hogy a felszínen mekkora a legkisebb tárgy, amit meg lehet különböztetni a képen. A geometriai felbontást befolyásolja a film feloldóképessége, a kamera fókusztávolsága illetve elektronikus képrögzítési eljárások esetén a detektor pillanatnyi látómezeje (Instanteous Field of View - IFOV), illetve a műhold repülési magassága. A radarfelvételeknek sugármenti és azimutális összetevője van, melyeket befolyásol az antenna mérete és a repülési magasság.

A spektrális felbontás a műhold szenzor sávjainak számát, sávszélességeit és a sávok spektrumon belüli helyét jelenti. A nagyobb sávszélesség a különböző felszíni objektumokról származó kibocsátott és visszavert sugárzások közötti különbségeket kiegyenlíti, viszont nagyobb geometriai és radiometrikus felbontást eredményez. A kis sávszélesség a felszín különbözőségeit kiemeli az alacsonyabb radiometrikus felbontás mellett.

A radiometrikus felbontás az analóg adatok digitalizálása során alkalmazott feldolgozási szintek számát jelenti. Értéke általában 2 valamely hatványának felel meg. A nagyobb radiometrikus felbontás nagyobb adatmennyiség feldolgozását teszi lehetségessé és szükségessé.

A különféle felvételezési eljárások eredményeként kapott nyers felvételeken korrekciókat kell végrehajtani. A radiometriai korrekció a detektorok összehangolásához szükséges. Az esetenként több ezer (Landsat Multispectral Scanner: 3000 db, SPOT High Resolution Visible Imaging System: 6000 db) detektor nem lehet teljesen egyforma, ezért van szükség a korrekcióra, melyet a rendszer üzemeltetői folyamatosan elvégeznek. A geometriai korrekció során többek között a műhold pályájának egyenetlenségeit, a hold alatt elforduló Föld hatását küszöbölik ki. Bizonyos detektorok használata esetén a forgó tükör nem egyenletes mozgásából származnak torzulások. A képkészítés során a vizsgált objektum felületét, amely gömbfelület, síkba képezzük le. Ez a leképezés torzulásokat okozhat, melyek a geometriai korrekciókkal minimalizálhatók. A detektorra érkező fény a légkörön halad át, ami szintén befolyásolja a kép minőségét. A légkör hatásának korrekciója is viszonylag egyszerűen megvalósítható időben állandó fényvisszaverő képességű felszíni objektumokról készített felvételek segítségével.

Összefoglalás

Remélem, a dolgozatban említett és bemutatott szemléltetési lehetőségek hasznára válnak a csillagászatot szemléletesen tanítani kívánó oktatóknak. Igyekeztem olyan módszereket összegyűjteni, melyek széles körben elérhetők, illetve a közeljövőben elérhetők lesznek. A Sulinet program keretében 1998 szeptemberétől minden magyarországi középfokú oktatási intézmény rendelkezni fog Internet eléréssel, bár a jelenlegi telefonhelyzet még nem teszi lehetővé a rendszer teljes körű kihasználását. Megoldás lenne az ISDN vonalakkal való ellátás, de nem valószínű, hogy ez hamarosan meg fog történni. Addig is célszerűnek tartom a tanítási órán bemutatandó, Internetről származó anyag tanítási órát megelőzően történő letöltését, mint ahogy az első fejezetben erről írtam. A szemléltetéshez szükség lenne kiegészítő berendezések használatára is, mint például videó- és számítógép-kivetítő, mellyel a videofilmek és a számítógép képeit tudjuk nagy méretben, mindenki által élvezhető formában bemutatni. Ezek a berendezések az áruknál fogva nem számíthatnak széleskörű elterjedésre, pedig nagyon hasznos lenne. Amíg a lehetőségek korlátoltak, alkalmazhatók a szemléltetésben a különböző színes képekkel illusztrált könyvek, diaképek, fóliára másolt anyagok.

 

 

 

 

 

 

 

Köszönetnyilvánítás

Köszönetemet fejezem ki témavezetőmnek, Dr Szatmáry Károly tudományos főmunkatársnak, aki hasznos ötletekkel, tanácsokkal segítette munkámat és a rendelkezésemre bocsátott programokkal, képekkel, CD-ROM-okkal hozzájárult a dolgozat elkészítéséhez szükséges információk összegyűjtéséhez.

Felhasznált irodalom

[1] Almár Iván-Both Előd-Horváth András-Szabó Attila: SH Atlasz Űrtan

Springer Hungarica Kiadó Kft. Budapest, 1996. p.328

[2] Feliner Ferenc-Kovács Pál- Nyester Péter-Tárnok Gábor: Csodálatos Univerzum CD-ROM

Cyberstone Entertainment CD-ROM Fejlesztő és Kiadó Kft. Budapest

[3] Fűrész Gábor honlapja

http://sutau.physx.u-szeged.hu/ccd/ccd.html

[4] Hermann, Joachim: SH Atlasz Csillagászat

Springer Hungarica Kiadó Kft. Budapest, 1992. p.288

[5] Horányi Gábor: Csillagászat

Calibra Kiadó, Budapest, 1996 p.138

[6] Kőháti Attila: Az űrkutatás a Föld szolgálatában

Gondolat Kiadó, Budapest, 1979. p.266

[7] Kulin György: A távcső világa

Gondolat Kiadó, Budapest, 1975 p.887

[8] Holl András: Az Internet a csillagászatban

Meteor Csillagászati évkönyv 1997 (szerk.: Holl András, Mizser Attila, Taracsák Gábor) Magyar Csillagászati Egyesület, Budapest, 1996 p.223

[9] Moore, Patrick-Nicolson, Ian: A Nap és bolygói

Helikon Kiadó Kft, Budapest, 1992 p.127

[10] Moore, Patrick-Nicolson, Ian: A világűr titkai

Helikon Kiadó Kft, Budapest, 1992 p.127

[11] Dr. Mucsi László: Műholdas távérzékelés és digitális képfeldolgozás I.

JATE PRESS, Szeged, 1995 p.172

[12] Simon Tamás: Csillagászat

AKG Kiadó, Budapest, 1996 p.99

[13] Space Race CD-ROM

First Electronic Publishing Limited, 1995-96

[14] Szarka Levente: Utazás a Naprendszerben CD-ROM

Kossuth Kiadó, Budapest, 1996

[15] Dr. Szatmáry Károly: Csillagászat és űrkutatás az Interneten (linkgyűjtemény) JATE Szeged, 1997. október

[16] JATE Csillagvizsgáló honlapja

http://www.jate.u-szeged.hu/jate/central/obs

[17] Alternatív Közgazdasági Gimnázium Csillagászati Szakköre Honlapja

http://www.akg.hu/supernova

[18] Budapesti Planetárium honlapja

http://www.planetarium.hu

[19] Kecskeméti Planetárium honlapja

http://www.c3.hu/kecsplan

[20] Eyewitness Encyclopedia of The Universe CD-ROM

[21] Dr. Szatmáry Károly: Csillagászati témájú tankönyvek címgyűjteménye

http://www.jate.u-szeged.hu/jate/central/obs

Melléklet

Magyar csillagászati Internet címek:

http://www.mcse.hu

Magyar Csillagászati Egyesület Bp.

http://www.konkoly.hu

MTA Csillagászati Kutatóintézete Bp. (Konkoly Observatory)

http://fenyi.sci.klte.hu

MTA Napfizikai Obszervatórium Debrecen (Heliophysical Observatory)

http://innin.elte.hu

ELTE Csillagászati Tanszék Bp. (Department of Astronomy)

http://hercules.elte.hu

ELTE Atomfizikai Tanszék Bp.

http://www.gothard.hu

ELTE Gothard Asztrofizikai Obsz. Szombathely (Gothard Astrophysical Obs.)

http://gis.elte.hu/csoport.html

ELTE űrkutató csoport, geofizika (Space Research Group Bp.)

http://gis.elte.hu/hun4.html

Magyar Űrkutatási Iroda Bp.

http://www.jate.u-szeged.hu/jate/central/obs

JATE Csillagvizsgáló (Szeged Astronomical Observatory)

http://www.bajaobs.hu/cski/cski.htm

Bács-Kiskun Megyei Önkorm. Csillagászati Kut.Int. Baja

http://www.c3.hu/~kecsplan

Kecskeméti Planetárium

http://www.planetarium.hu

TIT Budapesti Planetárium

http://www.kfki.hu

KFKI Bp.

http://kfosun.rmki.kfki.hu

KFKI RMKI űrfizika (Department of Space Physics)

http://newton.phy.bme.hu/index_h.html

BME Fizikai Intézete Bp.

http://www.sgo.fomi.hu

Kozmikus Geodéziai Obszervatórium Penc

http://www.sgo.fomi.hu/gps/gpsinfoh.htm

GPS áttekintés

http://lazarus.elte.hu/~climbela

A GPS alkalmazása a térképészetben

http://mpf.mcse.hu/nav.html

http://mars.webdesign.hu

Mars Pathfinder Mission magyar tükrözés

http://mir.irisz.hu

Mir űrállomás

http://alpha.dfmk.hu/~albireo

Albireo Amatőrcsillagász Klub

http://www.omikk.hu/omikk/magyar/2szolgal/digkonyv/haromt/hirek/astro/astro.htm

A csillagászat és űrkutatás hírei

http://www.cab.u-szeged.hu/local/naprendszer

Naprendszer oktató anyag

http://www.kvif.hu/~kataca/iskola/csill/index.html

Űrkutatás oktató anyag

http://www.cab.u-szeged.hu/WWW/tnp/nineplanets/nineplanets.html

The Nine Planets tükrözés

http://www.cab.u-szeged.hu/WWW/tnp/twn

The Web Nebulae tükrözés

http://www.kfki.hu/~cheminfo/TermVil/index.html

Természet Világa

http://www.eletestudomany.irisz.hu

Élet és Tudomány

http://www.iif.hu/dokumentumok/niif_fuzetek/astro.html

A hálózat használata a csillagászatban és űrkutatásban

http://www.iif.hu/dokumentumok/niif_fuzetek/fizika.html

A hálózat használata a fizikában

Magyar oktatás, vegyes:

http://www.iif.hu/dokumentumok/niif_fuzetek/honlap00.html

Honlap készítés

http://www.fsz.bme.hu/hungary/homepage_h.html

Magyar Honlap

http://www.mkm.hu

Művelődési és Közoktatási Minisztérium

http://www.sulinet.hu

MKM SuliNet

http://www.iif.hu/db/peto

Pedagógus - továbbképzési programok

http://www.prof.iif.hu

Professzorok Háza

http://www.iif.hu/db/efta/index.html

Tankönyv-adatbázis

http://www.inf.bme.hu/internet.galaxis/kozepisk_ig.html#fika

Internet.galaxis 97 étlap - Tananyag

http://www.fok.hu

Fővárosi Oktatási Központ

http://www.piar.hu/tantargyak

Tantárgyak

http://www.spiderweb.hu/jurix

Törvények, rendeletek, jogi dolgok

http://tv.tvnet.hu

TV adások, műholdak

http://www.toi.mtv.hu/THHT1.HTM

MTV Tudományos Hiradó - Háttértudomány

http://www.kfki.hu/~gophadm/otka/

OTKA pályázatok

http://www.mta.hu

Magyar Tudományos Akadémia

http://www.omfb.hu

Országos Műszaki Fejlesztési Bizottság

Összeállította: Dr. Szatmáry Károly tudományos főmunkatárs,

JATE Szeged, 1997. október

k.szatmary@physx.u-szeged.hu

http://www.jate.u-szeged.hu/jate/central/obs