Brugen af billeder til databehandling SALSAJ SUCH A LOVELY SMALL ASTRONOMY-APPLET IN JAVA

Transkript

1 Brugen af billeder til databehandling SALSAJ SUCH A LOVELY SMALL ASTRONOMY-APPLET IN JAVA

2 Formål Hvorfor anvende astronomiske billeder i undervisningen? For at demonstrere hvordan information trækkes ud af lys. For at vise eleverne en metode, at lære om Universet. For at få eleverne til at forstå, at observationer skal fortolkes. For at opfylde læreplaner. Fordi det kanvære sjovt at arbejde med billeder.

3 Læreplanerne -astronomi Formål Faget astronomi C bidrager til uddannelsens overordnede målsætning med fokusering på almendannelsen, ved at eleverne gennem arbejdet med astronomiske observationer, data, teorier og modeller får indsigt i naturvidenskabelige arbejds- og tænkemåder. Faglige mål kunne indsamle, bearbejde og fortolke astronomiske data Faglige krav Undervisningen bygger på et generelt naturfagligt grundlag og på matematik C, men skal i øvrigt tilpasses elevernes faktiske faglige forudsætninger. Det er ikke hensigten, at formel matematisk argumentation skal spille en væsentlig rolle i arbejdet med de astronomiske problemstillinger. Arbejdsformer eksperimentelt arbejde behandling af egne eller andres data digital billedbehandling analyse og fortolkning af bearbejdede data

4 Læreplanerne fysik A, B Verdensbilledet -grundtræk af den nuværende fysiske beskrivelse af universet og dets udviklingshistorie med fokus på Det kosmologiske princip og universets udvidelse, herunder spektrallinjers rødforskydning Kvantefysik - atomare systemers emission og absorption af stråling, spektre Mekanik gravitationsloven og bevægelse om et centrallegeme IT -Ved tilrettelæggelsen af undervisningen skal der lægges vægt på at inddrage moderne it-hjælpemidler. Eleverne skal prøve at benytte it-baserede hjælpemidler til dataopsamling og databehandling, lige som indsamling af og bearbejdning af faglig information fra internettet indgår i undervisningen.

5 Lad os komme i gang med SalsaJ

6 Hvorfor SALSAJ? 1. SalsaJ er gratis. 2. Brugerfladen er enkel. 3. Det har tilstrækkeligt med funktioner til at lave databehandling. 4. Det kan køre på alle platforme, der kan afvikle Java.

7 I gang med SalsaJ -træningsøvelser ØVELSERNE Månen at datere Humboldtkrateret på Månen. Saturn, dens ringe og dens satellitter Kan man blindt stole på målinger? Opdag lidt om sammenhængen mellem måners form og deres radius. Objekter udenfor Solsystemet Mål størrelsen af en EGG. Undersøg skivens størrelse i β Pictoris. MÅL Opøve fortrolighed med SalsaJ Længde- og arealmålinger Afvikling af Makroer Skalaværktøjet Lære om egenskaber ved Solsystemet Nedre grænse for Solsystemets alder Månen og andre måner Lære om dannelsen af planetsystemer Størrelsen af oprindelige protostjernesystemer (kan evt. perspektiveres til størrelsen af vores system inkl. Oortskyen.)

8 Videregående øvelser V Udmål et HR-diagram Benyt billeder til at måle størrelsesklasserne i to farvebånd Plot HR-diagram og fortolk det Aldersbestemmelse Afstandsbestemmelse -0,2-0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1, HR diagram NGC957 Feltstjerner fratrukket (B-V)_0 Mål At lære hvordan fotometri kan bruges til at lære om afstande og aldre i den nære omegn af Solen. Indhold Størrelsesklassebegrebet Kalibrering af målinger Fitning af resultater med teoretiske modeller Sværhedsgrad B-elever kan sagtens lave den. C-elever kan nok kun lave det rå HR-diagram. Omfang ca. 4,5 klokketimer.

9 Differentiering Man kan benytte et Office365/Googledocs-ark til datadeling eleverne kan nøjes med at måle på f. eks. et halvt billede. Fagligt svage C-niveau elever kan nøjes med at lave et ukalibreret HR-diagram. Lidt dygtigere elever kan bestemme standardstørrelsesklasser og bestemme afstanden til hoben. Dygtige elever kan også lave aldersbestemmelse. Alle kan diskutere problemet med at aflæse turn-off. Alle kan diskutere problemet med forgrunds- og baggrundsstjerner. De meget dygtige elever kan forsøge at fjerne bag- og forgrundsstjerner. 10 HR-diagram NGC 957 HR diagram NGC957 Feltstjerner fratrukket ,2-0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1 1, V 15 V ,5 0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3, (B-V)0 19 (B-V)_0

10 Andre SalsaJ-øvelser På nogle flere øvelser, som man kan bruge. Supernovalyskurve i M100. En lyskurve bestemmes og afstanden til M100 måles. Afstandsbestemmelse med SNIa-metoden. Afstanden til NGC691 bestemmes. Bestem afstanden til SMC ved Cepheidemetoden. Vej spiralgalaksen NGC Rød-og blåforskydning af spektrallinier for en galakse anvendes til at bestemme Afstanden til galaksen. Radius af galaksen. Massen af galaksen.

11 Installation af SalsaJ 1. Sørg for at Java er opdateret: 2. Download programmet hos (Vælg programmet inkl. eksempler og makroer.) Installer programmet. Mac-brugere se pkt Mac-brugere: Læg programmet et sted, hvor du kan finde det igen, da datafiler ligger i en undermappe til programmet. 4. Windows-brugere: Åbn c:\program Files (x86)\ eller c:\programmer (x86)\ 5. Højreklik på mappen SalsaJ. Vælg Egenskaber-Sikkerhed Tryk på Rediger og vælg Brugere. Sørg for at Brugere får Fuld kontrol over mappen. 6. RAM-tørstig? Højreklik på ikonet for SalsaJ, vælg Egenskaber og tilføj parameteren -mx1280m efter programstien. NB

12 Arbejdsplan indtil frokost Prøv en eller flere af træningsøvelserne. Har du lyst/tid så prøv derefter en af de andre øvelser. F. eks. Vej NGC Afstandsbestemmelse ved Sn Ia-metoden. Lyskurve for M100. (HR-diagrammet tager lang tid at udføre.) Overvej Hvordan bevarer man overblikket undervejs i øvelserne?

13 CLEA-programpakken (Inkl VIREO) Fordele Mange øvelser med ægte (udvalgte) data. Større garanti for gode resultater end med egne målinger. Inkluderer observationsdelen. Ulemper Virker kun på pc ere. Udviklingen af nye programmer er slut. Det kan crashe i ny og næ.

14 Forskelle mellem Vireo/Clea og SalsaJ SALSAJ Analyse af optagede billeder. Man er overladt til sin egen kreativitet. Observationsdelen er udeladt (Der er dog et webcam-modul i SalsaJ.) Er man dygtig nok kan man lave sin egen forskning. VIREO/CLEA Analyse af egne optagelser. Programmet hjælper en på vej. Man kan få observervationserfaring. Alle data er færdiganalyserede/justeret på forhånd. Har man ikke så meget tid, kan Vireo/CLEA være en fordel fremfor SalsaJ, men det sker på bekostning af ægtheden af ens arbejde.

15 Bestemmelse af Hubblekonstanten Mål Mål rødforskydning for en del galakser. Beregn afstande til de målte galakser. Tegn (v, d)-kurve og bestem Hubblekonstanten.

16

17 Noter Navn på objekt Visuel størrelsesklasse Sørg for S/N er over 10 Galakse giver et dårligt resultat

18 Efter man har gemt spektret kan man gå tilbage til Telecope Main panel, vælge Spectrum Measuringog indlæse et målt spektrum samt et Sammenligningsspektrum. Noter z i et regneark, så V og z kendes. Benyt endelig formlerne V-M V = 5 log(d)-5, M V = -21 = =

19 Løsning af platformsproblemet Få din IT-afdeling til at installere en dedikeret Windows-server med Vireo + andre CLEAprogrammer installeret. Tilgå via Fjernskrivebord (RDP.) Alle computere og tablets selv telefoner med store skærme kan tilgå serveren. Omkostninger CAL-licenspris er ca. 20,-pr. elev pr. år. Windows-licens er gratis i et WMWare-miljø. Serveren er gratis i et WMWare-miljø. (Ellers koster den ca. 5000,- inkl. Windows-licens excl CAL-licenser.)

20 Rotationskurve for Mælkevejen MÅL At veje al masse indenfor Solens bane i Mælkevejen. At forstå en vigtig anvendelse af Keplers 3. lov. At demonstrere hvordan mørkt stof kan måles med en simpel parabolantenne. PÆDAGOGIK C-niveau: Eleverne kan udføre en kineæstetisk øvelse -alternativt kan de se en film om problematikken. Derefter serveres de færdige ligninger for eleverne. B-niveau: Læreren gennemgår den nødvendige matematik. A-niveau: De dygtige elever kan løse de nødvendige ligninger selv.

21 Kineæstetisk øvelse

22 Matematikken bag øvelsen

23 Måleprogrammet Man kan køre simulatoren eller man kan oprette en konto hos foretage målingerne i virkeligheden.

24 Spektrum for en HI-sky

25 Lån evt andres observationer

26 Resultat Mælkevejen Rotationskurve V (km/s) = 225. =8,5. = =2 10 = R (kpc)