NATUR 2008 Et temanummer om astronomi og astronomiundervisning i folkeskolen Udarbejdet af: Fagkonsulent for naturfag Lars Poort Inerisaavik 2008
NATUR 2008 Astronomi i folkeskolen Med evalueringsbekendtgørelse nr. 12 af 27. juni 2007, 77 er astronomi et nyt prøveområde inden for naturfaggruppen. For mange kan dette virke uoverskueligt, fordi det ikke tidligere har været prioriteret højt i den daglige undervisning, eller fordi der ikke har været ressourcer på den enkelte skole til at kunne gennemføre en tilfredsstillende undervisning. Dette temanummer indeholder konkrete undervisningsidéer til at kunne inddrage astronomien i undervisningen. Som udgangspunkt er det vigtigt at erkende, at astronomi er et teoretisk fagområde, men også indeholder mange spændende praktiske eksperimenter, der kan gennemføres under åben himmel og i klasselokalet - både sommer og vinter. I den henseende er det at komme ud under den mørke vinterhimmel vigtig, for at eleverne der kan gøre sig praktiske erfaringer med stjernebilleder, planetbevægelser og Solens og Månens baner henover himlen. teorien om kometers og meteoritters indflydelse på den biologiske mangfoldighed. Solsystemet Et godt sted at starte et forløb om astronomi er vort eget hjemlige hjørne i universet - solsystemet. I omkring 4.6 milliarder år har Jorden kredset om Solen sammen med 7 andre planeter. Solsystemet tilbyder astronomi, der for en stor dels vedkommende kan iagttages med det blotte øje. Eksempelvis kan månens faser følges dag for dag: fra nymåne, over halvmåne til fuldmåne. Månens daglige bevægelser, hvor den ser ud til at bevæge sig fra øst mod vest, kan let gøres til en daglig aktivitet, hvor eleverne for eksempel tager et billede med deres mobiltelefon eller digitalkamera på det samme tidspunkt hver dag. Ved at sammenligne billederne bliver det tydeligt, at Månen bevæger sig. En anden måde at iagttage en ændring i Månens eller en planets position på himlen er at iagttage dens højde over horisonten, der ændres fra time til time. Denne ændring kan elever selv opdage ved at bruge hånden i en udstrakt armslængde - se illustrationen. En håndsbredde svarer til ca. 10 på himlen. Placeringen af fagområdet Astronomi tænkes logisk ind i en sammenhæng med undervisningen i fysik/kemi, fordi meget af terminologien er hentet fra fysikkens verden. Sagt på en anden måde; for at forstå astronomi ud over at kunne genkende et stjernebillede eller to, er det essentielt, at den fysiske viden og forståelse er til stede. Det forhindrer dog ikke, at området inddrages i andre fag, såsom naturgeografi eller biologi. Megen geografiforståelse er tæt knyttet til astronomien, såsom navigation, klima og Jordens dannelse. Indenfor biologi, er emnet evolution tæt knyttet til Illustration: Debbie Damm Solsystemet - en model uden for klassen Når de store afstande i solsystemet gøres til en del af undervisningen, kan det ofte være en lidt uoverskuelig opgave, for hvordan får man så store afstande planeterne imellem ned på et plan, hvor eleverne kan forstå det. Her er en oplagt mulighed for at inddrage andre fag såsom matematik. Gør det til en matematikopgave at få omregnet Jordens gennemsnitsafstand til Solen på 150.000.000 km til en størrelse, der kan være i skolegården. På næste side er der en mulig løsning:
Afstand Diameter Solen 0 9,7 cm Merkur 4.1 meter 0.3 mm Venus 7.6 meter 0.9 mm Jorden 10.6 meter 0.9 mm Mars 16.0 meter 0.5 mm Jupiter 54.5 meter 10.0 mm Saturn 100.0 meter 8.5 mm Uranus 201.0 meter 3.6 mm Neptun 315.0 meter 3.5 mm lavere breddegrader, vil nordlyset have forskellige farver. Strukturen i nordlyset hænger direkte sammen med Jordens magnetfelt, hvorfor et forløb om Solen hænger sammen med både nordlys og magnetisme. Denne model kan åbne op for undrespørgsmål i klassen om emner såsom en rejse ud til andre planeter, eller hvad planeterne egentlig består af. Endelig vil det være oplagt i denne sammenhæng at inddrage sammenhængen mellem afstand, lysets hastighed og rejsetid i Solsystemet. Vi er født af stjerner John Dobson De indre planeter - Merkur, Venus, Jorden og Mars De 8 planeter i Solsystemet er opdelt i to hovedkategorier; stenplaneter og gasplaneter. Stenplaneterne er Merkur, Venus, Jorden og Mars, der alle fire er at finde i det indre Solsystem. (Se illustrationen herunder). De fire planeter tættest på Solen bliver kaldt Stenplaneter da de alle fire har en fast overflade af størknede bjergarter. Solen Solen, den nærmeste stjerne, er det himmellegeme, der har den største indvirkning på Jorden og alt liv. Her i Grønland er Solen af særlig stor interesse, fordi forskellen mellem sommer og vinter er stor, specielt nord for polarcirklen. At inddrage Solen i undervisningen åbner op for flere tværfaglige muligheder, eksempelvis biologi og fotosyntese, naturgeografi og navigation eller klima og plantebælter. At arbejde med Solen ud fra et rent astronomisk perspektiv, dvs. observation af Solen, kræver først og fremmest bevidsthed om sikkerhed. Solen kan være farlig at observere. Det skal anbefales, at eleverne gør brug af de solformørkelsesbriller Inerisaavik / Pilersuiffik sendte ud til skolerne i sommerferien 2008. Endvidere er det hos Inerisaavik muligt at låne et rigtigt solteleskop, hvori man ganske ufarligt kan nyde synet af Solen, se solpletter og protuberanser (eksplosioner på Solen overflade). Energiudladninger fra Solen er årsag til nordlys og sydlys. Afhængig af hvilke grundstoffer, der er til stede i atmosfæren over Arktis og Antarktis og på Det indre solsystem - Solen i midten, derefter Merkur, så Venus, Jorden og endelig Mars. På illustrationen, kan Jupiters bane skimtes, meget længere ude. Observation af de indre planeter kan gøres med en almindelig håndkikkert 7x50. Merkur er dog meget svær at observere, da den altid er i nærheden af Solen - det er den planet, der kredser tættest på Solen. Venus kredser om Solen som den 2. planet, den vil også altid kunne findes på himlen i nærheden af Solen - dog er den længere ude. Venus er større end Merkur og vil som oftest kunne ses på himlen nogle timer før solopgang, eller nogle timer efter solnedgang. En interessant detalje ved observation af Venus er, at man kan se faser ligesom på Månen. Nogle gange er den halv, nogle gange fuld. Mars befinder sig længere ude i solsystemet i forhold til Jorden. I en kikkert kan man tydeligt se dens røde farve, der skyldes et stort indhold af oxideret jern i overfladen. Et godt freewareprogram, hvor man kan følge planternes daglige bevægelser, kan frit downloades fra www.stellarium.org
Med dette hjælpemiddel kan stjernehimlen trækkes ind i klasseværelset på en overskyet dag. Derudover kan programmet vise stjernebillederne - både i en klassisk version og med stregtegning mellem stjernerne. Et udmærket redskab til undervisning i astronomi. Herunder ses stjernebilledet Orion, med både det klassiske stjernebillede og med moderne stregtegning. Hentet fra Stellarium. Observation af Jupiter og Saturn kan foretages med en almindelig 7x50 kikkert eller et lille teleskop. På en klar aften vil Jupiters skybælter kunne skimtes, ligesom de fire største af Jupiters måner vil kunne ses. Også Saturn kan ses på en klar aften. Her vil man i en god kikkert kunne se Saturns berømte ringsystem. Planeterne Uranus og Neptun er lidt sværere at se, da de er meget længere væk, og her er det nødvendigt med et mindre teleskop for at se noget. Det drejelige stjernekort, der er sendt ud til alle skoler, er en rigtig god hjælp til finde planeterne, at se om de er på himlen, hvornår de kan ses og i hvilken retning. For at kunne bruge stjernekortet i forbindelse med planetobservation, er det nødvendigt også at bruge en såkaldt planettabel, der kan hentes her: www.yourcoolworld.org De ydre planeter - Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun De ydre planeter befinder sig, som navnet antyder, længere ude i solsystemet. Vi skal ud på den anden side af Mars bane, ud gennem asteroidebæltet, for at komme til den første af de ydre planeter - Jupiter. Efter Jupiter kommer Saturn, så Uranus og endelig Neptun. Disse fire planeter er alle gasplaneter, dvs. de har ikke en fast overflade, men består af en fast/flydende kerne under mange tusinde kilometer af forskellige gasarter. (Se illustrationen til højre) Billedet herover er et nærfoto af de komplicerede skydannelser i Jupiters atmosfære. Herover ses en illustration af planterne i deres baner rundt om Solen. De indre planeter: Merkur, Venus, Jorden og Mars. De ydre planeter: Jupiter, Saturn, Uranus og Neptun.
ASTRONOMI - Fun stuff For hver time kommer vort solsystem 69.202 kilometer tættere på stjernehoben M13 i stjernebilledet Herkules, og stadigvæk er der folk, der igen og igen insisterer på, at der ikke sker fremskridt. Ransom K. Ferm Tip 13 rigtige om astronomi en lille konkurrence Lysets hastighed er 300.000 km/t Merkur er Solsystemets mindste planet Ole Rømer opdagede lysets hastighed Afstanden fra Jorden til Solen er 50 millioner km Jupiter har den korteste omløbstid omkring Solen Det første levende væsen i omløb omkring Jorden var hunden Laika Det er kun Saturn, der har et ringsystem Et stjerneskud er en stjerne, der dør Det tager cirka 28 dage for Månen at kredse én gang om Jorden Når Månens skygge falder på Jorden, får vi en måneformørkelse Det tager 1 time for lyset at nå fra Solen til Jorden Det er tyngdekraften, der holder planeterne i kredsløb omkring Solen ja nej Problemet med slædens vægt. Hvis vi går ud fra, at hvert barn ikke får mere end en middelstørrelse legoæske (1 kilo), skal slæden bære 321.000 tons ikke inkluderet Julemanden, der er overvægtig. På land kan et rensdyr trække omkring 150 kilo. Selvom et flyvende rensdyr kan trække ti gange så meget, er 8 eller 9 rensdyr ikke nok. Det er nødvendigt med 214.200 rensdyr. Dette øger vægten af det hele til 353.430 tons. Når 353.000 tons rejser med 1071 km/sekund, skaber det meget luftmodstand, der vil varme det forreste rensdyrpar op, på samme måde som når rumfærgen genindtræder i atmosfæren. Kort sagt - hele rensdyrflokken vil fordampe på 4.26 tusinde dele af et sekund. I mellemtiden vil Julemanden være udsat for centrifugalkræfter, på 17.500 gange større end tyngdekraften. Derved vil en 125 kilo tung Julemand (lyder meget tynd) blive fastnaglet til slæden med en kraft på 2.150.008 kilo. Konklusion: Hvis Julemanden nogensinde afleverede julegaver juleaften - så er han død nu. Astronomilinks: www.tycho.dk www.nineplanets.org www.davidmalin.com www.spaceweather.com www.heavens-above.com www.yourcoolworld.org Neptun er den største planet i Solsystemet Er der en Julemand? Ingen kendte arter af rensdyr kan flyve. Men der er stadigvæk omkring 300.000 arter af levende organismer, der mangler at blive klassificeret, og selvom det for størstedelens vedkommende er insekter og bakterier, udelukker det ikke muligheden fuldstændig for, at der findes en rensdyrart som kun Julemanden kender til. Der er omkring 2 milliarder børn i verden under 18. Men da Julemanden tilsyneladende ikke synes at give gaver til muslimer, buddhister eller hinduer, reducerer det arbejdsbyrden til 378 millioner. Med ca. 3,5 børn pr. hjem giver det 91 millioner hjem. Pga. tidszonerne har han 31 timer til at gennemføre turen. Det betyder 822,6 besøg pr. sekund. Hvis vi går ud fra, at alle hjemmene er distribueret ligeligt over hele Jorden, giver det en totaltur på 75½ million kilometer. Dette giver en gennemsnitsfart for Julemandens slæde på 1071 km/sekund - 3.000 gange lydens hastighed. Godmorgen klasse, og velkommen til fysikkens vidundere