Coordination and Support Action FP Φύλλο Εργασίας Έργου. Όνομα Έργου

Σχετικά έγγραφα
Μέσα στην τάξη. Ανακαλύπτοντας ένα νόμο της φύσης από την ταράτσα σας

Εισαγωγή στην Αστροφωτογραφία ένα ταξίδι στο σύμπαν. Ανδρέας Παπαλάμπρου Πάτρα, 2 Νοεμβρίου 2016

ΜΕΘΟΔΟΛΟΓΙΑ ΣΤΗΝ ΟΜΑΛΗ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ ΚΕΝΤΡΟΜΟΛΟΣ ΔΥΝΑΜΗ

Ερωτήσεις Λυκείου 21 ου Πανελλήνιου Διαγωνισμού Αστρονομίας Διαστημικής 2016

ΑΝΑΖΗΤΗΣΗ ΕΞΩΗΛΙΑΚΩΝ ΠΛΑΝΗΤΩΝ Κ.Ν. ΓΟΥΡΓΟΥΛΙΑΤΟΣ

Κεφάλαιο 8. Βαρυτικη Δυναμικη Ενεργεια { Εκφραση του Βαρυτικού Δυναμικού, Ταχύτητα Διαφυγής, Τροχιές και Ενέργεια Δορυφόρου}

ΒΑΡΥΤΗΤΑ. Το μέτρο της βαρυτικής αυτής δύναμης είναι: F G όπου M,

Q 40 th International Physics Olympiad, Merida, Mexico, July 2009

Θεωρητική Εξέταση. 23 ος Πανελλήνιος Διαγωνισμός Αστρονομίας και Διαστημικής η φάση: «ΠΤΟΛΕΜΑΙΟΣ»

ΗΈνταξητουλογισµικού SalsaJσε. σεµιαδιαθεµατική προσέγγισητης Αστρονοµίας. Γρηγόρης Ζυγούρας Φυσικός Τεχνολόγος 2 ο Γυµνάσιο Χαλανδρίου

ΤΟ ΚΕΝΤΡΟ ΤΟΥ ΓΑΛΑΞΙΑ

Ερωτήσεις Γυμνασίου 22 ου Πανελλήνιου Διαγωνισμού Αστρονομίας Διαστημικής 2017

ΤΟ ΗΛΙΑΚΟ ΣΥΣΤΗΜΑ ΓΕΝΙΚΑ ΣΤΟΙΧΕΙΑ

Προβολή βίντεο.

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

ΜΑΘΗΜΑΤΑ STEM. Μάθημα 2. Μοντέλο Ηλιακού Συστήματος

θ = D d = m

ΠΡΟΣΟΧΗ: Διαβάστε προσεκτικά τις κάτωθι Οδηγίες για την συμμετοχή σας στην 1 η φάση «Εύδοξος»

18 ος Πανελλήνιος Μαθητικός Διαγωνισμός Αστρονομίας και Διαστημικής 2013 Φάση 3 η : «ΙΠΠΑΡΧΟΣ»

Ερωτήσεις Λυκείου 22 ου Πανελλήνιου Διαγωνισμού Αστρονομίας Διαστημικής 2017

= 2, s! 8,23yr. Απαντήσεις Γυμνασίου 21 ου Πανελλήνιου Διαγωνισμού Αστρονομίας Διαστημικής 2016

Ο µαθητής που έχει µελετήσει το κεφάλαιο νόµος παγκόσµιας έλξης, πεδίο βαρύτητας πρέπει:

Πρότυπο Πειραματικό Σχολείο Φλώρινας Πρόγραμμα Περιβαλλοντικής Αγωγής. «Ένας περίπατος στο ηλιακό μας σύστημα»

ΑΣΤΕΡΟΣΚΟΠΕΙΟ ΕΛΛΗΝΟΓΕΡΜΑΝΙΚΗ ΑΓΩΓΗ. Πρόγραμμα βραδιών παρατηρήσεων Μάιος Μαΐου 14 Μαΐου 21 Μαΐου 28 Μαΐου

ΤΕΠΑΚ, Τμήμα Πολιτικών Μηχ. / Τοπογράφων Μηχ. και Μηχ. Γεωπληροφορικής

ΟΙ ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΤΗΣ ΓΗΣ

Κίνηση πλανητών Νόµοι του Kepler

5 η Εβδομάδα Έργο και κινητική ενέργεια. Ομαλή κυκλική κίνηση Έργο δύναμης Κινητική ενέργεια Θεώρημα έργου ενέργειας

20 ος Πανελλήνιος Μαθητικός Διαγωνισμός Αστρονομίας και Διαστημικής η φάση «ΕΥΔΟΞΟΣ» - Θέματα για το Λύκειο

Η διάβαση της Αφροδίτης μπροστά από τον Ήλιο στις 8 Ιουνίου του 2004 Γ. Φωτογράφηση

15 ος Πανελλήνιος Μαθητικός Διαγωνισµός Αστρονοµίας και Διαστηµικής 2010 Θέµατα για το Γυµνάσιο

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π Β Λ Γ Λ ΧΡΗΣΤΟΣ ΚΑΡΑΒΟΚΥΡΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΤΖΑΓΚΑΡΑΚΗΣ

ΣΕΙΡΙΟΣ Β - ΠΡΟΚΥΩΝ Β H ΕΠΙΣΤΡΟΦΗ ΤΩΝ ΛΕΥΚΩΝ ΝΑΝΩΝ

Φύλλο Εργασίας. Μάθημα 2: Το Ηλιακό Σύστημα. Σχολείο: Τάξη: Ημερομηνία:.

Θεωρητική Εξέταση. 24 ος Πανελλήνιος Διαγωνισμός Αστρονομίας και Διαστημικής η φάση: «ΠΤΟΛΕΜΑΙΟΣ»

Να υπολογισθεί ο αστρικός χρόνος της ανατολής του Ήλιου στη Θεσσαλονίκη (φ = 40º 37') κατά την 21η Μαρτίου.

Η Γη είναι ένας πλανήτης που κατοικούν εκατομμύρια άνθρωποι, αλλά και ο μοναδικός πλανήτης στον οποίο γνωρίζουμε ότι υπάρχει ζωή.

- 17 Ερωτήσεις Αξιολόγησης για ΤΕΣΤ Θεωρίας.

Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας. με τη μέθοδο του απλού εκκρεμούς

2 Η ΠΡΟΟΔΟΣ. Ενδεικτικές λύσεις κάποιων προβλημάτων. Τα νούμερα στις ασκήσεις είναι ΤΥΧΑΙΑ και ΟΧΙ αυτά της εξέταση

ΔΥΝΑΜΙΚΗ 3. Νίκος Κανδεράκης

ΚΙΝΗΣΗ ΠΛΑΝΗΤΩΝ - ΛΟΞΩΣΗ

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

Αφροδίτη, Κρόνος, Ερμής, Ουρανός, Δίας, Ποσειδώνας, Άρης

Ποια πρέπει να είναι η ελάχιστη ταχύτητα που θα πρέπει να έχει το τρενάκι ώστε να µη χάσει επαφή µε τη τροχιά στο υψηλότερο σηµείο της κίνησης; F N

ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΚΥΚΛΙΚΗ ΟΜΑΛΗ ΚΙΝΗΣΗ

ΕΡΓΑΣΙΑ ΣΤΟ ΜΑΘΗΜΑ : «Η Ι ΑΣΚΑΛΙΑ ΤΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ ΕΠΙΣΤΗΜΩΝ ΣΕ ΠΕΡΙΒΑΛΛΟΝ Τ.Ε.Π.» ΤΣΑΚΙΡΗ ΑΝΑΣΤΑΣΙΑ

4/11/2018 ΝΑΥΣΙΠΛΟΙΑ ΙΙ ΓΈΠΑΛ ΚΑΡΑΓΚΙΑΟΥΡΗΣ ΝΙΚΟΛΑΟΣ. ΘΕΜΑ 1 ο

Ήλιος. Αστέρας (G2V) με Ζ= Μάζα: ~ 2 x 1030 kg (99.8% του ΗΣ) Ακτίνα: ~700,000 km. Μέση απόσταση: 1 AU = x 108 km

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ

The 38 th International Physics Olympiad Iran Theory Competition Sunday, 15 July 2007

ΓΙΑΤΙ ΚΟΥΡΑΖΟΜΑΣΤΕ ΌΤΑΝ ΚΛΑΙΜΕ ΕΡΓΑΣΙΑ ΤΟΥ ΜΑΘΗΤΑΡΑ ΣΤΕΦΑΝΟΥ ΧΑΤΖΗΝΙΚΗΤΑ Γ3

(βλ. σελ. 174 του βιβλίου ΚΣ). Το y έχει τεθεί για τη διόρθωση λόγω μη KΕΦΑΛΑΙΟ 12: ΠΛΑΝΗΤΕΣ ΚΑΙ ΠΛΑΝΗΤΗΣ ΓΗ

2. Ένα μπαλάκι το δένουμε στην άκρη ενός νήματος και το περιστρέφουμε. Αν το μπαλάκι

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΟΡΙΖΟΝΤΙΑ ΒΟΛΗ ΚΑΙ ΟΜΑΛΗ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

ΦΥΣ. 111 Κατ οίκον εργασία # 8 - Επιστροφή Πέµπτη 09/11/2017

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π Β Λ-Γ Λ ΧΡΗΣΤΟΣ ΚΑΡΑΒΟΚΥΡΟΣ ΙΩΑΝΝΗΣ ΤΖΑΓΚΑΡΑΚΗΣ

περιφέρειας των δίσκων, Μονάδες 6 Δ2) το μέτρο της γωνιακής ταχύτητας του δίσκου (1), Μονάδες 5

Μεθοδολογία Έλλειψης

ΟΜΑΛΗ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ ΥΛΙΚΟΥ ΣΗΜΕΙΟΥ

v r T, 2 T, a r = a r (t) = 4π2 r

ΟΜΙΛΟΣ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΩΝ ΚΑΙ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑΣ 1 ΠΡΟΤΥΠΟ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΟ ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

2. Η παρακάτω φωτογραφία δείχνει (επιλέξτε τη µοναδική σωστή απάντηση):

ΤΕΠΑΚ, Τμήμα Πολιτικών Μηχ. / Τοπογράφων Μηχ. και Μηχ. Γεωπληροφορικής

Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας με τη βοήθεια του απλού εκκρεμούς.

Οδηγία: Να γράψετε στο τετράδιό σας τον αριθμό καθεμιάς από τις παρακάτω ερωτήσεις Α1-Α4 και δίπλα το γράμμα που αντιστοιχεί στη σωστή απάντηση.

Ένωση Ελλήνων Φυσικών ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 2008 Πανεπιστήμιο Αθηνών Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών, Τεχνολογίας, Περιβάλλοντος.

Φύλλο εργασίας - Ενδεικτικές απαντήσεις

Μέρος A: Νευτώνιες τροχιές (υπό την επίδραση συντηρητικών δυνάμεων) (3.0 μονάδες)

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 05/01/2016 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΠΡΟΩΘΗΣΗ ΠΥΡΑΥΛΩΝ. Η προώθηση των πυραύλων στηρίζεται στην αρχή διατήρησης της ορμής.

ΕΙΚΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΗ ΑΣΚΗΣΗ

Εξοπλισμός για τον Ερασιτέχνη Αστρονόμο. Χάρης Καμπάνης

ΦΩΤΟΓΡΑΦΙΖΩ ΤΑ ΑΣΤΕΡΙΑ

γραπτή εξέταση στη ΦΥΣΙΚΗ B κατεύθυνσης

2.1. Κυκλική κίνηση Κυκλική κίνηση. Ομάδα Β.

Εθνικό και Καποδιστριακό Πανεπιστήμιο Αθηνών. Κοσμάς Γαζέας

AΣΤΡΟΝΟΜΙΚΕΣ ΠΑΡΑΝΟΗΣΕΙΣ Ι: H ΣΕΛΗΝΗ

ΣΧΕ ΙΟ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΓΙΑ ΤΗ ΣΤ ΤΑΞΗ ΦΥΣΙΚΕΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ ΟΡΥΦΟΡΟΙ ΣΕΛΗΝΗ. Όνοµα : Παπαγεωργίου ηµήτριος Τµήµα : Ειδική Αγωγή Έτος : Α

Β. ΘΕΜΑΤΑ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑΣ

Δημιουργική Φωτογράφηση

ΕΝΟΤΗΤΑ 1: ΚΙΝΗΣΗ ΣΤΕΡΕΟΥ ΣΩΜΑΤΟΣ ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

Μέθοδος Hohmann αλλαγής τροχιάς δορυφόρου και σχεδιασμός διαπλανητικών τροχιών

Η επιτάχυνση και ο ρόλος της.

Επιστημονικές πειραματικές διατάξεις και εικονικά πειράματα στην υπηρεσία της εκπαιδευτικής διαδικασίας

1ο ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 15 Νοέµβρη 2015 Φυσική Προσανατολισµού - Μηχανική. Ενδεικτικές Λύσεις. Θέµα Α

Ονοματεπώνυμο Φοιτητή. Εργαστηριακό Τμήμα Π.χ. Δευτέρα

ΠΑΡ. 6.2: ΦΩΣ ΚΑΙ ΣΚΙΑ ΣΤΟΧΟΙ: Ο μαθητής θα πρέπει:

ΑΣΚΗΣΗ 1. Aνίχνευση ακτινοβολίας και η επίδραση των οργάνων παρατήρησης. Εισαγωγή

Επαναληπτικό ιαγώνισµα Β Τάξης Λυκείου Παρασκευή 25 Μάη 2018 Μηχανική - Ηλεκτρικό/Βαρυτικό Πεδίο

Το διαστημόπλοιο. Γνωστικό Αντικείμενο: Φυσική (Δυναμική σε μία διάσταση - Δυναμική στο επίπεδο) Τάξη: Α Λυκείου

1ο ιαγώνισµα Β Τάξης Ενιαίου Λυκείου Κυριακή 30 Οκτώβρη 2016 Φυσική Προσανατολισµού - Μηχανική - Ι

ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΗΝ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑ 2 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΟΜΑΛΗ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ. Α5. α. Λάθος β. Λάθος γ. Σωστό δ. Λάθος ε. Σωστό

Φύλλο Εργασίας. Μάθημα 7 Τεχνητοί δορυφόροι και Σύγχρονα Επαγγέλματα ΙΙ

ΚΙΝΗΣΕΙΣ ΣΤΕΡΕΩΝ ΣΩΜΑΤΩΝ

ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΟΥ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΕΡΓΑΣΙΑ 2 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΣΤΗΝ ΟΜΑΛΗ ΚΥΚΛΙΚΗ ΚΙΝΗΣΗ

minimath.eu Φυσική A ΛΥΚΕΙΟΥ Περικλής Πέρρος 1/1/2014

Transcript:

Engage and Inspire the Euro pean Youth in the Space Explo rati on th ro ugh a Scienti fi c Contes t Coordination and Support Action FP7-284442 Φύλλο Εργασίας Έργου Όνομα Έργου

Ζυγίστε έναν πλανήτη με ένα τηλεσκόπιο από την αυλή του σχολείου σας Κατηγορία συναγωνισμού: i. Ηλιακό Σύστημα ii. Διαστημόπλοια Διεθνής συνεργασία iii. Συνεξέλιξη της ζωής x Όνομα Ομάδας: Voyagers Ονόματα μελών ομάδας: Παρασκευή Μπούμπουλα Φώτης Πεκρίδης Αργύρης Ρούμελης Όνομα δασκάλου/εκπαιδευτή: Θεόδωρος Πιερράτος Περίληψη (όριο 200 λέξεις) Πώς μπορούμε και γνωρίζουμε τη μάζα της Γης, του Ήλιου και των πλανητών του ηλιακού μας συστήματος; Με ποια μέθοδο τους «ζυγίζουμε»; Στο πλαίσιο της εργασίας μας παρατηρήσαμε και φωτογραφήσαμε συστηματικά με τηλεσκόπιο το σύστημα Κρόνος Τιτάνας το καλοκαίρι του 2012 με σκοπό να μετρήσουμε την ακτίνα και την περίοδο περιφοράς του Τιτάνα γύρω από τον Κρόνο και να υπολογίσουμε τη μάζα του Κρόνου με τη βοήθεια νόμων της Φυσικής. Οι μετρήσεις, οι οποίες στηρίχθηκαν σε δεδομένα για την απόσταση Γης-Κρόνου που προέκυψαν από το λογισμικό Stellarium, πραγματοποιήθηκαν με το λογισμικό SalsaJ. Παρά τον χαμηλού κόστους εξοπλισμό που χρησιμοποιήθηκε και τις προσεγγίσεις που υιοθετήθηκαν η μάζα του Κρόνου υπολογίστηκε με αβεβαιότητα μικρότερη του 10%. Ζυγίστε έναν πλανήτη με ένα τηλεσκόπιο από την αυλή του σχολείου σας 2

Εισαγωγή Περιγραφή του προβλήματος (όριο 200 λέξεις) Μολονότι χρησιμοποιούνται διάφορες μέθοδοι [1] για την μέτρηση της μάζας ενός αστρονομικού αντικειμένου (άστρου, πλανήτη, δορυφόρου) ο πιο διαδεδομένος τρόπος είναι η μέτρηση της περιόδου περιστροφής ενός δεύτερου αντικειμένου γύρω από το αντικείμενο που μας ενδιαφέρει. Αυτό σημαίνει ότι για να μετρήσουμε τη μάζα ενός πλανήτη όπως ο Ερμής ή η Αφροδίτη οι οποίοι δεν διαθέτουν φυσικούς δορυφόρους, πρέπει να αξιοποιήσουμε τεχνητούς δορυφόρους που θέτουμε σε περιφορά γύρω από αυτούς, ενώ για πλανήτες όπως η Γη, ο Άρης, ο Δίας, ο Κρόνος κ.α., μπορούμε να μετρήσουμε την περίοδο περιφοράς των φυσικών δορυφόρων τους. Στο πλαίσιο αυτής της εργασίας επιχειρήσαμε να υπολογίσουμε τη μάζα του Κρόνου μετρώντας, μέσω συστηματικής τηλεσκοπικής παρατήρησης, την περίοδο περιφοράς του Τιτάνα. Συγκεκριμένα, παρατηρήσαμε και φωτογραφήσαμε συστηματικά με τηλεσκόπιο το σύστημα Κρόνος Τιτάνας από τις 24 Μαΐου 2012 έως τις 23 Ιουλίου 2012, με σκοπό να υπολογίσουμε την ακτίνα και την περίοδο περιφοράς του Τιτάνα γύρω από τον Κρόνο, να συγκρίνουμε τις τιμές με αυτές που είναι γνωστές βιβλιογραφικά, και τέλος να υπολογίσουμε τη μάζα του Κρόνου με τη βοήθεια νόμων της Φυσικής. Υπόθεση Αρχικές Ιδέες (όριο 200 λέξεις) Όταν ένας φυσικός δορυφόρος, μάζας M T, περιφέρεται σε κυκλική τροχιά γύρω από το μητρικό του πλανήτη, μάζας Μ Κ, τότε η μεταξύ τους βαρυτική έλξη F G ισούται με την κεντρομόλο δύναμη F κ. Ισχύει: όπου G η παγκόσμια σταθερά της βαρύτητας, R η απόσταση πλανήτη-δορυφόρου, υ η γραμμική ταχύτητα περιφοράς του δορυφόρου γύρω από τον πλανήτη. Αν η κίνηση του δορυφόρου θεωρηθεί ομαλή κυκλική, είναι όπου Τ η περίοδος περιφοράς. Άρα: (1) Επομένως, για να υπολογίσουμε τη μάζα του πλανήτη, πρέπει να γνωρίζουμε την περίοδο περιφοράς του δορυφόρου και την ακτίνα της κυκλικής τροχιάς. Ζυγίστε έναν πλανήτη με ένα τηλεσκόπιο από την αυλή του σχολείου σας 3

Για να υπολογίσουμε την περίοδο του Τιτάνα θεωρούμε ότι αρκεί να καταγράψουμε τη θέση του γύρω από τον Κρόνο σε καθημερινή βάση. Η περίοδος θα προκύψει από το χρόνο που απαιτείται ώστε ο Τιτάνας να επανέλθει σε μία ίδια θέση. Ο υπολογισμός της ακτίνας περιστροφής του Τιτάνα θεωρούμε ότι θα ισούται με τη φαινόμενη μέγιστη απόσταση D max του Τιτάνα από τον Κρόνο όπως αυτή καταγράφεται από τη Γη (Εικόνα 1). Εικόνα 1. Η γεωμετρία υπολογισμού της απόστασης Τιτάνα Κρόνου. Η φαινόμενη απόσταση Τιτάνα Κρόνου θα προκύπτει από τη σχέση: D=d εφθ (2) όπου θ η γωνία υπό την οποία φαίνεται η απόσταση Τιτάνα-Κρόνου από τη Γη. Μεθοδολογία του Έργου (όριο 450 λέξεις) Στο πλαίσιο της εργασίας μας παρατηρήσαμε και φωτογραφήσαμε συστηματικά με τηλεσκόπιο το σύστημα Κρόνος Τιτάνας από τις 24 Μαΐου 2012 έως τις 23 Ιουλίου 2012, με σκοπό να υπολογίσουμε την ακτίνα και την περίοδο περιφοράς του Τιτάνα γύρω από τον Κρόνο, να συγκρίνουμε τις τιμές με αυτές που είναι γνωστές βιβλιογραφικά, και τέλος να υπολογίσουμε τη μάζα του Κρόνου με τη βοήθεια της σχέσης (1). Για τις παρατηρήσεις μας χρησιμοποιήσαμε ένα ρομποτικό τηλεσκόπιο Celestron NexStar 102 SLT (Εικόνα 2α). Πρόκειται για ένα διοπτρικό τηλεσκόπιο με διάμετρο αντικειμενικού φακού 102 mm και εστιακή απόσταση 660 mm. Στη θέση του προσοφθάλμιου φακού τοποθετήθηκε μέσω κατάλληλου προσαρμογέα μια τροποποιημένη web κάμερα Philips ToUcam PRO II (PCVC 840K) (Εικόνα 2β). Ζυγίστε έναν πλανήτη με ένα τηλεσκόπιο από την αυλή του σχολείου σας 4

Εικόνα 2. α. Το τηλεσκόπιο Celestron NexStar SLT 102. β. Η τροποποιημένη web camera Philips ToUcam PRO II και ο αντίστοιχος προσαρμογέας. Η κάμερα είναι εξοπλισμένη με έναν αισθητήρα CCD διαγώνιας διάστασης ¼ της ίντσας και ανάλυσης 640x480 εικονοστοιχείων (μέγεθος κάθε εικονοστοιχείου 5,6x5,6 μm) [3]. Η κάμερα συνδέθηκε σε φορητό ηλεκτρονικό υπολογιστή μέσω θύρας USB και για τον έλεγχό της χρησιμοποιήθηκε η ελληνική έκδοση του ελεύθερου λογισμικού SalsaJ [4]. Οι επιλογές που έγιναν, ύστερα από διάφορες δοκιμές, ήταν οι εξής [5]: Video format: 640x480. Η επιλογή έγινε ώστε να έχουμε τη μεγαλύτερη δυνατή ανάλυση και μεγάλο κάδρο για να αποτυπώνεται ο Τιτάνας ακόμη και όταν βρίσκεται στη μεγαλύτερη απόσταση από τον Κρόνο. Framerate [f/s]: 5. Με την επιλογή αυτή η κάμερα έπαιρνε πέντε φωτογραφήσεις κάθε δευτερόλεπτο, με αποτέλεσμα να μπορέσουμε να αποτυπώσουμε τον αμυδρό Τιτάνα. Exposure: Shutter speed: 1/15. Η επιλογή αυτή ήταν η μικρότερη δυνατή (μικρότερη ταχύτητα κλείστρου) και επέτρεψε να έχουμε υπερφωτισμό των φωτογραφιών ικανό να αποκαλύψει τον Τιτάνα. Gain: μεταβαλλόμενη τιμή, ανάλογα με τις συνθήκες (μεγάλη τιμή όταν οι καιρικές συνθήκες δεν ήταν καλές, μικρή τιμή όταν η ατμοσφαιρικές συνθήκες ήταν ευνοϊκές). Η επιλογή αυτή ενίσχυσε το καταγραφέν σήμα αν και πρόσθεσε θόρυβο στις φωτογραφίες. Κατά τη διάρκεια των παρατηρήσεων καταγράφηκαν πολλά διαδοχικά βίντεο, τύπου.avi, του Κρόνου διάρκειας 5 30 s με διάφορες επιλογές του Gain., τα οποία επεξεργαστήκαμε με το ελεύθερης διανομή λογισμικό Registax 5.1 [6] για να προκύψουν φωτογραφίες αποτύπωσης του Τιτάνα. Η διαδικασία που ακολουθήθηκε ήταν η εξής [7]: 1. Ευθυγράμμιση (alignment) του βίντεο ως προς τον Κρόνο (Εικόνα 3α) 2. Βελτιστοποίηση και συσσώρευση των εικόνων (optimize&amp, stack) 3. Διόρθωση φωτεινότητας και αντίθεσης (Wavelet settings) (Εικόνα 3β) 4. Οριστικοποίηση Ολοκλήρωση Ζυγίστε έναν πλανήτη με ένα τηλεσκόπιο από την αυλή του σχολείου σας 5

Εικόνα 3. α. Ευθυγράμμιση του βίντεο. β. Διορθώσεις φωτεινότητας και αντίθεσης Διενέργεια της Έρευνας (όριο 450 λέξεις) Οι παρατηρήσεις μας πραγματοποιήθηκαν από τις 24 Μαΐου 2012 έως και τις 23 Ιουλίου 2012 μέσα από την πόλη της Θεσσαλονίκης (40 39'16"N 22 55'26"E). Ο Κρόνος ήταν ορατός αμέσως μετά τη δύση του Ήλιου στο νοτιοδυτικό ουρανό γύρω στις 21:30. Στις 24 Μαΐου, έδυσε στις 4:00, ενώ στις 23 Ιουλίου έδυσε στις 23:58, τοπική ώρα. Κατά συνέπεια, ενώ τον πρώτο μήνα παρατηρήσεων ο Κρόνος ήταν ψηλά πάνω από τον ορίζοντα καθιστώντας ευνοϊκή την παρατήρηση, από τον Ιούλιο άρχισε να βρίσκεται πλέον αρκετά χαμηλά μειώνοντας την ποιότητα των φωτογραφιών και καθιστώντας δύσκολο τον εντοπισμό του Τιτάνα. Για το λόγο αυτό οι παρατηρήσεις δεν συνεχίστηκαν μετά τις 23 Ιουλίου. Επειδή θέλαμε να υπολογίσουμε την περίοδο περιφοράς του Τιτάνα επιδιώξαμε οι παρατηρήσεις να γίνονται κάθε βράδυ την ίδια περίπου ώρα εκτός αν δεν ευνοούσαν οι καιρικές συνθήκες. Έτσι οι περισσότερες παρατηρήσεις έγιναν γύρω στις 10 το βράδυ τοπική ώρα από μερικά μέλη ή και ακόμη από ολόκληρη την ομάδα μας. Δυστυχώς, αν και σκοπός μας ήταν να έχουμε παρατηρήσεις κάθε βράδυ, αυτό δεν κατέστη δυνατό κυρίως λόγω του καιρού, αν εξαιρέσουμε το διάστημα 8-12 Ιουλίου όπου όλα τα μέλη της ομάδας έλειπαν. Είναι ιδιαίτερα χαρακτηριστικό ότι στο διάστημα από 24 Ιουνίου έως και 4 Ιουλίου κάθε βράδυ ο ουρανός ήταν συννεφιασμένος ή και έβρεχε ακόμη. Έτσι, έγιναν στο διάστημα των 59 ημερών συνολικά 20 μόνο παρατηρήσεις. Τα δεδομένα που συλλέχθηκαν αναλύθηκαν από το Σεπτέμβριο του 2012 μέχρι και το Δεκέμβριο του 2012 σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο έγινε η επεξεργασία των βίντεο που προέκυψαν από τις παρατηρήσεις ώστε να προκύψουν φωτογραφίες στις οποίες να αποτυπώνεται ο Τιτάνας γύρω από τον Κρόνο. Στο δεύτερο στάδιο οι φωτογραφίες εισήχθησαν στο λογισμικό SalsaJ για να μετρηθεί η απόσταση Τιτάνα Κρόνου, όπως περιγράφεται στην επόμενη παράγραφο. Τα αποτελέσματα που Ζυγίστε έναν πλανήτη με ένα τηλεσκόπιο από την αυλή του σχολείου σας 6

προέκυψαν καταγράφηκαν στον Πίνακα 1 και στο Διάγραμμα 1 και οδήγησαν στον υπολογισμό της μάζας του Κρόνου. Ανάλυση των Δεδομένων (όριο 500 λέξεις) Μια χαρακτηριστική φωτογραφία που προκύπτει από μία τυπική παρατήρηση/βιντεοσκόπηση φαίνεται στην Εικόνα 4α. Σε αυτή διακρίνεται ο Κρόνος όχι όμως και ο Τιτάνας. Μετά την επεξεργασία της φωτογραφίας ο Τιτάνας εμφανίζεται αριστερά του Κρόνου στο ίδιο επίπεδο με αυτό των δακτυλιδιών του. Προκειμένου να επιβεβαιώσουμε την ταυτοποίηση του Τιτάνα ανατρέξαμε σε πηγές στο διαδίκτυο που παραθέτουν για κάθε μέρα τις θέσεις των μεγαλύτερων δορυφόρων του Κρόνου [8]. Εικόνα 4. α. Ο Κρόνος εμφανίζεται χωρίς τον Τιτάνα στην αρχική φωτογραφία (αριστερά). β. Ο Τιτάνας εμφανίστηκε μετά την επεξεργασία της αρχικής φωτογραφίας (δεξιά) Μετά την επεξεργασία όλων των βίντεο, προέκυψαν 54 φωτογραφίες με τον Τιτάνα να αλλάζει θέση καθώς περιστρεφόταν γύρω από τον Κρόνο (για αρκετές βραδιές παρατήρησης προέκυψαν περισσότερες από μία φωτογραφίες). Οι φωτογραφίες αυτές εισήχθησαν στο λογισμικό SalsaJ για να μετρηθεί η φαινόμενη απόσταση σε εικονοστοιχεία του Τιτάνα από το κέντρο του Κρόνου (Εικόνα 5). Ζυγίστε έναν πλανήτη με ένα τηλεσκόπιο από την αυλή του σχολείου σας 7

Εικόνα 5. Μέτρηση της φαινόμενης απόστασης Τιτάνα Κρόνου με το λογισμικό SalsaJ Το ζητούμενο ήταν να εκφράσουμε την απόσταση αυτή σε μέτρα. Για το λόγο αυτό μετατρέψαμε αρχικά την μετρούμενη απόσταση σε γωνία υπό την οποία φαίνεται το σύστημα Τιτάνας Κρόνος. Η κάμερα που χρησιμοποιήσαμε είχε ανάλυση 640x480 εικονοστοιχεία και διαστάσεις d det =3,87x2,82 mm. Με δεδομένα ότι η εστιακή απόσταση του τηλεσκοπίου που χρησιμοποιήσαμε είναι f ob =660 mm και ότι το γωνιακό εύρος κάθε φωτογραφίας δίνεται [3] από τη σχέση: θ = 2 arctg [d det / 2 f ob ] (rad) προκύπτει ότι κάθε φωτογραφία έχει γωνιακό εύρος 0,3359⁰x0,2448⁰ ή αντίστοιχα 0,005862561 rad x 0,004272566 rad. Άρα απόσταση ενός εικονοστοιχείου αντιστοιχεί περίπου σε γωνία 9,162x10-7 rad. Συνεπώς, πολλαπλασιάζοντας τις αποστάσεις σε εικονοστοιχεία (τις οποίες μετράμε με το SalsaJ) με αυτό τον αριθμό, τις μετατρέπουμε σε γωνίες υπό τις οποίες φαίνεται το σύστημα Τιτάνας Κρόνος κάθε βράδυ παρατήρησης. Για να υπολογίσουμε την απόσταση D του Τιτάνα από τον Κρόνο, αρκεί να γνωρίζουμε την απόσταση d Γης Κρόνου για κάθε βράδυ παρατήρησης. Για να πληροφορηθούμε αυτή την απόσταση χρησιμοποιήσαμε το ελεύθερης διανομής λογισμικό Stellarium 0.10.5 [2], το οποίο παρέχει τη συγκεκριμένη πληροφορία Ζυγίστε έναν πλανήτη με ένα τηλεσκόπιο από την αυλή του σχολείου σας 8

κάνοντας κλικ πάνω στον Κρόνο (Εικόνα 6). Εικόνα 6. Το λογισμικό Stellarium. Πάνω αριστερά φαίνεται το μενού με πληροφορίες σχετικά με τον Κρόνο Η απόσταση Τιτάνα Κρόνου προκύπτει τότε από τη σχέση (2). Τα δεδομένα των παρατηρήσεων και τα αποτελέσματα των μετρήσεων δίνονται στον Πίνακα 1. Οι ημέρες παρατήρησης αναφέρονται κατά αύξοντα αριθμό. Η 1η μέρα είναι η 24η Μαΐου 2012 και η 59η είναι η 23η Ιουλίου 2012. Οι αρνητικές τιμές στη μέση απόσταση (2η στήλη) και στην φαινόμενη απόσταση Τιτάνα Κρόνου (5η στήλη) δηλώνουν ότι ο Τιτάνας βρίσκεται αριστερά από τον Κρόνο. Η απόσταση Γης Κρόνου δίνεται σε αστρονομικές μονάδες (AU), όπου 1 AU = 1,5x10 8 km. Πίνακας 1. Αναπαριστώντας γραφικά τη φαινόμενη απόσταση Τιτάνα Κρόνου με την ημέρα παρατήρησης, προκύπτει το Διάγραμμα 1. Θεωρώντας ότι η τροχιά του Τιτάνα γύρω Ζυγίστε έναν πλανήτη με ένα τηλεσκόπιο από την αυλή του σχολείου σας 9

από τον Κρόνο είναι κυκλική, η πραγματική απόσταση Τιτάνα Κρόνου παραμένει φυσικά σταθερή. Από τη Γη ωστόσο η απόσταση αυτή φαίνεται να μεταβάλλεται επειδή παρατηρούμε υπό γωνία το σύστημα Τιτάνα - Κρόνου. Διάγραμμα 1. Συζήτηση των ευρημάτων (όριο 300 λέξεις) Από τον Πίνακα 1 και το Διάγραμμα 1 μπορούν να προκύψουν δύο πληροφορίες: η μέγιστη απόσταση η οποία θα ισούται με την πραγματική ακτίνα περιφοράς, και η περίοδος περιφοράς. Η μέγιστη απόσταση (κατά απόλυτο τιμή) μετρήθηκε στην 22η μέρα παρατήρησης, δηλαδή στις 14 Ιουνίου 2012, και βρέθηκε να είναι R = 1.237.089 km. Σύμφωνα με πηγές στο διαδίκτυο [9], η μέση απόσταση Τιτάνα Κρόνου είναι 1.221.850 km. Τα δύο τμήματα των παρατηρήσεων εμφανίζουν σαφή περιοδικότητα, παρά την έλλειψη παρατηρήσεων από την 30η έως και την 40η ημέρα και παρά τις δυσκολίες παρατήρησης από τις αρχές Ιούλιου και μετά που αύξησαν τις αβεβαιότητες μέτρησης. Βλέπουμε έτσι ότι η φαινόμενη απόσταση Τιτάνα Κρόνου παίρνει πολύ κοντινές τιμές την 3η και την 19η ημέρα (Τ=16d), την 4η και την 20η (T=16d), την 9η και την 25η (T=16d), την 20η και την 50η (T=15d), την 22η και την 52η (T=15d), υποδηλώνοντας ότι η περίοδος περιφοράς του Τιτάνα είναι μεταξύ 15 και 16 ημέρες. Αντίστοιχα, φαίνεται ότι την 1η και την 56η ημέρα ο Τιτάνας βρίσκεται σε παρόμοια απόσταση από τον Κρόνο έχοντας κάνει 3,5 περιστροφές, οπότε Τ = 15,74d. Σύμφωνα με πηγές στο διαδίκτυο [9] η περίοδος περιφοράς του Τιτάνα γύρω από τον Κρόνο είναι 15,95d. Ζυγίστε έναν πλανήτη με ένα τηλεσκόπιο από την αυλή του σχολείου σας 10

Από τις πληροφορίες αυτές (ακτίνα και περίοδο περιφοράς) μπορούμε να υπολογίσουμε τη μάζα του Κρόνου Μκ, σύμφωνα με τη σχέση (1). Αντικαθιστώντας την τιμή του R που υπολογίσαμε και για Τ=15,5d, προκύπτει ότι Mκ=6,24 10 26 kg, ενώ για Τ=15,74d προκύπτει Mκ=6,05 10 26 kg. Με δεδομένο ότι η μάζα του Κρόνου είναι [10] ίση με 5,688 10 26 kg η αβεβαιότητα των μετρήσεών μας είναι 9,67% και 6,32% αντίστοιχα. Συμπεράσματα (όριο 200 λέξεις) Στο πλαίσιο αυτής της εργασίας παρατηρήσαμε με τηλεσκόπιο και καταγράψαμε τη θέση του Τιτάνα 20 βραδιές σε διάστημα 2 σχεδόν μηνών. Η επεξεργασία των παρατηρήσεων μας επέτρεψε να υπολογίσουμε την ακτίνα και την περίοδο περιφοράς του Τιτάνα καθώς και τη μάζα του Κρόνου. Αβεβαιότητες προέκυψαν κατά τον υπολογισμό της απόστασης Τιτάνα Κρόνου με το λογισμικό SalsaJ, καθώς και κατά τον υπολογισμό της περιόδου περιφοράς από το Διάγραμμα 1, εξαιτίας των λίγων σημείων/παρατηρήσεων. Για τον ακριβέστερο υπολογισμό της περιόδου θα μπορούσαμε να υποθέσουμε την ύπαρξη κάποιων σημείων που λείπουν στο διάγραμμα, αξιοποιώντας τον υπολογισμό της ακτίνας περιφοράς. Για παράδειγμα, η «κορυφή» την 4η ημέρα είναι πλασματική (απόσταση περίπου 1.000.000 km): η αληθινή πρέπει να είναι κοντά στην 6η ημέρα. Αποφασίσαμε, ωστόσο, να παραθέσουμε εδώ μόνο τα δεδομένα που συλλέξαμε. Θα θέλαμε να επαναλάβουμε στο μέλλον τις παρατηρήσεις χρησιμοποιώντας είτε κάποιο μεγαλύτερο τηλεσκόπιο είτε κάποιο ρομποτικό τηλεσκόπιο μέσω διαδικτύου. Θα θέλαμε, σε μία τέτοια περίπτωση, να καταγράψουμε τη μεταβολή της θέσης του Τιτάνα κατά τη διάρκεια της ίδιας νύκτας για να υπολογίσουμε με περισσότερη ακρίβεια την περίοδο περιφοράς. Ταυτόχρονα, θα μπορούσαμε να καταγράψουμε τη θέση και άλλων αμυδρότερων δορυφόρων του Κρόνου με σκοπό τον ακριβέστερο προσδιορισμό της μάζας του πλανήτη. Παραπομπές 1. Measuring the mass of solar system planets using pulsar timing. D. J. Champion et.al. Διαθέσιμο στο http://arxiv.org/abs/1008.3607. 2. http://www.stellarium.org/el/ 3. CCD Observatory in school. Guide for students, teacher and parents. Version 4.1. Διαθέσιμο στο http://www.euhou.net/docupload/files/tools/webcam/beginners/ Ζυγίστε έναν πλανήτη με ένα τηλεσκόπιο από την αυλή του σχολείου σας 11

ccd_en_v415.pdf 4. http://www.gr.euhou.net/index.php?option=com_content&task=view& id=8&itemid=10 5. The SalsaJ Software manual. Διαθέσιμο στο http://www.euhou.net/docupload /files/software/manuel/salsaj.pdf 6. http://www.astronomie.be/registax/ 7. Registax 4 User Manual V1.0. Διαθέσιμο στο http://www.astronomie.be/ Registax/RegiStax4UserManual_Revision1.pdf 8. http://www.skyandtelescope.com/observing/objects/javascript/saturn_moons 9. http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/saturniansatfact.html 10. http://nssdc.gsfc.nasa.gov/planetary/factsheet/saturnfact.html Ζυγίστε έναν πλανήτη με ένα τηλεσκόπιο από την αυλή του σχολείου σας 12