Astronomia 

Waldemar Ogłoza

Podglądanie wszechświata

O pawilonie astronomicznym Akademii Pedagogicznej w Krakowie

Dla studentów trzeciego roku fizyki droga do gwiazd zaczyna się na trzecim piętrze, w sali numer 371, po czym biegnie główną klatką schodową dwie kondygnacje do góry. Stąd właśnie, poprzez drzwi oznaczone numerem 520, a następnie zakurzone schody i korytarz obok windy, dociera do przeszklonego, otoczonego tarasem pawilonu. Dalej iść się nie da, wyżej jest już tylko kosmos

Szklany pawilon na dachu Akademii Pedagogicznej jest dobrze widoczny zarówno od strony miasteczka studenckiego, jak i ulicy Podchorążych. Miejsce to, w ciągu dnia zwykle puste i bezludne, po zmierzchu zaczyna tętnić życiem. Przy dobrej pogodzie studenci przychodzą tu, by patrzeć w gwiazdy i odbywać kolejne ćwiczenia pracowni astronomicznej.
 
Niestety - krakowskie niebo do najciekawszych nie należy. Dbamy w naszym kraju o zabytki, ważna jest ochrona zasobów przyrody, ale jak dotąd nie chronimy gwiaździstego firmamentu, chociaż takie działania w wielu miejscach świata są już - z dobrym skutkiem - podejmowane. Widok nieba nad Krakowem zachwycał liczne pokolenia naszych przodków, inspirował uczonych, filozofów i poetów. Dziś jest inaczej. Okazuje się, że źle dobrany kształt latarń powoduje znaczne ujście części światła w przestrzeń, marnujące w ten sposób zasoby energii światowej. Tym samym dawna "astronomia Wojskiego" jest praktycznie niemożliwa, bo powszechnie wiadomo, że przy oświetlonym niebie gwiazd zobaczyć nie sposób. Pociąga to za sobą niemiłe konsekwencje, bo naraz typowa znajomość zjawisk niebieskich ogranicza się do rozpoznawania dnia i nocy oraz wiedzy, że gdzieś tam jest Gwiazda Polarna i Wielki Wóz, czasem wspomina się o zaćmieniu Słońca.
 

Nauka posługiwania się obrotową mapą nieba

A przecież nocne niebo to kopalnia wiedzy. Począwszy od starożytnej mitologii i filozofii, poprzez nawigację, mechanikę, chemię aż do fizyki kwantowej i kosmologii. To gigantyczne laboratorium - starsze i większe od wszystkich dostępnych na Ziemi - gdzie sama natura osobiście prowadzi doświadczenia, jakich nigdy nie odtworzymy w naszych probówkach. Każdy parametr opisujący eksperyment może w warunkach kosmicznych wielokrotnie przekraczać to, co jesteśmy w stanie osiągnąć w ziemskich pracowniach badawczych. Olbrzymie masy, temperatury i ciśnienia panujące we wszechświecie, wielkie skale czasowe, gigantyczne rozmiary i energie - to wszystko uwypukla prawa natury, ułatwiając ich badanie. Wystarczy tylko podglądać i wyciągać wnioski.
 
Oczywiście - nie każdy musi zostać od razu astronomem! Jednakże istotnym jest, by minimalna świadomość o tej dziedzinie wiedzy stała się udziałem każdego ucznia. Astronomia niestety nie jest już oddzielnym przedmiotem szkolnym. Obowiązek prezentowania podstaw tego przedmiotu należy do nauczycieli przyrody, fizyki i geografii. Niebo ma przecież wiele do zaoferowania nauczycielom i ich uczniom. Lecz, aby z tej oferty umiejętnie korzystać, pedagodzy muszą być odpowiednio przygotowani. Temu zaś służy szklany pawilon z tarasem na dachu Akademii Pedagogicznej.
 
Zajęcia pracowni astronomicznej rozpoczynają się zaraz po zapadnięciu zmroku i trwają nawet do godziny 21. Tematy i zagadnienia, z jakimi zapoznają się studenci, realizowane są w czasie obserwacji pod rzeczywistym niebem, bądź - gdy nie sprzyja pogoda - w formie teoretycznych i komputerowych "obserwacji wirtualnych". Średnio 1/3 zajęć odbywa się przy dobrych warunkach atmosferycznych, więc sytuacje takie trzeba wykorzystać jak najlepiej. Resztę czasu studenci spędzają w pracowni astronomicznej, specjalnie dla nich wyposażonej w komputery, telewizor z magnetowidem i rzutnik multimedialny. W najbliższym czasie pracownia zostanie wyposażona dodatkowo w nowoczesny zestaw do prowadzenia obserwacji metodą fotoelektryczną: małą kamerę CCD i przenośny komputer do jej obsługi oraz gromadzenia wynikłych z obserwacji danych. Wtedy też każdy uczestnik zajęć będzie mógł samodzielnie spróbować odrobinę profesjonalnej astronomii. Niewiele polskich uczelni daje swoim studentom takie możliwości.
 
Zdecydowana większość ćwiczeń ma jednak na celu zaznajomienie przyszłych nauczycieli z podstawowymi zjawiskami astronomicznymi i ich obserwacjami. Studenci uczą się rozpoznawać gwiazdozbiory i planety, korzystać z map nieba i kalendarzy astronomicznych oraz planować, prowadzić i analizować własne, proste jeszcze obserwacje.
 
Wiele takich ćwiczeń może być następnie powtarzanych z uczniami. Podstawowym sprzętem obserwacyjnym jest wtedy oko oraz proste przyrządy, które bez trudu można zbudować na zajęciach technicznych z materiałów w cenie, jaką wytrzyma budżet każdej placówki edukacyjnej. Takimi przyborami są na przykład: "gnomon", pozwalający m.in. określić czas z kierunku cienia rzucanego przez prostopadle umieszczony pręt, "laska Jakuba", za pomocą, której można zmierzyć kąt pomiędzy gwiazdami lub tzw. "ramka do zliczania gwiazd".
 
Kiedy podczas zajęć przychodzi czas wyniesienia na taras lunet i teleskopów, niebo robi się większe i znacznie bogatsze, a Księżyc i planety mniej tajemnicze. W ruch idzie kompas, stoper i przyrząd umożliwiający wyznaczenie długości i szerokości geograficznej w systemie GPS (Global Positioning System). Studenci prowadzą obserwacje wizualne i fotograficzne. Rejestrują widziane obrazy, by później je opracowywać i analizować, a dzięki nim samodzielnie odkrywać Wszechświat i rządzące nim prawa.
 
Jest też kilka możliwości ćwiczeń realizowanych za dnia. Wtedy można obserwować Słońce - jedyny obiekt astronomiczny, jaki uczniowie mogą zobaczyć podczas lekcji. Studenci - przyszli nauczyciele - też powinni dowiedzieć się o naszej gwieździe dziennej jak najwięcej. Na tarasie uczą się jak wyznaczyć rozmiar i okres obrotu Słońca oraz obserwują zjawiska, które zachodzą na jego powierzchni.
 

Obserwacje plam słonecznych

W ramach pracowni astronomicznej studenci mają też możliwość odwiedzenia prawdziwego obserwatorium astronomicznego. Na Suhorze w Gorcach niebo jest ładniejsze - można na nim znacznie więcej zobaczyć. Jest tutaj także znacznie większy teleskop i profesjonalna aparatura pomiarowa. Gdy na niebie zachodzą ciekawe zjawiska, wtedy termin zajęć ustala się nie według ich planu, lecz według kalendarza astronomicznego. Niestety, zaćmienia, przejście Wenus przed tarczą Słońca i inne zjawiska nie występują zgodnie ze studenckim harmonogramem. Czasem pracownia astronomiczna przenosi się tam, gdzie coś ciekawego widać lepiej, choćby na Węgry, gdzie w sierpniu 1999 r. uczestnicy studenckiej wyprawy obserwowali całkowite zaćmienie Słońca[1].
 

Wyznaczanie średnicy kątowej Słońca za pomocą sekstantu

Jedno czy dwa ostatnie ćwiczenia w cyklu pracowni przygotowują studentów do ewentualnej pracy badawczej realizowanej jako licencjaty lub prace magisterskie. Tematy astronomiczne corocznie cieszą się dużym zainteresowaniem.
 
Pawilon na dachu nie jest zbyt komfortowy. Zimowe temperatury otwartego tarasu wgryzają się pod kurtki, przeciskają się przez podeszwy i rękawiczki. Lunety są zimne i ciężkie, trzeba się wkoło nich sporo nachodzić. Wiele obserwacji można prowadzić jedynie wtedy, gdy przyjmiemy bardzo niewygodną pozycję (czasem Wszechświat wymaga, aby obserwować go z pozycji klęczącej). Bywa tak, że oświetlenie stadionu Wisły podczas meczu jeszcze bardziej ogranicza możliwości obserwacji nieba i, poza Księżycem i najjaśniejszymi gwiazdami, niewiele da się zobaczyć.
 

Wyznaczanie wysokości Słońca za pomocą astrolabium

Pomimo wszystkich tych trudności właśnie tu wielu młodych ludzi po raz pierwszy ogląda Mały Wóz czy Plejady, szkicuje kratery księżycowe i pierścienie Saturna, śledzi satelity Jowisza czy zaćmienia gwiazd zmiennych. Tu zwykły aparat fotograficzny staje się astrokamerą, a mała kamera internetowa - fotometrem.
 
Po dwóch godzinach obserwacji lunety wracają do skrzyń, a ludzie do przytulnej i ciepłej pracowni. Wraca rutyna zajęć akademickich, analiz, sprawozdań i ocen. Tylko szum czajnika gotującego dla wszystkich zasłużoną herbatę do tej rutyny nie pasuje. Pawilon na dachu zostaje pusty, niecierpliwie czeka na następną grupę studentów, by otworzyć przed nimi szklane drzwi i pokazać Wszechświat. Mam nadzieję, że rolę tego miejsca rozumieją moi studenci, gdy z nadzieją w głosie pytają przed zajęciami: "panie doktorze, czy wychodzimy dziś na dach?". Tak! Jeśli tylko jest pogoda.
 

Waldemar Ogłoza
Fot. Bartłomiej Zakrzewski

¹W. Ogłoza, B. Zakrzewski, Nasze Zaćmienie, "Konspekt", nr 1, 1999, s. 85.