Дослідження власного руху зірки Барнарда
Завідувач відділу створення навчально-тематичних систем знань НЦ «Мала академія наук України», кандидат педагогічних наук, голова Всеукраїнської громадської організації «Асоціація учителів фізики “Шлях освіти – ХХІ”». Наукові інтереси: моделювання освітніх та навчальних середовищ загальноосвітніх і позашкільних навчальних закладів з урахуванням трендів розвитку сучасних засобів навчання.
Завдання роботи:
- Використовуючи програмне забезпечення, визначити відносне розміщення зірки Барнарда та віддалених зірок.
- Використовуючи шаблон математичних таблиць, визначити відстань до зірки та її власну швидкість.
Теоретична частина
Зоря Барнарда — зоря в сузір’ї Змієносця, зліва від зорі β (Цельбальрай). Зорю також називають летючою, оскільки її власний рух — найбільший серед усіх зір (10,36″). Зорю не видно неозброєним оком (видима зоряна величина — 9,54V). Це тьмяний червоний карлик спектрального класу M4V, абсолютна зоряна величина — +1,83. Зоря Барнарда — одна з найближчих до Сонця, відстань до неї — 1,83 пс (близько 6 світлових років, наразі ближче перебувають лише зорі системи α Центавра). Зорю названо на честь Едварда Барнарда, який відкрив її 1916 року. У зорі підозрюють наявність супутників або планет, але єдиної думки щодо цього серед астрономів немає.
У цій роботі використовуються серії світлин, отриманих на великому роботизованому телескопі у проекті The National Schools’ Observatory. Світлини доступні для завантаження з ресурсу вказаного проекту https://www.schoolsobservatory.org/discover/activities/barnards_star. Для виконання вимірювань використовується безоплатне програмне забезпечення LTImage https://www.schoolsobservatory.org/help/ltimage. Програмне забезпечення просте у використанні і багатофункціональне.
Для визначення відстані до зорі використовують річне паралактичне зміщення, а для вимірювання швидкості – розрахунок зміщення об’єкта за відомий проміжок часу. Усі світлини зроблені впродовж 6 років. Кожна світлина містить інформацію про час та дату отримання. Зміщення визначається в пікселях, які перераховуються в одиниці відстані за калібрувальними даними світлини. Для спрощення виконання проекту основні формули внесені у шаблон, створений у математичних таблицях. Окрім того, в таблицях будується графічне зображення, що відтворює рух зірки.
Головним практичним завданням при виконанні проекту є точне вимірювання відстані зірки Барнарда від двох інших зірок, що розміщені набагато далі. Вважається, що ці зірки є нерухомими. Вимірювання відстані проводиться програмним забезпеченням; виміряні значення занотовуються до першого аркушу шаблону. Виміри необхідно провести для всієї серії світлин. Решта аркушів містять розрахункові вирази та графіки, які використовують дані вимірювань.
Хід роботи
- Запустіть програму LTImage.
- Зверніть увагу на праву частину вікна програми. У нижній частині має бути позначка, що обрано поле для першої світлини.
- З робочої папки із завантаженими світлинами перемістіть у поле програми перший файл світлини. Це можна зробити перетягуванням з вікна у вікно. Світлини в робочій папці завантажуються з ресурсу https://www.schoolsobservatory.org/discover/activities/barnards_star.
- Перемкніться на наступне вікно, обравши його у правому нижньому куті, та завантажте наступну світлину. Повторіть ці кроки ще для двох вікон, вміщуючи у них світлини з серії для аналізу. Світлини мають формат *.fit або *.fits, що містить повну інформацію про процес їх отримання.
- Оберіть у меню вкладинку Display – Scaling. У правій частині вікна програми з’являться два повзунка, якими можна регулювати яскравість зображення, добираючи його деталізацію. Також у правій частині є кнопки регулювання кількості деталей на світлині. Доберіть оптимальну якість відтворення об’єктів на світлині і, перемикаючись між рештою світлин, досягніть такої самої якості зображення. Кожен крок завершуйте натисканням кнопки Use new Values, розміщеної над повзунками.
- Перемкніться на першу світлину, знайдіть зірку Барнарда, першу та другу опорні зорі, використовуючи наведений малюнок.
- Щоб установити положення зірки, оберіть вкладинку Astro – Size and Distance. У цьому випадку вмикається режим вимірювання на світлинах. Розташуйте курсор над першою опорною зіркою і, натиснувши ліву кнопку маніпулятора, перемістіть його до положення другої опорної зірки. На зображенні буде утворюватися прямокутний трикутник, який після відпускання кнопки маніпулятора набуде блакитного кольору. У правій частині вікна зчитайте відстань у пікселях та занотуйте її до першого аркушу шаблону для розрахунків. При виконанні вимірювань пропонується кожне вимірювання проводити тричі для підвищення точності.
- Повторіть процес вимірювань для першої і другої опорної зірки та зірки Барнарда. Результати занотовуйте до таблиці.
- Перемикаючись на інші світлини, повторіть усі вимірювання. Виміри потрібно провести для всіх світлин, почергово завантажуючи їх до програми.
Аналіз даних
- Коли завершите заповнювати перший аркуш, перемкніться на решту аркушів і на останньому зчитайте значення відстані до зірки та значення її променевої швидкості. Порівняйте свій результат зі значеннями, наведеними в інших джерелах, та сформулюйте висновок до роботи.