ARCturus

Linnunrataa ei voi nähdä avaruudesta, koska oma aurinkokuntamme sijaitsee sen sisällä. Kaikki näkyvät tähdet ja tähtijoukot kuuluvat Linnunrataan. Naapurigalaksi Andromeda on rakenteeltaan samanlainen kierteisgalaksi kuin Linnunrata, joten sitä havainnoimalla voidaan tutustua myös Linnunradan olemukseen.

Tavoite: Valmistaa Linnunradan mittakaavainen malli hyödyntämällä Andromedan kuvia ja tietoja Linnunradan mittasuhteista.

Tutkimuksia: Kirjallisuudesta ja Internet-sivuilta löytyy kaaviokuvia Linnunradasta sekä tietoa sen mittasuhteista. Galaksin halkaisija on 100 000 valovuotta ja keskustan paksuus vain kymmenesosa siitä eli 10 000 valovuotta. Keskustellaan oppilaiden kanssa galaksin olemuksesta sekä pohditaan sen mahdollisia esiintymismuotoja. Mikäli aikaisemmin on jo käyty läpi aihe Galaksityypit (ARCIV Galaksityypit), toimii tämä keskustelu kertauksena jo opituille asioille.

 

1)  Hahmotellaan vapaasti piirtäen paperille kierteisgalaksin muoto sekä päältäpäin että sivulta katsottuna. Keskustellaan kierteishaarojen muodoista ja lukumäärästä. Mietitään Auringon sijaintia galaksissa.

2)  Tutustutaan tarkemmin käsitteeseen valovuosi, joka on valon vuodessa kulkema matka. Muunnetaan 1 valovuosi kilometreiksi tai metreiksi.

Arkikielellä ilmaistuna yksi valovuosi tarkoittaa 9,5 biljoonan kilometrin pituista matkaa.

3)  Muunnetaan Linnunradan halkaisija ja keskuspullistuman paksuus mittakaavan mukaisesti käytettävälle paperille sopivaksi. Piirretään Linnunradan kuva sekä päältä että sivulta katsottuna valitussa mittakaavassa. Merkitään Auringon oikea paikka kierteishaaraan.

4)  * Linnunradasta on helppo rakentaa myös kolmiulotteinen malli. Valitaan paksuhko iso pahvinpala ja hahmotellaan siihen Linnunradan kierteismuoto päältäpäin katsottuna ja mittakaavaan sovitettuna. Leikataan kuvio irti. Kierteishaarat ovat kapenevia kaaria keskustasta reunalle päin. Kierteishaaran reunoille voi halutessaan leikata ”mutkia”, jotta se näyttäisi todellisemmalta. Oppilaille on syytä selvittää kierteishaaran todellinen rakenne.

5)  * Kolmiulotteisuus saadaan aikaan siten, että leikatun tason kummallekin puolelle kiinnitetään paperi- tai vanumassaa keskuspullistuman havainnollistamiseksi oikeassa mittakaavassa. Pullistuman paksuus on siis kymmenesosa halkaisijan pituudesta. Pullistuma ohenee kierteisiin mentäessä aluksi enemmän ja kierteissä reunoja kohti vähemmän. Aurinko valmistetaan paperimassasta ja maalataan keltaiseksi. Korostetaan oppilaille, että se ei ole mittakaavan mukainen. Kiinnitetään Aurinko oikealle paikalleen kierteishaaraan noin 25 000 valovuoden päähän keskustasta mittakaavaan muunnettuna.

6)  * Linnunradan kiekon ulkopuolella on kaasun ja heikkojen tähtien lisäksi pallomaisia tähtijoukkoja. Näitä voi havainnollistaa mallissa kiinnittämällä ohuisiin metallilankoihin tai puutikkuihin erikokoisia helmiä tai tiiviiksi puristettuja paperipalloja. Kiekon ja pallot voi maalata mielikuvituksen mukaan eri värisävyillä.

7)  * Linnunrata ei ole paikallaan pysyvä tähtijärjestelmä. Se pyörii keskustansa ympäri kerran noin 250 miljoonassa vuodessa. Auringon etäisyydellä Linnunradan pyörimisnopeus on 250 km/s. Aurinkokunta liikkuu Linnunradan keskustaa kiertäessään avaruudessa kohti tiettyä pistettä, apeksia (ks. ARCIV Linnunrata), joka sijaitsee Herkuleen tähdistön suunnalla. Tähdet aurinkokuntineen liikkuvat eri nopeuksilla kierteishaaroissa. Tästä syystä tähtien keskinäiset asemat muuttuvat pitkien aikojen kuluessa.

Oppilaat voivat pohtia ja ratkaista Auringon ja Linnunradan liikkeisiin liittyviä yksinkertaisia fysiikan laskutehtäviä.

Menetelmät: Kaksiulotteisen kuvan piirtäminen sekä kolmiulotteisen mallin rakentaminen, Linnunradan liikkeiden havainnollistaminen mallin avulla, rakenteesta ja liikkeistä keskusteleminen.

Materiaalit: Tavallisia askarteluun sopivia materiaaleja, pahvia, täytemateriaalia, puutikkuja, lankoja, kiinnitystarvikkeita, värejä.

Pohdittavaa: Miten Linnunradan muoto muuttuu pitkän ajan kuluessa, kun kappaleet eri osissa Linnunradan kiekkoa liikkuvat eri nopeuksilla? Onko Linnunradan keskustassa musta aukko? Miten se voisi vaikuttaa keskuspullistuman muotoon ja koko Linnunradan materian jakautumiseen?

Tulosten tarkastelua: Pohditaan rakennetun mallin merkitystä galaksin havainnollistamisessa. Mietitään, mitä Linnunrataan kuuluvia osia mallista puuttuu ja miten niitä voisi havainnollistaa.

Vinkkejä: Valmiin mallin voi ripustaa hieman vinoon luokan katosta ohuella langalla, jolloin se pyörii hitaasti, vaikkakaan ei keskustansa ympäri. Paras tilanne olisi, jos sen osaisi ripustaa niin, että se todella pyörisi keskustan ympäri – ja vielä oikeaan suuntaan!

Asiasanoja: galaksi, tähtijärjestelmä, kierteishaara, pallomainen tähtijoukko, apeksi.

 

---