ARCturus

Ihmisen maailmankuva kehittyy havainnoimalla ensin luonnollista ympäristöä. Kuva laajenee asteittain, kun siirrytään tutusta lähiympäristöstä havainnoimaan yhä kauempana sijaitsevia, yhä suurempia kokonaisuuksia. Paljain silmin ihminen voi havaita vain pienen osan suuresta maailmankaikkeudesta. Kuvassa näkyy kaksi maailmankaikkeuden rakenneyksikköä oppilaiden ideoimina (kuva IH, Finland).

 

 

 

Tavoite: Tutustua maailmankaikkeuden rakenneosiin ja niiden muodostumisperiaatteisiin.

Tutkimuksia: Kartoitetaan yhdessä oppilaiden kanssa heidän käsityksiään ympäröivästä avaruudesta. Annetaan heidän kertoa vapaasti käsityksiään niitä järjestelemättä tai luokittelematta. Ennakkokäsityksistä voidaan tehdä käsitekartta seinälle.

Pohditaan lisäksi ihmissilmän rajoituksia sekä aaltoalueen että havaintokohteen suhteen. Sähkömagneettisesta spektristä silmä havaitsee vain kapean, näkyvän valon aaltoalueen. Koska suurin osa spektristä on siis silmille näkymätöntä aaltoa, on näillä aallonpituuksilla avaruudesta tulevaa informaatiota havainnoitava muulla tavoin.

Tieteellisen tutkimuksen tulosten perusteella maailmankaikkeudessa on havaittavissa erikokoisia rakenteellisia kokonaisuuksia, joissa pienempi kokonaisuus on aina osa seuraavaa suurempaa. Samanlaista rakennetta on havaittu myös ihmissilmälle näkymättömissä pienissä osissa. Siinä seuraava pienempi on osa edellistä isompaa rakenneyksikköä. Näin kaikki rakenneyksiköt pienistä mikromaailman osista suureen makromaailmaan saakka muodostavat sisäkkäisten laajenevien yksikköjen ketjun.

1) Tutkitaan ulkona luokan oppilaiden kanssa ympäristöä. Oppilaita kehotetaan kertomaan näkemäänsä. Havainnoidaan ensin maan pinnalla olevia kohteita. Kun oppilaat ehdottavat taivaalla näkyviä kohteita, kuten Aurinkoa tai Kuuta, voidaan yhdessä pohtia näiden ja Maan keskinäistä suhdetta avaruudessa. Hämärän tai pimeän aikaan havainnoitaessa keskustelu kääntyy luonnostaan tähtiin ja niiden asemaan näkyvässä avaruudessa. Oppilaat piirtävät havainnoistaan kuvia luokassa. Keskustellaan kuvien esittävyydestä ja korjataan mahdolliset virheet.

2)  Jatketaan havainnointia pimeän aikaan. Yritetään löytää planeettoja. Reaaliaikaisesta tähtikartasta kannattaa ennakkoon varmistaa, mitä planeettoja voisi olla näkyvissä ja minkä tähdistön kohdalla ne ovat. Annetaan oppilaiden etsiä planeettoja tähtikartan kanssa. Keskustellaan planeetan näkymisestä ja sijainnista tähtiin nähden. Jos planeettoja ei ole näkyvissä, voidaan luokassa selvittää niiden liikkeitä ja sijaintia Aurinkoon ja tähtiin nähden.

3)  Ennen uutta havainnointiretkeä kerrataan jo opitut avaruuden rakenneyksiköt Maa ja Kuu, aurinkokunta ja tähdet. Tutkimuskohteena on tähdistä seuraava suurempi rakenneyksikkö, galaksit. Pohjoisella pallonpuoliskolla lähin galaksi Andromeda näkyy jo hyvällä kiikarilla. Tottunut tähtitieteilijä ”näkee” sen jopa paljain silmin kirkkaana yönä pimeällä seudulla. Silmän rakenteen vuoksi hän näkee heikon vaalean läiskän katsoessaan itse asiassa hieman kohteen viereen. Kaukoputkella voidaan nähdä jo useita galakseja. Niiden löytämisessä auttaa tähtikartta tai planisfääri. Oppilaat kirjaavat muistiin luokan havainnot. Keskustellaan vielä luokassa galaksien etäisyyksistä.

4)  Kootaan saaduista tuloksista rakennekarttaa luokan seinälle. Sijoitetaan Maa kartan keskialueelle. Koska kyseessä on tasokaavio, sisäkkäisiä suurenevia tai pieneneviä rakenneyksiköitä edustavat vain kaaret. Valitaan suunnat Maasta lukien makromaailmaan ja mikromaailmaan. Maasta makromaailmaan mentäessä rakenneyksiköt ovat aurinkokunta, galaksit, galaksiryhmät ja jättiläisryhmä eli yksiköt tunnetun maailmankaikkeuden ulkorajalle asti.

5) * Keskustellaan oppilaiden kanssa maapalloa pienemmistä kohteista. Pohditaan yhdessä silmän erottelukykyä mikromaailmassa. Lisätään rakennekarttaan pieniä kohteita. Havainnollisuuden vuoksi mukaan voi ottaa ylimääräisiä askelia kuten ihminen ja solu. Maasta lukien yksiköt ovat ihminen, solu, molekyyli, atomi, atomiydin. Kvarkeista voi myös mainita tässä yhteydessä.

6) * Keskustellaan valmiin rakennemallin äärellä avaruuden rakenteesta ja materian jakautumisesta. Siirrytään mielikuvissa tarkastelemaan avaruutta ulkopuolelta. Mitä rakenneyksiköiden välillä on? Entä rakenneyksikköön kuuluvien osien välillä? Tutkitaan uusimpien tutkimusten perusteella tehtyä kosmisen taustasäteilyn karttaa. Materia näyttää siinä jakaantuneen melko tasaisesti, mutta kylmien ja kuumien alueiden jakautuminen kartalla on epätasaista.

7) * Maailmankaikkeuden rakennetta voidaan selvittää tutkimalla tähtitaivasta. Etsitään tietoa uusimmista avaruuden tutkimuskohteista, joita ovat galaksien jakauma ja etääntymisnopeus sekä kosminen taustasäteily.

 

 

 

Menetelmät: Luonnossa havainnointi, tähtikarttojen käyttö, rakennekaavion valmistaminen, uusien tutkimustulosten tarkastelu.

 

Materiaalit: Kaukoputki, kiikari, tähtikartta.

 

Pohdittavaa: Etäisyysjanan avulla voi selvittää, miten pienen alueen koko maailmankaikkeuden alueesta ihmissilmä kykenee havaitsemaan. Verrataan tätä suhdetta sähkömagneettisen spektrin näkyvän valon alueen osuuteen koko spektristä.

 

Tulosten tarkastelua: Keskustellaan valmiin rakennekaavion äärellä kaikesta aiheeseen liittyvästä. Annetaan oppilaiden kertoa hyviä ja huonoja puolia. Mietitään yhdessä, miten kaaviota voisi kehittää entistä havainnollisemmaksi.

 

Vinkkejä: Jos tilojen suhteen olisi mahdollista, kannattaisi pohtia mittakaavan käyttöä mallia valmistettaessa. Mahdollista vai ei?

 

Asiasanoja: Avaruus, rakenneyksikkö, makrokosmos, mikrokosmos, kosminen taustasäteily, etääntymisnopeus, galaksijakauma, kolmen asteen säteily, lämpösäteily, Hubble-avaruusteleskooppi.

 

 

---