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宇宙の実験教室

Ideas and resoueces for planetary science experiments

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星座の見え方-その1

南半球でのオリオン座の見え方の違いを理解するのにWebカメラを利用した実験です。
ねらい

地球上の観測緯度によって、観察できる星座や星座の見え方が異なることをたしかめよう。

 観測緯度による星の見え方の違いを理解するには、地球上から天球を眺めるという視点から一歩進んで、地球上に立っている観察者を地球外からの視点で考えるということが必要です。
 しかし、これが最も難しい部分でもあります。模型を使って原理を説明しても,星空がどのように見えるのかは結局のところ学習者自身が想像しなければならないからです。
 この教材では、地球儀にWebカメラを取り付け、オリオン座の図を撮影します。Webカメラが学習者の視点として模型に組み込まれ、模型中の観察者の視点を実際に映像として見ることで、理解を助けることをねらいとしました。
観察する対象を小学校の時から親しんできているオリオン座とし、北半球からの見え方と南半球からの見え方が異なることを体感できる教材となっています。

実験方法

星座の見え方はどこでも同じ?

 日本とオーストラリアでは同じ星が見えるでしょうか?
 日本から見たときに、南の空に見える星ならオーストラリアからも見ることができます。
(夏:さそり座 冬:オリオン座 など)
 では、オーストラリアからオリオン座を眺めると、どう見えるでしょうか?
日本からの見え方と同じように見えるでしょうか?


用意するもの

 Webカメラ、パソコン、地球儀、オリオン座の図、小さい人形2つ、日本から見たオリオン座の写真

←Creative社 WEBCAM5


やってみよう

  1. 日本から見たオリオン座の写真を確認します。
  2. 黒板などにオリオン座の図を貼り付けます。
  3. 地球儀上の日本とオーストラリアにそれぞれ観察者を示す人形を取り付けます。
  4. 地球儀上の日本とオーストラリアにそれぞれ観察者を示す人形を取り付けます。
    →このとき、日本からオリオン座を見ようとするとこの人形と同じように南の空を見上げることになること、オーストラリアからオリオン座を見ようとすると北の空を見上げることになることを理解しましょう。
  5. 日本に取り付けてある人形の向きに合わせてWebカメラを設置して撮影します。
  6. オーストラリアに取り付けてある人形の向きに合わせてWebカメラを設置して撮影します。

実験結果

Webカメラの見たオリオン座は?

 左が日本(北半球)から映したオリオン図、右がオーストラリア(南半球)から映したオリオン図です。
日本から映したときは、普段見上げているオリオン座の見え方と変わらないようすが確認できましたが、オーストラリアから映したときは、日本で見えるオリオン座の形を逆さまにしたものになっていました。

図と写真
オリオン座のイラスト オリオン座の図
(クリックすると大きくなります)
オリオン座の写真 2002.12.17 
宮城教育大学屋上 冷却CCDカメラで撮影 
(撮影者 吉田和剛)
(クリックすると大きくなります)
 

Visibility of the Stars 1

This experiment uses a webcam to illustrate the way in which the appearance of Orion is different in the southern hemisphere.
Introduction

Here we will show that changing the observing latitude alters both the appearance of constellations, and the constellations which can be seen

 To understand how the appearance of the night sky changes with latitude, we need to move on from the concept of observing the celestial sphere from the Earth's surface, and instead imagine looking down on an observer standing on the surface of the Earth from a point in space.
 However, understanding the concept will be the most difficult part of this experiment. With the aid of a model, and by acquiring images of the night sky, it will be possible to appreciate the way its appearance changes with location.
 In this classroom exercise, a webcam is installed in a globe of the Earth, and with it the figure of Orion is photographed. The webcam was installed in the model to represent the point of view of an observer, and since you can actually see this point of view as an image, it will be an aid to understanding.
 The target object to be observed was chosen to be Orion as pupils will be familiar with this at primary school level. Additionally, this constellation is visible from both the northern and southern hemisphere, but with a noticeably different appearance in each.

Experimental Method

Is the appearance of constellations the same from different locations?

 Are the same stars visible in Japan and Australia?
 As seen from Japan, stars which are visible in the southern part of the sky will also be visible in Australia.
(e.g. Scorpius in summer, and Orion in winter)

 So, when Orion is observed from Australia, how will it appear?
 Will it look the same as it does from Japan?


Things to Prepare

Webcam; computer; globe; figure of Orion; two small dolls; photograph of Orion as seen from Japan

←Creative Inc. WEBCAM5


Experimental Procedure

  1. Acquire a photograph of Orion taken from Japan.
  2. Attach the figure of Orion on the blackboard.
  3. Mount a doll on the globe to represent an observer in Japan.
  4. Mount a doll on the globe to represent an observer in Australia.
    -> With these dolls you will be able to see that from Japan, Orion will be visible in the southern part of the sky, while from Australia, Orion is visible in the north.
  5. Orient the webcam to coincide with the view from the doll representing an observer in Japan, and take some photos.
  6. Orient the webcam to coincide with give the view from the doll representing an observer in Australia, and take some photos.
Experimental Results

How did Orion appear through the Webcam?

 On the left is shown the figure of Orion as viewed from the observer in Japan (i.e. northern hemisphere) and on the right we see the view of the Orion figure obtained from the observer in Australia (i.e. southern hemisphere).
The view of Orion obtained from Japan is not dissimilar to the way we are used to seeing the constellation in the sky. However, we can see that as viewed from Australia, Orion is upside down relative to the view from Japan.

Photos & Figures
Diagram of Orion Detailed figure of Orion
(click for larger view)
Photo of Orion
Taken on 2002 Dec 17 from the roof of
MUE using a cooled CCD camera.
Click on image for larger version.
(Credit: Kazutaka Yoshida)
 
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