Kennsla: Stjörnutalning og útilýsing

Upplýsingar um áhrif útilýsingar á umhverfið

Á Stjörnufræðivefnum er að finna bækling um áhrif útilýsingar á umhverfið og hvað hægt er að gera til þess að draga úr áhrifum hennar. Bæklingurinn ætti að reynast ágætur inngangur um þetta efni bæði fyrir almenning og nemendur í efri bekkjum grunnskóla og í framhaldsskóla. Sama má segja um vefsíðu Ágústar Bjarnasonar um ljósmengun. Loks má benda á að leit á Google á ensku skilar ýmsum niðurstöðum um áhrif lýsingar á dýralíf og mögulega á heilsu fólks.

Hvernig virkar stjörnutalning?

Á Stjörnufræðivefnum er ítarleg grein um hvernig hægt er að áætla fjölda stjarna á himninum einfaldlega með því að skoða eitt stjörnumerki á himninum og bera saman við stjörnukort með mismörgum stjörnum.

Alþjóðlegar stjörnutalningar á haustin og vorin

Svo heppilega vill til að á hverju ári fara fram tvær alþjóðlegar stjörnutalningar þar sem nemendur fá tækifæri til þess að leggja sitt af mörkum við framkvæmd vísindaverkefnis og geta borið gæði næturhiminsins á Íslandi við niðurstöður víðsvegar að úr heiminum:

Á haustin: Stóra alþjóðlega stjörnutalningin (Great World Wide Star Count) – sjá umfjöllun á síðu um stjörnutalningu
Á vorin: Jörðin að næturlagi (Globe at Night) – sjá umfjöllun á síðu um stjörnutalningu

Hvers vegna eru sérstakar dagsetningar á vefsíðum um stjörnutalningarnar?

Á vefsíðunum um Stóru alþjóðlegu stjörnutalninguna og Jörðina að næturlagi eru tilteknar sérstakar dagsetningar fyrir stjörnutalningarnar. Dagsetningarnar breytast á hverju ári eftir gangi tunglsins enda eru þær valdar til þess að tryggja að tunglskin hafi ekki áhrif á niðurstöðurnar. Tunglið lýsir upp himininn sem getur valdið skekkju miðað við venjuleg skilyrði til stjörnuskoðunar. Því er mikilvægt að fara eftir dagestningunum sem eru tilgreindar árlega.

Nemendur eiga helst að fara út að skoða klukkan hálfníu eða síðar svo sólarljósið trufli ekki niðurstöðurnar. Í byrjun mars þarf að fara út um klukkan níu til þess að skoða Óríon en þegar kemur inn í marsmánuð þá sest Óríon of snemma eftir myrkur og því er ekki hægt að framkvæma stjörnutalningu svo seint á vorin.

Hvernig stjörnutalning getur tengst ýmsum námsgreinum

Stjörnutalningu má tengja við ýmsar námsgreinum og grunnþætti í íslenskum námskrám. Hér eru nokkur dæmi um hvernig tengja má verkefnið við ýmsa þætti skólastarfsins:

Vísindi og sjálfbærni (stjörnufræði, framkvæmd athuguna, efling vitundar nemenda um náttúru og umhverfisvernd)
Íslenska og bókmenntir (fræðsla um goðsagnir á himninum, nemendur semja eigin sögu um stjörnurnar)
Heilbrigði og velferð (fara út að skoða stjörnur, vekja athygli á áhrifum í umhverfinu og lífríkinu vegna slæmrar lýsingar)
Listir (teikna myndir af næturhimninum, hlusta á eða semja tónlist sem tengist næturhimninum)
Samfélagsfræði (dreifing íbúa á jörðinni, hvernig gæðum eins og raforku er misskipt á jörðinni)
Enska (ýmsar enskar síður á netinu um viðfangsefnið, síðan með erlendu niðurstöðunum á ensku)

Undirbúningur og framkvæmd stjörnutalningar með nemendum

Hér að neðan eru hugmyndir um hvernig er hægt að undirbúa stjörnutalninguna í skólanum áður en nemendur fara út að skoða.

Kveikja 1: Spyrja nemendur hvort þeir hafi farið í stjörnuskoðun. Það er ekki víst að nemendur hafi farið í skipulega stjörnuskoðun og því gæti verið sniðugt að spyrja hvort nemendur hafi skoðað eitthvað áhugavert á himninum s.s. tunglið.
Kveikja 2: Spyrja nemendur hvort þeir hafi tekið eftir gulum bjarma yfir bæjum á veturna? Þarna er birta frá götulýsingu að berast upp í himininn sem er í raun sóun á orku því hún nýtist ekki til götulýsingar.
Kveikja 3: Fá nemendur til þess að ræða um hvernig lýsingunni sé háttað í nágrenni við heimili þeirra og fyrir utan skólann (svo tekið sé nærtækt dæmi).
Kveikja 4: Spyrja nemendur hvort þeir kannist við stjörnumerkin Svaninn (haust) og Óríon (vor). Sýna þeim myndir af stjörnumerkjunum og hvar þessi merki er að finna á stjörnukorti mánaðarins
Kveikja 5: Láta nemendur vinna með goðsögurnar sem er að finna í greinunum hér að ofan um stjörnumerkin.
Kveikja 6: Nemendur geta sjálfir teiknað eigin stjörnumerki eins og þeir sjá þau út frá uppröðun stjarna á himninum: Uppröðun stjarna í Svaninum (.pdf-skjal) – Uppröðun stjarna í Óríon (.pdf-skjal)
Kveikja 7: Nemendur skoða upplýsingar um möguleg áhrif götulýsingar á lífríkið og mannslíkamann. Hægt er að finna ýmsar upplýsingar á ensku með því að >leita eftir leitarorðinnu „light pollution“ á ensku á Google-leitarvélinni.

Framkvæmd og úrvinnsla í skólanum

Framkvæmd: Lýsing á framkvæmd stjörnutalninganna ásamt leiðbeiningum er að finna á vefsíðu um stjörnutalningar. Við mælum eindregið með því að nemendur skrái líka grunnupplýsingar um athuganir sínar niður á blað (staður, tími, dagsetning, birtustig himins) til viðbótar við skráningu á netinu.

Ábending: Það tekur oft tíma fyrir upplýsingarnar úr alþjóðlegu stjörnutalningunum að berast inn á netið. Þetta er gott að hafa í huga við skipulagningu á úrvinnslu í skólanum að hún gæti þurft að fara fram nokkru síðar um veturinn.

Úrvinnsla 1: Nemendur geta rætt um hvað það var sem þeir komust að í verkefninu. Hvernig var í stjörnuskoðuninni? Hvernig er næturhimininn í grennd við skólann? Er útilýsingin vel eða illa hönnuð? Er hægt að breyta einhverju í umhverfinu svo það sjáist fleiri stjörnur?
Úrvinnsla 2: Nemendur geta kortlagt niðurstöðurnar, til dæmis með því að setja litaða punkta inn á kortið af hverfinu sínu eða sveitarfélaginu (í svipuðum dúr og verkefni um legókortið sem sagt er frá neðst á þessari síðu).
Úrvinnsla 3: Hvernig er næturhimininn í nágrenni skólans í samanburði við landið í heild? Hér er hægt að nota Google-kort á vefsíðum stjörnutalningarinnar.
Úrvinnsla 4: Þar sem verkefnið er alþjóðlegt er sjálfsagt að athuga hvernig stjörnuhimininn lítur út annars staðar (bera t.d. saman borg og sveit eða skoða t.d. gæði næturhiminsins í New York eða London).

Hvað ef enginn nemandi nær að fara út og skoða stjörnurnar?

Það hefur komið fyrir að stundum hefur verið skýjað nánast allan tímann sem stjörnutalningin stendur yfir. Hér á eftir fara nokkrar ábendingar hvað er hægt að gera ef þetta kemur upp:

Ekki bíða eftir fullkomlega heiðskíru veðri! Það er nóg að stjörnumerkin (Svanurinn/Óríon) sjáist inni á milli skýja.
Byrjið á haustin með því að taka þátt í Stóru alþjóðlegu stjörnutalningunni í október/nóvember. Ef enginn nær að fara út að skoða þessar tvær vikur sem stjörnutalningin stendur yfir þá er ennþá tækifæri að taka þátt í stjörnutalningunni Jörðin að næturlagi. Þessar stjörnutalningar fara nákvæmlega eins fram, eina breytingin er að það eru ólík stjörnumerki sem eru skoðuð á haustin og vorin.
Þótt illa gangi að framkvæma sjálfa stjörnutalninguna þá er vinnan í kringum verkefnið í skólanum alls ekki til einskis (eins og sjá má á listanum yfir tengingar við námsgreinar hér að ofan).
Við mælum eindregið með því að kennarinn taki líka þátt í stjörnutalningunni. Bæði skapar það gott fordæmi fyrir nemendur og eykur líkurnar á því að bekkurinn nái a.m.k. einni athugun.
Þótt engum í bekknum takist að skoða stjörnumerkin þá er samt möguleiki á því að einhver í sama landshluta eða á Íslandi hafi náð að skoða himininn. Niðurstöðurnar britast á erlendur vefsíðunum fyrir Stóru alþjóðlegu stjörnutalninguna og Jörðina að næturlagi en það getur samt orðið bið á því að þær verið gerðar opinberar.
Þótt fáar niðurstöður berist frá Íslandi þá er engu að síður hægt að skoða niðurstöðurnar frá útlöndum og bera t.d. saman gæði næturhiminsins í sveit og í þéttbýli (sjá fleiri ábendingar um úrvinnslu ofar á síðunni).
Einnig er hægt að skoða niðurstöðurnar frá árinu áður og velta fyrir sér skilyrðum til stjörnuskoðunar í grennd við skólann.

Þessi síða er enn í mótun. Því er gott fyrir okkur að fá tölvupóst ef þið eruð með einhverjar ábendingar um hvað mætti bæta á þessa síðu eða frásögn af því hvernig nemendum gekk í stjörnutalningu. Netfangið er stjornufraedi (hjá) stjornufraedi.is en einnig er hægt að hafa samband í gegnum vefform neðst á síðunni.

Áhrif útilýsingar víðsvegar um heim

Hér að neðan er mynd sem sýnir áhrif lýsingar að næturlagi. Myndin er samsett úr fjölda gervihnattamynda en áhenni sést hvernig ljós frá borgum og bæjum dreifast um jörðina. Orkunotkun hefur mikil áhrif á dreifingu útilýsingar. Þéttbýlissvæði í Norður-Ameríku, Evrópu og suðausturhluta Asíu eru mjög áberandi á myndinni. Hins vegar er lítið um útilýsingu á stórum, þéttbýlum svæðum (til dæmis í Afríku) vegna þess að íbúar hafa ekki aðgang að rafmagni. Smellið á myndina til þess að sjá hana í meiri upplausn.

Mynd samsett úr fjölmörgum myndum frá gervihnöttum sem sýnir jörðina að næturlagi. Smellið á myndina til þess að stækka hana. Mynd: NASA Earth Observatory.

Hér að neðan er kort af heiminum sem ítalskir vísindamenn bjuggu til sem sýnir áhrif ljósmengunar. Áhrifin eru mest á svæðum sem eru lituð græn, gul, rauð og hvít en í stærstu borgum Evrópu, Norður-Ameríku og í Asíu sjást aðeins nokkrir tugir stjarna á næturhimninum. Smellið á myndina til þess að sjá hana í meiri upplausn.

Mynd samsett úr fjölmörgum myndum frá gervihnöttum sem sýnir jörðina að næturlagi. Smellið á myndina til þess að stækka hana. Mynd: NASA Earth Observatory.

Nemendur í Indíana bjuggu til legókort sem sýnir fjölda stjarna á himninum

Í tilefni af Alþjóðlegu ári stjörnufræðinnar 2009 þá tóku yfir 3.400 nemendur þátt í stjörnutalningunni Jörðin að næturlagi (Globe at Night) í St. Joseph sýslu í Indíana í Bandaríkjunum. Nemendurnir skráðu niðurstöðurnar á netinu og bjuggu svo til þrívítt kort úr legókubbum sem sýndi hve daufar stjörnur er mögulegt að sjá á ýmsum stöðum í skólaumdæminu.

Verkefnið fékk heitið Let There Be Night og fólst í eftirfarandi skrefum:

Nemendur skoða næturhiminninn.
Skrá niðurstöðurnar (hvað hægt er að sjá daufar stjörnur).
Setja tölur inn á kort.
Búa til súlur úr legókubbum í stað talnanna.
Tengja saman súlurnar og búta til samfellt kort úr legókubbum af himninum í skólaumdæminu.

Nemendurnir notuðu eftirfarandi liti til þess að sýna hve margar stjörnur sæjust á himninum:

	litur	birtustig himins	fjöldi stjarna sem sést
X/X	fjólublár/svartur	6 - náttúrulegar aðstæður	að minnsta kosti 1500 stjörnur
X	blár	5	að minnsta kosti 500 stjörnur
X	grænn	4	að minnsta kosti 125 stjörnur
X	gulur	3	að minnsta kosti 40 stjörnur
X	rauður	1-2 - mjög mikil truflun vegna lýsingar	að minnsta kosti 12 stjörnur

Hér að neðan eru nokkrar myndir af vefsíðu verkefnisins:

Svona lítur himinninn út við náttúrulegar aðstæður þar ótal stjörnur sjást á himninum.
Mynd: Let There Be Night.

Efst í hægra horninu er hægt að sjá ósnortinn himinn. Þar sem er blátt og grænt á kortinu berst ljós upp í himininn og þar fækkar stjörnunum sem við getum séð.
Mynd: Let There Be Night.

Næst okkur er rautt svæði þar sem mikið af ljósi berst upp í himininn. Of mikil lýsing veldur því að við sjáum frekar fáar stjörnur á himninum. Ástandið í stærstu borgum heims er svo slæmt að þar sjást innan við 100 stjörnur.
Mynd: Let There Be Night.

Niðurstöður mælinga nemenda í St. Joseph sýslu á gæðum himinsins. Blár merkir að lýsing hafi tiltölulega lítil áhrif á gæði himinsins, grænn litur táknar að áhrifin séu umtalsverð en gulur og rauður tákna að lýsing hafi mikil áhrif á fjölda stjarna sem sjást á himninum. Mynd: Let There Be Night.

Búið að umbreyta mæliniðurstöðunum á myndinni að ofan í misháar súlur úr legókubbum. Fjöldi stjarna er meiri eftir því sem súlurnar eru hærri (þar hefur lýsing minni áhrif á næturhiminninn). Mynd: Let There Be Night.

Hér er legókort af skólaumdæminu sem miðast við náttúrulegan himinn þar sem ekkert ljós berst upp í himininn (nánast engin útilýsing). Þar sem ekki var nóg til af fjólubláum kubbum í leikfangabúðinni notaði hópurinn svarta kubba í staðinn til þess að tákna himinn þar sem ekkert truflar útsýni til stjarnanna. Mynd: Let There Be Night.

Á þessari mynd er búið að fjarlægja efri lögin til þess að sýna hve margar stjörnur hafa tapast á næturhimninum yfir St. Joseph sýslu. Á bakkanum nær okkur sést af hverju íbúarnir missa vegna birtu sem berst upp í himininn. Nánast alls staðar (gult og grænt) hefur lýsing veruleg áhrif á næturhiminninn. Mynd: Let There Be Night.