Om undervisningsopplegget
Dette er et undervisningsopplegg astronomi med litt geografi, som er knyttet til verdensarven Struves meridianbue. Det er utviklet som et samarbeid mellom Alta museum og Nordnorsk vitensenter, og skal vise hvilke stjerner som ble observert. Dette er en del av formidlingen rundt verdensarven Struves meridianbue.
Opplegget er bygget opp med denne nettsiden som har informasjon til lærer, med linker til aktiviteter som gjennomføres med elever.
Les mer om Struves meridianbue på
Struves meridianbue
Norges verdensarv, Struves meridianbue
Oppmålingen av Struves meridianbue
På 1800 tallet da arbeidet med Struves meridianbue ble gjennomført, var det viktig å bestemme diameteren og formen til jorda av flere grunner.
- Nasjoner ville kunne bestemme sine grenser og landareal så godt som mulig
- Lengdeenheten meter, som ble innført under den franske revolusjon satt til å være 1/10 000 del av avstanden fra Nordpolen til Ekvator. For å få en nøyaktig meter, måtte de vite avstanden fra polen til ekvator
- Til slutt måtte de kjenne jordas størrelse for å bestemme avstandene i solsystemet og senere til stjernene. I dag bruker vi radar for å finne avstander i solsystemet, men bruker fortsatt avstander i solsystemet for å finne avstanden til stjerner
Gradmålinger
En gradmåling er oppmåling av avstand langs en del av en meridian. Den første vi vet som gjennomførte en gradmåling var grekeren Eratosthenes (276-194 fvt). Han var blant annet sjefsbibliotekar ved biblioteket i Alexandria og visste at sola står i senit ved sommersolverv i Syene (dagens Aswan), samtidig som den ikke gjorde det i Alexandria. En loddrett søyle i Syene ville ikke kaste skygge ved sommersolverv, mens en loddrett søyle i Alexandria kaster skygge. Eratosthenes brukte lengden til skyggen til søyla i Alexandria til å beregne hvor langt fra senit sola var i Alexandria, og kunne dermed finne forskjellen i breddegrad mellom Syene og Alexandria. Så fikk han målt opp avstanden fra Syene til Alexandria og kunne beregne omkretsen til jorda. Du finner mer om jordas størrelse her.
Struves meridianbue er en gradmåling langs meridianen gjennom observatoriet i Dorpat, Russland (i dag: Tartu, Estland). Arbeidet bygget på tidligere målinger gjort av Wilhelm Struve, professor ved observatoriet i Dorpat og Carl Tenner, offiser i den Russiske hæren. Struve var ansvarlig for arbeidet med den samlede oppmålingen.
Oppmålingen ble gjennomført i 1816-1855 og gikk fra Svartehavet til Nordishavet, gjennom Norge, Sverige og Russland. Russland var større i 150 enn i dag, nå går buen gjennom 10 land. Avstandene ble målt ved triangulering mellom 265 målepunkter. Triangulering gjøres ved å måle en baselinje og deretter bygge opp et rutenett av trekanter hvor man måler vinkler og beregner lengden på kantene. For å korrigere for feil som kan bygge seg opp, ble det målt opp baselinjer på 10 steder langs trianguleringsnettet. En av baselinje ble målt opp i Alta. For å sjekke bredde og lengdegrad ble det gjennomført astronomiske observasjoner ved de to endepunktene, Hammerfest og Staro-Nekrassowka og 11 andre steder langs buen.
Hvor på jorda er vi?
Viktige begreper
- Lengdegrad
- Breddegrad
- Senit
- Polpunkt
- Deklinasjon
Disse kan du finne mer om her.
For å få et godt resultat av gradmålinger, må vi vite hvor på jorda målingene blir gjort. Skal vi finne ut hvor på jorda vi er, uten å bruke GPS, må vi bruke både globale og lokale koordinater på himmelen.
Breddegraden finner vi ved å måle polhøyden, det vil si hvor høyt over horisonten i nord, himmelens polpunkt er. Skal vi ha et omtrentlig mål nord for ekvator, kan vi måle høyden til Polstjerna siden deklinasjonen til Polstjerna er nesten 90°. Vi kan også måle høyden til en stjerne, eller helst flere stjerner, når den krysser himmelmeridianen i sør. Polhøyden er stjernas høyde minus deklinasjonen til stjerna.
For å finne lengdegraden, trenger vi en nøyaktig klokke, et teleskop og vite hvor nord og sør er. Med å registrere tidspunktet for når en stjerne krysser himmelmeridianen, det vil si når stjerna står rett sør, og vet når den stjerna står i sør samme dag et annet sted, kan vi regne ut lengdegraden i forhold til det annet stedet.
Astronomiske målinger i Hammerfest
Da gradmålingen ble planlagt, fant de ut at Fuglenes i Hammerfest var det beste stedet for å gjøre astronomiske observasjoner. Disse målingene ble gjort av den svenske astronomen Daniel Georg Lindhagen (1818-1906).
Det første som må gjøres er å finne himmelretningene nord-sør og dette kan gjøres ved å observere sola. I denne pdf-fila ser du flere måter å finne nord på ved hjelp av sola.
Deretter må stjerner brukes til å finne polhøyden. Det beste vil være å måle høyden til en stjerne når den krysser himmelmeridianen. Dette skjer to ganger i døgnet, en gang sør for himmelpolen og en gang nord for himmelpolen. Lindhagen observerte stjernene når de krysset himmelmeridianen i sør.
Gjør aktiviteten Struves meridianbue og stjerneobservasjoner (pdf). Du trenger planetariumsprogrammet Stellarium til denne aktiviteten.
Lindhagen visste at polpunktet ville være rundt 70° over horisonten i nord, og 20° fra senit. De første stjernene han valgte å observere, var lyssterke stjerner med samme senitavstand som polpunktet, det vil si stjerner som ville ha en høyde på ca 70° når de krysset himmelmeridianen i sør. Han observerte også et par stjerner som ikke kom like høyt.
Som aktiviteten over viser, var sola oppe eller nært horisonten da Lindhagen observerte stjernene. Det er stjerner er på himmelen hele tiden, men når det er lys klarer ikke våre øyne å se dem.
Jordas atmosfære ligger som et lag rundt jorda. Når sollyset treffer jordas atmosfære spres lyset, og det blå lyset spres mest. Det er dette som gjør at himmelen er blå. Det spredte sollyset er så sterkt at øynene våre ikke klarer å se det lille ekstra lyset som kommer fra stjernene. Lindhagen brukte et instrument med kikkert til sine målinger. Hvis noen omtrent hvor på himmelen stjerna er, kan lyssterke stjerner sees med med kikkert selv når sola.
Advarsel! Å se direkte på sola med kikkert, skader øynene. Så for å se etter stjernene Lindhagen brukte, er det best å vente til det er mørkt.
En grunn til å observere mens det ennå var lyst, var at for å kunne følge med på at måleinstrumentet målte rett måtte de kunne sjekke mot et fast punkt nært horisonten. Til dette brukte de en spiss stein i sør og et annet merke i nord. For å se merket i sør, måtte det være lyst nok til at det var synlig. Merket i nord kunne lyses opp.
Vi kan finne stjernene Lindhagen observerte uten å bruke teleskop når det er mørkt og klarvær. Her er en pdf-fil med beskrivelse for hvordan du kan lage et stjernekart, og ta det med neste gang du er ute og det er klart og mørkt!