Az idei diákolimpia csapatversenye és amatőrcsillagászati vonatkozásai
A csapatverseny minden évben egy különleges része a Nemzetközi Csillagászati és Asztrofizikai Diákolimpiának (IOAA). A 2017-es thaiföldi verseny óta (amióta nem nemzeti, hanem összesorsolt, nemzetközi csapatokban kerülnek megmérettetésre az adott év olimpikonjai) a csapatmunka lehetőséget ad az egyes nemzetek versenyzőinek egymás kultúrájának megismerésére, így szorosabb kapcsolat kialakítására. A csapatverseny volt már a klasszikusabb feladatmegoldás egy átlagos versenyfordulóban (pl. India, 2016.), az olimpia ideje alatt elvégezhetően egy közeli hegy magasságának megmérése (Kína, 2018.), vagy egyfajta kvízverseny (Magyarország, 2019.); ez mindig az adott év szervezői gárdájának kreativitásán múlik.
Idén azonban bármely eddigi évnél fontosabb feladat hárult az IOAA helyett megszervezett Nemzetközi Csillagászati és Asztrofizikai e-Verseny (GeCAA) csapatverseny számára. Egyrészt, bár egy, a versenyzők által létrehozott Discord szerver is sokat segített ebben, ez volt hivatott pótolni nemcsak részben, hanem egészben a kultúrák érintkezési felületét, így hatalmas szerepet játszott egymás megismerésének segítésében; másrészt, magában a versenyben elfoglalt jelentősége is jóval nagyobb volt előző évekhez képest, hiszen többen is voltak olyanok, akik az egyéni versenyben nem, hanem csak a csapatversenyben vehettek részt. Ilyen volt például India, aki, mivel nem látta garantáltnak az egyéni verseny sportszerűségét, csak a csapatversenyre állított fel csapatot, illetve néhány nemzet, többek között a brazilok és a románok, akik külön csapatot delegáltak a verseny egyéni és csapatverseny részére, hogy több versenyzőjük juthasson nemzetközi szereplés lehetőségéhez.
A mezőny többnyire 7, néhány esetben 6 fős csapatokból állt, amelyek egy-egy csillagképről kapták a nevüket, és úgy voltak összeállítva, hogy tagjai a lehető legnagyobb mértékben legyenek szétszórva a Földön. Én a Sextans csapatban voltam hat csapattársammal együtt: Petra Horvátországból, Vlad Ukrajnából, Dai Kínából, Dhvanit Indiából, Andres Kolumbiából és Abdulrahman Katarból. Már a csapatversenyt megelőző egyéni verseny előtt felvettük egymással a kapcsolatot e-mailben, majd megpróbáltunk találni egy mindannyiunk számára megfelelő platformot a kommunikáció egyszerűsítésének érdekében. Ez jóval nehezebb volt, mint amilyennek első ránézésre tűnhet, mivel Kínában majdnem minden, nem Kínából származó közösségi oldal le van tiltva, Indiában pedig minden Kínából származóval történik ugyanez, szóval dzerintem nem kell tovább magyaráznom a patthelyzetünket. Végül Dainak sikerült egy VPN (Virtual Private Network) segítségével (engedélykérés után) megoldania a helyzetet, és bár ennek lassúságából adódtak később nehézségek, végre megalakulhatott a Discord-csoportunk.
A szeptember utolsó hétvégéjén megrendezett egyéni verseny után hétfőn meghallgathattuk Catherine Coleman, a NASA űrhajósának előadását, amely Prof. Erin Kara asztrofizikus későbbi előadásával együtt elérhető itt: https://gecaa.ee/lecture-recordings/ A két Space Shuttle küldetést megélt, és az ISS-en 159 napot eltöltött űrhajós előadása során kiemelte a csapatmunka fontosságát mind az ISS-en, mind pedig az élet más területein, és sok sikert kívánt mindannyiunknak az azutáni bő két hétben folyó csapatversenyhez. Közvetlenül ezután lekerült a lepel a csapatverseny két feladatáról. Az első feladat egy elméleti-adatfeldolgozási feladat volt, amelyben bonyolultabb matematikai módszerek segítségével kellett a PIXIE műhold adott hullámhosszokon vett érzékenységéből és néhány egyéb megadott összefüggésből megállapítani, hogy elegendő-e a mérési pontosság a kozmikus mikrohullámú háttérsugárzás bizonyos paramétereinek mérhetőségéhez. A második feladatot meglátva egyértelművé vált, hogy a csapatok Földön való minél nagyobb szétszórtsága nem csupán a kultúrák érintkeztetésének eszköze: A feladatunk a Hold és Föld középpontjai távolságának meghatározása volt 2020. október 6-án, 12:00 UT-kor saját méréseinkből. A feladatok elérhetőek itt: https://gecaa.ee/competition-problems-and-solutions/ A feladat szövege a Hold parallaxisának mérését javasolta egy lehetséges módszerként, amelyhez nyilvánvalóan szükség van az elegendően nagy bázisvonalra az észlelők között, hiszen a Föld átmérője a Holdról alig két fok alatt látszik. Ez megegyezik azzal a szögkülönbséggel, amivel két földi észlelőtől figyelve maximálisan eltérően látszhat a Hold az égi háttérhez képest. Természetesen a feladat láttán amatőrcsillagászként nem fértem a bőrömbe örömömtől, hiszen egyáltalán nem számítottam arra, hogy nemcsak elméleti és adatfeldolgozási, hanem észlelési feladatunk is lesz.
A cikk szerzője, Varga Vázsony távcsövével.
Vlad, Dai és Dhvanit megoldották a PIXIE-s feladatot, én pedig elvállaltam az észlelési feladatban a vezetői szerepet, Petra, Vlad, Abdulrahman és Andres segítségével. Már az első napokban kidolgoztam egy módszert, amellyel a két észlelő földrajzi pozíciójából, a Hold tőlük észlelt második ekvatoriális koordinátáiból, valamint a szimultán észlelés pontos időpontjából meghatározható a Hold és a Föld középpontjainak távolsága. A terv szerint páronként több ilyen mérést végeztünk volna mind a meghatározott időpont előtt, mind pedig utána, amelyek segítségével megfelelő hibaszámítással együtt becslést tudtunk volna adni a kérdezett távolságra az adott időpillanatban. Sajnálatos módon azonban erre nem kerülhetett sor, mivel rajtam kívül csak a zágrábi Petra és a kijevi Vlad rendelkezett megfelelő eszközökkel, közöttünk pedig túl rövid volt a bázisvonal megfelelő pontosságú mérések végzéséhez. Ehhez még hozzájárult az is, hogy az októberi időjárás egyáltalán nem volt kegyes hozzánk, ez pedig azzal együtt, hogy természetesen egyikőjüknek sem volt évtizedes észlelési gyakorlata, ellehetetlenítette az ívpercnél nagyobb pontosságú méréseket. Ezután az az ötletem született, hogy használjuk fel a Hold csillagfedéseit, mivel azok igazán nagy pontossággal teszik mérhetővé a Hold pozícióját. Többször próbálkoztunk ezzel, azonban egyszer se sikerült mindkét észlelőnek mind a ki-, mind a belépés időpontjait kimérni – a felhők mindig közbeszóltak.
A leadási határidő közeledtével el kellett vetnünk a tisztán észlelési módszerek használatát, és a (feladat szövegében felhasználhatónak írt) Hold sugarának ismeretében dolgoztunk ki egy új módszert a kért adat kimérésére. Szerencsére készítettünk néhány fotót a Holdról a mérések során, amelyekből néhányon látszott a környezetében két-két csillag is, amelyek segítségével ki tudtuk mérni a Hold igen pontos második ekvatoriális koordinátáit, valamint szögátmérőjét. Utóbbiból annak észlelőtől mért távolsága, amiből pedig az első segítségével a Föld középpontjától mért távolsága kiszámolható volt. Három ilyen különböző időpontban végzett mérésünkből ismertük a két égitest középpontjainak távolságát. Emellett több különböző, a Holdról készített fényképen annak fázisát lemérve néhány közelítés alkalmazásával lineáris regresszióval meghatároztuk a Hold szinodikus, majd abból a sziderikus periódusát. Előbbire (35,0 ± 2,2) nap, utóbbira (31,9 ± 1,8) nap adódott. Láthatóan a valódi értékek (29,5 nap ill. 27,3 nap) nincsenek hibahatáron belül, ami vélhetően valamilyen szisztematikus hibával magyarázható, vagy esetleg azzal, hogy túl durva közelítéseket alkalmaztunk. A három mérési pont és a periódusidő ismeretében kéttestproblémaként megoldva elméletileg megkapható a pálya félnagytengelye, excentricitása, valamint a legutóbbi pericentrum-átmenet időpontja, amelyekből tetszőleges időpillanatra, így a kértre is meghatározható a két égitest távolsága. Azonban ismét rá kellett ébrednünk az elmélet és a gyakorlat különbözőségére: Ami elméletben működik, az a gyakorlatban nem feltétlenül. A fotókon a Hold látszó szögátmérője kimérésének pedig valamiért meglepően nagy hibája volt, így ezen módszerrel teljesen irreális adatokat kaptunk volna. Végül a távolságot az időpontok egymáshoz való közelségét kihasználva a három mért távolság átlagaként közelítettük, amivel azt kaptuk, hogy a Hold-Föld távolság október 6-án 12:00 UTC-kor (360000 ± 44000) km volt, ami hibahatáron belül megegyezik az utólag a Stellarium adataiból kiszámolt 402000 km-es értékkel.
A mérés fő tanulsága talán az, hogy az elmélet és a gyakorlat sokszor nagyon is különböző, és bármennyire legyünk is elméletből felkészültek, a valós mérési eredményekből nem feltétlenül lehet mindent olyan gördülékenyen meghatározni, mint ahogy azt papíron előre levezetjük; illetve, hogy gyakran olyan helyeken jöhetnek szembe jelentős hibaforrások, ahol azokra a legkevéssé számítanánk (például a kimért szögátmérő hibája).
Rengeteg munkával járt a csapatverseny, jóval többel, mint amire számítottam. Mivel a mérési módszert csak a leadási határidő előtt három nappal véglegesítettük, és mivel a mérési adatok feldolgozásának felét, valamint a számítások elvégzését és a megoldást tartalmazó, tudományos cikkhez hasonló dokumentum elkészítését én vállaltam el (annak ellenére is, hogy az utolsó napokban a három napból egyszer bementem iskolába, valamint megírtam a jövő évi IOAA válogatójának az első fordulóját – amire mindenkinek szeretettel hívom fel a figyelmét, aki jövőre legfeljebb végzős gimnazista lesz, tehát még indulhat a 2022-es IOAA-n- bár végig ezzel foglalkoztam, épp csak sikerült leadási határidőre befejeznünk a feladatokat.
A rengeteg munka azonban meghozta a gyümölcsét: a 42 csapatból a maximális pontszámú elméleti-adatfeldolgozási és a 6. legjobb észlelési feladattal összesítésben sikeresen megszereztük az előkelő második helyet. Az első helyen is egy magyar versenyző, Mátéfy Ádám csapata, a Reticulum végzett.
Ez a csapatverseny azonban jóval többet adott mindannyiunk számára, mint egy második helyet: a csapatmunkához való képességünk fejlődését, szakmai tudásunk és tapasztalatunk gyarapodását, nagy gyakorlatszerzést az angol köznyelv és szaknyelv használatában egyaránt, az interkulturális érintkezéseket – és végül, de legkevéssé sem utolsó sorban barátokat. Így bár természetesen nagyon várom a 2021. őszi 14. IOAA-t Kolumbiában, ahol személyes találkozások is megvalósulhatnak, ez is mindenképpen egy olyan emlék marad, amire mindig boldogan és büszkén tekinthetek majd vissza.
Varga Vázsony
Budapesti Fazekas Mihály Gyakorló Általános Iskola és Gimnázium
GeCAA egyéni ezüstérmes, csapatban 2. helyezett
