Как заниматься наукой в России с помощью бесплатных спутниковых данных
Наша летняя проектно-научная школа 4 года пыталась вовлекать школьников в исследовательскую деятельность. Казалось, что стоит заинтересовать ребенка какой-то интересной задачкой и он будет читать, мастерить, экспериментировать. Честно сказать, получалось плохо. Не знаю как у других групп, у меня за четыре года только один раз получилось так, что дети сами стали заниматься и в итоге переоткрыли малую теорему ферма и раскрасили тор 7 красками. Для меня это еще тем более удивительно было, что в других попытках я выискивал какую-то зрительно наблюдаемую задачу, с возможностью поэкспериментировать, сделать установку (простую, из подручных материалов) и все никак не зажигался интерес. А тут абстрактные математические построения, без практического приложения и люди после занятия уходили что-то считать, да еще со стороны приходили понаблюдать, что же мы с ними делаем. (Задачи были такие: 1) есть уравнение Ферма http://www.pm298.ru/ferma.php, давайте будем рассматривать его не для обычных чисел, а для вычетов по модулю N. Сколько решений будет для уравнения Ферма при малых N (компьютер в помощь)? 2) есть задача четырех красок, она для плоскости или сферы, а хватит ли четырех красок для тора?)
В итоге, у меня есть разочарование в исследовательской работе со школьниками (а вот почитаешь какие проекты на конкурсах Intel или Google делают и диву даешься, как?). Хотя возможно, 25% это хорошая статистика. Если кто из бывших коллег ищет темы для работы, то вот don-beaver подготовил удачную подборку.
Оригинал взят у don_beaver в Как заниматься наукой в России с помощью бесплатных спутниковых данных
В октябре 2012 года я встречался с челябинским НОУ (начное общество учащихся), и меня попросили посоветовать какие-то научные темы для школьников. Запоздало, но выполняю обещание. Суть предложения проста - взять одну из 10 приведенных ниже баз космических или планетарных данных и проанализировать эти данные - это и будет интересная и актуальная исследовательская работа. Базы данных вполне научные и годятся как для школьников, так и для студентов и просто ученых (половину баз данных я использую в своих работах). Я выбирал только те базы, где уже есть готовые картинки и не нужно применять софт для их получения. Но доступные базы данных содержат гораздо больше информации в электронных файлах, которые нужно скачать, изучить формат hdf5, написать программу обработки и т.д. Но это тоже по силам - по крайней мере, студентам и дальше. Эти 10 баз - только капля в море. Если у кого-то есть дополнения - по базам или возможным темам - смело дополняйте.
I. Каждый школьник с помощью космического телескопа НАСА может открыть комету. И она будет названа его именем! Открытие комет делается с помощью упорного труда и вот этих снимков, полученных на орбитальных обсерваториях: http://sohowww.nascom.nasa.gov/data/realtime-images.html
Инструкции и полезные ссылки для любителей открывать кометы - в статье «Науки и жизни»: http://www.nkj.ru/archive/articles/20594/
II. Спутник НАСА «Калипсо» совершает около пятнадцати оборотов в сутки по орбите от полюса до полюса. Он зондирует атмосферу с помощью мощного лазера, регистрируя редкие стратосферные облака, и частые тропосферные грозы, дым от пожаров и пылевые бури, ледники Антарктиды и горные хребты. Вы можете изучить с помощью американского спутника «Калипсо» погоду своего родного Урала или циклоны Африки.
http://www-calipso.larc.nasa.gov/products/lidar/browse_images/show_calendar.php
Вот картинка перламутровых облаков, которую я недавно извлек из данных КАЛИПСО для своих научных задач.
III. Спутники НАСА «Терра» и «Аква».
Эти два спутника беспрерывно фотографируют Землю в разных длинах волн и эти фото появляются на сайте с совсем небольшой задержкой. С их помощью вы можете увидеть из космоса или свой город, или лесные пожары в соседней области, или таяние кромки льда Гренландии, или изучить динамику извержения вулканов на Камчатке или в Южной Америке! Прекрасное дополнение к данным «Калипсо». Данные спутников вот здесь (разрешение можно выбирать самому):
http://lance-modis.eosdis.nasa.gov/cgi-bin/imagery/realtime.cgi
(это только один из вариантов изображений с этих спутников - там есть много чего, ищите. Например, кликните на «Display false-color with true-color» или здесь поищите: http://earthdata.nasa.gov/data/near-real-time-data/rapid-response/modis-subsets)
IV. Земля на Google Map.
http://maps.google.com/
С помощью этой популярной интерактивной карты можно провести массу интересных научных исследований. Например:
Оценка процента зеленых насаждений в центре крупных городов мира.
Рост площади лесов с удалением от крупных городов.
Площадь озер в определенном диапазоне долготы (например от 90 до 100 градусов восточной долготы) как функция широты. Это показывает увлажненность данного региона и количество осадков в нем.
Поиск метеоритных кратеров в диких пустынных местах.
Любой учитель географии поможет вам выбрать тему гугл-исследования.
V. Луна на Гугле
http://www.google.com/moon/
Анализ структуры и видов кратеров, например, поиск двойных кратеров.
Построение распределения кратеров по размеру для разных регионов.
Анализ разброса вещества вокруг кратеров (я использовал гугл-моон для такого анализа и даже включал картинки кратеров с этого сайта в научную статью).
VI Марс. Летайте на Марс на Гугло-ракете!
http://www.google.com/mars/
Можно провести все исследования, упомянутые для Луны, плюс изучить дюны Марса, его полярные ледники и сухие русла. Смотрите, изучайте, находите то, чего не успели найти занятые ученые!
VII. Гугл дает возможность исследования частоты встречаемости слов по русским, английским и другим книгам и источникам. Можно сделать прекрасные лингвистические, социологические и культурологические исследования! Задайте слова. НОУ, Курчатовец, ракета, космос, Марс, бог, наука, атеизм. Или сочетания «научное общество учащихся».
http://books.google.com/ngrams
VIII. База данных по астероидам (двойным, транснептунам и т.д.)
http://www.minorplanetcenter.net/iau/mpc.html
http://www.johnstonsarchive.net/astro/asteroidmoons.html
Я со соавторами активно использую эти базы данных для научных статей. Изучите распределение числа спутников астероидов по расстоянию от центрального тела. А если не в километрах, а в радиусах самого тела? А если построить распределение массы спутника от массы центрального тела или от его вращения? Отгадка происхождения Земли и Луны кроется в этих базах.
IX. База данных по землетрясениям
http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/
http://www.ngdc.noaa.gov/nndc/struts/form?t=101650&s=1&d=1
Если скачать базу данных по землетрясениям (а это 5-параметрическая база данных - время, широта, долгота, глубина, магнитуда), то варианты её исследований (с помощью простейшей компьютерной программы для сортировки) бесконечны. Вы можете заглянуть вглубь нашей Земли - вот попробуйте построить распределение землетрясений по глубине под Японией - и увидите, как уменьшается их число с глубиной, но на 650 километрах число толчков испытывает максимум. Почему? Поройтесь в интернете в поисках объяснения такого поведения землетрясений. Это известный эффект, но неоткрытых феноменов в сейсмологии - масса. Особенно если сравнивать сейсмологические данные с вулканологическими базами, атмосферными, космическими (лунными и солнечными приливами) и т.д. Я написал с десяток статей по изучению распределения землетрясений и их связи с другими планетарными величинами. В этих базах кроется и секрет предсказания разрушительных подземных толчков.
X. База данных по вулканам. Где и что извергается во всем мире - практически в режиме реального времени! Наша Земля - это кипящая кастрюля, и каждый вулкан - это как клапан-свисток на паровом котле.
http://www.volcanodiscovery.com/erupting_volcanoes.html
Это только часть из тех бесчисленных баз данных, которые доступны сейчас бесплатно для каждого. Смело ройтесь на сайтах НАСА и других организаций.
http://www.nasa.gov/missions/index.html
http://quest.nasa.gov/
http://www.sai.msu.su/top100/guide/asteroid.shtml
Сотни научных открытий прячутся в этих базах. Так откройте же их!
В итоге, у меня есть разочарование в исследовательской работе со школьниками (а вот почитаешь какие проекты на конкурсах Intel или Google делают и диву даешься, как?). Хотя возможно, 25% это хорошая статистика. Если кто из бывших коллег ищет темы для работы, то вот don-beaver подготовил удачную подборку.
Оригинал взят у don_beaver в Как заниматься наукой в России с помощью бесплатных спутниковых данных
В октябре 2012 года я встречался с челябинским НОУ (начное общество учащихся), и меня попросили посоветовать какие-то научные темы для школьников. Запоздало, но выполняю обещание. Суть предложения проста - взять одну из 10 приведенных ниже баз космических или планетарных данных и проанализировать эти данные - это и будет интересная и актуальная исследовательская работа. Базы данных вполне научные и годятся как для школьников, так и для студентов и просто ученых (половину баз данных я использую в своих работах). Я выбирал только те базы, где уже есть готовые картинки и не нужно применять софт для их получения. Но доступные базы данных содержат гораздо больше информации в электронных файлах, которые нужно скачать, изучить формат hdf5, написать программу обработки и т.д. Но это тоже по силам - по крайней мере, студентам и дальше. Эти 10 баз - только капля в море. Если у кого-то есть дополнения - по базам или возможным темам - смело дополняйте.
I. Каждый школьник с помощью космического телескопа НАСА может открыть комету. И она будет названа его именем! Открытие комет делается с помощью упорного труда и вот этих снимков, полученных на орбитальных обсерваториях: http://sohowww.nascom.nasa.gov/data/realtime-images.html
Инструкции и полезные ссылки для любителей открывать кометы - в статье «Науки и жизни»: http://www.nkj.ru/archive/articles/20594/
II. Спутник НАСА «Калипсо» совершает около пятнадцати оборотов в сутки по орбите от полюса до полюса. Он зондирует атмосферу с помощью мощного лазера, регистрируя редкие стратосферные облака, и частые тропосферные грозы, дым от пожаров и пылевые бури, ледники Антарктиды и горные хребты. Вы можете изучить с помощью американского спутника «Калипсо» погоду своего родного Урала или циклоны Африки.
http://www-calipso.larc.nasa.gov/products/lidar/browse_images/show_calendar.php
Вот картинка перламутровых облаков, которую я недавно извлек из данных КАЛИПСО для своих научных задач.
III. Спутники НАСА «Терра» и «Аква».
Эти два спутника беспрерывно фотографируют Землю в разных длинах волн и эти фото появляются на сайте с совсем небольшой задержкой. С их помощью вы можете увидеть из космоса или свой город, или лесные пожары в соседней области, или таяние кромки льда Гренландии, или изучить динамику извержения вулканов на Камчатке или в Южной Америке! Прекрасное дополнение к данным «Калипсо». Данные спутников вот здесь (разрешение можно выбирать самому):
http://lance-modis.eosdis.nasa.gov/cgi-bin/imagery/realtime.cgi
(это только один из вариантов изображений с этих спутников - там есть много чего, ищите. Например, кликните на «Display false-color with true-color» или здесь поищите: http://earthdata.nasa.gov/data/near-real-time-data/rapid-response/modis-subsets)
IV. Земля на Google Map.
http://maps.google.com/
С помощью этой популярной интерактивной карты можно провести массу интересных научных исследований. Например:
Оценка процента зеленых насаждений в центре крупных городов мира.
Рост площади лесов с удалением от крупных городов.
Площадь озер в определенном диапазоне долготы (например от 90 до 100 градусов восточной долготы) как функция широты. Это показывает увлажненность данного региона и количество осадков в нем.
Поиск метеоритных кратеров в диких пустынных местах.
Любой учитель географии поможет вам выбрать тему гугл-исследования.
V. Луна на Гугле
http://www.google.com/moon/
Анализ структуры и видов кратеров, например, поиск двойных кратеров.
Построение распределения кратеров по размеру для разных регионов.
Анализ разброса вещества вокруг кратеров (я использовал гугл-моон для такого анализа и даже включал картинки кратеров с этого сайта в научную статью).
VI Марс. Летайте на Марс на Гугло-ракете!
http://www.google.com/mars/
Можно провести все исследования, упомянутые для Луны, плюс изучить дюны Марса, его полярные ледники и сухие русла. Смотрите, изучайте, находите то, чего не успели найти занятые ученые!
VII. Гугл дает возможность исследования частоты встречаемости слов по русским, английским и другим книгам и источникам. Можно сделать прекрасные лингвистические, социологические и культурологические исследования! Задайте слова. НОУ, Курчатовец, ракета, космос, Марс, бог, наука, атеизм. Или сочетания «научное общество учащихся».
http://books.google.com/ngrams
VIII. База данных по астероидам (двойным, транснептунам и т.д.)
http://www.minorplanetcenter.net/iau/mpc.html
http://www.johnstonsarchive.net/astro/asteroidmoons.html
Я со соавторами активно использую эти базы данных для научных статей. Изучите распределение числа спутников астероидов по расстоянию от центрального тела. А если не в километрах, а в радиусах самого тела? А если построить распределение массы спутника от массы центрального тела или от его вращения? Отгадка происхождения Земли и Луны кроется в этих базах.
IX. База данных по землетрясениям
http://earthquake.usgs.gov/earthquakes/
http://www.ngdc.noaa.gov/nndc/struts/form?t=101650&s=1&d=1
Если скачать базу данных по землетрясениям (а это 5-параметрическая база данных - время, широта, долгота, глубина, магнитуда), то варианты её исследований (с помощью простейшей компьютерной программы для сортировки) бесконечны. Вы можете заглянуть вглубь нашей Земли - вот попробуйте построить распределение землетрясений по глубине под Японией - и увидите, как уменьшается их число с глубиной, но на 650 километрах число толчков испытывает максимум. Почему? Поройтесь в интернете в поисках объяснения такого поведения землетрясений. Это известный эффект, но неоткрытых феноменов в сейсмологии - масса. Особенно если сравнивать сейсмологические данные с вулканологическими базами, атмосферными, космическими (лунными и солнечными приливами) и т.д. Я написал с десяток статей по изучению распределения землетрясений и их связи с другими планетарными величинами. В этих базах кроется и секрет предсказания разрушительных подземных толчков.
X. База данных по вулканам. Где и что извергается во всем мире - практически в режиме реального времени! Наша Земля - это кипящая кастрюля, и каждый вулкан - это как клапан-свисток на паровом котле.
http://www.volcanodiscovery.com/erupting_volcanoes.html
Это только часть из тех бесчисленных баз данных, которые доступны сейчас бесплатно для каждого. Смело ройтесь на сайтах НАСА и других организаций.
http://www.nasa.gov/missions/index.html
http://quest.nasa.gov/
http://www.sai.msu.su/top100/guide/asteroid.shtml
Сотни научных открытий прячутся в этих базах. Так откройте же их!