Координаты солнца на небе. Небесные координаты и звёздные карты

Лабораторная работа.

“Изучение звездного неба с помощью подвижной карты” Цель: Научиться определять вид звездного неба в любой момент суток произвольного дня года. Научиться находить на карте созвездия, туманности, млечный Путь, Северный полюс мира, Полярную звезду, точки весеннего равнодействия, небесный экватор, эклиптику, положение Солнца на эклиптике, видимую и невидимую части небосвода. Научиться находить зенит и определять созвездия в зените. Научиться определять координаты звезд. Теория:

Подвижная карта звездного неба позволяет определить вид звездного неба в любой момент суток произвольного дня года и быстро решать ряд практических задач на условия видимости небесных светил.

На карте показаны созвездия, состоящие из ярких звезд до 3-ей звездной величины, а также некоторые более слабые звезды, дополняющие первичные очертания созвездий. Звезды изображены черными кружечками разных размеров: чем ярче звезда, тем более крупные кружки их изображают. Основные звезды созвездий обозначены буквами греческого алфавита. Крупными тесно расположенных точек представлены яркие звездные скопления, а штриховой – яркие туманности. Полоса, выполненная в виде точек, изображает МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ.

В центре карты расположен Северный полюс мира и рядом с ним Полярная звезда (α Малой медведицы). От Северного полюса мира расходятся радиусы, изображающие прямое восхождение (α), выраженное в часах. Начальный круг склонения, оцифрованный нулем (0)”, проходит через точку весеннего равноденствия, обозначенная знаком ¡. Диаметрально противоположный круг склонения с прямым восхождением α = 12 ч проходит через точку осеннего равнодействия.

Концентрические окружности на карте изображают небесные параллели, а числа у точек их пересечения с нулевым (0 ч) и 12-ти часовым кругами склонения показывают их склонение (δ), выраженное в градусах. Третья по счету от Полюса мира окружность, оцифрованная 0 0 , представляет собой небесный экватор, внутри которого расположена северная небесная полусфера, а вне его – пояс южной небесной полусферы до склонения δ = (-45 0). Так как в действительности диаметры небесных параллелей меньше диаметра небесного экватора, а на карте небесные параллели южной полусферы вынужденно изображены больших размеров, то вид созвездий южного неба несколько искажен, что следует иметь в виду при изучении звездного неба.

Эклиптика изображена на карте эксцентрическим овалом, пересекающимся с небесным экватором в двух равнодействующих точках.

На обрезе карты нанесены названия месяцев года и даты. Направление счета месяцев, дат и прямого восхождения – по вращению часовой стрелки. В этом же направлении следует изображать перемещение Солнца по эклиптике.

В карте приложен накладной круг, внутри которого начерчены оцифрованные пересекающиеся овалы, а по обрезу нанесен часовой лимб, изображающий часы суток по среднему солнечному времени T l. Направление счета времени на этом лимбе – против часовой стрелки.

Внутренний вырез в накладном круге делается по овалу, оцифрованному числом наиболее близким к географической широте местности, в которой карта будет использоваться.

Контур овального выреза в наклонном круге изображает горизонт, и его основные точки обозначены буквами Ю (точка юга), З (точка запада), С (точка севера) и В (точка востока). Между точками Ю и С необходимо натянуть темную нить, который изображают небесный меридиан. При работе с картой, накладной круг накладывается на карту всегда концентрично, причем нить (небесный меридиан) должна обязательно проходить через Северный полюс мира. Тогда отрезок нити, расположенный между Северным полюсом мира и точкой Ю, представит южную половину небесного меридиана, а остальной ее отрезок – северную ее половину.

Наложив круг концентрично на карту, необходимо на нити отметить (хотя бы узелком) точку ее пересечения с небесной параллелью, склонение которой равно географической широте (или близко к ней) места наблюдений. Эта точка, лежащая вблизи центра накладного круга, изобразит зенит.

Чтобы определить вид звездного неба на интересующий момент суток определенного дня года (даты), достаточно наложить круг концентрично на карту (нить – меридиан проходит через Полюс мира) так, чтобы штрих момента времени совпадал со штрихом заданной карты, и тогда звезды, находящиеся в данный момент над горизонтом, окажутся расположенными внутри овального выреза.

Звезды, закрытые накладным кругом, в этот момент не видны, так как находятся под горизонтом. Северный полюс мира изображен в центре карты. Линии, исходящие от Северного полюса мира, показывают расположение кругов склонения. На звездной карте для двух ближайших кругов склонение угловое расстояние равно 2 часам. Небесные параллели нанесены через 30. С их помощью производят отсчет склонения светил δ. Точки пересечения эклиптики с экватором, для которых прямое восхождение 0 и 12 часов, называются соответственно точками весеннего ¡ и осеннего равноденствий. По краю звездной карты нанесены месяцы и числа, а накладном круге – часы.

Для определения местоположения небесного светила необходимо месяц, число, указанные на звездной карте, совместить с часом наблюдения на накладном круге.

На карте зенит расположен вблизи центра выреза (в точке пересечения нити, изображающий небесный меридиан с небесной параллелью, склонение которой равно географической широте места наблюдения).

Оборудование: Подвижная карта звездного неба. Накладной круг. Порядок выполнения работы: Установить подвижную карту звездного неба на день и час наблюдения и назвать созвездия, расположенные в южной части неба от горизонта до полюса мира; на востоке – от горизонта до полюса мира. Найти созвездия, расположенные между точками запада и севера 10 октября в 21 час. Проверить правильность определения визуальным наблюдением звездного неба. Найти на звездной карте созвездия с обозначенными в них туманностями и проверить, можно ли их наблюдать невооруженным глазом. Определить, будут ли видны созвездия Девы, Рака, Весов в полночь 15 сентября? Какое созвездие в это же время будет находиться вблизи горизонта на севере? Определить, какие из перечисленных созвездий: Малая Медведица, Волопас, Возничий, Орион – для данной широты будут незаходящими? Ответить на вопрос: может ли для вашей широты 20 сентября Андромеда находиться в зените? На карте звездного неба найти любые из перечисленных созвездий: Большая Медведица, Кассиопея, Андромеда, Пегас, Лебедь, Лира, Геркулес, Северная корона – и определить приближенно небесные координаты (склонение и прямое восхождение) звезд этих созвездий. Определить, какое созвездие будет находиться вблизи горизонта 5 мая в полночь?

Отчет по данной работе должен включать письменные ответы на все пункты порядка выполнения работы.

Лабораторная работа.

“Изучение звездного неба с помощью подвижной карты” Цель: Научиться определять вид звездного неба в любой момент суток произвольного дня года. Научиться находить на карте созвездия, туманности, млечный Путь, Северный полюс мира, Полярную звезду, точки весеннего равноденствия, небесный экватор, эклиптику, положение Солнца на эклиптике, видимую и невидимую части небосвода. Научиться находить зенит и определять созвездия в зените. Научиться определять координаты звезд. Оборудование: Подвижная карта звездного неба. Накладной круг. Ход работы:

Задание 1. В южной части звездного неба 11 октября в 13 часов можно наблюдать созвездия: Гидра, Дева, Волопас, Гончие псы. Границы созвездий: Большая Медведица и Дракон, Малая Медведица. На востоке: Дельфин, Лисичка, Лебедь, Дракон (граница) и Цефей (граница).

Задание 2. 10 октября в 21 час между точками Запада и Севера можно наблюдать созвездия: Змея (г), Геркулес (г), Северная Корона, Дракон, Малая Медведица (г), Цефей (г), Жираф (г), Персей (г), Телец (г).

Задание 3. Туманности невооруженным глазом можно наблюдать в созвездиях Андромеда и Орион.

Задание 4. 15 сентября в полночь видны созвездия: Рак (частично), на севере вблизи горизонта находится Большая Медведица.

Задание 5. Для широты 55 0 незаходящими будут созвездия: Малая Медведица и Волопас.

Задание 7.

Звезда	Название	α (ч, мин)	δ (о;)
α Лира	Вега
α Лебедь	Денеб
β Персей	Алголь
α Малая Медведица	Полярная
ε Большая Медведица	Мицар
α Андромеда

Вывод:

В ходе работы мы научились определять вид звездного неба в любой момент суток произвольного дня года, находить на карте звездные объекты: созвездия, туманности, Северный полюс и т. д., определять координаты небесных объектов и по координатам находит эти объекты.

Лабораторная работа.

“Изучение звездного неба с помощью подвижной карты” Цель:__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ Оборудование:______________________________________________________________________________________________________________________________________________ Ход работы:

Задание 1. _____________ в Калининграде можно наблюдать созвездия…

В южной части неба:___________________________________________________________

В восточной части неба:_______________________________________________________

Созвездия:_________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Задание 3. Найдите на звездной карте созвездия с обозначенными в них туманностями и проверьте, можно ли их наблюдать невооруженным глазом.__________________________

_____________________________________________________________________________

Задание 4. Будут ли видны созвездия Девы, Рака, Весов в полночь 15 сентября? Какое созвездие в это же время будет находиться вблизи горизонта на севере?________________

_____________________________________________________________________________

Задание 5. Какие из перечисленных созвездий: Малая Медведица, Волопас, Возничий, Орион для данной широты будут незаходящими?___________________________________

_____________________________________________________________________________

Задание 6. Может ли для вашей широты 20 сентября Андромеда находиться в зените? Когда? _______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________________

Задание 7. На карте звездного неба найдите пять созвездий Кассиопея, Андромеда, Пегас, Лебедь, Лира и определить приближенно небесные координаты (склонение и прямое восхождение) α – звезд этих созвездий.

Название	Склонение	Прямое восхождение

_____________________________________________________________________________

Вывод:___________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________

Идеями. Таким вот образом примирительно завершится наша заочная дискуссия с оппонентами,основываясь на результатах которой продолжится рассмот­рение многогранности творчества и любви как фундаментальных аспектов экологии человеческого духа. "И будет Свет, " Мы рубим ступени, И посрамится Тьма, Ни шагу назад! И сокрушится все, ...

Исключительно сложна и требует перекрестных проверок дат разными методами. Эта программа реализована автором в следующей форме. 1) Разработаны новые экспериментально-статистические методики датирования древних событий (краткое изложение см. в статьях -, а подробное - в книге ). 2) Их эффективность экспериментально проверена на достаточно большом материале средневековой...

Чтобы сделать звездную карту, изображающую созвездия на плоскости, надо знать координаты звезд. Координаты звезд относительно горизонта, например высота, хотя и наглядны, но непригодны для составления карт, так как все время меняются. Надо использовать такую систему координат, которая вращалась бы вместе со звездным небом. Она называется экваториальной системой. В ней одной координатой является угловое расстояние светила от небесного экватора, называемое склонением (рис. 19). Оно меняется в пределах ±90° и считается положительным к северу от экватора и отрицательным - к югу. Склонение аналогично географической широте.

Вторая координата аналогична географической долготе и называется прямым восхождением а.

Рис. 18. Суточные пути Солнца над горизонтом в разные времена года при наблюдениях: а - в средних географических широтах; б - на экваторе Земли.

Рис. 19. Экваториальные координаты.

Рис. 20. Высота светила в верхней кульминации.

Прямое восхождение светила М измеряется углом между плоскостями большого круга, проведенного через полюсы мира и данное светило и большого круга, проходящего через полюсы мира и точку весеннего равноденствия (рис. 19). Этот угол отсчитывают от точки весеннего равноденствия Т против хода часовой стрелки, если смотреть с северного полюса. Он изменяется от 0 до 360° и называется прямым восхождением потому, что звезды, расположенные на небесном экваторе, восходят в порядке возрастания их прямого восхождения. В этом же порядке они кульминируют друг за другом. Поэтому а выражают обычно не в угловой мере, а во временной, и исходят из того, что небо за поворачивается на 15°, а за 4 мин - на 1°. Поэтому прямое восхождение 90° иначе будет 6 ч, а 7 ч 18 мин . В единицах времени по краям звездной карты надписывают прямые восхождения.

Существуют также и звездные глобусы, где звезды изображены на сферической поверхности глобуса.

На одной карте можно изобразить без искажений только часть звездного неба Начинающим пользоваться такой картой трудно, потому что они не знают, какие созвездия видны в данное время и как они расположены относительно горизонта. Удобнее подвижная карта звездного неба. Идея ее устройства проста. На карту наложен круг с вырезом, изображающим линию горизонта. Вырез горизонта эксцентричен, и при вращении накладного круга в вырезе будут видны созвездия, находящиеся над горизонтом в разное время. Как пользоваться такой картой, сказано в приложении VII.

(см. скан)

2. Высота светил в кульминации.

Найдем зависимость между высотой светила М в верхней кульминации, его склонением 6 и широтой местности

На рисунке 20 изображены отвесная линия ось мира и проекции небесного экватора и линии горизонта (полуденная линия) на плоскость небесного меридиана Угол между полуденной линией и осью мира равен, как мы знаем, широте местности Очевидно, наклон плоскости небесного экватора к горизонту, измеряемый углом равен 90° - (рис. 20). Звезда М со склонением 6, кульминирующая к югу от зенита, имеет в верхней кульминации высоту

Из этой формулы видно, что географическую широту можно определить, измеряя высоту любой звезды с известным склонением 6 в верхней кульминации. При этом следует учитывать, что если звезда в момент кульминации находится к югу от экватора, то ее склонение отрицательно.

(см. скан)

3. Точное время.

Для измерения коротких промежутков времени в астрономии основной единицей является средняя длительность солнечных суток, т. е. средний промежуток времени между двумя верхними (или нижними) кульминациями центра Солнца. Среднее значение приходится использовать, потому что в течение года длительность солнечных суток слегка колеблется. Это связано с тем, что Земля обращается вокруг Солнца не по кругу, а по эллипсу и скорость ее движения при этом немного меняется. Это и вызывает небольшие неравномерности в видимом движении Солнца по эклиптике в течение года.

Момент верхней кульминации центра Солнца, как мы уже говорили, называется истинным полднем. Но для проверки часов, для определения точного времени нет надобности отмечать по ним именно момент кульминации Солнца. Удобнее и точнее отмечать моменты кульминации звезд, так как разность моментов кульминации любой звезды и Солнца точно известна для любого времени. Поэтому для определения точного времени с помощью специальных оптических приборов отмечают моменты кульминаций звезд и проверяют по ним правильность хода часов, «хранящих» время. Определяемое таким образом время было бы абсолютно точным, если бы наблюдаемое вращение небосвода происходило со строго постоянной угловой скоростью. Однако оказалось, что скорость вращения Земли вокруг оси, а следовательно и видимое вращение небесной

сферы, испытывает со временем очень небольшие изменения. Поэтому для «хранения» точного времени сейчас используются специальные атомные часы, ход которых контролируется колебательными процессами в атомах, происходящими на неизменной частоте. Часы отдельных обсерваторий сверяются по сигналам атомного времени. Сравнение времени, определяемого по атомным часам и по видимому движению звезд, позволяет исследовать неравномерности вращения Земли.

Определение точного времени, его хранение и передача по радио всему населению составляют задачу службы точного времени, которая существует во многих странах.

Сигналы точного времени по радио принимают штурманы морского и воздушного флота, многие научные и производственные организации, нуждающиеся в знании точного времени. Знать точное время нужно, в частности, и для определения географических долгот разных пунктов земной поверхности.

4. Счет времени. Определение географической долготы. Календарь.

Из курса физической географии СССР вам известны понятия местного, поясного и декретного счета времени, а также что разность географических долгот двух пунктов определяют по разности местного времени этих пунктов. Эта задача решается астрономическими методами, использующими наблюдения звезд. На основании определения точных координат отдельных пунктов производится картографирование земной поверхности.

Для счета больших промежутков времени люди с древних пор использовали продолжительность либо лунного месяца, либо солнечного года, т. е. продолжительность оборота Солнца по эклиптике. Год определяет периодичность сезонных изменений. Солнечный год длится 365 солнечных суток 5 часов 48 минут 46 секунд. Он практически несоизмерим с сутками и с длиной лунного месяца - периодом смены лунных фаз (около 29,5 сут). Это и составляет трудность создания простого и удобного календаря. За многовековую историю человечества создавалось и использовалось много различных систем календарей. Но все их можно разделить на три типа: солнечные, лунные и лунно-солнечные. Южные скотоводческие народы пользовались обычно лунными месяцами. Год, состоящий из 12 лунных месяцев, содержал 355 солнечных суток. Для согласования счета времени по Луне и по Солнцу приходилось устанавливать в году то 12, то 13 месяцев и вставлять в год добавочные дни. Проще и удобнее был солнечный календарь, применявшийся еще в Древнем Египте. В настоящее время в большинстве стран мира принят тоже солнечный календарь, но более совершенноро устройства, называемый григорианским, о котором говорится дальше.

При составлении календаря необходимо учитывать, что продолжительность календарного года должна быть как можно ближе к продолжительности оборота Солнца по эклиптике и что календарный год должен содержать целое число солнечных суток, так как неудобно начинать год в разное время суток.

Этим условиям удовлетворял календарь, разработанный

александрийским астрономом Созигеном и введенный в 46 г. до н. э. в Риме Юлием Цезарем. Впоследствии, как вам известно из курса физической географии, он получил название юлианского или старого стиля. В этом календаре годы считаются трижды подряд по 365 сут и называются простыми, следующий за ними год - в 366 сут. Он называется високосным. Високосными годами в юлианском календаре являются те годы, номера которых без остатка делятся на 4.

Средняя продолжительность года по этому календарю составляет 365 сут 6 ч, т. е. она примерно на 11 мин длиннее истинной. В силу этого старый стиль отставал от действительного течения времени примерно на 3 сут за каждые 400 лет.

В григорианском календаре (новом стиле), введенном в СССР в 1918 г. и еще ранее принятом в большинстве стран, годы, оканчивающиеся на два нуля, за исключением 1600, 2000, 2400 и т. п. (т. е. тех, у которых число сотен делится на 4 без остатка), не считаются високосными. Этим и исправляют ошибку в 3 сут, накапливающуюся за 400 лет. Таким образом, средняя продолжительность года в новом стиле оказывается очень близкой к периоду обращения Земли вокруг Солнца.

К XX в. разница между новым стилем и старым (юлианским) достигла 13 сут. Поскольку в нашей стране новый стиль был введен только в 1918 г., то Октябрьская революция, совершенная в 1917 г. 25 октября (по старому стилю), отмечается 7 ноября (по новому стилю).

Разница между старым и новым стилями в 13 сут сохранится и в XXI в., а в XXII в. возрастет до 14 сут.

Новый стиль, конечно, не является совершенно точным, но ошибка в 1 сут накопится по нему только через 3300 лет.

Урок 4/4

Тема: небесные координаты и звездные карты .

Цель: Познакомить учащихся с небесной средой и ее вращением, ориентировкой по небу. Рассмотреть горизонтальную систему координат, изменение координаты и понятие кульминации светил, перевод градусной меры в часовую и обратно.

Задачи :
1. Обучающая : ввести понятия: суточное движение светил; небесной сферы и горизонтальной системы координат; прецессии; заходящие, невосходящие, незаходящие светила; кульминация, продолжить формирование умения работать с ПКЗН и астрономических способах ориентирование на местности по звездам. Об астрономических методах исследований астрономических наблюдениях и измерениях и угломерных астрономических инструментах (высотомер, теодолит и т.д.). О космических явлении - вращении Земли вокруг своей оси и об ее следствиях - небесных явлениях: восходе, заходе, суточном движении и кульминациях светил (звезд).
2. Воспитывающая : содействовать формированию навыка выявления причинно-следственных связей, о практических способах применения астрометрических знаний.
3. Развивающая : используя проблемные ситуации, подвести учащихся к самостоятельному выводу, что вид звездного неба не остается одинаковым в течении суток, формирование вычислительных навыков в переводе градусной меры в часовую и обратно. Формирование умений: применять подвижную карту звездного неба, звездные атласы, Астрономический календарь для определения положения и условий видимости небесных светил и протекания небесных явлений; находить на небе Полярную звезду и ориентироваться по ней на местности.

Знать:

1-й уровень (стандарт) - понятие небесной сферы и направление вращения неба, характерные точки и линии небесной сфера, небесный меридиан, вертикал, горизонтальную систему координат, зенитное расстояние, понятие кульминации светила и прецессии, перевода градусной меры в часовую и обратно. Использовать угломерные астрономические инструменты: теодолит, высотомер. Находить на небе основные созвездия и наиболее яркие звезды, видимые в это время года в данное время в данной местности.

2-й уровень - понятие небесной сферы и направление вращения неба, характерные точки и линии небесной сфера, небесный меридиан, вертикал, горизонтальную систему координат, зенитное расстояние, понятие кульминации светила и их деление, прецессии, перевода градусной меры в часовую и обратно. Использовать угломерные астрономические инструменты: теодолит, высотомер. Находить на небе основные созвездия и наиболее яркие звезды, видимые в это время года в данное время в данной местности.

Уметь:

1-й уровень (стандарт) -строить небесную сферу с отметкой характерных точек и линий, показать на сфере горизонтальные координаты, суточные параллели звезд, показать точки кульминации, производить простейший перевод часовой меры в градусную и обратно, показать на ПКЗН созвездия и яркие звезды, применять знания основных понятий для решения качественных задач. Находить на небе Полярную звезду и ориентироваться на местности по Полярной звезде.

2-й уровень - строить небесную сферу с отметкой характерных точек и линий, показать на сфере горизонтальные координаты, суточные параллели звезд по их делению, показать точки кульминации и зенитное расстояние, производить перевод часовой меры в градусную и обратно, находить по ПКЗН созвездия и яркие звезды, кульминацию звезд в определенный промежуток времени, применять знания основных понятий для решения качественных задач. Находить на небе Полярную звезду и ориентироваться на местности по Полярной звезде и с помощью карты звездного неба; находить на небе основные созвездия и наиболее яркие звезды, видимые в это время года в данное время в данной местности; использовать подвижную карту звездного неба, звездные атласы, справочники, Астрономический календарь для определения положения и условий видимости небесных светил и протекания небесных явлений.

Оборудование: ПКЗН, модель небесной сферы. Астрономический календарь. Фото околополярной области неба. Таблица перевода градусной меры в часовую. CD- "Red Shift 5.1" (видеофрагмент = Экскурсии - Звездные острова - Ориентировка на небе).

Ход урока:

1. 
   Повторение материала (8-10мин).

1) Анализ с/р с прошлого урока (рассмотреть задание, вызвавшие затруднение).
2)Диктант.

1. 
   Сколько всего созвездий на небе? .
2. 
   Сколько звезд можно насчитать невооруженным глазом на небе? [около 6000].
3. 
   Запишите название любого созвездия.
4. 
   Какой буквой обозначается самая яркая звезда? [α-альфа].
5. 
   В состав какого созвездия входит Полярная звезда? [М.Медведица].
6. 
   Какие виды телескопов вы знаете? [рефлектор, рефрактор, зеркально-линзовый].
7. 
   Назначение телескопа. [увеличивает угол зрения, собирает большие света].
8. 
   Назовите известные вам типы небесных тел. [планеты, спутники, кометы и т.д].
9. 
   Назовите любую, известную вам звезду.
10. 
    Специальные научно – исследовательское учреждение для наблюдений. [обсерватория].
11. 
    Чем характеризуется звезда на небе в зависимости от видимой яркости. [звездные величины].
12. 
    Светлая полоса, пересекающая небо и видимая в яркую звездную ночь.[Млечный путь].
13. 
    Как определить направление на север? [по Полярной зезде].
14. 
    Расшифруйте запись Регул (α Льва). [созвездие Льва, звезда α, Регул].
15. 
    Какая звезда ярче на небе α или β? [α].

Оценивается: “5” ≥ 14, “4” ≥ 11, “3” ≥8

II. Новый материал(15 мин).

А) Ориентировка на небе CD- "Red Shift 5.1" (видеофрагмент = Экскурсии - Звездные острова - Ориентировка на небе), хотя можно было этот раздел включить на 2-м уроке.
	"Кто знает, как найти в небе Полярную звезду?". Чтобы найти Полярную звезду, нужно через звезды Большой Медведицы (первые 2 звезды "ковша") мысленно провести прямую линию и отсчитать по ней 5 расстояний между этими звездами. В этом месте рядом с прямой мы увидим звезду, почти одинаковую по яркости со звездами "ковша" – это и есть Полярная звезда (рис слева).		Обзор звездного неба на 15 сентября, 21 час. Летний (летне-осенний) треугольник = звезда Вега (a Лиры, 25,3 св. лет), звезда Денеб (a Лебедя, 3230 св. лет), звезда Альтаир (a Орла, 16,8 св. лет).

Б)			Фото околополярной области неба.
			1) Звезда – светлый след, за сутки круг 2) Центр – близок к Полярной звезде			суточное вращение небосвода – положение звезд относительно друг друга не меняется
			Наблюдаемое суточное вращение небесной сферы (с востока на запад) – кажущееся явление, отражающее действительное вращение земного шара вокруг своей оси (с запада на восток). // подсказка – суточное вращение по движению Солнца//.
В действительности звезды движутся в пространстве и расстояние до них различно. Ведь если например оценить на глаз расстояние до деревьев за окном. Какое из них ближе к нам? Насколько? А теперь мысленно будем удалять эти два дерева. До 500 м человек уверенно определяет различия в расстояниях до предметов, а максимум до 2 км. А на больших расстояниях человек неосознанно пользуется другими критериями – сравнивает видимые угловые размеры, опирается на перспективу видимой картины. Следовательно, если деревья находятся в открытой местности, где больше ничего нет, то, начиная с некоторого расстояния, мы перестанем различать, какое дерево ближе (дальше) и тем более не сможем оценить расстояние между ними. Нам будет казаться с определенного момента, что деревья одинаково удалены от нас . А на небе, когда расстояние от Земли до Луны составляет 384 400 км, до Солнца – около 150 млн. км, а до самой близкой звезды, α Центавра, – в 275 400 раз больше, чем до Солнца. Поэтому и на небе нам кажется что все светила находятся на одинаковом расстоянии. Человеческие глаза в лучшем случае могут различать расстояния лишь в пределах 2км. Геометрическое место точек, равноудаленных от точки, являющейся центром, называется сферой. Нам кажется, что все небесные светила расположены на внутренней поверхности огромной сферы. Это впечатление усиливается ещё тем, что собственное движение звезд в силу их удаленности незаметно и суточное движение звезд происходит синхронно. Поэтому возникает кажущаяся целостность видимого суточного вращения небесной сферы. = Что является центром небесной сферы? (Глаз наблюдателя ) = Каков радиус небесной сферы? (Произвольный ) = Чем отличаются небесные сферы двух соседей по парте? (Положением центра ). = Можно ли утверждать, что эти сферы одинаковы? Сравните расстояние до соседа с радиусом небесной сферы.
Для решения многих практических задач расстояния до небесных тел не играют роли, важно лишь их видимое расположение на небе. Угловые измерения не зависят от радиуса сферы. Поэтому, хотя в природе небесной сферы и не существует, но астрономы для изучения видимого расположение светил и явлений, которые можно наблюдать на небе в течении суток или многих месяцев, применяют понятие Небесная сфера – воображаемой сферы произвольного радиуса (сколь угодно большого), в центре которой находится глаз наблюдателя. На такую сферу и проецируются звезды, Солнце, Луна, планеты и т.д, отвлекаясь от действительных расстояний до светил и рассматривая лишь угловые расстояние между ними.  Первое упоминание о “хрустальных сферах” у Платона (427-348, Др. Греция). Первое изготовление небесной сферы встретили у Архимеда (287-212, Др. Греция), описано в работе “Об изготовлении небесной сферы”.  Самый древний небесный глобус “Глобус Фарнезе” 3 в. до н. э. из мрамора хранится в Неаполе. Итак:  Что является центром небесной сферы? (Глаз наблюдателя).  Каков радиус небесной сферы? (Произвольный, но достаточно большой).  Чем отличаются небесные сферы двух соседей по парте? (Положением центра).
В) Небесная сфера и горизонтальная система координат
РР 1 – Ось мира = ось видимого вращения небесной сферы (параллельна оси вращение Земли). Р и Р 1 – Полюса мира (северный и южный). ZZ 1 отвесная (вертикальная) линия. Z – зенит , Z 1 – надир = точки пересечения отвесной линии с небесной сферой. Истинный горизонт – плоскость перпендикулярная отвесной линии ZZ1 и проходящая через центр О (глаз наблюдателя). Небесный меридиан – большой круг небесной сферы, проходящий через зенит Z, полюс мира Р, южный полюс мира Р", надир Z" NS – полуденная линия. N – точка севера, S – точка юга. Вертикал (круг высоты) – полукруг небесной сферы ZОМ. Небесный экватор – линия окружности, полученная от пересечения небесной сферы с плоскостью проходящая через центр небесной сферы перпендикулярно к оси мира. Итак:  Каков период вращения небесной сферы? (Равен периоду вращения Земли – 1 сутки).  В каком направлении происходит видимое (кажущееся) вращение небесной сферы? (Противоположно направлению вращения Земли).  Что можно сказать о взаимном расположении оси вращения небесной сферы и земной оси? (Ось небесной сферы и земная ось будут совпадать).  Все ли точки небесной сферы участвуют в видимом вращении небесной сферы? (Точки, лежащие на оси, покоятся). Чтобы лучше представить вращение небесной сферы, посмотрите следующий фокус. Возьмем надутый воздушный шар и проколем его спицей насквозь. Теперь можно вращать шар вокруг спицы – оси.  Где на этой модели находится наблюдатель?  В каком месте шара находится южный и северный полюсы мира?  Где на шаре следует нарисовать Полярную звезду?  Укажите геометрическое место точек, которые во время вращения не изменяют своего местоположения.  В каком направлении происходит видимое вращение небесной сферы, если наблюдать с северного полюса (с южного полюса)?
Земля движется по орбите вокруг Солнца. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты на угол 66,5° (показать с помощью листа картона, проколанного спицей). Вследствие действия сил тяготения со стороны Луны и Солнца ось вращения Земли смещается, в то время как наклон оси к плоскости земной орбиты остается постоянным. Ось Земли как бы скользит по поверхности конуса. (то же происходит с осью у обыкновенного волчка в конце вращения). Это явление было открыто еще в 125 г. до н. э. греческим астрономом Гиппархом и названо прецессией . Один оборот земная ось совершает за 25 735 лет – этот период называется платоническим годом . Сейчас вблизи Р – северного полюса мира находится Полярная звезда – α М. Медведица. Дальше титул Полярной поочередно присваивался π, η и τ Геркулеса, звездам Тубан и Кохаб. Римляне вовсе не имели Полярной звезды, а Кохаб и Киносуру (α Малой Медведицы) называли Стражами. На начало нашего летоисчисление – полюс мира был вблизи α Дракона – 2000 лет назад, а α Малой Медведицы стала полярной звездой в 1100 году. В 2100 г полюс мира будет всего в 28" от Полярной звезды – сейчас в 44". В 3200г полярным станет созвездие Цефей. В 14000 г – полярной будет Вега (α Лиры).
Горизонтальная система координат
h – высота – угловое расстояние светила от горизонта ( МОА, измеряется в градусах, минутах, секундах; от 0 о до 90 о) А - азимут – угловое расстояние вертикала светила от точки юга ( SOА) в направлении суточного движения светила, т.е. по часовой стрелке; измеряется в градусах минутах и секундах от 0 о до 360 о).
Горизонтальные координаты светила в течение суток меняется. А" Равноценная высоте→зенитное расстояние Z=90 o - h [форм 1]
Измерения могут производиться (и это принято в астрономии для ряда координат) как в градусной, так и в часовой мере. 360 о : 24 ч =15 о запись 13 о 12"24" запись 13 ч 12 м 24 с 360 о 24 ч 1 ч 15 о 1 о 4 м 1 м 15" 1 " 4 c 1 с 15"
Кульминация – явление пересечения светилом небесного меридиана.
Светило М в течение суток описывает суточную параллель – малый круг небесной сферы, плоскость которого  оси мира и проходит через глаз наблюдателя. М 3 – точка восхода, М 4 – точка захода, М 1 - верхняя кульминация (h max; А= 0 o), М 2 – нижняя кульминация (h min; A =180 o) По суточному движению светила делятся на: 1 - невосходящие 2 - (восходяще - заходящие ) восходящие и заходящие 3 - незаходящие . К каким относится Солнце, Луна? (2)
III Закрепление материала (15 мин).
А) Вопросы
Что такое небесная сфера? Какие линии и точки небесной сферы вы знаете? Какие наблюдения доказывают суточное вращение небесной сферы (служит ли это доказательством вращения Земли вокруг оси). Можно ли, используя горизонтальную систему координат, создать карты звездного неба? Что такое кульминация? Исходя из кульминации дайте понятие незаходящим, не восходящим, - восходяще-заходящим светилам.
Б) практическая работа по ПКЗН .
Назовите несколько созвездий незаходящих в нашей местности Найдите линию небесного меридиана. Какие яркие звезды будут сегодня кульминировать между 20 и 21 часами? Найдите на ПКЗН например звезду Вега, Сириус. В каких они созвездиях находятся?
В) 1. Переведите 3 ч, 6 ч в градусную меру (3 . 15=45 0 , 90 0) 2. Переведите 45 о, 90 о в часовую меру (3 ч, 6 ч) 3. Что больше 3 ч 25 м 15 с или 51 о 18 " 15"? (При переводе получится 51 о 18 " 45", то есть в часовой значение больше)
Г) Тест. Фразе из левого столбца подберите подходящее по смыслу продолжение из правого.
1. Небесной сферой называется... 2. Осью мира называется... 3. Полюсами мира называется... 4. Северный полюс мира в настоящее время находится... 5. Плоскостью небесного экватора называется... 6. Экватор – это... 7. Период вращения небесной сферы равен... А. ...точка пересечения оси вращения Солнца с небесной сферой. Б. ...в 1°,5 от a Малой Медведицы В. ...плоскость перпендикулярная к оси мира и проходящая через центр небесной сферы. Г. ...периоду вращения Земли вокруг своей оси, т.е. 1 суткам. Д. ...воображаемая сфера произвольного радиуса, описанная вокруг центра Солнца, на внутренней поверхности которой нанесены светила Е. ...ось, вокруг которой вращается Земля, двигаясь в мировом пространстве Ж. ...около звезды Вега в созвездии Лиры З. ...линия пересечения небесной сферы и плоскости небесного экватора И. ...точки пресечения небесной сферы с осью мира. К. ...воображаемая сфера произвольного радиуса, описанная вокруг наблюдателя на Земле, на внутренней поверхности которой нанесены светила. Л. ...воображаемая ось видимого вращения небесной сферы. М. ...периоду вращения Земли вокруг Солнца. 8. Угол между осью мира и земной осью равен... 9. Угол между плоскостью небесного экватора и осью мира равен... 10. Угол между плоскостью небесного экватора и плоскостью земного экватора равен... 11. Угол наклона земной оси к плоскости земной орбиты равен... 12. Угол между плоскостью земного экватора и плоскостью земной орбиты равен... А. 66°,5 Б. 0° В. 90° Г. 23°,5 13. Почему нельзя считать радиус небесной сферы бесконечно большим? 14. Сколько небесных сфер можно себе представить, если у каждого человека по два глаза, а на Земле проживает свыше 6 млрд человек? 15. Что называется прецессией земной оси и в чем причина прецессии?
Ответы по тесту:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 К Е,Л И Б В З Г Б В Б А Г
IV Итог урока
1) Вопросы:
Какие координаты входят в горизонтальную систему координат? Что такое высота и как она измеряется? Что такое азимут и как он измеряется? Как определить зенитное расстояние светила?
2) Оценки
Домашняя работа: § 3, стр.19-вопросы. Стр. 30 (п.7-9)

Небесные координаты и звёздные карты

Невооруженным глазом на всем небе можно видеть примерно 6000 звезд, но мы видим лишь половину из них, потому что другую половину звездного неба закрывает от нас Земля. Вследствие ее вращения вид звездного неба меняется. Одни звезды только еще появляются из-за горизонта (восходят) в восточной его части, другие в это время находятся высоко над головой, а третьи уже скрываются за горизонтом в западной стороне (заходят). При этом нам кажется, что звездное небо вращается как единое целое. Теперь каждому хорошо известно, что вращение небосвода - явление кажущееся, вызванное вращением Земли. Картину того, что в результате суточного вращения Земли происходит со звездным небом, позволяет запечатлеть фотоаппарат.

Если бы удалось сфотографировать пути звезд на небе за целые сутки, то на фотографии получились бы полные окружности - 360°. Ведь сутки - это период полного оборота Земли вокруг своей оси. За час Земля повернется на 1/24 часть окружности, т. е. на 15°. Следовательно, длина дуги, которую звезда опишет за это время, составит 15°, а за полчаса - 7,5°. Для указания положения светил на небе используют систему координат, аналогичную той, которая используется в географии, - систему экваториальных координат. Как известно, положение любого пункта на земном шаре можно указать с помощью географических координат - широты и долготы. Географическая долгота (ф) отсчитывается вдоль экватора от начального (Гринвичского) меридиана, а географическая широта (L) - по меридианам от экватора к полюсам Земли.

Так, например, Москва имеет следующие координаты: 37°30" восточной долготы и 55°45" северной широты. Введем систему экваториальных координат, которая указывает положение светил на небесной сфере относительно друг друга. Проведем через центр небесной сферы линию, параллельную оси вращения Земли, - ось мира. Она пересечет небесную сферу в двух диаметрально противоположных точках, которые называются полюсами мира - Р и Р". Северным полюсом мира называют тот, вблизи которого находится Полярная звезда. Плоскость, проходящая через центр сферы параллельно плоскости экватора Земли, в сечении со сферой образует окружность, называемую небесным экватором. Небесный экватор (подобно земному) делит небесную сферу на два полушария: Северное и Южное. Угловое расстояние светила от небесного экватора называется склонением, которое обозначается греческой буквой «дельта». Склонение отсчитывается по кругу, проведенному через светило и полюса мира, оно аналогично географической широте.

Склонение считается положительным у светил, расположенных к северу от небесного экватора, отрицательным - у расположенных к югу. Вторая координата, которая указывает положение светила на небе, аналогична географической долготе. Эта координата называется прямым восхождением и обозначается греческой буквой «альфа». Прямое восхождение отсчитывается по небесному экватору от точки весеннего равноденствия, в которой Солнце ежегодно бывает 21 марта (в день весеннего равноденствия). Отсчет прямого восхождения ведется в направлении, противоположном видимому вращению небесной сферы. Поэтому светила восходят (и заходят) в порядке возрастания их прямого восхождения. В астрономии принято выражать прямое восхождение не в градусной мере, а в часовой. Вы помните, что вследствие вращения Земли 15° соответствуют 1ч, а 1° - 4 мин. Следовательно, прямое восхождение, равное, например, 12 ч, составляет 180°, а 7 ч 40 мин соответствует 115°. Принцип создания карты звездного неба весьма прост. Спроектируем сначала все звезды на глобус: там, где луч, направленный на звезду, пересечет поверхность глобуса, будет находиться изображение этой звезды.

Обычно на звездном глобусе изображаются не только звезды, но и сетка экваториальных координат. По сути дела, звездным глобусом является модель небесной сферы, которая используется на уроках астрономии в школе. На этой модели нет изображений звезд, но зато представлены ось мира, небесный экватор и другие круги небесной сферы. Пользоваться звездным глобусом не всегда удобно, поэтому в астрономии (как и в географии) широкое распространение получили карты и атласы. Карту земной поверхности можно получить, если все точки глобуса Земли спроектировать на плоскость (поверхность цилиндра или конуса). Проведя ту же операцию со звездным глобусом, можно получить карту звездного неба. Познакомимся с простейшей подвижной звездной картой. Расположим плоскость, на которой мы хотим получить карту, так, чтобы она касалась поверхности глобуса в точке, где находится северный полюс мира. Теперь надо спроектировать все звезды и сетку координат с глобуса на эту плоскость. Получим карту, подобную географическим картам Арктики или Антарктики, на которых в центре располагается один из полюсов Земли.

В центре нашей звездной карты будет располагаться северный полюс мира, рядом с ним Полярная звезда, чуть дальше остальные звезды Малой Медведицы, а также звезды Большой Медведицы и других созвездий, которые находятся неподалеку от полюса мира. Сетка экваториальных координат представлена на карте радиально расходящимися от центра лучами и концентрическими окружностями. На краю карты против каждого луча написаны числа, обозначающие прямое восхождение (от 0 до 23 ч). Луч, от которого начинается отсчет прямого восхождения, проходит через точку весеннего равноденствия, обозначенную знаком греческой буквы «гамма». Склонение отсчитывается по этим лучам от окружности, которая изображает небесный экватор и имеет обозначение 0°. Остальные окружности также имеют оцифровку, которая показывает, какое склонение имеет объект, расположенный на этой окружности. В зависимости от звездной величины звезды изображают на карте кружками различного диаметра. Те из них, которые образуют характерные фигуры созвездий, соединены сплошными линиями. Границы созвездий обозначены пунктиром.

Урок № 3

Дата:

Класс: 11

Тема: Звездное небо. Небесные координаты.

Цели урока: Усвоение понятий: созвездие, основные точки, линии и

плоскости небесной сферы, системы координат. Развитие навыков работы с подвижной картой звездного неба.

Оборудование: подвижные звездные карты, макет небесной сферы.

Ход урока

I.Оргмомент. Мотивация. Небо над нами на открытом месте простирается в виде купола. На нем в безоблачную ночь сияют мириады звезд, и, кажется, невозможно разобраться в этой величественной звездной картине. Вспоминаются вдохновенные строки русского ученого и поэта М. В. Ломоносова:

Открылась бездна звезд полна,

Звездам числа нет, бездне - дна.

II.Проверка домашнего задания. Просмотр презентации об обсерваториях мира, схемы телескопов.

III . Изучение нового материала

1. Созвездия и яркие звезды.

Древние наблюдатели видели на звездном небе отдельные сочетания ярких звезд и мысленно объединяли их в различные фигуры. Чтобы было легче ориентироваться на звездном небе, группам звезд, или созвездиям, люди присваивали названия животных, птиц, различных предметов. В некоторых фигурах древнегреческие астрономы «видели» мифических героев. В труде «Альмагест» («Великое математическое построение астрономии в XIII книгах», II в. н. э.) древнегреческий астроном Клавдий Птолемей упоминает 48 созвездий. Это Большая Медведица и Малая Медведица, Дракон, Лебедь, Орел, Телец, Весы и др. Наиболее заметные созвездия у многих народов получили свои

названия. Так, древним славянам Большая Медведица представлялась в виде Лося или Оленя. Часто ковш Большой Медведицы сравнивался с повозкой, отсюда и названия этого созвездия: Воз, Телега, Колесница. Между Большой Медведицей и Малой Медведицей

находится созвездие Дракона. По легенде Дракон (Змей) похищает юную красавицу. А красавица эта - знаменитая Полярная Звезда.

Еще в III в. до н. э. древнегреческие астрономы свели названия созвездий в единую систему, связанную с греческой мифологией.

Однако с течением времени сложилась непростая ситуация - в разных странах использовались различные карты созвездий. Возникла необходимость унифицировать разделение звездного неба. Окончательное число и границы созвездий были определены на І съезде Международного астрономического союза в 1922 г. Вся сферическая

поверхность звездного неба была условно разделена на 88 созвездий. В настоящее время под созвездием понимается участок звездного неба с характерной наблюдаемой группировкой звезд. Эти площадки-созвездия носят названия либо древнегреческих созвездий, которые находились (или находятся) в границах современных, либо

названия, присвоенные европейскими астрономами. Для облегчения запоминания и поиска созвездий в учебниках по астрономии и астрономических атласах яркие звезды, составляющие созвездия, соединены условными линиями в узнаваемые на небе фигуры. Созвездия, звезды которых образуют легко выделяемую на звездном фоне конфигурацию, или те, которые содержат яркие звезды, относятся к главным созвездиям.

Над горизонтом на ясном звездном небе невооруженным глазом можно увидеть около 3000 звезд. Они различаются по своему блеску: одни заметны сразу, другие едва различимы. Поэтому еще во ІІ веке до н. э. Гиппарх , один из основоположников астрономии, ввел условную шкалу звездных величин . Самые яркие звезды были отнесены к 1-й величине, следующие по блеску (слабее примерно в 2,5 раза) считаются звездами 2-й звездной величины, а самые слабые, видимые только в безлунную ночь, - звездами 6-й величины. На звездном небе ярких звезд 1-й звездной величины - всего 12.

Многим ярким звездам древнегреческие и арабские астрономы дали названия: Вега, Сириус, Капелла, Альтаир, Ригель, Альдебаран и др. В дальнейшем яркие звезды в созвездиях стали обозначать буквами греческого алфавита, как правило, по мере убывания их блеска. С 1603 г. действует предложенная немецким астрономом Иоганном Байером система обозначений звезд. В системе Байера название звезды состоит из двух частей: из названия созвездия, которому принадлежит звезда, и буквы греческого алфавита. При этом первая буква греческого алфавита α соответствует самой яркой звезде в созвездии, β - второй по блеску звезде и т. д. Например, Регул - αЛьва - это самая яркая звезда в созвездии Льва,

2. Основные точки, линии и плоскости небесной сферы. Нам кажется, что все звезды расположены на некоторой шаровой поверхности небосвода и одинаково удалены от наблюдателя. На самом деле они находятся от нас на различных расстояниях, которые так огромны, что глаз не может заметить эти различия. Поэтому воображаемую шаровую поверхность стали называть небесной сферой. Небесная сфера - это воображаемая сфера произвольного радиуса, центр которой в зависимости от решаемой задачи совмещается с той или иной точкой пространства. Центр небесной сферы может быть выбран в месте наблюдения (глаз наблюдателя), в центре Земли или Солнца и т. д

Основное: отвесная или вертикальная линия, зенит, надир, линия математического горизонта, Ось мира, полюсы мира, круг склонения, небесный меридиан.

Вертикальный круг, или вертикал светила, эклиптика .

3. Системы координат.

Горизонтальная система координат. В этой системе координатами являются высота (h ) и азимут ( А ). Высота светила - угловое расстояние светила М от истинного горизонта, Азимут светила - угловое расстояние, измеренное вдоль истинного горизонта, от точки

юга до точки пересечения горизонта с вертикальным кругом, проходящим через светило М. зенитным расстоянием (z). Оно отсчитывается в пределах от 0 до +180° к надиру. Высота и зенитное расстояние связаны соотношением: z + h = 90°.

Экваториальная система координат. В этой системе координатами служат склонение

(δ) и прямое восхождение (α). Склонение светила - угловое расстояние светила М от небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения. Склонение отсчитывается в пределах от 0 до +90° к Северному полюсу мира и от 0 до −90° к Южному полюсу мира. За начальную точку отсчета на небесном экваторе принимается точка весеннего равноденствия, где Солнце бывает в день весеннего равноденствия, около 21 марта.

Прямое восхождение светила - угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора, от точки весеннего равноденствия до точки пересечения небесного экватора с кругом склонения светила. Прямое восхождение отсчитывается в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы, в пределах от 0 до 360° в

градусной мере или от 0 до 24ч в часовой мере.

4. Высота полюса мира над горизонтом. Угловая высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места наблюдения : h P = ϕ . На средних географических широтах ось мира и небесный экватор наклонены к горизонту, суточные пути звезд также наклонены к горизонту. Поэтому наблюдаются восходящие и заходящие звезды, невосходящие и незаходящие.

IV . Закрепление изученного материала:

Работа с подвижной звездной картой.

V . Итог урока.

Вопросы: 1. Что понимают под созвездием?

2. Каким образом созвездия получили свои названия? Приведите примеры

названий созвездий.

3. Какие системы небесных координат вам известны? В чем заключается прин-

ципиальная разница между различными системами небесных координат?

4. Дайте описание горизонтальной и экваториальной системы координат. Ка-

кие координаты используются в этой системе?

VI . Домашнее задание: выучить конспект, подготовить презентации по легендам об известных созвездиях, повторить работу со звездной картой.