ИНФОФИЗ — мой мир.
Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь
Весь мир в твоих руках — все будет так, как ты захочешь
Как сказал.
Есть только два способа прожить жизнь. Первый — будто чудес не существует. Второй — будто кругом одни чудеса.
А.Эйнштейн
Вопросы к экзамену
Для всех групп технического профиля
Список лекций по физике за 1,2 семестр
Урок 04. Практическая работа № 1 «Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты звёздного неба»
Практическая работа № 1
Тема: Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты звёздного неба
Цель: познакомиться с подвижной картой звёздного неба,
научиться определять условия видимости созвездий
научиться определять координаты звезд по карте
Ход работы:
Теория.
Вид звёздного неба изменяется из-за суточного вращения Земли. Изменение вида звёздного неба в зависимости от времени года происходит вследствие обращения Земли вокруг Солнца. Работа посвящена знакомству со звёздным небом, решению задач на условия видимости созвездий и определении их координат.
Подвижная карта звёздного неба изображена на рисунке.
Перед началом работы распечатать подвижную карту звездного неба, овал накладного круга вырезать по линии, соответствующей географической широте места наблюдения. Линия выреза накладного круга будет изображать линию горизонта. Звёздную карту и накладной круг наклеить на картон. От юга к северу накладного круга натянуть нить, которая покажет направление небесного меридиана.
- звёзды показаны чёрными точками, размеры которых характеризуют яркость звёзд;
- туманности обозначены штриховыми линиями;
- северный полюс мира изображён в центре карты;
- линии, исходящие от северного полюса мира, показывают расположение кругов склонения. На звёздной карте для двух ближайших кругов склонения угловое расстояние равно 1 ч;
- небесные параллели нанесены через 30°. С их помощью можно произвести отсчёт склонение светил δ;
- точки пересечения эклиптики с экватором, для которых прямое восхождение 0 и 12 ч., называются точками весеннего g и W равноденствий;
- по краю звёздной карты нанесены месяцы и числа, а на накладном круге – часы;
- зенит расположен вблизи центра выреза (в точке пересечения нити, изображающей небесный меридиан с небесной параллелью, склонение которой равно географической широте места наблюдения).
Для определения местоположения небесного светила необходимо месяц, число, указанное на звёздной карте, совместить с часом наблюдения на накладном круге.
Небесный экватор — большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора. Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное полушарие, с вершиной в северном полюсе мира, и южное полушарие, с вершиной в южном полюсе мира. Созвездия, через которые проходит небесный экватор, называют экваториальными. Различают созвездия южные и северные.
Созвездия Северного полушария: Большая и Малая Медведицы, Кассиопея, Цефей, Дракон, Лебедь, Лира, Волопас и др.
К южным относятся Южный Крест, Центавр, Муха, Жертвенник, Южный Треугольник.
Полюс мира — точка на небесной сфере, вокруг которой происходит видимое суточное движение звёзд из-за вращения Земли вокруг своей оси. Направление на Северный полюс мира совпадает с направлением на географический север, а на Южный полюс мира — с направлением на географический юг. Северный полюс мира находится в созвездии Малой Медведицы с поляриссимой (видимая яркая звезда, находящаяся на оси вращения Земли) — Полярной звездой, южный — в созвездии Октант.
Туманность — участок межзвёздной среды, выделяющийся своим излучением или поглощением излучения на общем фоне неба. Ранее туманностями называли всякий неподвижный на небе протяжённый объект. В 1920-е годы выяснилось, что среди туманностей много галактик (например, Туманность Андромеды). После этого термин «туманность» стал пониматься более узко, в указанном выше смысле. Туманности состоят из пыли, газа и плазмы.
Эклиптика — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца. Плоскость эклиптики — плоскость обращения Земли вокруг Солнца (земной орбиты).
В зависимости от места наблюдателя на Земле меняется вид звездного неба и характер суточного движения звезд. Cуточные пути светил на небесной сфере — это окружности, плоскости которых параллельны небесному экватору.
Рассмотрим, как изменяется вид звездного неба на полюсах Земли. Полюс — это такое место на земном шаре, где ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор — с горизонтом.
Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе Земли, Полярная звезда будет располагаться в зените, звёзды будут двигаться по кругам, параллельным математическому горизонту, который совпадает с небесным экватором. При этом над горизонтом будут видны все звёзды, склонение которых положительно (на Южном полюсе, наоборот, будут видны все звезды, склонение которых отрицательно), а их высота в течение суток не будет изменяться.
Переместимся в привычные для нас средние широты. Здесь уже ось мира и небесный экватор наклонены к горизонту. Поэтому и суточные пути звёзд также будут наклонены к горизонту. Следовательно, на средних широтах наблюдатель сможет наблюдать восходящие и заходящие звёзды.
Под восходом понимается явление пересечения светилом восточной части истинного горизонта, а под заходом — западной части этого горизонта.
Помимо этого, часть звёзд, располагающихся в северных околополярных созвездиях, никогда не будут опускаться за горизонт. Такие звёзды принято называть незаходящими.
А звёзды, расположенные около Южного полюса мира для наблюдателя на средних широтах будут являться невосходящими.
Отправимся дальше — на экватор, географическая широта которого равна нулю. Здесь ось мира совпадает с полуденной линией (то есть располагается в плоскости горизонта), а небесный экватор проходит через зенит.
Суточные пути всех, без исключения, звёзд перпендикулярны горизонту. Поэтому находясь на экваторе, наблюдатель сможет увидеть все звёзды, которые в течение суток восходят и заходят.
Вообще, для того, чтобы светило восходило и заходило, его склонение по абсолютной величине должно быть меньше, чем 
.
Если 
, то в Северном полушарии она будет являться незаходящей (для Южного — невосходящей).
Тогда очевидно, что те светила, склонение которых 
, являются невосходящими для Северного полушария (или незаходящими для Южного).
Экваториальная система координат — это система небесных координат, основной плоскостью в которой является плоскость небесного экватора.
Экваториальные небесные координаты:
1. Склонение (δ) — угловое расстояние светила М от небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения. Обычно выражается в градусах, минутах и секундах дуги. Склонение положительно к северу от небесного экватора и отрицательно к югу от него. Объект на небесном экваторе имеет склонение 0°. Склонение северного полюса небесной сферы равно +90° Склонение южного полюса равно −90°.
2. Прямое восхождение светила (α) — угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора, от точки весеннего равноденствия до точки пересечения небесного экватора с кругом склонения светила.
Последовательность выполнения практической работы:
Задачи практической работы:
Задача 1. Определите экваториальные координаты Альтаира (α Орла), Сириуса (α Большого Пса) и Веги (α Лиры).
Задача 2. Используя карту звёздного неба, найдите звезду по её координатам: δ = +35о; α = 1ч 6м.
Задача 3. Определите, какой является звезда δ Стрельца, для наблюдателя, находящего на широте 55о 15ʹ. Определить, восходящей или невосходящей является звезда двумя способами: с использованием накладного круга подвижной карты звездного неба и с использованием формул условия видимости звезд.
Практический способ. Располагаем подвижный круг на звездной карте и при его вращении определяем, является звезда восходящей или невосходящей.
Теоретичекий способ.
Используем формулы условия видимости звезд:
Если , то звезда является восходящей и заходящей.
Если , то звезда в Северном полушарии является незаходящей
Если , то звезда в Северном полушарии является невосходящей.
Задача 4. Установить подвижную карту звёздного 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.
Задача 5. Найти созвездия, расположенные между точками запада и севера, 10 октября в 21 час. Проверить правильность определения визуальным наблюдением звёздного неба.
Задача 6. Найти на звёздной карте созвездия с обозначенными в них туманностями и проверить, можно ли их наблюдать невооруженным глазом глазом на день и час выполнения лабораторной работы.
Задача 7. Определить, будут ли видны созвездия Девы, Рака. Весов в полночь 15 сентября? Какое созвездие в это же время будет находиться вблизи горизонта на севере?
Задача 8. Определить, какие из перечисленных созвездий: Малая Медведица, Волопас, Возничий, Орион — для вашей широты будут незаходящими?
Задача 9. На карте звёздного неба найти пять любых перечисленных созвездий: Большая Медведица, Малая Медведица, Кассиопея, Андромеда, Пегас, Лебедь, Лира, Геркулес, Северная корона – и определить приближённо небесные координаты (склонение, и прямое восхождение) a-звёзд этих созвездий.
Задача 10. Определить, какие созвездия будут находиться вблизи горизонта на Севере, Юге, Западе и Востоке 5 мая в полночь.
Контрольные вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:
1. Что такое звёздное небо? (Звёздное небо — множество небесных светил, видимых с Земли ночью, на небесном своде. В ясную ночь человек с хорошим зрением увидит на небосводе не более 2—3 тысяч мерцающих точек. Тысячи лет назад древние астрономы разделили звездное небо на двенадцать секторов и придумали им имена и символы, под которыми они известны и поныне.)
2. Что такое созвездия? (Созвездия — участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звёздном небе. В древности созвездиями назывались характерные фигуры, образуемые яркими звёздами. )
3. Сколько на сегодняшний день созвездий? (Сегодня есть 88 созвездий. Созвездия различны по занимаемой площади на небесной сфере и количеству звезд в них.)
4. Перечислить основные созвездия или те, которые вы знаете. (Существуют большие созвездия и маленькие. К первым относятся Большая Медведица, Геркулес, Пегас, Водолей, Волопас, Андромеда. Ко вторым — Южный Крест, Хамелеон, Летучая Рыба, Малый Пёс, Райская Птица. Конечно, мы назвали лишь малую толику, наиболее известные.)
5. Что такое карта неба? ( Это изображение звёздного неба или его части на плоскости. Карту неба астрономы разделили на 2 части: южную и северную (по аналогии с полушариями Земли.)
6. Что такое небесный экватор? (Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора.)
По окончанию практической работы студент должен представить отчет.
Отчёт должен включать ответы на все указанные пункты порядка выполнения работы и ответы на контрольные вопросы.
Список литературы
1. Воронцов-Вельяминов Б. А., Страут Е. К. «Астрономия. 11 класс». Учебник с электронным приложением — М.: Дрофа, 2017
2. Р. А. Дондукова «Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты» Руководство по проведению лабораторных работ М.: «Высшая школа» 2000
Источник
С астрономией на «ты». 5-7 классы
Звёздное небо
Принято считать, что днём звёзды не видны. Однако, с вершины горы Арарат (высота 5 000 м) яркие звёзды хорошо различаются даже в полдень. Небо там тёмно-синее. В телескоп с диаметром объектива 70 мм можно увидеть яркие звёзды даже с равнинной местности. Но всё-таки звёзды лучше всего наблюдать ночью, когда не мешает ослепительный свет Солнца.
Звёздное небо — одно из самых прекрасных зрелищ, которые существуют в природе. На всём небе невооружённым глазом можно увидеть около 6 000 звёзд (одновременно над горизонтом около 3 000).
Ещё с древности люди мысленно объединяли самые заметные звёзды в фигуры и называли их созвездиями. С созвездиями связывали мифы и легенды. Сегодня созвездием называют участок звёздного неба с условными границами, включающий в себя не только звёзды, но и другие объекты — туманности, галактики, скопления. Объекты, входящие в то или иное созвездие, ничем между собой не связаны, поскольку находятся, во-первых, от Земли на различных расстояниях, а во-вторых, границы созвездий условны, т.е. в любой момент могут быть изменены.
Сегодня на звёздном небе выделено 88 созвездий.
Приняты также и латинские названия созвездий. Все атласы звёздного неба, выпускаемые за рубежом, содержат латинские названия созвездий.
Созвездия можно разделить на три большие группы: человеческие (Водолей, Кассиопея, Орион. ), животные (Заяц, Лебедь, Кит. ) и предметные (Весы, Микроскоп, Щит. ). Для лучшего запоминания созвездий заметные звёзды в них обычно соединяют линиями в многоугольники или причудливые фигуры. Ниже представлены: Большая Медведица, Волопас, Дева и Лев.
Раз созвездия — это участки, значит, у них имеется площадь. Площади созвездий различны. Самое большое по площади — Гидра. На втором месте — Дева. На третьем — Большая Медведица. Самое маленькое по площади созвездие — Южный Крест (в наших широтах не видно).
Созвездия различаются и количеством ярких звёзд. Больше всего ярких звёзд в Орионе.
Яркие звёзды созвездий имеют собственные названия (как правило, придуманные арабскими и греческими астрономами). Например, ярчайшая звезда в созвездии Лиры — Вега, в созвездии Лебедя — Денеб, в созвездии Орла — Альтаир . Запомни названия звёзд ковша Большой Медведицы:
Звёзды в созвездиях имеют также обозначения. Для обозначения используются буквы греческого алфавита:
и т.д. Стоит запомнить обозначение и произношение хотя бы семи первых греческих букв. Вот так обозначаются звёзды ковша Большой Медведицы:
Обычно самая яркая звезда в созвездии обозначается буквой α (альфа). Но не всегда. Существуют и другие системы обозначения звёзд.
С древнейших времён составлялись звёздные карты. Обычно на них изображались не только звёзды, но и рисунки животных, людей и предметов, с которыми связывались созвездия. Поскольку порядка в наименовании и количестве созвездий не было, звёздные карты различались. Доходило до того, что различные астрономы пытались ввести свои созвездия (по-новому проведя контуры созвездий). Например, в 1798 г. астроном Лаланд предложил созвездие Воздушный Шар. В 1679 г. Галлей ввёл созвездие Дуб Карла. Было ещё много других экзотических названий (Вол Понятовского, Кошка, Регалии Фридриха и др.). Только в 1922 г. были окончательно проведены условные границы созвездий, было закреплено их количество и названия.
Для практических целей сегодня используют подвижную карту звёздного неба, состоящую из карты звёздного неба и накладного круга с вырезанным овалом. Вот карта:
Звёзды обозначают кружками различных размеров. Чем больше кружок, тем более яркую звезду он изображает. На звёздных картах отмечают также двойные, переменные звёзды, галактики, туманности, звёздные скопления.
Звёздное небо медленно вращается. Причина — вращение Земли вокруг своей оси. Земля вращается с запада на восток, а звёздное небо, наоборот, с востока на запад. Поэтому звёзды, планеты и светила восходят в восточной стороне горизонта, а заходят — в западной. Это движение называют суточным вращением. Следует обратить внимание, что созвездия при суточном вращении сохраняют своё относительное расположение. Звёздное небо вращается как единое целое, как огромная небесная сфера. Земля совершает один оборот вокруг своей оси по отношению к звёздам за 23 часа 56 минут 04 секунды. Этот период называют звёздными сутками. Через каждые 23 ч 56 мин 04 сек вид звёздного неба повторяется.
Но это не означает, что если Земля не будет вращаться вокруг своей оси, небо будет оставаться неподвижным. На вид звёздного неба оказывает влияние движение Земли вокруг Солнца. Если бы Земля не вращалась, вид звёздного неба всё равно медленно изменялся бы на протяжении года. Данное явление называют годовым изменением вида звёздного неба. Мы можем наблюдать, что осенью видны лучше всего одни созвездия, зимой — другие и т.д.
Созвездия можно условно разделить по сезонам года на осенние, зимние, весенние и летние. Но это не означает, что осенью можно увидеть только осенние созвездия. Ранним осенним вечером на небе господствуют летние созвездия. С течением времени они склоняются к западу, поднимаются осенние созвездия. Под утро прекрасно видны зимние созвездия.
Вид звёздного неба зависит и от широты места наблюдения. На полюсах Земли звёздное небо вращается так, что ни одна звезда не восходит и не заходит. При движении к экватору количество восходящих и заходящих звёзд нарастает. В средних широтах существуют как восходяще-заходящие звёзды, так и не заходящие и никогда не восходящие. Например, в средних широтах северного полушария Земли созвездия Большой и Малой Медведиц, Кассиопеи никогда не опускаются под горизонт. Но зато никогда не восходят созвездия Южного Креста, Журавля, Жертвенника. На земном экваторе все звёзды восходят и заходят. Если бы не мешал дневной свет, за одни сутки можно было бы увидеть все 88 созвездий.
Созвездия помогают при ориентировке на местности. Особенно полезно научиться находить стороны горизонта по Полярной звезде, поскольку она почти не меняет своего положения на небосводе. Найти Полярную звезду проще всего по ковшу из созвездия Большой Медведицы (если быть точным, то линия проходит чуть левее Полярной звезды) :
Полярная звезда всегда висит над точкой севера. Если встать к ней спиной, то впереди будет юг, слева — восток, а справа — запад.
Некоторые думают, что Полярная звезда — самая яркая звезда на звёздном небе. Но это не так. Самой яркой является Сириус из созвездия Большого Пса. Полярная же является главной навигационной звездой.
Для измерения видимых расстояний между звёздами и также диаметров дисков планет, Солнца и Луны, видимых размеров туманностей и галактик применяют угловую меру. 1 угловой градус содержит 60 угловых минут, а 1 угловая минута содержит 60 угловых секунд. Диаметры дисков Солнца и Луны примерно равны 0,5º.
Источник