Меню

Астрономия годичное движение земли

Астрономия годичное движение земли

Есть иволги в лесах, и в гласных долгота
В тонических стихах единственная мера,
Но только раз в году бывает разлита
В природе длительность
Как в метрике Гомера.
Как бы цезурою зияет этот День:
Уже с утра покой
И трудные длинноты,
Волы на пастбище,
И золотая лень
Из тростника извлечь богатство
целой ноты.
О. Мандельштам

Тема: Изменение вида звездного неба в течение года.

Цель: Познакомится с экваториальной системой координат, видимым годичным движениям Солнца и видам звездного неба (изменением в течение года), научится работать по ПКЗН.

Задачи:
1. Обучающая: ввести понятия годичного(видимого) движение светил: Солнца, Луны, звезд, планет и видов звездного неба; эклиптика; зодиакальные созвездия; точки равноденствия и солнцестояния. Причина «запаздывания» кульминаций. Продолжить формирование умения работать с ПКЗН- отыскание на карте эклиптики, зодиакальных созвездий, звезд по их координатам.
2. Воспитывающая: содействовать формированию навыка выявления причинно-следственных связей; только тщательный анализ наблюдаемых явлений дает возможность проникнуть в сущность казалось бы очевидных явлений.
3. Развивающая: используя проблемные ситуации, подвести учащихся к самостоятельному выводу, что вид звездного неба не остается одинаковым в течении года; актуализируя имеющиеся у учащихся знания работы с географическими картами, сформировать умения и навыки работы с ПКЗН (нахождение координат).

Знать:
1-й уровень (стандарт) — географические и экваториальные координаты, точки в годичном движении Солнца, наклон эклиптики.
2-й уровень — географические и экваториальные координаты, точки в годичном движении Солнца, наклон эклиптики, направления и причины смещения Солнца над горизонтом, зодиакальные созвездия.

Уметь:
1-й уровень (стандарт) — устанавливать по ПКЗН на различные даты года, определять экваториальные координаты Солнца и звезд, находить зодиакальные созвездия.
2-й уровень — устанавливать по ПКЗН на различные даты года, определять экваториальные координаты Солнца и звезд, , находить зодиакальные созвездия, пользоваться ПКЗН.

Оборудование: ПКЗН, небесная сфера. Географическая и звездная карта. Модель горизонтальных и экваториальных координат, фото видов звездного неба в разное время года. CD- «Red Shift 5.1» (путь Солнца, Смена времен года). Видеофильм «Астрономия» (ч.1, фр. 1 «Звездные ориентиры»).

Межпредметная связь: Суточное и годовое движение Земли. Луна – спутник Земли (природоведение, 3-5 кл). Природно-климатические закономерности (география, 6 кл). Движение по окружности: период и частота (физика, 9 кл)

I. Опрос учащихся (8 мин). Можно тест по Небесной сфере Н.Н. Гомулиной, или:
1. У доски:
1. Небесная сфера и горизонтальная система координат.
2. Движение светила в течение суток и кульминация.
3. Перевод часовой меры в градусную и обратно.
2. 3 человека по карточкам:
К-1
1. В какой стороне неба находится светило, имеющее горизонтальные координаты: h=28°, А=180°. Каково его зенитное расстояние? (север, z=90°-28°=62°)
2. Назовите три созвездия, видимые сегодня в течение суток.
К-2
1. В какой стороне неба находится звезда, если ее координаты горизонтальные: h=34 0 , А=90 0 . Каково ее зенитное расстояние? (запад, z=90°-34°=56°)
2. Назовите три яркие звезды, видимые у нас в течение суток.
К-3
1. В какой стороне неба находится звезда, если ее координаты горизонтальные: h=53 0 , А=270 о . Каково ее зенитное расстояние? (восток, z=90°-53°=37°)
2. Сегодня звезда в верхней кульминации в 21 ч 34 м . Когда ее следующее нижняя, верхняя кульминация? (через 12 и 24 часа, точнее через 11 ч 58 м и 23 ч 56 м )
3. Остальные (самостоятельно в парах, пока отвечают у доски)
а) Перевести в градусную меру 21 ч 34 м , 15 ч 21 м 15 с . отв=(21 . 15 0 +34 . 15 ‘ =315 0 +510 ‘ =323 0 30’, 15 ч 21 м 15 с =15 . 15 0 +21 . 15 ‘ +15 . 15 » =225 0 + 315’ + 225″= 230 0 18’45»)
б) Перевести в часовую меру 05 о 15′, 13 о 12’24». отв= (05 о 15’=5 . 4 м +15 . 4 c =21 м , 13 о 12’24″=13 . 4 м +12 . 4 c +24 . 1/15 c =52 м +48 c +1,6 c =52 м 49 c ,6)

Читайте также:  Между небом землей 288

II. Новый материал (20 мин) Видеофильм «Астрономия» (ч.1, фр. 1 «Звездные ориентиры»).

Положение точки на Земле однозначно определяется географическими координатами (φ, λ)

а) φ— географическая широта 0 0 ≤φ≤±90 0
λ- географическая долгота 0 0 ≤λ≤360 0
Эти координаты ввел еще Эратосфен (276-194, Древняя Греция) в 130 г до НЭ, ссылаясь на небесные координаты, введенные Евдоксом Книдским (408-355г, Древняя Греция).

б) Положение светила на небе (небесной среде) также однозначно определяются — в экваториальной системе координат, где за точку отсчета взят небесный экватор. (экваториальные координаты введены впервые Яном Гавелия (1611-1687г, Польша), в каталоге на 1564 звезды составленном в 1661-1687гг) — атлас 1690г с гравюрами и сейчас используется (титул учебника).
Так как координаты звезд не меняются столетиями, поэтому данная система используются для создания карт, атласов, каталогов [списков звезд]. Небесный экватор- плоскость, проходящая через центр небесной сферы перпендикулярно оси мира.

Точки Е-востока, W -запада – точки пересечения небесного экватора с точками горизонта. (Напоминаются точки N и S).
Все суточные параллели небесных светил расположены параллельно небесному экватору (их плоскость перпендикулярна оси мира).

Экваториальные координаты:
δ (дельта) – склонение светила – угловое расстояние светила от плоскости небесного экватора (аналогична φ).
α (альфа) – прямое восхождение — угловое расстояние от точки весеннего равноденствия (γ) вдоль небесного экватора в сторону противоположную суточному вращению небесной сферы (по ходу вращения Земли), до круга склонения (аналогична λ , измеряемой от гринвичского меридиана). Измеряется в градусах от 0 о до 360 о , но обычно в часовой мере.
Понятие прямого восхождения было известно ещё во времена Гиппарха, который определял расположение звёзд в экваториальных координатах в 2-ом столетии до н. э., Но Гиппарх, и его преемники составляли свои каталоги звёзд в эклиптической системе координат. С изобретением телескопа, для астрономов стало возможно наблюдать астрономические объекты с большей детализацией. К тому-же, с помощью телескопа можно было длительное время удерживать объект в поле зрения. Самым лёгким способом оказалось применение экваториальной монтировки для телескопа, которая позволяет телескопу вращаться в той же плоскости, что и экватор Земли. Поскольку экваториальная монтировка стала широко применяться в телескопостроении, экваториальная система координат, была принята.
Первым каталогом звёзд, в котором использовалось прямое восхождение и склонение для определения координат объектов, был в 1729г опубликованный «Atlas Coelestis» звездного неба на 3310 звезд (нумерация используется и сейчас) Джона Флемстида

в) Годичное движение Солнца. Есть светила [Луна, Солнце, Планеты] экваториальные координаты которых меняются быстро. Эклиптика — видимый годовой путь центра солнечного диска по небесной сфере. Наклонена к плоскости небесного экватора в настоящее время под углом 23 о 26′, точнее под углом: ε = 23°26’21″,448 — 46″,815 t — 0″,0059 t² + 0″,00181 t³, где t — число юлианских столетий, протёкших от начала 2000. Эта формула справедлива для ближайших столетий. В более продолжительных отрезках времени наклон эклиптики к экватору колеблется относительно среднего значения с периодом приблизительно 40000 лет. Кроме того, наклон эклиптики к экватору подвержен короткопериодическим колебаниям с периодом 18,6 лет и амплитудой 18″,42, а также более мелким (см. Нутация).
Видимое движение Солнца по эклиптике — отражение действительного движения Земли вокруг Солнца (доказано лишь в 1728г Дж. Брадлеем открытием годичной аберрации).

Небесные явления, возникающие вследствие данных космических явлений

Круг склонения— большой круг небесной сферы проходящей через полюса мира и наблюдаемое светило (точки Р, М, Р’).
Вращение Земли вокруг оси Физические явления:
1) отклонение падающих тел к востоку;
2) существование сил Кориолиса.
Отображения истинного вращения Земли вокруг своей оси:
1) суточное вращение небесной сферы вокруг оси мира с востока на запад;
2) восход и заход светил;
3) кульминация светил;
4) смена дня и ночи;
5) суточная аберрация светил;
6) суточный параллакс светил
Вращение Земли вокруг Солнца Отображения истинного вращения Земли вокруг Солнца:
1) годичное изменение вида звездного неба (кажущееся движение небесных светил с запада на восток);
2) годичное движение Солнца по эклиптике с запада на восток;
3) изменение полуденной высоты Солнца над горизонтом в течение года; а) изменение продолжительности светового времени суток в течение года; б) полярный день и полярная ночь на высоких широтах планеты;
5) смена времен года;
6) годичная аберрация светил;
7) годичный параллакс светил

Созвездия, через которые проходит эклиптика называются зодиакальными.
Число зодиакальных созвездий (12) равно числу месяцев в году, и каждый месяц обозначается знаком созвездия, в котором Солнце в этот месяц находится.
13-е созвездие Змееносца исключается, хотя через него и проходит Солнце. «Red Shift 5.1» (путь Солнца).
точка весеннего равноденствия. 21 марта (день равняется ночи ).
Координаты Солнца: α ¤ =0 ч , δ ¤ =0 о
Обозначения сохранилось со времен Гиппарха, когда эта точка находилась в созвездии ОВНА → сейчас находится в созвездии РЫБ, В 2602г перейдет в созвездие ВОДОЛЕЯ.
день летнего солнцестояния. 22 июня (самый длинный день и самая короткая ночь).
Координаты Солнца: α ¤ =6 ч , ¤ =+23 о 26′
Обозначение сохранилось со времен Гиппарха, когда эта точка находилась в созвездии Близнецов, затем была в созвездии Рака, а с 1988г перешла в созвездие Тельца.
— день осеннего равноденствия. 23 сентября (день равен ночи).
Координаты Солнца: α ¤ =12 ч , δ t size=»2″ ¤ =0 о
Обозначение созвездия Весы сохранилось как обозначение символа правосудия при императоре Августе (63г до НЭ — 14г НЭ), сейчас в созвездии Девы, а в 2442г перейдет в созвездие Льва.
— день зимнего солнцестояния. 22 декабря (самый короткий день и самая длинная ночь).
Координаты Солнца: α ¤ =18 ч , δ ¤ =-23 о 26′
В период Гиппарха точка находилась в созвездии Козерога, сейчас в созвездии Стрельца, а в 2272г перейдет в созвездие Змееносца.

Хотя положение звезд на небе однозначно определяется парой экваториальных координат, но вид звездного неба в месте наблюдения в один и тот же час не остается неизменным.
Наблюдая в полночь кульминацию светил (Солнце в это время находится в нижней кульминации с прямым восхождением на отличающимся от кульминации светила) можно заметить, что в разные даты в полночь вблизи небесного меридиана проходят, сменяя друг друга, разные созвездия. [Эти наблюдения в свое время привели к выводу об изменении прямого восхождения Солнца.]
Выберем любую звезду и зафиксируем ее положение на небе. На том же самом месте звезда появится через сутки, точнее через 23часа 56минут. Сутки, измеренные относительно далеких звезд, называются звездными (если быть совсем точными, звездные сутки – промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия). Куда же деваются еще 4 минуты? Дело в том, что вследствие движения Земли вокруг Солнца оно смещается для земного наблюдателя на фоне звезд на 1° за сутки. Чтобы «догнать» его, Земле и нужны эти 4 минуты. (рисунок слева)
Каждую последующую ночь звезды немного сдвигаются к западу, восходя на 4 минуты раньше. За год сдвинется на 24 ч , то есть вид звездного неба повториться. Вся небесная сфера за год сделает один оборот — результат отражения обращения Земли вокруг Солнца.

Итак, Земля делает один оборот вокруг своей оси за 23 часа 56 минут. 24 часа – средние солнечные сутки – время оборота Земли относительно центра Солнца.

III. Закрепление материала (10 мин)
1. Работа по ПКЗН (по ходу изложения нового материала)
а) нахождение небесного экватора, эклиптики, экваториальных координат, точек равноденствия и солнцестояния.
б)определение координат например звезд: Капелла (α Возничего), Денеб (α Лебедя) (Капелла — α=5 ч 17 м , δ=46 о ; Денеб — α=20 ч 41 м , δ=45 о 17′)
в) нахождение звезд по координатам: (α=14,2 ч , δ=20 о ) — Арктур
г) найти, где находится Солнце сегодня, в каких созвездиях осенью. (сейчас четвертая неделя сентября — в Деве, начало сентября — во Льве, в ноябре пройдет Весы и Скорпион)
2. Дополнительно:
а) Звезда кульминирует в 14 ч 15 м . Когда ее следующая нижняя, верхняя кульминация? (через 11 ч 58 м и 23 ч 56 м , то есть в 2 ч 13 м и 14 ч 11 м ).
б) ИСЗ пролетел по небу из начальной точки с координатами (α=18 ч 15 м , δ=36 о ) в точку с координатами (α=22 ч 45 м , δ=36 о ). Через какие созвездия пролетел ИСЗ.

IV. Итог урока
1. Вопросы:
а) Какова необходимость введения экваториальных координат?
б) Чем замечательны дни равноденствия, солнцестояния?
в) Под каким углом плоскость экватора Земли наклонена к плоскости эклиптики?
г) Можно ли рассматривать годовое движение Солнца по эклиптике как доказательство обращения Земли вокруг Солнца?

Домашние задание: § 4, вопросы задание для самоконтроля (стр. 22), стр. 30 (пп. 10-12).
Практическая работа №1 (желательно раздать всем учащимся на год этот список работ с пояснениями).
Можно дать задание «88 созвездий» (по одному созвездию каждому ученику). Ответить на вопросы:

  1. Как называется это созвездие?
  2. В какое время года его лучше всего наблюдать на нашей (данной) широте?
  3. К какому типу созвездий оно относится: невосходящее, незаходящее, заходящее?
  4. Это созвездие северное, южное, экваториальное, зодиакальное?
  5. Назовите интересные объекты этого созвездия и укажите их на карте.
  6. Как называется самая яркая звезда созвездия? Каковы ее основные характеристики?
  7. Пользуясь подвижной картой звездного неба, определите экваториальные координаты наиболее ярких звезд созвездия.

Урок оформили члены кружка «Интернет-технологии» — Прытков Денис (10 кл) и Поздняк Виктор (10 кл), Изменен 23.09.2007 года

Источник

Adblock
detector