Добавить материал и получить бесплатное свидетельство о публикации в СМИ
Эл. №ФС77-60625 от 20.01.2015
Инфоурок / Астрономия / Рабочие программы / "Астрономия" Элективный курс для учащихся 10-11 классов

"Астрономия" Элективный курс для учащихся 10-11 классов

  • Астрономия

Поделитесь материалом с коллегами:

Муниципальное бюджетное образовательное учреждение

«Средняя общеобразовательная школа №2»


Рассмотрено на заседании ШМО

«____»_____________2013г.

Протокол №________

Руководитель ШМО

_____________/__________/



Утверждаю

Директор МБОУ «СОШ №2»

«_____»_______________2013г.

____________Н.Г.Лыскова



Принято на заседании

экспертного совета

«____»______________2013г.





Программа элективного курса

Астрономия

для учащихся 10 – 11 классов





Составитель: учитель высшей квалификационной категории МБОУ «СОШ №2»

Шумова Елена Викторовна










Глазов, 2013

Пояснительная записка


Элективный курс «Астрономия» предназначен для учащихся 10-11 классов, которые проявляют особый интерес к науке о Вселенной, геодезии, картографии, готовятся стать профессиональными астрономами, мореплавателями, летчиками, космическими исследователями. Он включает в себя избранные вопросы астрофизики, внегалактической астрономии и космологии.

В двух первых разделах элективного курса даётся представление об основах практической астрофизики. С этой целью рассматриваются инструменты и методы астрофизических исследований, выявляется важная черта взаимосвязи физики и астрофизики.

Затем следуют разделы, посвящённые рассмотрению механических явлений в Солнечной системе, физики звёзд, планет, межзвёздной среды, экзотических объектов.

Актуальность этого курса состоит в том, что в базисном учебном плане отсутствует предмет астрономия, а интерес к науке о Вселенной в настоящее время велик. В наши дни учёные по праву рассматривают Вселенную как уникальную природную физическую лабораторию, актуальность проводимых исследований в которой возрастает с каждым годом. Открытия в астрофизике и космологии – разделах астрономии, изучающих природу небесных тел и Вселенную в целом, сейчас буквально создают новую Астрономическую Картину Мира и имеют неоценимое мировоззренческое значение.

Основным учебным пособием для реализации данного курса является учебник астрономии средней школы. Дополнительная литература – авторское методическое пособие по подготовке учащихся к олимпиадам по астрономии, астрономическая энциклопедия Аванта +, электронное пособие «Открытая астрономия», «Вселенная школьника ХХI века» и др.

Программа курса рассчитана на 34 часа.

В ходе обучения школьники будут проводить наблюдения, работать со справочной литературой, астрономическим календарем. Знания, умения и навыки, приобретенные в ходе обучения на элективном курсе, станут базовыми для подготовки к олимпиадам по астрономии, будут способствовать успешному выступлению на олимпиадах и послужат мотивом к более углубленному изучению науки о Вселенной.

Цели курса: расширение и углубление уровня физических и астрономических знаний и умений учащихся, знакомство с различными применениями законов физики на практике при изучении космического пространства; развитие устойчивого познавательного интереса к изучению физики и астрономии.

Данный элективный курс ориентирован на широкое использование знаний, которые получены при изучении предметов естественнонаучного цикла, прежде всего физики; на объяснение явлений, наблюдаемых в космическом пространстве, природы небесных тел и их систем.

Основные задачи курса:

углубить знания основного курса физики и начального курса астрономии, повысить интерес к их изучению для формирования более полной естественнонаучной картины окружающего мира;

  • дать представление о методах физических и астрономических исследований как важнейшей части методологии физики и астрономии;

  • Сформировать у учащихся умения по применению физических законов, открытых на Земле, для объяснения явлений, происходящих в космосе, пространственные масштабы которых превосходят земные; систематизировать обширные сведения о природе небесных тел, объяснить существующие закономерности и раскрыть физическую сущность наблюдаемых во Вселенной явлений;

  • Способствовать развитию интеллектуальных и творческих способностей, социальной активности, интереса к исследовательской деятельности.

  • Научить учащихся свободно ориентироваться с помощью небесных светил по сторонам света, определять координаты звезд, Солнца и Луны, находить их место на звездной карте, по формулам вычислять высоту светил в кульминациях, географические координаты: широту и долготу, определять по школьному астрономическому календарю и подвижной карте звездного неба, какие планеты и в каких созвездиях видны на небе в данное время, вычислять периоды обращения планет, расстояния до них, размеры небесных тел и скорости их движения.

Используемые технологии:

  • проблемное обучение;

  • информационно-коммуникативные;

  • обучение в диалоге;

  • лекционно-семинарская система обучения;

  • личностно-ориентированное обучение.


Предусматриваются виды контроля, позволяющие оценивать динамику усвоения курса учащимися и по­лучить данные для определения дальнейшего совер­шенствования содержания курса:

текущие контрольные работы в традиционной форме;

итоговая контрольная работа.

Критерии оценивания контрольной работы:

Оценка «5» - 97-100%,

оценка «4» - 75-96%,

оценка «3» - 50-74%,

оценка «2» - 0-49%.

СОДЕРЖАНИЕ ПРОГРАММЫ

Введение в астрономию – 1 час

Что изучает астрономия, особенности астрономических наблюдений, роль наблюдений в астрономии. Телескопы. Связь астрономии с другими науками.

Основы практической астрономии – 10 часов

Звёздное небо, созвездия, изменение звёздного неба в течение суток. Основные линии и точки небесной сферы. Горизонтальная и экваториальная системы координат. Видимое годичное движение Солнца и вид звёздного неба. Способы определения географической широты. Движение и фазы Луны, солнечные и лунные затмения. Основы измерения времени, календарь. Контрольные работы №1 и №2.

Строение Солнечной системы7 часов

Развитие представлений о Солнечной системе. Видимое движение планет, конфигурации планет. Законы Кеплера. Обобщение и уточнение Ньютоном законов Кеплера. Определение расстояний до тел Солнечной системы и размеров небесных тел. Контрольные работы №3.


Физическая природа тел Солнечной системы – 7 часов


Планета Земля. Система Земля – Луна. Планеты земной группы. Планеты – гиганты. Спутники планет. Астероиды и метеориты, кометы и метеоры. Контрольная работа №4.

Солнце и звёзды –6 часов

Общие сведения о Солнце. Строение атмосферы и внутреннее строение Солнца. Солнечно - земные связи.

Расстояния до звёзд. Пространственные скорости звёзд. Физические характеристики звёзд, связь между ними. Двойные звёзды. Физические переменные, новые и сверхновые звёзды. Контрольные работы №№ 5,6,7.

Строение и эволюция Вселенной – 3 часа

Наша Галактика. Другие галактики. Метагалактика. Закон Хаббла. Происхождение и эволюция звёзд. Современные представления о происхождении планет. Жизнь и разум во Вселенной. Контрольная работа №8, итоговая контрольная работа.

Учебно-тематический план


п/п

Название темы

Всего часов

Из них:

Форма проведения занятий

Итоговый контроль

Лекционных

Практических

1

2

3

4

5

6

7

1

Предмет астрономии.
Особенности астрономических наблюдений.
Телескопы.

1

1

0

Традиционная

Устный опрос

2

Основные линии и точки небесной сферы.

1

0,5

0,5

Индивидуальная, работа в малых группах.


3

Системы координат горизонтальная и экваториальная.

2

1

1

Традиционная, групповая


4

Работа с подвижной картой звездного неба по определению координат светил.

1


1

Индивидуальная


5

Высота полюса мира.
Высота светил в кульминации. Определение географических координат (широты места).

2

1

1

Традиционная, групповая

Контрольная работа по темам
1-5 (№1)

6

Суточное и годичное движение Солнца.
Определение координат Солнца на различных географических широтах.
Решение задач.

1

0,5

0,5

Традиционная, работа в малых группах


7

Движение и фазы Луны. Солнечные и лунные затмения.

1

0,5

0,5

Традиционная

Практическое задание: проследить и зарисовать полный цикл смены лунных фаз.

8

Основы измерения времени. Определение географической долготы. Календарь.

2

1

1

Традиционная, групповая


9

Конфигурации планет. Синодический и сидерический периоды обращения планет.

3

1

2

Традиционная


10

Законы Кеплера.

Закон всемирного тяготения. Космические скорости. Форма орбит.

2

1

1

Традиционная, работа в малых группах

Контрольная работа по темам 9-10 (№2)

11

Определение расстояний до тел солнечной системы и размеры этих тел.

2

1

1

Традиционная, работа в малых группах.

Контрольная работа по теме 11 (№3)


п/п

Название темы

Всего часов

Из них:

Форма проведения занятий

Итоговый контроль

Лекционных

Практических

1

2

3

4

5

6

7

2

Планета Земля. Система Земля-Луна. Физические условия на Луне.

2

1

1

.Традиционная, работа в малых группах.


3

Планеты земной группы. Планеты-гиганты. Спутники планет.

2

1

1

Традиционная, групповая


4

Астероиды и метеориты. Кометы и метеоры.

3

1

2

Традиционная, работа в малых группах

Контрольная работа по темам 2-4 (№4)

5

Общие сведения о Солнце. Строение атмосферы Солнца. Внутреннее строение. Солнечно-земные связи.

1

1


Традиционная


6

Расстояние до звёзд. Решение задач.

2

1

1

Традиционная, работа в малых группах.

Контрольная работа №5

7

Характеристики звёзд: видимая и абсолютная звёздная величина; спектр, цвет, температура; светимость; радиус, масса и средние плотности звёзд. Связь между характеристиками звёзд.

2

1

1

Традиционная, групповая, индивидуальная.

Контрольные работы №№ 6,7по темам 6-7.

8

Двойные звёзды. Физические переменные, новые и сверхновые звёзды.

1

1


Традиционная, групповая


9

Наша Галактика: структура и состав, магнитное поле, межзвёздная пыль и газ, водород в Галактике.

1

1


Традиционная


10

Другие галактики. Метагалактика. Закон Хаббла.

1

0,5

0,5

Традиционная

Контрольная работа по темам 9-10 (№8)

11


Современные представления о происхождении планет. Эволюция звёзд.

Жизнь и разум во Вселенной: эволюция Вселенной, проблема внеземных цивилизаций.

1

1

0


Групповая, традиционная



Методические рекомендации

Урок 1

Тема: Предмет астрономии. Особенности астрономических наблюдений. Телескопы.

Цель: Показать значимость астрономии в формировании мировоззрения человека. Познакомить с основным источником информации – наблюдениями и с инструментами, с помощью которых они выполняются.

Предисловие

«Две вещи наполняют душу всегда новым и все более сильным удивлением и благоговением, чем чаще и продолжительнее мы размышляем о них, – это звездное небо надо мной и моральный закон во мне».

Иммануил Кант

Астрономия полезна потому, что она возвышает нас над нами самими; она полезна потому, что она величественна; она полезна потому, что она прекрасна. Именно она являет нам, как ничтожен человек телом и как велик он духом, ибо ум его в состоянии объять сияющие бездны, где его тело является лишь темной точкой, в состоянии насладиться их безмолвной гармонией. Так мы приходим к сознанию свой мощи, и это сознание многого стоит, потому что делает нас сильнее.

Анри Пуанкаре

Все мы живем на Земле – небольшой планете, затерянной в бескрайних просторах Вселенной. Все мы живем под одним и тем же небом – снова и снова манящим к себе. В ясную ночь там можно увидеть несколько тысяч звезд; а сколько миллиардов миров скрывается за полосой Млечного Пути? Неудивительно, что люди тысячелетиями поднимают головы вверх в надежде разгадать тайны Урании – древнегреческой музы астрономии.

В переводе с греческого слово астрономия означает «закон звезд», «наука о звездах». Наверное, это древнейшая наука: изменения длительности дня и ночи, сезонные колебания погоды, наводнения и засухи – что могло быть важнее для первобытных людей? Постепенно астрономия становилась уделом немногочисленных людей знания, все глубже и глубже проникая в законы движения небесных тел, в тайны мироздания.

С тех пор прошли тысячелетия. Сейчас в мире несколько тысяч профессиональных астрономов, но их усилиями мы уже знаем многое о галактиках и черных дырах, Большом взрыве и далеком будущем нашей Вселенной. И всегда, во все времена находились любители. Наблюдения метеоров, комет, переменных звезд – астрономия и по сей день не может обойтись без помощи энтузиастов.

Древнейшая из наук

Все повторяется в небе над нами: каждую ночь восходят и заходят звезды, меняются лунные фазы, Солнце находит свой путь между звезд. Скорее всего, именно эти закономерности были открыты первыми астрономами, сидевшими у первобытного костра. Движение Луны (точнее, периодичность смены лунных фаз) было положено в основу первого лунного календаря, затем было открыто движение Солнца по зодиаку, и появился солнечный год. В это же время достигла расцвета и «небесная» мифология: первобытные люди обожествляли Солнце, Луну и другие светила, совершали различные обряды, чтобы задобрить небесных богов и помочь им преодолеть все трудности.

За несколько тысяч лет до нашей эры в долинах крупных рек (Нил, Тигр и Евфрат, Инд и Ганг, Янцзы и Хуанхэ) осели земледельцы. Календарь, составлявшийся жрецами Солнца и Луны, стал играть важнейшее значение в их жизни. Наблюдения за светилами жрецы проводили в древних обсерваториях, одновременно бывших и храмами. Их изучает археоастрономия.

hello_html_53a033bf.jpg

Мегалиты древности.

Археологи нашли довольно много подобных обсерваторий. Простейшие из них – мегалиты – представляли собой один (менгиры) или несколько (дольмены, кромлехи) камней, расположенных в строгом порядке друг относительно друга. Мегалиты отмечали места восхода и захода светил в определенное время года. Раньше считалось, что их возвели древние кельты, но сейчас доказано, что мегалиты появились в Европе намного раньше индоарийских племен (древнейший из них – Нью-Грейндж – датируется 3000 г. до н.э.), а друиды только поклонялись этим «волшебным» сооружениям.

hello_html_m57f14339.jpg

Стоунхендж с высоты птичьего полета.

Одним из самых известных сооружений древности является Стоунхендж, расположенный в Южной Англии. По легенде, его за одну ночь воздвиг волшебник Мерлин. Обсерватория представляет собой 30 вкопанных камней высотой более 5 м с положенными сверху плитами, составлявшие кольцо диаметром почти 30 м. Внутри него располагались еще несколько камней, вокруг сооружения были кольца лунок. Сейчас ученые полагают, что Стоунхендж строился в несколько этапов между 1900 и 1600 гг. до н.э. Его основная функция – наблюдение Солнца и Луны, определение дней зимнего и летнего солнцестояний, предсказание лунных и солнечных затмений. В трех километрах от Стоунхенджа были найдены остатки древней постройки, напоминавшей его по своей планировке, но выполненной из дерева. Считают, что Вудхендж был гигантским макетом, опираясь на который строители сумели построить Стоунхендж.

В Древнем Египте существовала сложная религия с большим количеством богов, тесно связанных с небесными светилами. Особенно почитался бог Солнца Ра. Важнейшее событие в жизни сельскохозяйственной страны – разлив Нила – определялось по восходу Сириуса и летнему солнцестоянию. В Египте существовал лунно-солнечный календарь, деливший год на 365 суток и 12 месяцев. День и ночь делились на 12 часов. Египтяне делили небо на созвездия, знали о существовании планет, умели определять высоту Солнца, используя гномон. Египетская астрономия стала фундаментом, на котором греческие ученые позднее построили свою систему мира.

Астрономия Междуречья началась с шумерских башен-зиккуратов, служивших обсерваториями. Жрецы фиксировали движение планет, даты затмений, появление комет. Ко времени завоевания Вавилона Персией, астрономия и астрология стали важнейшими государственными науками, страна была покрыта сетью обсерваторий. К концу IV века до н.э. месопотамские ученые создали теорию движения Луны и планет, открыли сарос, ввели эклиптику и зодиак.

О китайской астрономии европейцы почти ничего не знали. Китайцы умели предсказывать затмения, составили точный календарь, разделили небо на созвездия, изобрели гномон, солнечные и водяные часы, компас. А наблюдения за переменными звездами, солнечными пятнами, кометами представляют ценность и до сих пор. В 1054 году в китайских летописях появилось упоминание о знаменитой сверхновой Тельца, породившей Крабовидную туманность.

Достижения астрономии Нового Света (майя, ацтеков и инков) были большей частью уничтожены и забыты сначала в череде междоусобных войн, а затем в ходе испанской конкисты. Известно, что жрецы майя умели предсказывать затмения и составили очень точный календарь.

Новый толчок астрономия получает, когда на европейском континенте возникает греческая цивилизация. Богатая мифологическими традициями, она заложила основы современного научного мышления. Греки (а вслед за ними и римляне) использовали лунно-солнечный календарь, однако дополнительные дни вставлялись беспорядочно; часто при этом преследовались политические или экономические цели. Поэтому в 46 г. до н.э. Юлий Цезарь вводит юлианский календарь.

Первым греческим астрономом можно считать Фалеса Милетского, предсказавшего солнечное затмение. Он жил в VI в. до н.э. Фалес стоял на позициях геоцентризма. Приверженцем идеи эволюции (а не сотворения) мира был Анаксимандр. В V в. до н.э. в греческих умах господствовали две противоположные теории: Анаксагора, стоявшего на позициях универсальной бесконечно делимой материи, и Демокрита – ученого и философа, введшего понятие атома. На рубеже пятого и четвертого веков впервые появляется идея шарообразности Земли – сначала у пифагорейцев, а затем у Парменида. У знаменитого афинского мыслителя Платона мы встречаем описание единого Бога – создателя Вселенной.

В это время греки всерьез задумывались о теории планетного движения. Первую попытку научного решения этой проблемы предпринял Евдокс Книдский. Живший в IV в. до н.э. Аристотель остановил Землю, поставив ее в центр вечного и неизменного мира. Аристотель указывал также на шарообразность Земли (приводя в виде аргумента круглую форму земной тени во время лунного затмения) и на ее небольшие по сравнению с расстоянием до звезд размеры. Живший в Египте Эратосфен впервые произвел измерение диаметра Земли, получив около 40 000 км – удивительная по тем временам точность!

Подлинную революцию в античном мире мог бы совершить Аристарх Самосский. В его теории Земля вращалась вокруг своей оси, что объясняло смену дня и ночи, а центральное место Земли во Вселенной заняло Солнце. Эта теория получила название гелиоцентрической. Однако понадобились тысячелетия, прежде чем она смогла восторжествовать.

Первым человеком, занимавшимся систематическими наблюдениями светил, стал Гиппарх. Он ввел параллели и меридианы, составил первый звездный каталог и открыл явление прецессии. Гиппарх первым правильно оценил расстояние от Земли до Луны. Его последователь – александрийский ученый Птолемей – написал самый значительный астрономический труд античности – «Альмагест», в котором систематизировал все астрономические знания своей эпохи и описал собственную геоцентрическую теорию мира, которая господствовала в европейской философии на протяжении следующих пятнадцати веков.

Знания умирающей античной цивилизации приняли арабские завоеватели. Живший на рубеже первого и второго тысячелетий в Хорезме Бируни раскрыл природу Млечного Пути, говорил о звездах как о чудовищно далеких солнцах. Но самым известным из астрономов Востока был внук Тамерлана Улугбек. Он построил крупнейшую обсерваторию своего времени, в которой уточнил многие астрономические данные.

Астрономия изучает строение Вселенной, движение, физическую природу, происхождение и эволюцию небесных тел и образованных ими систем. Астрономия исследует также фундаментальные свойства окружающей нас Вселенной.

Как наука, астрономия основывается прежде всего на наблюдениях. В отличие от физиков астрономы лишены возможности ставить эксперименты. Практически всю информацию о небесных телах приносит нам электромагнитное излучение. Только в последние сорок лет отдельные миры стали изучать непосредственно: зондировать атмосферы планет, изучать лунный и марсианский грунт.

Масштабы наблюдаемой Вселенной огромны и обычные единицы измерения расстояний – метры и километры – здесь малопригодны. Вместо них вводятся другие.

Астрономическая единица используется при изучении Солнечной системы. Это размер большой полуоси орбиты Земли: 1 а.е. = 149 миллионов километров. Более крупные единицы длины – световой год и парсек, а также их производные (килопарсек, мегапарсек) – нужны в звездной астрономии и космологии. Световой год – расстояние, которое проходит луч света в вакууме за один земной год. Он равен примерно 9,5∙1015 м. Парсек исторически связан с измерением расстояний до звезд по их параллаксу и составляет 1 пк = 3,263 светового года = 206 265 а.е. = 3,086∙1016 м.

Астрономия тесно связана с другими науками, прежде всего с физикой и математикой, методы которых широко применяются в ней. Но и астрономия является незаменимым полигоном, на котором проходят испытания многие физические теории. Космос – единственное место, где вещество существует при температурах в сотни миллионов градусов и почти при абсолютном нуле, в пустоте вакуума и в нейтронных звездах. В последнее время достижения астрономии стали использоваться в геологии и биологии, географии и истории.

Сейчас уже не нужно определять курс корабля по звездам, предсказывать разлив Нила или считать время по песочным часам: на смену астрономии здесь пришли технические средства. Но астрономия и космонавтика по-прежнему незаменимы в системах связи и телевидении, в наблюдениях Земли из космоса.

Астрономия изучает фундаментальные законы природы и эволюцию нашего мира. Поэтому особенно велико ее философское значение. Фактически, она определяет мировоззрение людей.

Телескопы

Назначение телескопа

hello_html_m5df51e2.jpg

Обсерватория в Мауна-Кеа, Гавайи.

Телескопы бывают самыми разными – оптические (общего астрофизического назначения, коронографы, телескопы для наблюдения ИСЗ), радиотелескопы, инфракрасные, нейтринные, рентгеновские. При всем своем многообразии, все телескопы, принимающие электромагнитное излучение, решают две основных задачи:
  • создать максимально резкое изображение и, при визуальных наблюдениях, увеличить угловые расстояния между объектами (звездами, галактиками и т. п.);

  • собрать как можно больше энергии излучения, увеличить освещенность изображения объектов.

Параллельные лучи света (например, от звезды) падают на объектив. Объектив строит изображение в фокальной плоскости. Лучи света, параллельные главной оптической оси, собираются в фокусе F, лежащем на этой оси. Другие пучки света собираются вблизи фокуса – выше или ниже. Это изображение с помощью окуляра рассматривает наблюдатель.

Диаметры входного и выходного пучков сильно различаются (входной имеет диаметр объектива, а выходной – диаметр изображения объектива, построенного окуляром). В правильно настроенном телескопе весь свет, собранный объективом, попадает в зрачок наблюдателя. При этом выигрыш пропорционален квадрату отношения диаметров объектива и зрачка.

Для крупных телескопов эта величина составляет десятки тысяч раз. Так решается одна из основных задач телескопа – собрать больше света от наблюдаемых объектов. Если речь идет о фотографическом телескопе – астрографе, то в нем увеличивается освещенность фотопластинки.

Вторая задача телескопа – увеличивать угол, под которым наблюдатель видит объект. Способность увеличивать угол характеризуется увеличением телескопа. Оно равно отношению фокусных расстояний объектива F и окуляра f.

hello_html_m3ca5cc11.jpg

Принципиальная схема телескопа.

hello_html_35816016.png

Первый телескоп появился в начале XVII века, в 1609 году. Он был создан Галилео Галилеем.

















Радиотелескопы

hello_html_m27ed437c.jpg

15-метровый телескоп Европейской Южной обсерватории.

Первым космическое радиоизлучение зарегистрировал Карл Янский в 1931 году. Его радиотелескоп представлял собой вращающуюся деревянную конструкцию, установленную на автомобильных колесах для исследования помех радиотелефонной связи на длинах волн λ = 4 000 м и λ = 14,6 м. К 1932 году стало ясно, что радиопомехи приходят из Млечного Пути, где расположен центр Галактики.
А в 1942 было открыто радиоизлучение Солнца.

Любой радиотелескоп по принципу своего действия похож на оптический: он собирает излучение и фокусирует его на детекторе, настроенном на выбранную длину волны,
а затем преобразует этот сигнал, показывая условно раскрашенное изображение неба или объекта. В радиоастрономии используются различные типы антенн: дипольные антенны, параболические рефлекторы, радиоинтерферометры. Чаще всего в качестве антенны используется большая вогнутая чаша или зеркало параболической формы. Зеркало отражает радиоволны, которые собираются вблизи фокуса и улавливаются облучателем – полуволновым диполем, принимающим излучение заданной длины волны.

В 1963 году начал работать 300-метровый радиотелескоп со сферической антенной в Аресибо на острове Пуэрто-Рико, установленный в огромном естественном котловане, в горах. В 1976 году на Северном Кавказе в России начал работать 600-метровый радиотелескоп РАТАН-600. Угловое разрешение радиотелескопа на волне 3 см составляет 10".

В некоторых обсерваториях используются набор антенн, установленных на большой территории. На радиоастрономической станции ФИАН в Пущино в России введен в строй БСА. Это поле антенн длиной 300 метров и шириной 400 метров; работает БСА на длине волны 3 м.

Чтобы существенно улучшить угловое разрешение, в радиоастрономии используют радиоинтерферометры.

Задачи:

  1. Для чего используют телескопы при наблюдении звезд?

Ответ: При помощи телескопа можно собрать много света, что позволяет увидеть слабые звезды.

  1. Какую роль играет наблюдение в астрономии?

Ответ: Такую же роль, как и опыта в физике, химии и др. естественных науках.

  1. По своему линейному диаметру Солнце больше луны в 400 раз. Почему их видимые угловые диаметры одинаковы.

Ответ: Луна примерно в 400 раз ближе к нам, чем Солнце, поэтому диск Луны может закрыть диск Солнца.

  1. Чем отличаются оптические системы рефрактора и рефлектора?

Ответ: В рефлекторе свет собирается вогнутым зеркалом.

Домашнее задание:

Подготовить реферат на одну из предложенных тем:

  1. Этапы развития астрономии.

  2. История создания телескопа.

  3. Астрономические обсерватории.

Урок 2

Тема: Основные линии и точки небесной сферы.

Цель: Познакомить с основными линиями и точками небесной сферы.

Небесная сфера

Тысячи и тысячи лет люди смотрят на звездное небо. Как же разобраться в этой звездной россыпи, как установить порядок?

Звезды кажутся нам одинаково удаленными. Недаром в древности считали, что все они расположены на хрустальной сфере...

Для удобства измерений, для решения практических задач по определению положения звезд, движения планет и т.п. в астрономии используется понятие небесной сферы.

Небесная сфера – это воображаемая сфера сколь угодно большого радиуса, в центре которой находится наблюдатель.

Свойства небесной сферы:

  • угловые измерения на сфере не зависят от ее радиуса.

  • центр небесной сферы выбирается произвольно. Для каждого наблюдателя – свой центр, а наблюдателей может быть много.

На небесную сферу проецируются звезды, Солнце, Луна, планеты.

На небесной сфере рассматривают лишь угловые расстояния. Угловое расстояние между двумя точками сферы – это угол между лучами, исходящими в направлении двух этих точек из глаза наблюдателя. Приняты следующие единицы угловых расстояний:

  • hello_html_7c722622.jpg

    Один радиан, десять градусов и один час.

    радиан – центральный угол, соответствующий дуге, длина которой равна ее радиусу. В 1 радиане 57°17´45".
  • градус – центральный угол, соответствующий 1/360 части окружности. Один дуговой градус 1° = 60´, одна дуговая секунда 1´ = 60";

  • час – центральный угол, соответствующий 1/24 части окружности. 1h = 15°, 1° = 60m, 1m = 60s. 1 минута в часовой мере равна 15 дуговым минутам, 1 секунда в часовой мере равна 15 дуговым секундам: 1m = 15´, 1s = 15".

На небе есть звезда, называемая Полярной звездой, вокруг которой в течение суток вращаются другие звезды. В чем причины этого вращения?

Все дело в том, что Земля вращается вокруг своей оси. Ось вращения Земли практически не меняет направления в пространстве. Вращение Земли вызывает у наблюдателя иллюзию вращения небесной сферы. Любой наблюдатель видит лишь половину небесной сферы, другая половина от него заслоняется земным шаром.

Небесная сфера выглядит для нас так, словно вращается вокруг оси РР'. Ось мира пересекает небесную сферу в точках Р и Р' – полюсах мира.

Северный полюс мира Р – тот, при наблюдении которого с Земли вращение небесной сферы происходит по часовой стрелке.

Южный полюс мира Р' – тот, при наблюдении которого с Земли вращение небесной сферы происходит против часовой стрелки.



hello_html_m30e73846.jpg

Полюсы мира.

Луна и Солнце своим притяжением стремятся повернуть ось планеты: возникает явление прецессии. Ось Земли вращается относительно далеких звезд, делая полный оборот примерно за 26 тысяч лет (т.н. платонический год). При этом она описывает окружность радиусом 23,5° с центром в полюсе эклиптики, находящимся в созвездии Дракона. Прецессия впервые была обнаружена во II в. до н.э. Гиппархом, который нашел, что координаты звезд несколько изменились по сравнению с теми, что были сто лет назад.

13 тысяч лет назад полюс мира указывал на Вегу. На территории Восточно-европейской равнины можно было увидеть Центавр и Южный Крест. 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. α Малой Медведицы стала полярной звездой примерно в 1100 году, а ближе всего к ней полюс пройдет в 2100 году. Приблизительно в 3200 году полярными станут звезды созвездия Цефей, затем они уступят первенство Денебу и Веге.

Основные линии небесной сферы

Важнейшими большими кругами на небесной сфере являются: математический горизонт, небесный экватор, эклиптика, небесный меридиан.

Отвесная линия пересекает поверхность небесной сферы в двух точках: в верхней Z – зените – и в нижней Z' – надире.

Математический горизонт – большой круг на небесной сфере, плоскость которого перпендикулярна отвесной линии.

Точка N математического горизонта называется точкой севера, точка S – точкой юга. Линия NS – называется полуденной линией.

Небесным экватором называется большой круг, перпендикулярный оси мира. Небесный экватор пересекается с математическим горизонтом в точках востока E и запада W.

Небесным меридианом называется большой круг небесной сферы, проходящий через зенит Z, полюс мира Р, южный полюс мира Р', надир Z'.

Эклиптика – видимый годовой путь центра солнечного диска по небесной сфере. Перемещение Солнца по эклиптике вызвано годовым движением Земли вокруг Солнца. Центр солнечного диска пересекает небесный экватор два раза в году – в марте и в сентябре. Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называются точками весеннего и осеннего равноденствия. Они обозначаются значками hello_html_2ab3c4e7.pngи hello_html_m63486e68.png. Через точку весеннего равноденствия Солнце переходит из южного полушария небесной сферы в северное (21 марта). Через точку осеннего равноденствия Солнце переходит из северного полушария небесной сферы в южное (21 сентября).



Небесная сфера.hello_html_m2416d43b.jpg

Точка летнего солнцестояния – находится на границе созвездий Тельца и Близнецов (обозначается зодиакальным знаком Рака hello_html_391475dd.png. В ней Солнце имеет максимальное склонение δhello_html_79d213e.png = +23°26´ (22 июня).

Точка зимнего солнцестояния – находится в созвездии Стрельца и обозначается знаком Козерога hello_html_1da36d88.png. В ней Солнце имеет минимальное склонение δhello_html_79d213e.png = –23°26´ (22 декабря). Дни солнцестояния, как и дни равноденствия, могут меняться. Связано это с тем, что в году не 365 суток, а немного больше.

Точки солнцестояния отстоят от точек равноденствия на 90°.





Демонстрации: модель небесной сферы (армиллярная сфера)

Закрепление: работа в малых группах по усвоению полученных знаний.

Урок 3

Тема: Горизонтальная и экваториальная система координат.

Цель: Познакомить учащихся с основными координатами небесных светил.


hello_html_m7455bbba.png

Система координат относительно плоскости небесного горизонта – называется горизонтальной. Основные координаты этой системы: высота светила и азимут.

Система координат относительно плоскости небесного экватора – называется экваториальной. Основные координаты этой системы: склонение и прямое восхождение.

Большой круг, проведённый через светило, зенит и наблюдателя, называют вертикалом светила. Он пересекается с горизонтом. Угол между направлениями на светило и точку пересечения вертикала с горизонтом – это высота светила. Угол между направлениями на зенит и светило – зенитное расстояние. Угол между направлениями на юг и точку пересечения вертикала с горизонтом называют азимут. Он отсчитывается от точки юга по часовой стрелке. Большой круг, проведённый через полюс мира, светило и наблюдателя, называют кругом склонения. Он пересекается с экватором. Угол между направлениями на светило и точку пересечения круга склонения с экватором – это склонение светила. Точка на экваторе, в которой Солнце бывает в день весеннего равноденствия (21 марта), называется точкой весеннего равноденствия. Она совпадает с точкой востока. Угол между направлениями на точку весеннего равноденствия и точку пересечения круга склонения с экватором называют прямым восхождением светила. Он отсчитывается от точки весеннего равноденствия против часовой стрелки.

Задачи:

  1. Прямые восхождения звезд 284˚15’17”, 17˚57’1”, 191˚13’59” выразите в часах, минутах и секундах времени.

  2. Прямые восхождения звезд 3ч.17мин.9с., 19ч.2мин.39с., 21ч.0мин3с. выразите в градусной мере.

  3. Азимут светила 45˚, высота 60˚. В какой стороне неба надо искать это светило?

  4. Для какой точки небесной сферы и прямое восхождение, и склонение равны нулю?

Урок 4

Тема: Работа с подвижной картой звездного неба по определению координат светил.

Цель: Выработать практический навык определения координат светил.

Задачи:

  1. В каких созвездиях находятся звезды, экваториальные координаты которых равны:

а) α = 4ч33мин, δ = 16˚25’;

б) α = 16ч26мин, δ = -26˚19’;

в) α = 20ч40мин, δ = 45˚06’?

Каковы названия этих звезд?

  1. По карте звездного неба определите экваториальные координаты звезд: Арктура, Бетельгейзе, Альтаира, Капеллы, Кастора и Спики.

  2. Установите по карте значения экваториальных координат ярких звезд созвездий Лебедя и Ориона.

  3. За какое время Солнце, вследствие своего годичного движения по эклиптике, переместится на расстояние, равное своему диаметру?



Урок 5

Тема: Высота полюса мира. Высота светил в кульминации. Определение географических координат (широты места).

Цель: Научить приемам вычисления географической широты по координатам светил, определения условий видимости небесных светил на различных широтах.

Содержание материала смотри §5 учебника Е.П.Левитана «Астрономия 11», издательство Просвещение, 2005г. Пояснительный рисунок смотри выше, в уроках 3,4. δ h φ

Задачи:hello_html_6f9e39ea.png

1. На какой высоте в Санкт-Петербурге бывает верхняя кульминация Антареса.

Решение: δ = -26º16’, φ = 60º.

h = 90º- φ + δ,

h = 90º- 60º -26º16’ = 3º44’.

2. Каково склонение звезд, кульминирующих в зените в вашем городе?

3. Каково склонение звезды, наблюдавшейся в Архангельске, широта которого 64˚35’, в нижней кульминации на высоте 10˚?

4. Каково расстояние от зенита до полюса мира в местности, географическая широта которой 23˚27’?

Урок 6

Тема: Суточное и годичное движение Солнца. Определение координат Солнца на различных географических широтах.

Цель: Познакомить с особенностями суточного и годичного движения Солнца, объяснить причину этих особенностей. Научить приемам вычисления высоты Солнца в кульминациях.

Движение Солнца

Каждый день, поднимаясь из-за горизонта в восточной стороне неба, Солнце проходит по небу и вновь скрывается под горизонт на западе. Для жителей Северного полушария это движение происходит слева направо, для южан – справа налево. В полдень Солнце достигает наибольшей высоты, т.е. кульминирует, это верхняя кульминация Солнца. В средних широтах нижняя кульминация Солнца, которая происходит в полночь, не видна. А вот за Полярным кругом, где Солнце летом иногда не заходит, можно наблюдать и верхнюю, и нижнюю кульминации.

На географическом полюсе суточный путь Солнца практически параллелен горизонту. Появившись в день весеннего равноденствия, Солнце четверть года поднимается всё выше, описывая круги над горизонтом. В день летнего солнцестояния оно достигает максимальной высоты (23,5º). Следующие три месяца, до осеннего равноденствия, Солнце опускается. Это полярный день. Затем на полгода наступает полярная ночь.

В средних широтах на протяжении года видимый суточный путь Солнца то сокращается, то увеличивается. Наименьшим он оказывается в день зимнего солнцестояния, наибольшим – в день летнего солнцестояния. В дни равноденствий Солнце находится на небесном экваторе. В эти дни оно восходит в точке востока и заходит в точке запада.

В период от весеннего равноденствия до летнего солнцестояния место восхода Солнца смещается от точки восхода влево, к северу, а место захода удаляется от точки запада вправо, тоже к северу. В день летнего солнцестояния Солнце появляется на северо-востоке. В полдень оно кульминирует на максимальной за год высоте. Заходит Солнце на северо-западе.

Затем места восхода и захода смещаются обратно к югу. В день зимнего солнцестояния Солнце восходит на юго-востоке, пересекает небесный меридиан на минимальной высоте и заходит на юго-западе.

Итак, суточный путь Солнца представляет собой малый круг небесной сферы, параллельный небесному экватору. Путь видимого годичного перемещения Солнца на фоне звёзд именуется эклиптикой, а период оборота по эклиптике звёздным годом.

Эклиптика и небесный экватор пересекаются под углом 23º 27´ в точках весеннего и осеннего равноденствия.

Задачи:

  1. Оhello_html_m7b092d51.pngпределите географическую широту пункта, в котором в день зимнего солнцестояния кульминация Солнца происходит в точке юга.

Решение:

h=0; δ=-23º27’;

h = 90º- φ + δ,

0=90º- φ + δ,

φ=90º+ δ.

φ=90º-23º27’=66º33’.

Это соответствует северному полярному кругу.

hello_html_7bb23774.png

  1. Определите географическую широту, на которой Солнце в день летнего солнцестояния кульминирует в зените?

  2. Чему равно склонение Солнца в день решения этой задачи? Чему равна полуденная высота Солнца в этот день?

  3. Как глубоко опускается центр Солнца под горизонт в полночь 22 июня в Архангельске, широта которого 64˚35’.

Урок 7

Тема: Движение и фазы Луны. Солнечные и лунные затмения.

Цель: Объяснить причины смены фаз Луны, наступление лунных и солнечных затмений. Научить способам определения сторон света по лунным фазам.

Фазы Луны

Видимое движение Луны на фоне звезд отражает действительное движение Луны вокруг Земли, которое сопровождается изменением внешнего вида нашего спутника. Видимый край диска Луны называется лимбом. Линия, разделяющая освещенную и неосвещенную Солнцем части диска Луны, называется терминатором. Отношение площади освещенной части видимого диска Луны ко всей его площади называется фазой Луны.

Различают четыре основных фазы Луны: новолуние, первая четверть, полнолуние и последняя четверть. В новолуние Φ = 0, в первую четверть Φ = 0,5, в полнолуние фаза равна Φ = 1,0, а в последнюю четверть снова Φ = 0,5.

В новолуние Луна проходит между Солнцем и Землей, к Земле обращена темная, не освещенная Солнцем сторона Луны. Правда, иногда в это время диск Луны светится особым, пепельным светом. Слабое свечение ночной части лунного диска вызвано солнечным светом, отраженным Землей к Луне. Через два дня после новолуния на вечернем небе, на западе, вскоре после захода Солнца, появляется тоненький серпик молодой луны.

Через семь суток после новолуния растущая Луна видна в форме полукруга на западе или юго-западе, вскоре после захода Солнца. Луна находится на 90° к востоку от Солнца и видна по вечерам и в первой половине ночи.



hello_html_m7ca911c8.jpg

Пепельный свет Луны.

Через 14 суток после новолуния наступает полнолуние. Луна при этом находится в противостоянии с Солнцем, и к Земле обращено все освещенное полушарие Луны. В полнолуние Луна видна всю ночь, восходит Луна во время захода Солнца, заходит – во время восхода Солнца.

Через неделю после полнолуния стареющая Луна предстает перед нами в фазе своей последней четверти, в виде полукруга. В это время к Земле обращена половина освещенного и половина неосвещенного полушария Луны. Луна видна на востоке, перед восходом Солнца, во второй половине ночи.

Полная Луна повторяет по небу суточный путь Солнца, проходимый им за полгода до этого, поэтому летом полная Луна не удаляется далеко от горизонта, а зимой, напротив, поднимается высоко.




Фаза Луны

Время видимости

В какой стороне неба видна

Новолуние

Ф = 0

Не видна

Первая четверть

Ф = 0,5

Вечер, первая половина ночи

Запад

Полнолуние

Ф = 1

Вся ночь

Противоположно Солнцу

Последняя четверть

Ф = 0,5

Вторая половина ночи, утро

Восток

Солнечные затмения

В древности солнечные и лунные затмения вызывали у людей суеверный ужас. Считалось, что затмения предвещают войны, голод, разорение, массовые болезни.

hello_html_m71afa004.jpg

Солнечное затмение 1994 года в Боливии.

Покрытие Солнца Луной называется солнечным затмением. Это очень красивое и редкое явление. Солнечное затмение наступает, если в момент новолуния Луна пересекает плоскость эклиптики.

Если диск Солнца полностью закрывается диском Луны, то затмение называют полным. В перигее Луна бывает ближе к Земле на 21 000 км от среднего расстояния, в апогее – дальше на 21 000 км. От этого изменяется угловые размеры Луны. Если угловой диаметр диска Луны (около 0,5°) оказывается немного меньше углового диаметра диска Солнца (около 0,5°), то в момент максимальной фазы затмения от Солнца остается видимым яркое узкое кольцо. Такое затмение называется кольцеобразным. И, наконец, Солнце может не полностью скрываться за диском Луны из-за несовпадения их центров на небе. Такое затмение называется частным. Наблюдать такое красивое образование, как солнечная корона, можно лишь во время полных затмений. Такие наблюдения даже в наше время многое могут дать науке, поэтому наблюдать в ту страну, где будет солнечное затмение, приезжают астрономы из многих стран.

Солнечное затмение начинается с восходом Солнца в западных районах земной поверхности и заканчивается в восточных районах при заходе Солнца. Обычно полное солнечное затмение длится несколько минут (наибольшая продолжительность полного солнечного затмения 7 мин 29 сек будет 16 июля 2186 года).

Луна движется с запада на восток, поэтому солнечное затмение начинается с западного края солнечного диска. Степень покрытия Солнца Луной называется фазой солнечного затмения.

Полные солнечные затмения можно видеть только в тех областях Земли, по которым проходит полоса тени Луны. Диаметр тени не превышает 270 км, поэтому полное затмение Солнца видно лишь на малом участке земной поверхности.

Хотя солнечные затмения происходят чаще лунных, в каждом отдельном месте Земли солнечные затмения наблюдаются гораздо реже лунных.

Лунные затмения

Во время полного лунного затмения Луна полностью уходит в тень Земли. Полная фаза лунного затмения продолжается гораздо дольше, нежели полная фаза солнечного затмения. Форма края земной тени при лунных затмениях послужила древнегреческому философу и ученому Аристотелю одним из веских доказательств шарообразности Земли. Философы Древней Греции подсчитали, что Земля примерно втрое больше Луны, просто исходя из продолжительности затмений (точная величина этого коэффициента 3,66).

Луна в момент полного лунного затмения в действительности лишается солнечного света, поэтому полное лунное затмение видно из любой точки полушария Земли. Затмение начинается и заканчивается одновременно для всех географических точек. Однако местное время этого явления будет разное. Так как Луна движется с запада на восток, то первым входит в земную тень левый край Луны.

Затмение может быть полным или частным в зависимости от того, входит Луна в земную тень полностью или проходит вблизи ее края. Чем ближе к лунному узлу происходит лунное затмение, тем больше его фаза. Наконец, когда диск Луны накрывает не тень, а полутень, случаются полутеневые затмения. Невооруженным глазом заметить их трудно.

Во время затмения Луна прячется в тень Земли и, казалось бы, каждый раз должна исчезать из виду, т.к. Земля непрозрачна. Однако земная атмосфера рассеивает солнечные лучи, которые попадают на затмевающуюся поверхность Луны «в обход» Земли. Красноватый цвет диска обусловлен тем, что сквозь атмосферу лучше всего проходят красные и оранжевые лучи.

hello_html_5c7ab871.jpg

Красноватый цвет диска во время полного лунного затмения обусловлен рассеиванием солнечных лучей в атмосфере Земли.

Каждое лунное затмение различно по распределению яркости и цвета в земной тени. Цвет затмившейся Луны часто оценивается по специальной шкале, предложенной французским астрономом Андре Данжоном:
  • 0 баллов – затмение очень темное, в середине затмения Луна почти или совсем не видна.

  • 1 балл – затмение темное, серое, детали поверхности Луны совершенно не видны.

  • 2 балла – затмение темно-красное или рыжеватое, около центра тени наблюдается более темная часть.

  • 3 балла – затмение краснокирпичного цвета, тень окружена сероватой или желтоватой каймой.

  • 4 балла – затмение медно-красного цвета, очень яркое, внешняя зона светлая, голубоватая.

Если бы плоскость орбиты Луны совпадала бы с плоскостью эклиптики, то лунные затмения повторялись бы каждый месяц. Но угол между этими плоскостями составляет 5° и Луна дважды в месяц лишь пересекает эклиптику в двух точках, называемых узлами лунной орбиты. Об этих узлах знали еще древние астрономы, называя их Головой и Хвостом Дракона (Раху и Кету). Для того, чтобы произошло лунное затмение, Луна в полнолуние должна находится вблизи узла своей орбиты.

За год обычно происходит 1–2 лунных затмения. В некоторые годы их может не быть вовсе, а иногда происходит и третье. В редчайших случаях бывает и четвертое затмение, но лишь частное полутеневое.

Задачи:

  1. Вчера было полнолуние. Может ли быть затмение Солнца завтра? Через неделю?

Ответ: Новолуние будет через 2 недели. Значит ни завтра, ни через неделю затмения Солнца быть не может.

  1. Послезавтра будет солнечное затмение. Будет ли сегодня лунная ночь?

Ответ: Сегодня Луна над горизонтом проходит днем, т.к. она близка к фазе новолуния. Поэтому лунной ночи сегодня не будет.

  1. Можно ли с Северного полюса Земли видеть лунные затмения происходящие в июне и ноябре?

Ответ: На Северном полюсе в ноябре будет полярная ночь, а в июне полярный день. Поэтому лунные затмения можно видеть в ноябре.

  1. Какова продолжительность солнечных затмений на Луне по сравнению с продолжительностью их на Земле?

Ответ: На Луне продолжительность значительно больше, чем на Земле т.к. диск Земли, заслоняющий Солнце значительно больше, чем диск Луны.

Уроки 8

Тема: Основы измерения времени. Определение географической долготы. Календарь.

Цель: Объяснить причины смены фаз Луны, наступление лунных и солнечных затмений. Научить способам определения сторон света по лунным фазам.

Измерение времени

Ответить на вопрос «что такое время» нелегко. В самом общем виде можно сказать, что время – это непрерывная череда сменяющих друг друга явлений. Главное свойство времени состоит в том, что оно длится, течет безостановочно. Пространство можно оградить, но время остановить невозможно. Время необратимо – путешествия на машине времени в прошлое невозможны. «Нельзя дважды войти в одну и ту же реку», – говорил Гераклит.

Тысячи лет назад люди заметили, что многое в природе повторяется: Солнце встает на востоке и заходит на западе, лето сменяет зиму и наоборот. Именно тогда возникли первые единицы времени – день, месяц и год. С помощью простейших астрономических приборов было установлено, что в году около 360 дней, и приблизительно за 30 дней силуэт Луны проходит цикл от одного полнолуния к следующему. Поэтому халдейские мудрецы приняли в основу шестидесятеричную систему счисления: сутки разбили на 12 ночных и 12 дневных часов, окружность – на 360 градусов. Каждый час и каждый градус были разделены на 60 минут, а каждая минута – на 60 секунд.

Однако последующие более точные измерения безнадежно испортили это совершенство. Оказалось, что Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365 суток 5 часов 48 минут и 46 секунд. Луне же, чтобы обойти Землю, требуется от 29,25 до 29,85 суток.

Выберем любую звезду и зафиксируем ее положение на небе. На том же самом месте звезда появится через сутки, точнее через 23 часа 56 минут. 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.

hello_html_4ea84345.jpg

Величественный Стоунхендж – одна из древнейших астрономических обсерваторий, построенная пять тысяч лет назад в Южной Англии.

Сутки, связанные с видимым движением Солнца вокруг Земли, называются солнечными. Они начинаются в момент нижней кульминации Солнца на данном меридиане (т.е. в полночь). Солнечные сутки не одинаковы – из-за эксцентриситета земной орбиты зимой в северном полушарии сутки длятся немного больше, чем летом, а в южном – наоборот. Кроме того, плоскость эклиптики наклонена к плоскости земного экватора. Поэтому были введены средние солнечные сутки, равные 24 часам.

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

Человек живет и работает по солнечным часам. С другой стороны, астрономам для организации наблюдений нужно именно звездное время.

В каждой местности существует свое солнечное и свое звездное время. В городах, расположенных на одном меридиане, оно одно и то же, а при перемещении вдоль параллели оно будет меняться. Местное время удобно для повседневной жизни – оно связано с чередованием дня и ночи в данной местности. Однако многие службы, например, транспорт, должны работать по одному и тому же времени; так, все поезда в России идут по московскому времени. Чтобы не возникало путаницы, было введено понятие гринвичского времени (UT): это местное время на нулевом меридиане, на котором расположена Гринвичская обсерватория. Но россиянам жить по одному времени с лондонцами неудобно; так появилась идея поясного времени. Были выбраны 24 земных меридиана (через каждые 15 градусов). На каждом из этих меридианов время отличается от всемирного на целое число часов, а минуты и секунды совпадают с гринвичскими. От каждого из этих меридианов отмерили 7,5° в обе стороны и провели границы часовых поясов. Внутри часовых поясов время всюду одинаково. Для того, чтобы отдельные населенные пункты не оказывались сразу в двух часовых поясах, границы между поясами немного сдвинули: они проводятся по границам государств и областей.

В нашей стране поясное время было введено с 1 июля 1919 года. В 1930 году на территории бывшего Советского Союза все часы были переведены на час вперед. Так появилось декретное время. А в марте россияне переводят часы еще на час вперед (т.е. уже на 2 часа по сравнению с поясным) и до конца октября живут по летнему времени. Подобная практика принята во многих европейских странах.

По московскому зимнему времени истинный полдень в Москве наступает в 12 часов 30 минут, по летнему – в 13 часов 30 минут.

Возвращаясь из первого кругосветного плавания, экспедиция Фернана Магеллана выяснила, что куда-то потерялись целые сутки: по корабельному времени была среда, а местные жители, все как один, утверждали, что уже четверг. Никакой ошибки в этом нет – путешественники плыли все время на запад, догоняя Солнце, и, в итоге, сэкономили 24 часа. Похожая история случилась с русскими землепроходцами, встретившимися на Аляске с англичанами и французами.

Чтобы решить эту проблему, было принято соглашение о международной линии смены дат. Она проходит через Берингов пролив по 180-му меридиану. На острове Крузенштерна, лежащем восточнее, по календарю на сутки меньше, чем на острове Ротманова, лежащем западнее этой линии.

Наш календарь и наше время подстроены под Солнце и Луну, однако эти светила не годятся для точного измерения времени: Земля и Луна неравномерно движутся по своим орбитам, скорость вращения Земли, кроме того, постепенно уменьшается под действием приливов. И уж тем более неудобно измерять по светилам короткие промежутки времени – минуты и секунды. Издревле для более точного измерения времени применяли песочные и водяные часы, а в XI веке появились первые механические часы, но их время приходилось по несколько раз в день сверять с солнечными часами. В середине XVII века, открыв закон колебания маятника, Галилео Галилей вывел механические часы на новый уровень точности. Однако даже лучшие механические часы показывают не совсем точное время: они спешат или отстают из-за неточной регулировки, вибрации, перепадов в температуре, каких-то внешних воздействий. В 1939 году астрономы заменили механические маятниковые часы на кварцевые: точность хода увеличилась в сотни раз и стала составлять 10–4–10–6 c в сутки. А еще через двадцать лет появились атомные часы; отклонение хода у них всего 10–10–10–11 с.

Календарь

Главное назначение календаря – соотносить события с чередой дней. Слово «календарь» пришло к нам из древнего Рима. Оно происходит от латинских слов caleo «провозглашать» и calendarium «долговая книга». В Риме начало каждого месяца провозглашалось особо, причем по первым числам каждого месяца было принято уплачивать проценты по долгам.

Все календари можно разделить на следующие типы: солнечные, лунные и лунно-солнечные. Все эти календари используют естественные периодические процессы – сутки, то есть смену дня и ночи, смену фаз Луны, которые происходят на протяжении месяца, или смену времен года между двумя весенними равноденствиями, то есть период так называемого тропического года.

Кочевые народы древности больше пользовались лунным календарем, в основу которого положена продолжительность лунного месяца. Народы, занимавшиеся земледелием, основывали свой календарь на продолжительности тропического года. В Древней Греции и странах Востока использовался лунно-солнечный календарь, в котором начало каждого месяца располагалось как можно ближе к новолунию, а средняя продолжительность года соответствовала промежутку времени между двумя весенними равноденствиями. Поскольку 12 лунных месяцев по продолжительности меньше 1 года, приходилось добавлять дополнительный 13 месяц. Этот процесс называется интеркаляцией.

Лунно-солнечными календарями уже в глубокой древности пользовались в Китае, Индии. Было замечено, что появление определенных звезд на небе утром или вечером соответствуют определенному периоду в календаре. Такими звездами-ориентирами являлись Ригель и Бетельгейзе, Антарес, Сириус. Особенно пристально в древности следили за положением созвездия Большая Медведица, за ее поворотом и положением «ручки» Ковша или «хвоста Медведицы» относительно горизонта. С XXI века до н.э. месяцы в календаре Китая начинались с новолуния, а начало нового года приходилось на время между зимним солнцестоянием и весенним равноденствием. В VII в. до н.э. устанавливается продолжительность года в 365,25 суток, а в IV в. до н.э. через каждые 19 лет вставляются дополнительные месяцы. Примерно за сто лет до наступления нашей эры в Китае был введен календарь, в котором продолжительность месяца была 29,5 суток, продолжительность года – 365,2502 суток. При этом, в каждый третий, шестой, девятый, одиннадцатый, четырнадцатый, семнадцатый и девятнадцатый год надо было вставлять дополнительный 13 месяц.

В Древнем Египте было замечено, что разлив Нила начинается после первой утренней видимости звезды Сириус (Сотис). На одном из египетских храмов в Дендере есть надпись: «Сотис великая впервые блистает на небе, река Нил выходит из своих берегов». Жрецы вначале оценили длину года в 360 дней и соответственно этому разделили небесную сферу на 360 частей (это в будущем будет соответствовать 360°). Год жрецы разделили на 12 месяцев, в каждом по 30 дней. Через несколько сотен лет стало понятно, что восход Сириуса запаздывает, поэтому в систему календаря были введены дополнительные 5 дней.

Если бы календарный год был равен 365 суткам, то за полторы тысячи лет Новый год можно было бы отпраздновать в каждом сезоне. Это неудобно для сельского хозяйства. Самый простой выход – введение високосного года, в котором 366 дней каждые четыре года. Впервые это сделал древнегреческий математик Созиген по поручению Юлия Цезаря в 45 году до н.э., поэтому календарь с високосными годами называется юлианским.

Средняя продолжительность юлианского года оказалась больше тропического года на 0,0078 средних солнечных суток. Эта ошибка привела к тому, что примерно через 128 лет разница составила 1 сутки, а через 400 лет – 3 суток. В 1582 году расхождение составило почти 10 суток. Но, с точки зрения христианской церкви, пасха должна наступать в первое воскресенье после первого полнолуния, следующего за днем весеннего равноденствия. Это правило было установлено на Никейском Соборе в 325 году, когда день весеннего равноденствия точно пришелся на 21 марта. А в 1582 году день весеннего равноденствия приходился уже на 11 марта. Поскольку это вносило путаницу в определение дня пасхи и других христианских праздников, была проведена новая реформа календаря. Ее проект подготовил итальянский математик и врач Луллио, а утвердил новый, григорианский, календарь (т.н. новый стиль) папа Григорий XIII. Специальной буллой папы было предписано после 4 октября 1582 года считать не 5, а 15 октября.

Современный (григорианский) календарь, принятый в большинстве стран, является солнечным календарем. В основе его лежит год продолжительностью 365,24220 суток (очень близкий к тропическому). Поэтому григорианский календарь содержит в разные годы разное количество суток, либо 365, либо 366 суток. В этом календаре не считаются високосными годы столетий, у которых число сотен не делится без остатка на 4 (1700, 1800, 1900, 2100 и т.д.). Подобная система даст ошибку в одни сутки за 3300 лет.

Новый стиль был почти сразу введен в странах, где основной религией был католицизм, то есть в Испании, Италии, Франции, Польше. Только в 1751 году григорианский календарь был введен в Великобритании. На территории нашей страны григорианский календарь был введен в 1918 году. В соответствии с декретом счет дней был передвинут на 13 суток вперед. Следующий день после 31 января стали считать 14 февраля.

Совокупность ста лет образуют век, а совокупность тысячи лет – тысячелетие. В настоящее время в большинстве стран мира применяется христианская эра. Счет лет начинается от Рождества Христова. Эта дата была введена монахом Дионисием в 525 году. Все годы до этой даты стали именоваться «до нашей эры», а все последующие даты стали «нашей эры».

Далее см. учебник Астрономия 11 параграф 6 п.1

Задачи:

  1. В то время, когда в Дели 16ч 37мин., в Мадриде 11ч 42,9мин. Среднего местного времени. Определите разность географических долгот Дели и Мадрида?

Решение: Разность времен географических пунктов равна разности их долгот.

hello_html_m11f9412b.gif

hello_html_m9a65ea7.gif

  1. Путешественники заметили, что по местному времени затмение Луны началось в 5ч 13мин, тогда как по астрономическому календарю это затмение должно было состояться в 3ч 51мин по Гринвичскому времени. Какова долгота места наблюдения затмения?

  2. В Харькове полдень, а в Казани в то же время часы показывают 12ч 46мин. Долгота Харькова от Гринвича 2ч 25мин. Какова долгота Казани от Гринвича?

Урок 9

Тема: Конфигурации планет. Синодический и сидерический периоды обращения планет.

Цель: Познакомить с особенностями движения нижних и верхних планет, условиями их видимости. Научить приемам вычисления периодов обращения планет, времени наступления конфигураций.

Конфигурации планет

hello_html_m500f118e.png


Некоторые взаимные расположения Солнца, Земли и планеты называют конфигурациями. Планеты Солнечной системы делятся на две группы: нижние (внутренние) и верхние (внешние).

Меркурий и Венера – нижние планеты. Конфигурации таких планет называются соединения и элонгации. Элонгация – это угловое удаление планеты от Солнца. Для Меркурия наибольшая элонгация составляет 28, а для Венеры - 48. В соединениях планеты не видны, т.к. либо повёрнуты к Земле неосвещённой стороной, либо прячутся в лучах Солнца.

Марс, Юпитер и все остальные планеты являются верхними. Конфигурации таких планет называют противостояния и квадратуры. Лучше всего планеты видны в противостоянии, т.к. ближе всего подходят к Земле. Угол, образованный направлениями Солнце – Земля – планета может принимать любые значения, поэтому верхнюю планету можно видеть и вечером, и ночью, и утром. Если этот угол равен 90, то конфигурация называется квадратура.

Для всех видов планет характерны стояния – такие конфигурации, когда планета как бы замирает, т.е. скорости планеты и Земли в данный момент одинаковы.

Задачи:

  1. Звездный период обращения Юпитера равен 12 годам. Через какой промежуток времени повторяются его противостояния?

Решение:

hello_html_1bfe0468.gifhello_html_m40ef36d3.gifhello_html_m7d490b15.gif

  1. Можно ли наблюдать Венеру утром на западе, а вечером на востоке? Ответ поясните.

  2. Планета видна на расстоянии 120˚ от Солнца. Какая это планета? Верхняя или нижняя?

  3. Противостояние Юпитера произошло 15 июля. Когда оно должно быть в следующий раз?

  4. Какова должна быть продолжительность звездного и синодического периода обращения планеты в случае их равенства?

Урок 10

Тема: Законы Кеплера. Закон Всемирного тяготения. Формы орбит и космические скорости.

Цель: Познакомить с основными законами небесной механики. Выработать навык расчета траекторий движения небесных тел, периодов их обращения вокруг Солнца и скоростей.

Законы Кеплера

Три закона движения планет относительно Солнца были выведены эмпирически немецким астрономом Иоганном Кеплером в начале XVII века. Это стало возможным благодаря многолетним наблюдениям датского астронома Тихо Браге.

Первый закон Кеплера. Каждая планета движется по эллипсу, в одном из фокусов которого находится Солнце.

Второй закон Кеплера (закон равных площадей). Радиус-вектор планеты за равные промежутки времени описывает равновеликие площади. Другая формулировка этого закона: секториальная скорость планеты постоянна.

Третий закон Кеплера. Квадраты периодов обращений планет вокруг Солнца пропорциональны кубам больших полуосей их эллиптических орбит.

Современная формулировка первого закона дополнена так: в невозмущенном движении орбита движущегося тела есть кривая второго порядка – эллипс, парабола или гипербола.

В отличие от двух первых, третий закон Кеплера применим только к эллиптическим орбитам.

Скорость движения планеты в перигелии

hello_html_1b0a4125.png

где vc– средняя или круговая скорость планеты при r = a. Скорость движения в афелии

hello_html_571ea0de.png

Кеплер открыл свои законы эмпирическим путем. Ньютон вывел законы Кеплера из закона всемирного тяготения. Для определения масс небесных тел важное значение имеет обобщение Ньютоном третьего закона Кеплера на любые системы обращающихся тел.

В обобщенном виде этот закон обычно формулируется так: квадраты периодов T1 и T2 обращения двух тел вокруг Солнца, помноженные на сумму масс каждого тела (соответственно M1 и M2) и Солнца (Мhello_html_78d6ba54.png), относятся как кубы больших полуосей a1 и a2 их орбит:

hello_html_m72680ba5.png

При этом взаимодействие между телами M1 и M2 не учитывается. Если пренебречь массами этих тел в сравнении с массой Солнца (т.е. M1 << Мhello_html_79d213e.png, M2 << Мhello_html_79d213e.png), то получится формулировка третьего закона, данная самим Кеплером:



hello_html_43227eed.png

Третий закон Кеплера. Скорости близких к Солнцу планет значительно больше, чем скорости далеких.


hello_html_399a2b68.png

Третий закон Кеплера можно также выразить как зависимость между периодом T обращения по орбите тела с массой M и большой полуосью орбиты a (G – гравитационная постоянная):

hello_html_2865827c.png

Здесь необходимо сделать следующее замечание. Для простоты часто говорится, что одно тело обращается вокруг другого, но это справедливо только для случая, когда масса первого тела пренебрежимо мала по сравнению с массой второго (притягивающего центра). Если же массы сравнимы, то следует учитывать и влияние менее массивного тела на более массивное. В системе координат с началом в центре масс орбиты обоих тел будут коническими сечениями, лежащими в одной плоскости и с фокусами в центре масс, с одинаковым эксцентриситетом. Различие будет только в линейных размерах орбит (если тела разной массы). В любой момент времени центр масс будет лежать на прямой, соединяющей центры тел, а расстояния до центра масс r1 и r2 тел массой M1 и M2 соответственно связаны следующим соотношением: r1/r2 = M2/M1. Перицентры и апоцентры своих орбит (если движение финитно) тела также будут проходить одновременно.

Третий закон Кеплера можно использовать, чтобы определить массу двойных звезд.

Задачи:

  1. Марс дальше от Солнца, чем Земля в 1,5 раза. Какова продолжительность года на Марсе? Орбиты планет считать круговыми.

Решение: hello_html_m6f772f84.gif , где hello_html_m1df8082e.gif, hello_html_2bc05eff.gif, поэтому hello_html_m53d4ecad.gifhello_html_228db6d.gif. hello_html_5b2ff489.gif

  1. Марс дальше от Солнца, чем Земля в 1,5 раза. Какова продолжительность года на Марсе? Орбиты планет считать круговыми.

  2. Определите расстояние Венеры от Солнца в а.е., если ее элонгация 48˚?

  3. Вычислить перигелийное и афелийное расстояние планеты Меркурий, если большая полуось ее орбиты равна 0,387 а.е.

hello_html_m66b028de.png

  1. Вычислить массу планеты Нептун в массах Земли, зная, что спутник Нептуна Тритон отстоит от центра планеты на 354 тыс. км, а период его обращения равен 5 сут. 21 час.

  2. С каким периодом обращалась бы вокруг Солнца Земля на расстоянии 1 а.е. от него, если бы масса Солнца была вдвое больше?

  3. Какова должна быть скорость тела, чтобы оно облетало Солнце близ самой его поверхности?

  4. Во сколько раз меньше будет весить человек на Марсе, чем на Земле, если масса Марса составляет 0,107 массы Земли, а его радиус приблизительно равен 3400 км?

  5. Если бы у Земли был спутник с периодом обращения 8 лунных месяцев, каково было бы расстояние до него?

Урок 11

Тема: Определение расстояний до тел Солнечной системы и размеров небесных тел.

Цель: Дать понятие горизонтального параллакса, углового радиуса небесного тела. Научить приемам определения с их помощью расстояния до тел Солнечной системы и размеров небесных тел.

Определение расстояний до тел солнечной системы и размеров этих тел

Размеры Земли были определены методом триангуляции (провешивания воздушных треугольников). Измеряя базисное расстояние и углы треугольников, вычислили значение одного градуса по меридиану в километрах. Оказалось, что это значение неодинаково для полярных и экваториальных участков земной поверхности. Следовательно, Земля сплюснута у полюсов. Полярный радиус Земли короче экваториального на 21 км. Средний радиус Земли 6378км.

Расстояния до тел Солнечной системы были определены методом параллактического смещения (изменения направления на объект при изменении положения наблюдателя). За базис принимают радиус Земли. Угол, под которым со светила виден радиус Земли, перпендикулярный лучу зрения, называют горизонтальным параллаксом. Параллакс Солнца равен 8,8, среднее расстояние от Земли до Солнца равно 1а.е. Зная эти величины, можно по известному параллаксу планеты вычислить расстояние от Земли до этой планеты или по известному расстоянию от Земли до планеты вычислить горизонтальный параллакс этой планеты.


hello_html_m5ff3197b.png

Расстояние от планеты до Солнца можно вычислить по третьему закону Кеплера, а также с помощью радио- и лазерной локации или путём измерений, проводимых с искусственных спутников и космических аппаратов.

Определение размеров тел Солнечной системы связано, в первую очередь, с измерением угловых размеров Земли и светила. В случае, когда угловой размер очень мал, используют интерферометры.

Задачи:

  1. Если астрономы могут определить географическую широту с точностью до 0,1”, то какой максимальной ошибке в километрах вдоль меридиана это соответствует?

  2. На каком расстоянии от Земли находится Юпитер (в а.е.), если его горизонтальный параллакс 1,5”.

  3. Определите линейный радиус Марса, если во время великого противостояния его угловой радиус 12,5”, а горизонтальный параллакс 23,4”.

  4. Чему равен угловой диаметр Фобоса – спутника Марса при наблюдении его с поверхности планеты. Линейный диаметр Фобоса 20 км, а расстояние до него 6000 км.

  5. Нептун находится от Солнца на расстоянии 30 а.е., эксцентриситет его орбиты 0,008. Чему равен горизонтальный параллакс Нептуна в противостоянии и соединении?

Список литературы для учителя:


  1. Энциклопедия для детей, т.8. Астрономия. - М.: Аванта +, 1997.

  2. Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия: учебник для 11 класса средней школы. – М.: Просвещение, 1991.

  3. Порфирьев В.В. Астрономия. – М.: Просвещение,1987.

  4. Левитан Е.П. Астрономия: учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений.- М.: Просвещение,2005.

  5. Атлас Вселенной для детей. Русское издание подготовлено «Издательским домом Ридерз Дайджест», 2001.

  6. http://www.belskaya-chelny.ru/programma-elektivnogo-kursa

Литература для учащихся:

  1. Астронет http://natursciences.area7.ru/?link=599.8

  2. АстроТоп http://natursciences.area7.ru/?link=599.9

  3. Воронцов-Вельяминов Б.А., Страут Е.К. "Астрономия": Учебник для общеобразовательных учреждений - 11 класс. - М.: Дрофа, 2004.

  4. Жуков Л.В., Соколова И.И. "Рабочая тетрадь по астрономии для 11 класса. Учебное пособие". - СПб.: Паритет, 2003

  5. Журналы "Земля и вселенная".

  6. Журналы "Звездочёт" http://natursciences.area7.ru/?link=599.14

  7. Куликовский П.С. "Справочник любителя астрономии". М.: УРСС, 2002.

  8. Левитан Е.П. "Астрономия от А до Я: Малая детская энциклопедия". - М.: Аргументы и факты, 1999.

  9. Левитан Е.П. " Астрономия": Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений. - М.: Просвещение, 2005.

  10. Навашин М.С. "Телескоп астронома любителя". - М.: Наука, 1979.

  11. Перельман Я.И. "Занимательная астрономия". - Д.: ВАП, 1994.

  12. Пещеров А.В. "Шпаргалка по астрономии". - Ростов-на-Дону: Феникс, 2003.

  13. Порфирьев В.В. "Астрономия": Учебник для 11 класса общеобразовательных учреждений. - М.: Просвещение, 2003.

  14. Российский Астрономический портал - http://natursciences.area7.ru/?link=599.10

  15. Шевченко М.Ю. "Школьный астрономический календарь". - М.: Дрофа.

  16. Школьная астрономия Петербурга - http://natursciences.area7.ru/?link=599.11

  17. Школьная энциклопедия "Естественные науки", - М.: Росмэн, 2005.

  18. Энциклопедия для детей. Т.8. Астрономия. - М.: Аванта +, 2003.

  19. Энциклопедический словарь юного астронома. - М.: Педагогика, 1986.

Задачники

  1. Воронцов-Вельяминов Б.А., сборник задач по астрономии. – М.: Просвещение, 1980.

  2. Малахова Г.И. Страут Е.К. дидактический материал по астрономии. – М.: Просвещение, 1989.

  3. Луцик Я.М. астрономия в задачах, вопросах и ответах. - Красноярск, 1995.

Приложения

Контрольная работа №1

ВАРИАНТ 1

  1. Определите по карте звёздного неба экваториальные координаты следующих звёзд:

1) α Весов; 2) β Лиры

  1. В каком созвездии находится Луна, если её координаты:

α = 20 ч. 30 мин.; δ = -20 °

  1. Какова географическая широта места наблюдения, если звезда Регул наблюдается в верхней кульминации на высоте 57° ?

  2. Выразите в градусной мере: 7ч 25мин 18с.

  3. Как получаются точки севера, юга, востока и запада ?

  4. Где на Земле не видно никаких звёзд южного полушария? Почему?

ВАРИАНТ 2

  1. Определите по карте звёздного неба экваториальные координаты следующих звёзд :

  2. 1) α Персея ; 2) β Кита.

  3. Определите созвездие, в котором находится галактика М31, если её координаты:

  4. α = 0ч40мин; δ = 41°

  5. Каково склонение звезды, если её верхняя кульминация в Ереване, широта которого 40°, происходит на высоте 37° ?

  6. Выразите в часовой мере: 62° 23' 13".

  7. Что называют а) небесным горизонтом; б) небесным экватором ?

  8. Где на Земле все светила являются восходящими и заходящими?

Контрольная работа №2

ВАРИАНТ 1

  1. На какой высоте бывает Солнце 22 июня на Северном полюсе ?

  2. По звездной карте определите координаты Солнца сегодня. Какое созвездие будет видно сегодня вечером ?

  3. Вчера наблюдалось лунное затмение. Когда можно ожидать ближайшее солнечное затмение ?

  1. Нарисуйте, как выглядит Луна в последней четверти. В какое время суток она видна в этой фазе ?

  2. 2100 год. Будет ли он високосным ? Почему ?

  3. Что такое эклиптика ?

ВАРИАНТ 2

1. В Одессе ( широта 46°30' ) в полдень Солнце наблюдалось на высоте 67°. Определить склонение Солнца и дату наблюдения.

  1. Прямое восхождение Солнца 6 ч. Когда это бывает ? Каково склонение Солнца в это время ?

  1. Почему затмения Солнца и Луны не происходят каждый месяц ?

  1. Вечером после захода Солнца вы наблюдали узкий серп Луны. Более широким или более узким станет он завтра ?

  1. 1800 г. Был ли он високосным ? Почему ?

  2. Сидерический период Луны.

Контрольная работа №3

ВАРИАНТ 1

  1. Определите звездный период обращения Марса, зная, что его синодический период равен 780 суток.

  2. Большая полуось орбиты Марса 1,5 а. е. Чему равен звёздный период его обращения вокруг Солнца?

3. 28 июня Меркурий виден утром. Прямое восхождение планеты равно 4 час. 59 мин. 42 с. В каком созвездии он находится и чему равно его угловое удаление от Солнца?

  1. 2 июля было противостояние Сатурна. В каком созвездии он находился?

  2. Какие планеты могут находиться в соединениях?

ВАРИАНТ 2

  1. Чему равен синодический период обращения Меркурия, если его звёздный период равен 0,24 года?

  1. Звёздный период обращения Юпитера вокруг Солнца составляет 12 лет. Каково среднее расстояние от Юпитера до Солнца?

  2. Венера была в наибольшем утреннем удалении 8 февраля. В каком созвездии она находилась?

  3. 23 ноября было противостояние Юпитера. В каком созвездии он находился?

  4. Можно ли наблюдать Венеру утром на западе?

Контрольная работа №4

ВАРИАНТ 1

  1. На каком расстоянии от Земли находился Юпитер, когда его горизонтальный параллакс был равен 1,5 " ?

  2. Расстояние от Солнца до Венеры 0,7 а.е. Чему равен горизонтальный параллакс Венеры и каков её линейный радиус, если её угловой радиус 28,8 "?

  3. Почему движение планет происходит не в точности по законам Кеплера?

4. Какова будет скорость искусственного спутника Луны, облетающего её на расстоянии 50 км от поверхности ? Данные о Луне в справочной таблице.

ВАРИАНТ 2

  1. Чему равен горизонтальный параллакс Марса, когда эта планета находится ближе всего к Земле на расстоянии 0,378 а.е.?

  2. Однажды видимый радиус Юпитера был равен 17,75 ". Вычисленное в этот день расстояние до планеты равнялось 5,431 а.е. Определите радиус Юпитера ( в радиусах Земли ).

  3. Каково ускорение силы тяжести на Марсе, если масса Марса составляет 0,107 массы Земли, а его радиус приближённо равен 3400 км?

  4. Какова причина того, что все спутники планет обращены к ним всегда одной стороной ?

Контрольная работа №5

ВАРИАНТ 1

  1. Какие наблюдения доказывают, что на Луне происходит смена дня и ночи?

  2. Каковы физические условия на поверхности Венеры и в её атмосфере?

  3. Почему хвосты комет обычно направлены в сторону, противоположную Солнцу?

  4. Чем объясняется наличие у Земли радиационного пояса? Какие частицы входят в его состав?

  5. Что такое астероид? Расскажите о внутреннем и внешнем поясах астероидов.

ВАРИАНТ 2

  1. Какие из перечисленных явлений можно наблюдать на Луне: метеориты, кометы, затмения, полярные сияния? Почему?

  1. Каково строение комет и их химический состав?

  2. Существуют ли различия между метеором и метеоритом?

  3. Чем объясняются значительные перепады температуры на Луне ото дня к ночи?

  4. Расскажите о планете Юпитер.

Контрольная работа №6

ВАРИАНТ 1

  1. Что такое число Вольфа и как оно связано с солнечной активностью?

  2. В каких пределах изменяется температура Солнца от его центра до фотосферы?

  3. На какие расстояния от Солнца распространяется солнечный ветер?

  4. Какие основные химические элементы и в каком соотношении входят в состав Солнца?

  5. Чем объясняется наблюдаемая на Солнце грануляция?

ВАРИАНТ 2

  1. При каких процессах на Солнце возникают корпускулярные потоки и космические лучи?

  2. Каковы температура и плотность в центре Солнца?

3. Что представляют собой протуберанцы и сколько времени они существуют?

  1. Каков период вращения Солнца вокруг своей оси и в чём состоит особенность этого вращения?

  2. Что вам известно о магнитных полях на Солнце? Какую роль они играют в процессе солнечной активности?

Контрольная работа №7

ВАРИАНТ 1

1. Определить абсолютную звёздную величину звезды Альдебаран, её светимость, радиус, массу и место на диаграмме Ц-С, если известно, что её видимая звёздная величина 1,06m и эффективная температура 3500К. Расстояние до звезды 20,8 пк.

2. Параллакс звезды Мицар равен 0,042". Вычислить расстояние до звезды в парсеках и световых годах.

З. Во сколько раз доступные телескопам звёзды(22,5m) слабее звезды Альтаир, видимая звёздная величина которой 0,89m?

ВАРИАНТ 2

1. 0пределить абсолютную звёздную величину звезды Ригель, её светимость, радиус, массу и место на диаграмме Ц-С, если известно, что её видимая звёздная величина 0,34m и эффективная температура 12800К. Расстояние до звезды ЗЗОпк.

2. Вычислить разность звёздных величин двух звёзд, блеск которых отличается в 50 раз.

З. Вычислить параллакс звезды Поллукс, расстояние до которой 33,35 св. года.

Контрольная работа №8

ВАРИАНТ 1

  1. Лучевая скорость звезды Ахернар равна +19 км/с, собственное движение 0,083"и параллакс 0,034". Определить величину и направление пространственной скорости звезды.

  2. Каков линейный диаметр галактики, если она видна под углом 1°, а расстояние до неё составляет 2,4·105пк?

  3. Принимая постоянную Хаббла 100 км/с·Мпк, оцените расстояние до галактики, если красное смещение в её спектре составляет 10000 км/с.

  4. Какова структура и размеры нашей Галактики?

ВАРИАНТ 2

  1. Вычислить величину и направление пространственной скорости звезды Бетельгейзе, если её параллакс 0,011", собственное движение 0,032", а линия железа с длиной волны 4384Å в спектре звезды смещена к красному концу на 0,307Å.

  2. Галактика, находящаяся на расстоянии 150Мпк, имеет видимый угловой диаметр 20". Сравните её линейные размеры с размерами нашей Галактики.

  3. Какова скорость удаления галактики, находящейся от нас на расстоянии 3·108пк? Постоянную Хаббла принять равной 100 км/с·Мпк.

  1. Чем различаются по составу спиральные и эллиптические галактики?









ИТОГОВАЯ КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПОВЫШЕННОЙ ТРУДНОСТИ

Вариант I.

  1. Параллакс звезды равен 0,08". Во сколько раз эта звезда дальше от нас, чем Солнце?

  2. Что является источником информации о состоянии небес­ных объектов? Опишите подробнее один из способов получения этой информации.

  3. Каков был бы синодический период обращения Луны, если бы ее движение вокруг Земли происходило бы с той же скоростью, но в противоположную сторону?

  4. Что определяет скорость эволюции звезды?

Вариант II.

  1. Какой будет видимая звездная величина Солнца, если его удалить на расстояние 100 пк? Абсолютная звездная величина Солнца +5.

  2. Сравните химический состав планет земной группы и пла­нет-гигантов. Поясните причины их различия.

  1. Какова должна быть скорость вещества, чтобы оно могло улететь от Солнца? (Принять массу Солнца равной 2•1030 кг, а радиус 7•105 км.)

  2. Как должна была бы вращаться вокруг оси Луна, чтобы одна ее половина всегда освещалась Солнцем?

Вариант III.

  1. Звезда имеет одинаковую с Солнцем температуру, но ра­диус ее в 5 раз больше солнечного. На каком расстоянии от звезды (в а. е.) должна находиться планета, чтобы получать столько же энергии, сколько получает от Солнца Земля?

  2. Какими методами изучают распределение в Галактике звезд и межзвездного вещества?

  3. Можно ли с Северного полюса Земли наблюдать солнеч­ное затмение, происходящее 22 декабря?

  4. При каких процессах во Вселенной образуются тяжелые элементы?

Вариант IV.

  1. На каком расстоянии должен находиться астероид диамет­ром 100 км, чтобы можно было различить его угловые размеры, если разрешающая способность невооруженного глаза 2'?

  2. Какие фундаментальные наблюдательные факты указыва­ют на то, что во Вселенной происходит процесс эволюции?

  3. На каком расстоянии можно увидеть Солнце в телескоп, позволяющий заметить звезды 20-й звездной величины, если из­вестно, что абсолютная звездная величина Солнца равна +5?

  4. Почему Млечный Путь проходит не точно по большому кругу небесной сферы?

Вариант V.

  1. Годичный параллакс Веги - 0,11". Расстояние до звезды Бетельгейзе - 652 св. года. Какая из этих звезд дальше от Земли и во сколько раз?

  2. Если полное лунное затмение произойдет сегодня, то мож­но ли будет наблюдать его с Южного полюса Земли? Дайте развер­нутый ответ.

  3. Какими способами осуществляется передача энергии из недр Солнца наружу и далее на Землю? Какие изменения при этом претерпевает излучение Солнца?

  4. Какое состояние вещества является преобладающим во Вселенной? Какие химические элементы являются наиболее рас­пространенными во Вселенной, какие - на Земле? Не противоречит ли это выводам о материальном единстве мира?

Вариант VI.

  1. Высота крупнейшего вулкана на Марсе - 27 км. С какого расстояния его может различить космонавт, если эта гора видна на краю диска планеты? (Разрешающая способность глаза состав­ляет 2'.)

  2. Какие химические элементы в основном входят в состав Солнца? Сравните химический состав Солнца и Земли. Объясните причины их различия.

  3. Какие наблюдения нужно провести, чтобы доказать, что кометы не находятся в земной атмосфере, как это полагали в древ­ности?

Покажите, что законы природы, открытые на Земле, спра­ведливы и в кос

Выберите курс повышения квалификации со скидкой 50%:

Автор
Дата добавления 16.11.2015
Раздел Астрономия
Подраздел Рабочие программы
Просмотров932
Номер материала ДВ-161138
Получить свидетельство о публикации

Включите уведомления прямо сейчас и мы сразу сообщим Вам о важных новостях. Не волнуйтесь, мы будем отправлять только самое главное.
Специальное предложение
Вверх