КОНСПЕКТ ПРАКТИЧЕСКОЙ РАБОТЫ ПО АСТРОНОМИИ ПО ТЕМЕ :" КАРТА ЗВЕЗДНОГО НЕБА"

Вариант№1

Практическая  работа № 1 «Звездное небо. Небесные координаты».

Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний и способов деятельности.

Формы работы:  индивидуальная, парная,  групповая  и  фронтальная работа

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, текст по теме, таблицы, подвижная карта звездного неба.

Участники: учащиеся 11 класса

Цель: создать условия для   творческого переосмысления  уже известной информации о звездном небе и созвездиях, и критическому восприятию новой информации по теме.

Планируемый результат обучения, в том числе и формирование УУД:

Познавательные УУД: построение самостоятельного процесса поиска информации,  изучение звездного неба, с помощью подвижной карты звездного неба, получение  обучающимися информации о созвездиях, зодиакальных созвездиях, о происхождении их названий.

Коммуникативные УУД: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками; умения переформулировать полученную информацию, разбивать ее на смысловые блоки и оформлять в виде схем и таблиц;

формирование умений устанавливать причинно-следственные связи между фактами, явлениями и причинами;

умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации.

Регулятивные УУД:  целеполагание как постановка учебной задачи; оценка - осознание качества и уровня усвоения знаний; оценка результатов работы.

Личностные УУД: формирование умений управлять своей учебной деятельностью, сотрудничества в группах, положительной мотивации к обучению, формирование коммуникативных способностей, развитие внимания, памяти, творческого мышления.

Тема: Звездное небо. Небесные координаты.

Цель  работы: Знакомство со звездным небом, решение задач на условиях видимости созвездий и определение их координат.

Оборудование: подвижная карта звездного неба.

Теоретическое обоснование

Небесной сферой называется воображаемая вспомогательная сфера произвольного радиуса, на которую проецируются все светила так, как их видит наблюдатель в определенный момент времени из определенной точки пространства.

Рис. 1. Небесная сфера "каноническое" изображение в плоскости небесного меридиана

Точки пересечения небесной сферы с отвесной линией, проходящей через ее центр, называются: верхняя точка - зенитом (z), нижняя точка - надиром (z¢ ). Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна к отвесной линии, называется математическим, или истинным горизонтом (рис. 1).

Десятки тысяч лет назад было замечено, что видимое вращение сферы происходит вокруг некоей невидимой оси. На самом деле видимое вращение неба с востока на запад является следствием вращения Земли с запада на восток. 

Диаметр небесной сферы, вокруг которого происходит ее вращение, называется осью мира. Ось мира совпадает с осью вращения Земли. Точки пересечения оси мира с небесной сферой называются полюсами мира (рис. 2).

Рис. 2. Небесная сфера:                                                                    геометрически правильное                                                                                изображение в ортогональной проекции

Угол наклона оси мира к плоскости математического горизонта (высота полюса мира) равен углу географической широты местности.

         Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна к оси мира, называется небесным экватором (QQ¢).

          Большая окружность, проходящая через полюса мира и зенит, называется небесным меридианом (PNQ¢ Z¢ P¢ SQZ).

 Плоскость небесного меридиана пересекается с плоскостью математического горизонта по прямой полуденной линии, которая пересекается с небесной сферой в двух точках: севера (N) и юга (S).

Небесная сфера разбита на 88 созвездий, различающихся по площади, составу, структуре (конфигурации ярких звезд, образующих основной узор созвездия) и другим особенностям.

 Созвездие – основная структурная единица разделения звездного неба – участок небесной сферы в строго определенных границах. В состав созвездия включаются все светила - проекции любых космических объектов (Солнца, Луны, планет, звезд, галактик и т.д.), наблюдаемых в данный момент времени на данном участке небесной сферы. Хотя положение отдельных светил на небесной сфере (Солнца, Луны, планет и даже звезд) изменяется со временем, взаимное положение созвездий на небесной сфере остается постоянным.

Видимое годичное движение Солнца на фоне звезд происходит по большой окружности небесной сферы - эклиптике (рис. 3). Направление этого медленного движения (около 1° в сутки) противоположно направлению суточного вращения Земли. 

Рис.3. Положение эклиптики на небесной сфере

Ось вращения земли имеет постоянный угол наклона к плоскости обращения Земли вокруг Солнца, равный 66° 33². Вследствие этого угол e между плоскостью эклиптики и плоскостью небесного экватора для земного наблюдателя составляет: e = 23° 26¢ 25,5².Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называются точками весеннего (^) и осеннего (d) равноденствий. Точка весеннего равноденствия находится в созвездии Рыб (до недавнего времени - в созвездии Овна), дата весеннего равноденствия - 20(21) марта. Точка осеннего равноденствия находится в созвездии Девы (до недавнего времени в созвездии Весов); дата осеннего равноденствия - 22(23) сентября.

Точки, отстоящие на 90° от точек весеннего равноденствия, называются точками солнцестояний. Летнее солнцестояние приходится на 22 июня, зимнее солнцестояние - на 22 декабря.

На карте звезды показаны черными точками, размеры которых характеризуют яркость звезд, туманности обозначены штриховыми линиями. Северный полюс изображен в центре карты. Линии исходящие из северного полюса мира, показывают расположение кругов склонения. На карте расположены для двух ближайших кругов склонения угловое расстояние равно 2 ч. Небесные параллели нанесены через 30.с их помощью производят отсчет склонения светил. Точки пересечения эклиптики с экватором, для которых прямое восхождение 0 и 12 ч., называются соответственно точками весеннего и осеннего равноденствия. По краю звездной карты нанесены месяцы и числа, а на накладном круге – часы.

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

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

Ход  работы

1.Установить подвижную карту звездного неба на день и час наблюдения и назвать созвездия, расположенные в южной части неба от горизонта до полюса мира, на востоке – от горизонта до полюса мира.

2. Найти созвездия, расположенные между точками запада и севера 10 октября в 21 час.

3. Найти на звездной карте созвездия, с обозначенными в них туманностями и проверить, можно ли их наблюдать невооруженным глазом.

4. Определить, будут ли видны созвездия Девы, Рака, Весов в полночь 15 сентября. Какое созвездие в то же время будет находиться вблизи горизонта на севере.

5. Определить, какие из перечисленных созвездий: Малая Медведица, Волопас, Возничий, Орион – для данной широты места будет незаходящими.

6. Ответить на вопрос: может ли для вашей широты 20 сентября Андромеда находиться в зените?

7. На карте звездного неба найти пять любых из перечисленных созвездий: Большая Медведица, Малая Медведица, Кассиопея, Андромеда, Пегас, лебедь, Лира, Геркулес, Северная Корона – определить приближенно координаты (небесные) – склонение и прямое восхождение звезд этих созвездий.

8. Определить, какое созвездие будет находиться вблизи горизонта 05 мая в полночь.

Содержание отчета

1. Напишите номер, тему и цель работы.

2. Выполните задания в соответствии с инструкцией, опишите полученные результаты к каждому заданию.

3. Ответьте на контрольные вопросы.

Контрольные вопросы

1. Что называют созвездием, как они изображены на карте звездного неба?

2. Как отыскать на карте Полярную звезду?

3. Назовите основные элементы небесной сферы: горизонт, небесный экватор, ось мира, зенит, юг, запад, север, восток.

4. Дайте определение координатам светила: склонение, прямое восхождение.

Основные источники (ОИ)

ОИ1  Воронцов-Вельяминов, Б. А. Страут Е. К. Учебник «Астрономия. Базовый уровень. 11 класс». М.:Дрофа, 2018г.

Вариант   №2

Практическая работа №1

«Подвижная карта звездного неба»   ( Фрагмент- только практическая часть)

Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний и способов деятельности.

Формы работы:  индивидуальная, парная,  групповая  и  фронтальная работа

Оборудование: компьютер, мультимедийный проектор, экран, текст по теме, таблицы, подвижная карта звездного неба.

Участники: учащиеся 11 класса

Цель:. создать условия для   творческого переосмысления  уже известной информации о звездном небе и созвездиях, и критическому восприятию новой информации по теме.

Планируемый результат обучения, в том числе и формирование УУД:

Познавательные УУД: построение самостоятельного процесса поиска информации,  изучение звездного неба, с помощью подвижной карты звездного неба, получение  обучающимися информации о созвездиях, зодиакальных созвездиях, о происхождении их названий. Научиться определять экваториальные координаты светил и, наоборот, по данным координатам найти светило; научиться обучающимся проверять себя с помощью электронного планетария .

Коммуникативные УУД: планирование учебного сотрудничества с учителем и сверстниками; умения переформулировать полученную информацию, разбивать ее на смысловые блоки и оформлять в виде схем и таблиц;

формирование умений устанавливать причинно-следственные связи между фактами, явлениями и причинами;

умение с достаточной полнотой и точностью выражать свои мысли в соответствии с задачами и условиями коммуникации.

Регулятивные УУД:  целеполагание как постановка учебной задачи; оценка - осознание качества и уровня усвоения знаний; оценка результатов работы.

Личностные УУД: формирование умений управлять своей учебной деятельностью, сотрудничества в группах, положительной мотивации к обучению, формирование коммуникативных способностей, развитие внимания, памяти, творческого мышления.

Вариант 1.

1. Определите координаты звезд:

1.     a Льва	А) a = 5ч13м, d = 45°
2.     a Возничего	Б) a = 7ч37м, d = 5°
3.     a Малого Пса	В) a = 19ч50мин, d = 8°
4.     a Орла	Г) a = 10ч, d = 12°
	Д) a = 5ч12мин, d = –8°
	Е) a = 7ч42мин, d = 28°

2. По приблизительным координатам определите, какие это звезды:

1.     a = 5ч 12мин, d = –8°	А) a Возничего
2.     a = 7ч 31мин, d =32°	Б) b Ориона
3.     a = 5ч 52мин, d =7°	В) a Близнецов
4.     a = 4ч 32мин, d =16°	Г) a Малого Пса
	Д) a Ориона
	Е) a Тельца

3. Определите экваториальные координаты и в каких созвездиях находятся:

1) точка осеннего равноденствия	А) a = 6ч, d = 23°, Близнецы
2) точка зимнего солнцестояния.	Б) a = 18ч, d = –23°, Стрелец
	В) a = 12ч, d = 0°, Дева
	Г)  a = 24ч, d = 0°, Рыбы

Чтобы выполнить следующие задания, вспомним, как определить положение Солнца. Понятно, что Солнце всегда находится на линии эклиптики. Соединим календарную дату прямой линией с центром карты и точка пересечения этой линии с эклиптикой и есть положение Солнца в полдень.

Задание учащимся.

Вариант 1

4. Экваториальные координаты Солнца a = 15 ч, d = –15°. Определите календарную дату и созвездие, в котором находится Солнце.

А) 21 ноября, Скорпион          Б) 6 ноября, Весы          В) 22 октября, Дева

5. Определите экваториальные координаты Солнца 5 февраля

А) a = 21 ч,d = 0°          Б) a = –15°,d = 21 ч         В) a = 21 ч,d = –15°

6. Прямое восхождение Солнца a =10ч 4мин. Какая яркая звезда находится в этот день недалеко от Солнца?

А) a Секстанта       Б) a Гидры              В) a Льва      

Чтобы определить, какие светила находятся над горизонтом в данное время, надо на карту наложить подвижный круг. Совместить время, указанное на краю подвижного круга с календарной датой, обозначенной на краю карты, и созвездия, которые вы видите в «окошке», вы увидите над горизонтом в это время.

В течение суток небесная сфера совершает полный оборот с востока на запад, а горизонт не изменяет своего положения относительно наблюдателя. Если вращать накладной круг по часовой стрелке, имитируя суточное вращение небесной сферы, то мы заметим, что одни светила восходят над горизонтом, а другие заходят. Вращая накладной круг по часовой стрелке, заметьте положение круга, когда Альдебаран только появился над горизонтом. Посмотрите, какое время, отмеченное на накладном круге, соответствует нужной дате, это и будет искомое время восхода. Определите, в какой стороне горизонта восходит Альдебаран. Аналогично определите время и место захода звезды и вычислите продолжительность пребывания светила над горизонтом.

Задание учащимся.

Вариант 1

1.           Какие из созвездий, которые пересекает эклиптика, находятся над горизонтом в наших широтах  в 22 часа 25 июня?

А) Орел               Б) Змееносец            В)  Лев

2.           Определите время восхода и захода Солнца, продолжительность дня 21. 03.

9.  Определите время восхода и захода Солнца, продолжительность дня 22. 12.

Вспомните соотношение, по которому, зная экваториальные координаты светил, можно вычислить высоту светила в верхней кульминации. Рассмотрим задачу. Запишем условие: широта Москвы j = 55°; так как известна дата – 21 марта – день весеннего равноденствия, то можем определить склонение Солнца – d = 0°.

Вопросы учащимся.

1.     К югу или к северу от зенита кульминирует Солнце? (Т. к. d < j, то Солнце кульминирует к югу).

2.     Какой формулой для вычисления высоты следует воспользоваться?

3.     (h = δ + (90˚ – φ)

4.     Рассчитайте высоту Солнца. h = 0° + 90° – 55° = 35°

Практическая работа №1 Подвижная карта звездного неба

Определить экваториальные координаты светил и, наоборот, по данным координатам найти светило. Проверьте себя с помощью электронного планетария.

Вариант 2.

1. Определите координаты звезд:

1.     a Близнецов	А) a =18ч 30 мин,d =38°
2.     a Лиры	Б) a =6ч 42 мин, d = –16°
3.     a Южной Рыбы	В) a =7ч 31 мин, d = 32°
4.     a Большого Пса	Г) a =22ч 55 мин, d = –30°
	Д) a =7ч 36 мин, d = 5°
	Е) a =7ч 42 мин, d =28°

2. По приблизительным координатам определите, какие это звезды:

1.     a =4ч 35 мин, d = 16°	А) a  Волопаса
2.     a =14ч 15 мин, d = 20°	Б) a  Возничего
3.     a =13ч 27 мин, d = –10°	В) b Ориона
4.     a =5ч 12 мин, d = 46°	Г) a  Льва
	Д) a  Девы
	Е) a Тельца

3. Определите экваториальные координаты и укажите в каких созвездиях находятся

1.     точка весеннего равноденствия	А) a = 6ч, d = 23°, Телец
2.     точка летнего солнцестояния.	Б) a = 18ч, d = –23°, Стрелец
	В) a = 12ч, d = 0°, Дева
	Г)  a = 24ч, d = 0°, Рыбы

Чтобы выполнить следующие задания, вспомним, как определить положение Солнца. Понятно, что Солнце всегда находится на линии эклиптики. Соединим календарную дату прямой линией с центром карты и точка пересечения этой линии с эклиптикой и есть положение Солнца в полдень.

Задание учащимся.

Вариант 2

4. Экваториальные координаты Солнца a = 21 ч, d = –15°. Определите календарную дату и созвездие, в котором находится Солнце.

А) 20 февраля, Водолей         Б) 5 февраля, Козерог                 В) 21 января, Стрелец

5. Какая яркая звезда находится вблизи Солнца  12 октября?

А) a Девы (Спика)      Б) a Волопаса (Арктур)           В) a Льва (Регул)

6. Прямое восхождение Солнца a = 7ч 50мин. Какая яркая звезда находится в этот день недалеко от Солнца?

А) a Близнецов       Б) b Близнецов       В) a Малого Пса

Чтобы определить, какие светила находятся над горизонтом в данное время, надо на карту наложить подвижный круг. Совместить время, указанное на краю подвижного круга с календарной датой, обозначенной на краю карты, и созвездия, которые вы видите в «окошке», вы увидите над горизонтом в это время.

В течение суток небесная сфера совершает полный оборот с востока на запад, а горизонт не изменяет своего положения относительно наблюдателя. Если вращать накладной круг по часовой стрелке, имитируя суточное вращение небесной сферы, то мы заметим, что одни светила восходят над горизонтом, а другие заходят. Вращая накладной круг по часовой стрелке, заметьте положение круга, когда Альдебаран только появился над горизонтом. Посмотрите, какое время, отмеченное на накладном круге, соответствует нужной дате, это и будет искомое время восхода. Определите, в какой стороне горизонта восходит Альдебаран. Аналогично определите время и место захода звезды и вычислите продолжительность пребывания светила над горизонтом.

Задание учащимся.

.

Вариант 2

7. Какие из созвездий, которые пересекает экватор, находятся над горизонтом в наших широтах  в 22 часа 31 декабря?

А) Секстант          Б) Близнецы      В) Орион          Г) Овен

8. Определите время восхода и захода Солнца, продолжительность дня 21 сентября?

9. Определите время восхода и захода Солнца, продолжительность дня 22 июня?

Вспомните соотношение, по которому, зная экваториальные координаты светил, можно вычислить высоту светила в верхней кульминации. Рассмотрим задачу. Запишем условие: широта Москвы j = 55°; так как известна дата – 21 марта – день весеннего равноденствия, то можем определить склонение Солнца – d = 0°.

Вопросы учащимся.

5.     К югу или к северу от зенита кульминирует Солнце? (Т. к. d < j, то Солнце кульминирует к югу).

6.     Какой формулой для вычисления высоты следует воспользоваться?

7.     (h = δ + (90˚ – φ)

8.     Рассчитайте высоту Солнца. h = 0° + 90° – 55° = 35°