Составитель
Рыжкова С.С.,
учитель астрономии ОПШ №11 им.Артема
Тетрадь на печатной основе по астрономии для индивидуальной
работы и самоконтроля предназначена учащихся 11-х классов.
В ней собраны основные материалы для самоконтроля по
решению задач по каждой теме и даны рекомендации и задания для проведения
индивидуальных домашних наблюдений и исследований.
Имеются полезные
советы для ориентировки по звездам, луне и Солнцу.
2
I Небесная сфера.
Наблюдение
№1
«Вращение небесной сферы»
В звездную ночь обратите внимание на какую-нибудь яркую
звезду в южной части неба. Заметьте ее расположение по отношению к
какому-нибудь земному предмету, зарисуйте и запишите час наблюдения. Повторите
(с того же места) наблюдение через полчаса или час несколько раз (каждый раз
зарисовать положение звезды и записать час наблюдения)
3
Практическая работа №1
«Определение
координат звезд»
(работа с координатной
сеткой карты)
Звезда
|
Созвездие
|
Интересные
факты
о
звезде
|
Сириус
|
α
Большого Пса
|
Самая
яркая звезда и самая близкая к Земле
(9
световых лет)
|
Склонение δ
= Прямое восхождение α =
|
Эпсилон
|
ξ
Возничего
|
Диаметр
звезды в 3000 раз больше диаметров Солнца
|
Склонение δ
= Прямое восхождение α =
|
Альфа
|
α
Геркулеса
|
Объем
в 1015 раз превышает объем Солнца, а свет до Земли идет
1200
лет
|
Склонение δ
= Прямое восхождение α =
|
|
α
Кассиопеи
|
Вещество
звезды в 2 млн. раз плотнее воды
|
Склонение δ
= Прямое восхождение α =
|
Тay
|
τ
Кита
|
Наиболее
схожая с
Солнцем
|
Склонение δ
= Прямое восхождение α =
|
Ригель
|
β
Ориона
|
Самая
далекая от Земли (1400 св. лет)
|
Склонение δ = Прямое
восхождение α =
|
Бетельгейзе
|
α
Ориона
|
Плотность
звезды в 30 раз меньше плотности воздуха
|
Склонение δ
= Прямое восхождение α =
|
4
Теперь познакомимся со способами ориентировки по Солнцу.
1. Полуденная линия всегда направлена с севера на юг. С ее
помощью всегда можно определить стороны горизонта.
2. В момент истинного полдня тень от предметов всегда
направлена на север, а Солнце находится над точкой юга. Зная время истинного
полдня, легко определить стороны горизонта.
Зная время истинного полдня, можно ориентироваться с
помощью часов. Держа часы в горизонтальном положении, направляют часовую
стрелку в то место горизонта, над которым находится Солнце. На минутную стрелку
внимания не обращают. Промежуток между концом часовой стрелки и точкой,
показывающей истинный полдень для данного места наблюдения, делят пополам.
Направление от центра циферблата через полученную середину укажет на точку юга.
25
поверхность площадки горизонтальна, нить отвеса совпадет с
проведенной на планке линией.
Установив перпендикулярно к поверхности выбранной вами
горизонтальной площадки стержень (гномон), часов в одиннадцать отметьте
положение конца тени гномона. Радиусом, равным длине этой тени, с центром в основании
гномона проредите дугу.
Вы знаете, что до полудня длина тени укорачивается, но
после полудня она начинает удлиняться. Проследите, когда тень от гномона,
удлиняясь, снова достигнет дуги, и отметьте эту точку на дуге. Расстояние
между полученными точками А и В разделите пополам и середину дуги — точку С
соедините с основанием стержня. Это и будет полуденная линия.
Чтобы быть уверенным, что полуденная линия проведена
правильно, повторите все сначала, но чуть раньше или позже, чем в первый раз.
Если обе линии совпадут, значит, полуденная линия определена правильно.
На следующий день, предварительно сверив часы с сигналом
точного времени, проследите, в котором часу по местному времени тень от
гномона совпадет с полуденной линией. Это и будет время истинного полдня, так
как именно в этот момент высота Солнца над горизонтом наибольшая, а тень от
гномона наименьшая. Вы увидите, что истинный полдень не совпадает с 12 часами -
- показанием полдня по часам. Это не удивительно, ведь часы показывают декретное
или поясное время, а гномон показывает время полдня по движению Солнца.
Время, определяемое по Солнцу, называется истинным
солнечным временем, а промежуток времени между двумя истинными полднями —
истинными солнечными сутками.
Понятно, что при ориентировках по Солнцу следует
пользоваться солнечным временем.
24
Наблюдение
№2
«Околополярные
созвездия»
(наблюдение
геометрического пути звезд)
В звездную ночь заметьте расположение околополярных
созвездий в северной части неба: Большой Медведицы, Малой Медведицы и
Кассиопеи. Зарисуйте их взаимное расположение.
Наблюдайте с этого места расположение этих созвездий через
каждые 2 недели.
5
Проверочная работа № 1 (самоконтроль)
Созвездия.
Звездные карты. Небесные координаты
Вариант
1
1. Определите по звездной карте
экваториальные координаты следующих звезд: 1) α Весов; 2) β Лиры.
2. Почему Полярная звезда почти не меняет
своего положения относительно горизонта?
Вариант
2
1. Найдите на звездной карте и назовите
объекты, имеющие координаты: 1) α = 15 ч 12 мин, δ = - 9°; 2) α - 3 ч 40
мин,
δ = +48°.
2. В каких точках небесный экватор
пересекается с линией горизонта?
Вариант
3
1. Определите по звездной карте
экваториальные координаты следующих звезд: 1) α Большой Медведицы; 2) γ
Ориона.
2. Как располагается ось мира относительно
земной оси? относительно плоскости небесного меридиана?
Вариант
4
1. В каком созвездии находится Луна, если
ее координаты
α = 20 ч 30 мин, δ = -20°?
2. В каких точках небесный меридиан
пересекается с горизонтом?
Вариант
5
1. Определите по звездной карте
экваториальные координаты следующих звезд: 1) α Персея; 2) β Кита.
2. Чему равна высота точки зенита над
горизонтом?
Вариант
6
1. Определите по звездной карте созвездие,
в котором находится галактика М 3 1, если ее координаты α = 0 ч 40 мин, δ
=+41°.
2. Как проходит плоскость горизонта
относительно поверхности земного шара?
6
ОРИЕНТИРОВКА
ПО ЛУНЕ
Луна, как и звезды, может служить надежным ориентиром,
помогающим определить стороны горизонта. Запомните два способа ориентировки:
1) Полная Луна наибольшую высоту над горизонтом имеет в
полночь. В это время она находится над точкой юга и дает достаточно света,
чтобы заметить четко тень от предметов. В полночь тень от предметов самая короткая
и направлена на север. До полуночи тень направлена на северо-запад, после
полуночи— на северо-восток.
Вы, наверно, заметили, что ориентировки по Солнцу и Луне в
полнолуние очень похожи.
2) Молодая Луна наблюдается в западной части неба сразу
после захода Солнца. В течение ночи, описывая дугу в южной стороне неба, Луна
опускается к востоку. Наибольшую высоту над горизонтом она имеет в полночь. В
этот момент она располагается над точкой юга.
В средних широтах северного полушария горбик молодой Луны
во всех фазах смотрит на запад.
ОРИЕНТИРОВКА
ПО СОЛНЦУ
Солнце такой же надежный ориентир, как и звезды. Однако,
чтобы уметь ориентироваться по Солнцу, необходимо научиться определять
солнечное время и пользоваться им. Поясним это.
Прежде всего надо определить направление полуденной линии.
Для этого необходимо выбрать горизонтальную площадку (во дворе, на балконе, на
подоконнике), куда попадает солнечный свет. Горизонтальность площадки можно
проверить с помощью уровня или ватерпаса. Ватерпас легко изготовить
самостоятельно. Возьмите две ровные прямоугольные планки и прибейте одну к
другой под прямым углом. Посередине вертикальной планки проведите линию и
подвесьте груз на нити. Если
23
шой Медведицы, как и все звезды неба, совершает суточный
оборот вокруг полюса мира против часовой стрелки с периодом, равным 24 ч.
Представьте себе на небе громадный циферблат с центром в
полюсе мира (практически в Полярной звезде) и цифрой 6 над точкой севера.
Стрелка таких часов проходит от Полярной звёзды через две крайние звезды
Большой Медведицы. Перемещение стрелки на одно деление небесного Циферблата
происходит в течение двух часов.
Чтобы определить время, надо прежде всего вычислить дату
месяца от начала года с десятичными долями. Каждые три дня считаются за одну
десятую долю месяца. Например, 3 октября соответствует число 10,1. Это число
надо сложить с показаниями часов, а сумму умножить на 2. Полученное
произведение следует вычесть из числа 55,3, которое зависит от определенного
положения указанных созвездий. Число 55,3 надо запомнить. Формула для
вычисления времени ночи при ведена на рисунке.!
Чтобы изложенное выше стало более понятным, решим задачу:
допустим, 18 октября вы заметили, что стрелка звездных часов направлена на
цифру 6. В котором часу это было?
Решение. Октябрь—десятый месяц года, следовательно, 18
октября соответствует число 10,6. Сложив это число с показанием часов и умножив
на два, получим: (10,6 + 6)2 = 32,2. Полученное число надо вычесть из 55,3
:.55,3-33,2 = 22,1.
Ответ: наблюдение было проведено в 10 ч 6 мин вечера.
Поупражняйтесь в решении подобных задач.
22
Наблюдение
№3
«Определение
географической широты места наблюдения с помощью эклиметра»
Для наблюдения изготовьте самодельный прибор -эклиметр, из
картона радиусом 10 см. На его полукруглой части наносятся градусные деления,
а в центре диаметра прикрепляется тонкая, но прочная нить (см. рис.). К концу
нити прикрепите бусинку. Если диаметр эклиметра направить на наблюдаемое
светило, то нить пройдет через деление которое будет соответствовать высоте
светила над горизонтом h.
Измерьте высоту Полярной звезды и сравните полученный
результат с географической широтой города.
Дата
наблюдения
|
Высота
Полярной
звезды
|
Географическая
широта
|
|
h1 =
|
|
|
h2 =
|
|
h3 =
|
7
Проверочная работа №2 (самоконтроль)
Определение
географической широты
по
астрономическим наблюдениям
Вариант
1
1. На какой высоте происходит в
Ленинграде, географическая широта которого равна 60°, верхняя кульминация
звезды Альтаир?
2. Светило восходит в точке востока. Где
оно будет через 12 ч?
Вариант
2
1. Каково склонение звезды, если она
кульминирует в Москве, географическая широта которой равна 56°, на высоте 63°?
2. Как располагаются суточные
пути звезд относительно небесного экватора?
Вариант
3
1. Какова географическая широта места
наблюдения, если звезда Регул наблюдалась в верхней кульминации на высоте 57°?
2. Где на Земле не видно никаких звезд
южного полушария неба?
Вариант
4
1. На какой высоте происходит верхняя
кульминация звезды Спика в городе, географическая широта которого составляет
50°?
2. Как относительно горизонта
располагаются суточные пути звезд для наблюдателя, находящегося на полюсе
Земли?
Вариант
5
1. Каково склонение звезды, если ее
верхняя кульминация в Ереване, географическая широта которого равна 40°, происходит
на высоте 37°?
2. Какой круг небесной сферы все звезды
пересекают дважды в сутки, если наблюдения ведутся в средних широтах'.'
Вариант
б
1. Какова географическая широта места
наблюдения, если звезда Бетельгейзе наблюдалась в верхней кульминации на высоте
48°?
2. Как располагается ось мира
относительно земной оси? относительно плоскости горизонта?
8
Полезные
советы
Небесные светила - надежные ориентиры
ОРИЕНТИРОВКА
ПО ЗВЕЗДАМ
С древних времен и до настоящего времени звезды были и
остаются надежными ориентирами, по которым люди находят стороны горизонта и
определяют время ночи. Способов ориентировки много, мы расскажем о некоторых из
них.
1. Знание местоположения Полярной звезды очень
важно, так как она указывает на северную сторону горизонта и тем самым
помогает определить и остальные стороны света. Однако Полярная звезда может
быть закрыта дымкой или облаками, а в просвете могут быть видны другие звезды
и созвездия. Следовательно, не менее важно уметь находить местоположение
Полярной звезды с помощью видимых на небе ярких звезд и созвездий. Для этого
надо хорошо помнить околополюсные созвездия и их взаимное положение.
2. Ориентироваться можно и по ручке ковша Большой
Медведицы. В полночь весной она направлена на восток, летом—на юг, осенью—на
запад, зимой — на север.
3. Ориентироваться можно и с помощью других созвездий.
Например, над точкой юга в полночь бывают Волопас— в мае, Лебедь и Орел —в
июле, квадрат Пегаса -в сентябре.
Вы можете сами с помощью звездной карты и накладного крута
выбрать те яркие звезды и созвездия, которые в определенные месяцы года и в
определенные часы ночи могут служить для вас ориентирами. Запишите их в
тетрадь и с помощью упражнений постарайтесь запомнить.
4. Время ночи легко определить по взаимному положению
относительно горизонта созвездий Большой и Малой Медведиц. Это связано с тем,
что Созвездие Боль-
21
V Солнце - ближайшая звезда
Наблюдение №7
«Наблюдение
пятен ни Солнце»
Перед
вами фотографии пятен на Солнце со 2 по 7 апреля.
Проведите
обработку фотографии:
1.Измерьте
циркулем размеры наиболее крупных пятен, которые обведите карандашом и
пронумеруйте.
2.Сравните
их с диаметром Солнца в масштабе 1см -45000км.
3.
Измерьте расстояние этих пятен от центра Солнца на всех рисунках, достроив вид
Солнца до полного диска.
4.
Данные занесите в таблицу.
Дата
наблюдения
|
Порядковый
номер
фото
|
Порядковый
номер
пятен
|
Размер
пятна
|
Его
рас-
стояние
от
центра
Солнца
|
|
|
|
|
|
Сопоставив данные, сделайте
вывод:
|
|
|
|
|
|
|
Оценка
|
|
|
|
|
|
20
Практическая работа №1
«Определение
групп звезд»
С помощью звездной карты и накладного круга определите
незаходящие, восходящие и заходящие, невосходящие созвездия, которые будут
видны в день вашего рождения с 2000 до 400
утра.
День рождения____________________________________
Незаходящие
|
Восходящие
и заходящие
|
Невосходящие
|
|
|
|
9
II Строение Солнечной системы
(небесная механика)
Проверочная работа №3 (самоконтроль)
Законы
Кеплера Вариант 1
1.
Чем) равна большая пол) ось орбиты Урана, если звездный период обращения этой
планеты вокруг Солнца составляет 84 года?
2.
Как меняется значение скорости движения планеты при ее перемещении от афелия к
перигелию?
Вариант
2
1.Большая
полуось орбиты Сатурна 9,5 а. е. Каков звездный период его обращения вокруг
Солнца?
2.В
какой точке эллиптической орбиты кинетическая энергия искусственного спутника
Земли (ИСЗ) максимальна и в какой — минимальна?
Вариант
3
1.
Большая полуось орбиты Юпитера 5 а. е. Каков звездный период его обращения
вокруг Солнца?
2.
В какой точке эллиптической орбиты потенциальная энергия искусственного спутника
Земли (ИСЗ) минимальна и в какой -максимальна?
Вариант
4
1.Звездный
период обращения Юпитера вокруг Солнца составляет 12 лет. Каково среднее
расстояние Юпитера до Солнца?
2.
В какой точке орбиты планеты ее кинетическая энергия максимальна, в какой —
минимальна?
Вариант
5
1.Большая
полуось орбиты Марса 1,5 а. е. Чем) равен звездный период его обращения вокруг
Солнца?
2.Как
меняется значение скорости движения планеты при ее перемещении от перигелия к
афелию?
Вариант
6
1.
Большая полуось орбиты Венеры 0,7 а. е. Чем) равен звездный период ее обращения
вокруг Солнца?
2.
Как происходит видимое движение планет?
Творческое задание:
Определите свой возраст на планете
__________________________________________________________
10
II
B I
1.
Во сколько раз
звезда 3,4 звездной величины слабее, чем Сириус, имеющий видимую звездную
величину -1,6?
2.
Чему равна
абсолютная звездная величина Сириуса, если расстояние до нее 2,7 пс?
3.
Какова
светимость Беги? Абсолютную звездную величину Солнца принять равной 4,8.
В II
1.
Во сколько раз
звезда, имеющая видимую звездную величину - 3, ярче звезды второй величины?
2.
Вычислить
абсолютную звездную величину Беги, если расстояние до нее 8,1 пс?
3.
Какова
светимость Сириуса? Абсолютную звездную величину Солнца принять равной 4,8.
Решение
19
В II
1.
Параллакс
Альтаира 0,20", Чему равно расстояние до этой звезды в парсеках и световых
годах?
2.
Параллакс
звезды равен 0,08". Во сколько раз эта звезда дальше от нас, чем Солнце?
3.
Параллакс
звезды равен 0,16". Во сколько раз эта звезда дальше от нас, чем Солнце?
4.
Годичный
параллакс Веги 0,11". Расстояние до звезды Бетельгейзе 652 св.года. Какая
из этих звезд дальше от Земли и во сколько раз?
Решение
18
Проверочная работа №4 (самоконтроль)
Конфигурации
и условия видимости планет
Вариант 1
1.Через какой
промежуток времени повторяются моменты максимальной удаленности Венеры от
Земли, если ее звездный период равен 225 сут?
2. Какие планеты
могут наблюдаться в противостоянии? Какие не могут?
Вариант 2
1.Через какой
промежуток времени повторяются противостояния Марса, если звездный период его
обращения вокруг Солнца равен 1,9 года?
2. Какие планеты
не могут находиться в нижнем соединении?
Вариант 3
1.Чему равен
звездный период обращения Венеры вокруг Солнца, если ее верхние соединения с
Солнцем повторяются через 1,6 года?
2. В какой
конфигурации и почему удобнее всего наблюдать Марс?
Вариант 4
1.Чему равен
звездный период обращения Юпитера, если его синодический период равен 400 сут?
2. Какие планеты
могут находиться в верхнем соединении?
Вариант 5
1.Определите
синодический период обращения Меркурия, зная, что его звездный период
обращения вокруг Солнца равен 0.24 года.
2. В какой из
конфигураций могут быть и внутренние и внешние планеты?
Вариант 6
1.Какой будет
звездный период обращения внешней планеты вокруг Солнца, если ее противостояния
будут повторяться через 1,5 года?
2.Какие планеты
могут быть видны рядом с Луной во время полнолуния?
11
III Земля и Луна
Наблюдение №4
«Наблюдение
фаз Луны и определение
продолжительности
синодического месяца»
Вырисовывайте
Луну такой, какой вы ее увидите в дни наблюдения. Под каждым кругом записывайте
дату, час и минуты наблюдения. Наблюдения повторяйте каждые 3-4 дня.
Сопоставив рисунки, вычислите продолжительность синодического месяца (с
точностью до одного дня)
12
Проверочная работа №6 (самоконтроль)
«Определение
расстояний до звезд»
BI
1. Расстояние до звезды Бетельгейзе
652 св.года. Чему равен ее параллакс?
2. Параллакс Проциона 0,28".
Сколько времени идет свет от этой звезды до Земли?
3. Параллакс звезды равен 0,5"
Определить, во сколько раз эта звезда дальше от нас, чем Солнце.
4. Параллакс Альтаира равен
0,20". Расстояние до Веги 29 световых лет. Какая из этих звезд дальше от
нас и во сколько раз?
Решение
17
Проверочная работа №5 (самоконтроль)
«Светимость
звезд и абсолютная звездная величина»
I Работа с приложением учебника «Астрономия-11» и
диаграммой «Спектр-светимость»
1) К какому классу светимости относятся
следующие звезды:
2) Назвать цвет следующих звезд по их
спектральному
3) Какие звезды относятся к следующим классам светимости
звезд
Белые
карлики:
|
|
|
|
Главная последовательность:
|
|
|
|
Гиганты:
|
|
|
|
Сверхгиганты:
|
|
|
|
|
|
|
|
16
Наблюдение №5
«Наблюдение
Луны»
- Измерьте высоту Луны в
произвольные моменты времени с помощью эклиметра.
- Измерьте высоту Луны в момент
верхней кульминации (когда она находится над т. юга) и сравнить
измеренную высоту с высотой Луны в другие моменты времени.
Дата
наблюдения
|
Высота
Луны
|
Созвездие,
в котором наблюдается Луна
|
|
|
|
13
IV Звездные характеристики
Наблюдение №6
«Измерение
угловых расстояний между звездами
на
небесной сфере»
Измерьте угловые расстояния между яркими звездами ковша
Большой Медведицы с помощью самодельного прибора.
На небольшую узкую планку длиной 15-20см вбейте на расстоянии
0,5см друг от друга маленькие гвозди. К концам планки прикрепите прочные нити,
которые должны сойтись на расстоянии 57см от планки. В этом месте сделайте узел
и прикрепите к нему бусинку.
При наблюдениях бусинку надо взять в рот и держать за зубами,
а планку отвести двумя руками на расстояние, соответствующее длине натянутых
нитей. При таком положении планки расстояние между гвоздями будет
соответствовать 0,5°.
Для угловых измерений расположите планку так, чтобы она
находилась в плоскости, проходящей через выбранные вами звезды и глаз. Затем,
передвигая планку вправо и влево, добейтесь того, чтобы на каждую из звезд
проектировался один из насаженных на планку гвоздей.
По расстоянию между гвоздями можно определить расстояние
между звездами ковша Большой Медведицы.
γ = 0,50 · 16 = 8,00
14
Название
звезд
|
Угловые
расстояния между звездами
|
α и β
|
|
|
β и γ
|
|
|
γ и δ
|
|
|
δ и ε
|
|
|
ε и ζ
|
|
|
ζ и η
|
|
|
α и δ
|
|
|
δ и ζ
|
|
|
ε и η
|
|
|
15
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.