Знаходження сторін горизонту за полярною зіркою, Робота з рухомою картою зоряного неба - Зміст і методика проведення спостережень по вивченню зоряного неба

Орієнтування на місцевості по небесним світилам - одне з важливих практичних застосувань астрономії. Протягом століть для мандрівників і мореплавців Північної півкулі Землі надійної дороговказною зіркою є Полярна зірка, яка завжди (крім випадку, коли спостерігач знаходиться на північному полюсі Землі) вказує напрямок на північ.

Полярна зірка знаходиться майже над північним полюсом Землі і тому служить кращим орієнтиром на місцевості. Якщо стати обличчям до Полярної зірки, то попереду буде північ, праворуч - схід, ліворуч - захід, а за спиною - південь (Малюнок 1.3.1. ).

нахождение сторон горизонта по полярной звезде

Рисунок 6 Нахождение сторон горизонта по полярной звезде

Оскільки положення Полярної зірки на небосхилі практично не залежить від видимого добового обертання небесної сфери, то при орієнтуванні по ній помилка у визначенні напрямку не перевищує 1 °.

Робота з рухомою картою зоряного неба

Як знайти на небі ту чи іншу зірку, сузір'я? Як дізнатися, які зірки будуть світити над нашою головою сьогодні ввечері або завтра вранці? Відповісти на ці запитання допоможе рухлива карта зоряного неба.

Робота із зоряною картою починається з вивчення її пристрою.

Рухома карта зоряного неба складається з двох частин - карти зоряного неба і спеціального накладного круга. На карті зоряного неба показані найбільш яскраві зірки. Розміри чорних гуртків, якими зображені зірки, відповідають їх блиску : чим зірка яскравіше, тим гурток більше. Смуга у вигляді точок, через всю карту, - це Чумацький Шлях ( побачити його в місті через сильну засвічення непросто). Також на карті відображені найбільш яскраві й помітні зоряні скупчення (групи тісно розташованих точок) і туманності (штрихування ).

На карті нанесені всі видимі неозброєним оком зірки ( до 5,75 видимої зоряної величини), і також найцікавіші об'єкти, доступні спостереженнями в невеликий телескоп або світлосильний бінокль. Карта охоплює область від північного полюса світу до d = - 45О по відміні.

Різні об'єкти зображені на карті наступними умовними позначеннями:

* - зірки; залежно від блиску показані кружками різних діаметрів, причому до зірок 1-ої зоряної величини віднесені всі зірки з видимої зоряної величини від 0m, 76 до 0 m, 25; до зірок 1 m, 5 в межах від 1 m, 26 до 1 m, 75; до зірок 2 m, 0 - від 1 m, 76 до 2 m, 25 і так далі.

Кольоровими гуртками в центрі зображень найяскравіших зірок (до третьої зоряної величини) позначені спектральні класи їх. Блакитним кольором позначені зірки спектральних класів О, В; білим - А; жовтим - F, G; червоним - К, М; в дужках поруч відображено приблизна температура поверхні зірки відповідного спектрального класу.

- Подвійні і кратні зірки; діаметр гуртка позначає сумарну видиму зоряну величину відповідних зірок; за верхню межу кутової відстані між складовими прийнято 40. Двоїстість таких зірок може бути помічена при спостереженнях в невеликий телескоп або бінокль.

- Близькі зірки, діаметр гуртка позначає сумарну видиму зоряну величину складових зірок. Масштаб карти не дозволяє зобразити такі зірки роздільно, але багато з них дозволені або неозброєним оком або за допомогою театрального бінокля.

¤ - змінні зірки; розмір внутрішнього гуртка показує видиму зоряну величину змінної зірки в момент її найменшого блиску, а розмір зовнішнього - в момент найбільшого блиску. На мапі позначені тільки такі змінні зірки, амплітуда зміни блиску яких не менше однієї зоряної величини, а видима зоряна величина в момент мінімального блиску не більш 4m, 0;

- Нові і найновіші зірки, розмір гуртка показує видиму зоряну величину в момент найбільшого блиску. На карті поряд з цим знаком проставлений рік спалахи цієї зірки,

- Радіанти метеорних потоків; на мапі поруч з цим знаком проставлена ??дата максимуму дії даного метеорного потоку;

- Джерела радіовипромінювання;

- Розсіяні зоряні скупчення;

/ - Кульові зоряні скупчення; на мапі поруч зі знаком скупчення ( кульового або розсіяного ) стоїть число з буквою М (наприклад M 13 ), що показує номер об'єкта за каталогом Мессьє.

    - Планетарні туманності; - Дифузні туманності :

- Галактики;

    ? - апекс руху Сонця; - Північний і південний галактичні полюси.

Блакитнуватою смугою зображений Чумацький Шлях, а жирна синя лінія, що проходить уздовж його, - галактичний екватор. На ньому проставлені значення галактичних довгот від 0 до 360 градусів.

Тонкими синіми лініями проведена сітка екваторіальних координат. Лінії сітки проведені через 1 годину по прямому сходженню і через 15 градусів по відміні.

На колі відмін, що проходить через 0 годин, проставлені величини відмін в градусах. Жирна синя лінія, що проходить через 0њ - небесний екватор. На лінії небесного екватора, так само як і на колі рівних відмін, що проходить через d = - 45њ ( край карти), проставлені величини прямих сходжень у годинах і хвилинах. Ціна найменшої поділки дорівнює 10 хвилинам.

Ексцентрично до екватора проходить екліптика - жирна червона лінія. На екліптиці відзначені значення екліптичних довгот і дати, що вказують час знаходження Сонця в зазначених точках.

Межі сузір'їв відзначені тонкими пунктирними червоними лініями, а найбільш яскраві зірки в сузір'ях об'єднані тонкими синіми лініями в характерні конфігурації сузір'їв.

Карта віддрукована на чотирьох аркушах. Для того щоб з картою можна було працювати, всі чотири сектори карти потрібно обрізати по зовнішній межі і наклеїти на великий аркуш щільного картону або фанери таким чином, щоб всі лінії точно продовжили один одного. Лист картону необхідно точно обрізати по зовнішній окружності карти.

З картою можна працювати вже в такому вигляді, але в цілях більш повного використання даного наочного посібника карту потрібно зробити " рухомий ". Для цього необхідно самостійно виготовити підставу для карти і накладної коло.

Підставою карти служить квадратний аркуш фанери зі стороною, що дорівнює діаметру карти. У центрі підстави зміцнюється вісь. На цій осі буде обертатися зоряна карта. Для того, щоб центральний отвір картки не розношується, в нього вставляється невеличка металева втулка, діаметр отвору в якій відповідає діаметру осі підстави.

Діаметр накладного круга трохи менше діаметра карти. Накладний коло не повинен закривати дати року, проставлені по зовнішньому краю карти. Для вирішення деяких задач у нижній частині необхідно зробити невеликий виріз, що дозволяє бачити значення прямих сходжень, проставлених у краю карти. Довжина вирізу повинна дорівнювати 15-20 градусам дуги кола, а ширина - висоті цифр, якими проставлені значення прямих сходжень.

Зовнішній край накладного круга розбивається по колу на 24 частини, відповідні 24 годинах у добі. Проти кожної відмітки проставляється відповідне їй число. Цифри 0 годин і 12 годин повинні знаходитися на краю кола проти точок " півночі" і " півдня " відповідно. Для більш точного рішення завдань кожну годину потрібно розбити на більш дрібні ділення по 5 хвилин.

На карті проведено ряд ледве помітних ліній жовтого кольору. Це лінії математичного горизонту для різних географічних широт. На всіх лініях жовтими кружками невеликого діаметру відзначені ті точки лінії горизонту, азимути яких рівні 0њ, 10њ, 20њ,... 350њ. Біля кожної лінії горизонту проставлено відповідне їй значення географічної широти місця положення спостерігача.

На лист фанери, призначений для виготовлення накладного круга, переноситься лінія для широти, найбільш близькою до широті даного місця. По цій лінії робиться виріз. По краях вирізу проставляються сторони світу, а на вільному місці над точкою " півночі" приклеюється вирізана шкала умовних позначень. На лінії горизонту проти зазначених точок азимутів проставляються цифри 0, 1, 20,... 350 градусів, що відповідають значенням їх. Отриманий накладної коло за допомогою виступів для кріплень і підкладок закріплюється таким чином, щоб зоряна карта оберталася на своїй осі вільно. Готова карта зміцнюється на стіні.

Вправи з демонстраційною рухомий картою зоряного неба

1. Ознайомлення учнів з картою слід почати з показу умовних позначення, прийнятих на карті. Це необхідно зробити особливо ретельно, пояснюючи зміст кожної букви, цифри і умовного знака. Надалі в процесі роботи з картою ці пояснення повинні уточнюватися.

Відсутність такого попереднього ознайомлення може призвести до деяких непорозумінь під час вирішення завдань і вправ за допомогою карти.

2. Слідом за цим учні повинні бути познайомлюсь з деякими з основних точок і ліній небесної сфери, які можуть бути показані на карті, а саме:

А ) точка "північний полюс світу " - центр зоряної карти. В даний час полюс світу лежить поблизу Полярної Зірки - a Малої Ведмедиці. Учні повинні знати, що кутова відстань між ними близько 1 градуса.

    Б) лінія небесного екватора - жирна синя лінія, що проходить через 0 градусів по відміні. Зірки в сузір'я всередині цієї окружності знаходяться на поверхні північної півсфери. Інша частина зоряної карти зображує частину південної півсфери до d = - 45њ. В) лінія екліптики - жирна червона лінія, що проходить ексцентрично по відношенню до лінії небесного екватора. Г) точки весняного і осіннього рівнодення - точки перетину лінії небесного екватора і лінії екліптики. Д) точки зимового і літнього сонцестояння - точки перетину екліптики з колами відмін, що проходять через 6 і 18 годин. Ж) точки " півночі", " півдня '', " заходу ", '' сходу" - проставлені на накладному колі. З) небесний меридіан - уявна пряма, що проходить через точки "північ " і "південь " накладного круга. Для більш зручної роботи з картою небесний меридіан можна позначити шнурком, натягнутим між названими точками.

І ) точка " зеніту " - приблизно знаходиться як центр вирізу накладного круга. Більш точно " зеніт " знаходиться як точка небесного меридіана, що має схилення, рівне географічній широті місця положення спостерігача.

    3. Карта дозволяє познайомити учнів з характерними конфігураціями, які утворюють яскраві зірки в сузір'ях і з взаємним розташуванням сузір'їв. Такі вправи є хорошим тренуванням перед подальшим вивченням зоряного неба на вечірніх заняттях і хорошим засобом перевірки знань учнів. При цьому необхідно підкреслити, що в силу законів проекції ( а зоряна карта є проекція частини небесної сфери на площину ) відносні розміри сузір'їв південної півсфери сильно збільшені в порівнянні з сузір'ями північної півсфери. 4. За допомогою карти можна визначати з достатньою для шкільних візуальних спостережень точністю видимі величини зірок. Для цього достатньо порівняти зображення зірки зі шкалою умовних позначень, яка повинна бути наклеєна на накладній коло. Наприклад, необхідно відзначити і визначити видиму зоряну величину b Овна. Вибираємо у наведеній шкалою кружок, що дорівнює зображенню зірки на карті і знаходимо, що видима зоряна величина b Овна по карті дорівнює 2m.5, ??хоча насправді вона дорівнює 2m.72. 5. Карта дозволяє наближено визначати спектральні класи яскравих зірок (до третьої зоряної величини) і температурних їх поверхонь. Для цього необхідно порівняти колір внутрішнього штрихованої гуртка, що позначає цікаву для нас зірку, з прийнятими на шкалі умовними позначеннями зірок різних спектральних класів. Поруч ( в дужках) наведено зразкову значення температури поверхні зірки. 6. Карта дозволяє визначати екваторіальні координати зірок. Для того, щоб визначити пряме сходження зірки (або іншого, нанесеного на карту об'єкта зоряного неба) - a - необхідно провести пряму лінію через цікаву для нас зірку і північний полюс світу до перетину з лінією небесного екватора або з краєм зоряної карти. На підставі завданих ділення проводиться відлік величини прямого сходження.

Для визначення відмінювання зірки - d - за допомогою лінійки або циркуля вимірюємо відстань від зірки до лінії небесного екватора. Відкладаємо цю величину на нульовому колі відмін у відповідному напрямку від небесного екватора. Завдана градусна шкала дає можливість провести відлік величини відміни.

Наприклад, визначаючи екваторіальні координати Веги ( a Ліри ), знаходимо, що пряме сходження Веги a = 18h 35m, а відмінювання d = + 39њ.

    7. Карта дозволяє визначити приблизно екваторіальні координати істинного Сонця в цікаву для нас дату. Для цього на екліптиці знаходимо точку з цікавить нас датою. У знайденій точці знаходиться Сонце. Визначаємо екваторіальні координати цієї точки так, як ми раніше визначали екваторіальні координати зірок ( див. п. 6). 8. Карта дозволяє визначати вид зоряного неба в цікавий для нас момент часу і дату. Наприклад, потрібно визначити вид зоряного неба 5 березня в 21 годині за місцевим часом. Знаходимо на зовнішньому краї карти дату 21 березня, а на накладному колі 21 год. Вращаем карту до тих пір, поки ці дві цифри не встануть один проти одного. У вирізі накладного круга отримаємо вигляд зоряного неба в цікавий для нас момент часу. У південній частині неба видно сузір'я Б. Пса, М. Пса, Оріона і т. д., в північній частині - Ліри, Лебедя, Геркулеса і т. д. 9. Карта дозволяє визначити час сходу, кульмінації і заходу світил. Для того, щоб визначити час сходу світила (зірка, Сонце), вращаем центральний коло до тих пір, поки зірка або точка, що відзначає положення Сонця, не потраплять на математичний горизонт ( край вирізу накладного круга ) у східній частині неба. Проти цікавить нас дати відраховуємо час сходу цього світила. Цілком аналогічно визначаємо час заходу або кульмінації світила, тільки в першому випадку зображення міститься на краю вирізу в західній частині неба, а в другому випадку зображення світила встановлюється під шнурком, на небесному меридіані. При цьому слід пам'ятати, що для незахідним світил, ми можемо визначати час як верхньої, так і нижньої кульмінацій.

Наприклад, визначимо, у скільки годин за місцевим часом кульмінірует Сіріус ( a Б. Пса ) 31 грудня. Обертанням центрального кола поміщаємо Сіріус на небесний меридіан і проти дати 31 грудня відраховуємо на накладному колі час. Сіріус кульмінірует поблизу півночі.

Якщо відомо час сходу і заходу зірки ( Сонця), то можна розрахувати проміжок часу, протягом якого зірка знаходиться над або під горизонтом ( тривалість дня чи ночі ).

    10. Карта дозволяє визначати часові кути цікавлять нас світил у будь-який момент часу. Для цього встановлюємо карту на заданий час і дату і визначаємо ( в годинній мірі) кут між меридіаном і прямою лінією, проведеної через полюс світу і світило. Необхідно пам'ятати, що вартові кути відраховуються від меридіана в напрямку добових рухів світил. Наприклад, в місцеву опівночі 20 лютого часовий кут Кастора ( a Близнюків ) близько 2h 30m 11. Карта дозволяє визначати азимути сходу і заходу будь-якого цікавить нас світила за умови, що для даної географічної широти це світило є заходящим і що нам відомо положення цього світила. Для цього необхідно знайти азимути точок перетину добової паралелі світила з математичним горизонтом у східній та західній частинах неба. Для цього обертанням зоряної карти поміщаємо світило на край вирізу накладного круга і, користуючись нанесеними значеннями азимутів, виробляємо відлік шуканої величини. Слід звернути увагу учнів на те, що азимути точок сходу і заходу зірок залишаються незмінними протягом року.

Для того щоб визначити, азимути точок сходу і заходу Сонця, необхідно знайти ту точку екліптики, в якій знаходиться Сонце в дану дату ( див. п. 7). Після цього визначаємо азимути сходу і заходу цієї точки так, як ми це робили у випадку зірок. Цілком аналогічно вирішується дана задача і в разі будь-якого іншого світила (Місяць, планета, комета і т. д.). Попередньо по відомим екваторіальним координатами його на дану дату, які можна взяти з " Шкільного астрономічного календаря", наголошується положення даного нас світила серед зірок. Після цього визначаємо азимути точок сходу і заходу цього світила так, як це робилося у випадку зірок.

    12. Карта дозволяє простежити, як на даній широті змінюються азимути точок сходу і заходу Сонця протягом року. Для цього вращаем зоряну карту і спостерігаємо зміщення точки перетину екліптики з лінією вирізу накладного круга. Одночасно фіксуємо змінюються азимути і деякі дати, в які Сонце сходить і заходить на певних азимутах. Доцільно звернути увагу школяра на дати, в які азимути точок сходу і заходу Сонця рівні відповідно 270o і 90њ (дні рівнодень ). Можна показати також, що в дні сонцестоянь азимути точок сходу і заходу Сонця досягають своїх граничних (для даної широти) значень. Наприклад, 22 грудня на широті Москви Сонце сходить у точці з азимутом 30 градусів. 13. Карта дозволяє простежити зміну висоти кульмінації Сонця на даній географічній широті протягом року. Для цього вращаем власне карту і стежимо за точкою перетину екліптики з меридіаном. Учні будуть бачити, що положення цієї точки по відношенню до горизонту ( висота її ) у різні дати року будуть різними. Особливо необхідно відзначити, що в дні сонцестоянь висоти приймають екстремальні значення. 14. Карта дозволяє визначати наближені значення прямого сходження середнього екваторіального Сонця в будь-яку, цікаву для нас дату. Для цього достатньо провести відлік величини a проти цікавить нас дати на краю зоряної карти.

Похожие статьи




Знаходження сторін горизонту за полярною зіркою, Робота з рухомою картою зоряного неба - Зміст і методика проведення спостережень по вивченню зоряного неба

Предыдущая | Следующая