Как по виду звездного неба и его вращению установить что наблюдатель находится на северном полюсе

Как по виду звездного неба и его вращению установить что наблюдатель находится на северном полюсе

§ 5. Видимое движение звезд на различных географических широтах

5.1. Высота полюса мира над горизонтом

В зависимости от места наблюдателя на Земле меняется вид звездного неба и характер суточного движения звезд.

Проще всего разобраться в том, что и как происходит, на полюсах Земли. Полюс — такое место на земном шаре, где ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор — с горизонтом (рис. 2.6). Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе, Полярная звезда видна близ зенита. Здесь над горизонтом находятся только звезды Северного полушария небесной сферы (с положительным склонением). На Южном полюсе, наоборот, видны только звезды с отрицательным склонением. В обоих случаях, двигаясь вследствие вращения Земли параллельно небесному экватору, звезды остаются на неизменной высоте над горизонтом, не восходят и не заходят.

Отправимся с Северного полюса в привычные средние широты. Высота Полярной звезды над горизонтом будет постепенно уменьшаться, одновременно угол между плоскостями горизонта и небесного экватора будет увеличиваться. Как видно из рисунка 2.7, в средних широтах (в отличие от Северного полюса) лишь часть звезд Северного полушария неба никогда не заходит. Все остальные звезды как Северного, так и Южного полушария восходят и заходят.

5.2. Высота светила в кульминации

Таким образом, мы получаем следующую формулу, связывающую высоту светила в кульминации с его склонением и географической широтой места наблюдения:

Зная склонение светила и определив из наблюдений его высоту в кульминации, можно узнать географическую широту места наблюдения.

Продолжим наше воображаемое путешествие и отправимся из средних широт к экватору, географическая широта которого 0°. Как следует из только что выведенной формулы, здесь ось мира располагается в плоскости горизонта, а небесный экватор проходит через зенит. На экваторе в течение суток все светила побывают над горизонтом (рис. 2.9).

1. В каких точках небесный экватор пересекается с линией горизонта?
2. Как располагается ось мира относительно оси вращения Земли? относительно плоскости небесного меридиана?
3. Какой круг небесной сферы все светила пересекают дважды в сутки?
4. Как располагаются суточные пути звезд относительно небесного экватора?
5. Как по виду звездного неба и его вращению установить, что наблюдатель находится на Северном полюсе Земли?
6. В каком пункте земного шара не видно ни одной звезды Северного небесного полушария?

Высота светила в кульминации

При своём суточном движении светила дважды пересекают небесный меридиан. Момент пересечения небесного меридиана называется кульминацией светила. В момент верхней кульминации светило достигает наибольшей высоты над горизонтом. На рисунке 2.8 показано положение светила в момент верхней кульминации. Если мы находимся в северных широтах, то высота полюса мира над горизонтом (угол PON): h_P = ϕ. Тогда угол между горизонтом (NS) и небесным экватором (QQ₁) будет равен 180° – ϕ – 90° = 90° – ϕ. Если светило кульминирует к югу от горизонта, то угол MOS, который выражает высоту светила M в кульминации, представляет собой суммудвух углов: Q₁OS и MOQ₁. Величину первого из них мы только что определили, а второй является не чем иным, как склонением светила M, равным δ.

Таким образом, мы получаем следующую формулу, связывающую высоту светила в кульминации над южным горизонтом с его склонением и географической широтой места наблюдения:

Если δ > ϕ, то верхняя кульминация будет происходить над северным горизонтом на высоте

Можно показать, что данные формулы справедливы и для Южного полушария Земли.

Зная склонение светила и определив из наблюдений его высоту в кульминации, можно узнать географическую широту места наблюдения.

Рис. 2.9. Суточное движение светил на экваторе

Продолжим наше воображаемое путешествие и отправимся из средних широт к экватору, географическая широта которого 0°. Как следует из только что выведенной формулы, здесь ось мира располагается в плоскости горизонта, а небесный экватор проходит через зенит. На экваторе в течение суток все светила побывают над горизонтом (рис. 2.9).

ВОПРОСЫ 1. В каких точках небесный экватор пересекается с линией горизонта? 2. Как располагается ось мира относительно оси вращения Земли; относительно плоскости небесного меридиана? 3. Какой круг небесной сферы все светила пересекают дважды в сутки? 4. Как располагаются суточные пути звёзд относительно небесного экватора? 5. Как по виду звёздного неба и его вращению установить, что наблюдатель находится на Северном полюсе Земли? 6. В каком пункте земного шара не видно ни одной звезды Северного небесного полушария?

УПРАЖНЕНИЕ 4 1. Географическая широта Киева 50°. На какой высоте в этом городе происходит верхняя кульминация звезды Антарес, склонение которой равно –26°? Сделайте соответствующий чертёж. 2. Высота звезды Альтаир в верхней кульминации составляла 12°, склонение этой звезды равно +9°. Какова географическая широта места наблюдения? Сделайте необходимый чертёж. 3. Определите склонение звезды, верхняя кульминация которой наблюдалась в Москве (географическая широта 56°) на высоте 47° над точкой юга. 4. Каково склонение звёзд, которые в вашем городе кульминируют в зените; в точке юга? 5*. Какому условию должно удовлетворять склонение звезды, чтобы она была незаходящей для места с географической широтой ϕ; невосходящей? 6*. Докажите, что высота светила в нижней кульминации в Северном полушарии Земли выражается формулой h = ϕ + δ – 90°.

§ 6.ГОДИЧНОЕ ДВИЖЕНИЕСОЛНЦА ПО НЕБУ.ЭКЛИПТИКА

Ещё в глубокой древности, наблюдая за Солнцем, люди обнаружили, что его полуденная высота в течение года меняется, как меняется и вид звёздного неба: в полночь над южной частью горизонта в различное время года видны звёзды разных созвездий — те, которые видны летом, не видны зимой, и наоборот. На основе этих наблюдений был сделан вывод о том, что Солнце перемещается по небу, переходя из одного созвездия в другое, и завершает полный оборот в течение года. Круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца, назвали эклиптикой.

Созвездия, по которым проходит эклиптика, получили название зодиакальных (от греч. «зоон» — животное). Каждое зодиакальное созвездие Солнце пересекает примерно за месяц. Традиционно считается, что зодиакальных созвездий 12, хотя на самом деле эклиптика пересекает ещё и созвездие Змееносца.

Рис. 2.10. Движение Солнца по эклиптике

Рис. 2.11. Суточное движение Солнца на различных широтах

Как вы уже знаете, перемещение Солнца на фоне звёзд — явление кажущееся. Происходит оно вследствие годичного обращения Земли вокруг Солнца (рис. 2.10). Поэтому эклиптика представляет собой тот круг небесной сферы, по которому она пересекается с плоскостью земной орбиты. За сутки Земля проходит примерно 1 /₃₆₅часть своей орбиты. Вследствие этого Солнце перемещается на небе примерно на 1° за каждые сутки. Промежуток времени, в течение которого оно обходит полный круг по небесной сфере, назвали годом.

Из курса географии вам известно, что ось вращения Земли наклонена к плоскости её орбиты под углом 66°34ʹ. Следовательно, земной экватор имеет по отношению к плоскости орбиты наклон, равный 23°26ʹ. Таков наклон эклиптики к небесному экватору, который она пересекает в двух точках: весеннего и осеннего равноденствия. В эти дни (обычно 21 марта и 23 сентября) Солнце находится на небесном экваторе и имеет склонение 0°. Оба полушария Земли освещаются Солнцем одинаково: граница дня и ночи проходит точно через полюса, и день равен ночи во всех пунктах Земли. В день летнего солнцестояния (22 июня) Земля повёрнута к Солнцу своим Северным полушарием. Здесь стоит лето, на Северном полюсе — полярный день, а на остальной территории полушария дни длиннее ночи. В день летнего солнцестояния Солнце поднимается над плоскостью земного (и небесного) экватора на 23°26ʹ. В день зимнего солнцестояния (22 декабря), когда Северное полушарие освещается хуже всего, Солнце находится ниже небесного экватора на такой же угол 23°26ʹ.

В зависимости от положения Солнца на эклиптике меняется его высота над горизонтом в полдень — момент верхней кульминации. Измерив полуденную высоту Солнца и зная его склонение в этот день, можно вычислить географическую широту места наблюдения. Этот способ издавна использовался для определения местоположения наблюдателя на суше и на море.

Суточные пути Солнца в дни равноденствий и солнцестояний на полюсе Земли, на её экваторе и в средних широтах показаны на рисунке 2.11.

ВОПРОСЫ 1. Почему полуденная высота Солнца в течение года меняется? 2. В каком направлении происходит видимое годичное движение Солнца относительно звёзд?

УПРАЖНЕНИЕ 5 1. На какой высоте Солнце бывает 22 июня на Северном полюсе? 2. На какой географической широте Солнце бывает в полдень в зените 21 марта; 22 июня? 3. В какой день года проводились наблюдения, если полуденная высота Солнца на географической широте 49° была равна 17°30ʹ? 4. Полуденная высота Солнца равна 30°, а его склонение равно –19°. Определите географическую широту места наблюдения. 5. Определите полуденную высоту Солнца в Архангельске (географическая широта 65°) и Ашхабаде (географическая широта 38°) в дни летнего и зимнего солнцестояния. Каковы различия высоты Солнца: а) в один и тот же день в этих городах; б) в каждом из городов в дни солнцестояний? Какие выводы можно сделать из полученных результатов?

ЗАДАНИЕ 6 Найдите на звёздной карте эклиптику и проследите, по каким созвездиям она проходит.

ЗАДАНИЕ 7 Составьте в тетради таблицу, в которую запишите координаты Солнца в дни равноденствий и солнцестояний.

ЗАДАНИЕ 8 Определите положение Солнца на эклиптике и его экваториальные координаты на сегодняшний день. Для этого достаточно мысленно провести прямую от полюса мира к соответствующей дате на краю карты (приложить линейку). Солнце должно располагаться на эклиптике в точке её пересечения с этой прямой.

ЗАДАНИЕ 9 Установите звёздную карту на полночь того числа, когда выполняется это задание. Запишите несколько созвездий, которые будут видны в это время в южной, западной, северной и восточной стороне над горизонтом. Затем установите звёздную карту на полночь той даты, которая отличается от первой ровно на полгода. Снова запишите созвездия, видимые в различных сторонах горизонта. Сравнивая эти две записи, укажите, какие изменения

§ 7.ДВИЖЕНИЕ И ФАЗЫЛУНЫ

Луна — ближайшее к Земле небесное тело, её единственный естественный спутник. Находясь на расстоянии около 380 тыс. км от Земли, Луна обращается вокруг неё в том же направлении, в котором Земля вращается вокруг своей оси. За каждые сутки она перемещается относительно звёзд примерно на 13°, совершая полный оборот за 27,3 суток. Этот промежуток времени — период обращения Луны вокруг Земли в системе отсчёта, связанной со звёздами, — называется звёздным или сидерическим (от лат. sidus — звезда) месяцем.

Рис. 2.12. Смена лунных фаз

Собственного свечения Луна не имеет, а Солнце освещает только половину лунного шара. Поэтому по мере её движения по орбите вокруг Земли происходит изменение вида Луны — смена лунных фаз. В какое время суток Луна бывает над горизонтом, каким мы видим обращённое к Земле полушарие Луны — полностью освещённым или освещённым частично, — всё это зависит от положения Луны на орбите (рис. 2.12).

Если она расположена так, что обращена к Земле своей тёмной, неосвещённой стороной (положение 1), то мы не можем видеть Луну, но знаем, что она находится на небе где-то рядом с Солнцем. Эта фаза Луны называется новолунием. Двигаясь по орбите вокруг Земли, Луна примерно через трое суток придёт в положение 2. В это время её можно будет видеть по вечерам неподалёку от заходящего Солнца в виде узкого серпа. При наблюдении из Северного полушария Земли выпуклость серпа обращена вправо, в сторону зашедшего Солнца (рис. 2.13). При этом нередко бывает видна и остальная часть Луны, которая светится значительно слабее, так называемым пепельным светом. Это наша планета, отражая солнечные лучи, освещает ночную сторону своего спутника.

Рис. 2.13. Вечерняя видимость Луны

День ото дня серп Луны увеличивается по ширине, и его угловое расстояние от Солнца возрастает. Через неделю после новолуния мы видим половину освещённого полушария Луны — наступает фаза, называемая первой четвертью (см. рис. 2.12, положение 3).

В дальнейшем доля освещённого полушария Луны, видимая с Земли, продолжает увеличиваться до тех пор, пока не наступит полнолуние (положение 5). В этой фазе Луна находится на небе в стороне, противоположной Солнцу, и видна над горизонтом всю ночь — от его захода до восхода. После полнолуния фаза Луны начинает уменьшаться. Сокращается и её угловое расстояние от Солнца. Сначала на правом крае лунного диска появляется небольшой ущерб, который имеет форму серпа. Постепенно этот ущерб растёт (положение 6 ), а через неделю после полнолуния наступает фаза последней четверти (положение 7 ). В этой фазе, как и в первой четверти, мы снова видим половину освещённого полушария Луны, но теперь уже другую, которая в первой четверти была неосвещённой. Луна восходит поздно и видна в этой фазе по утрам (рис. 2.14). В последующем её серп, обращённый теперь выпуклостью влево (если смотреть из Северного полушария Земли), становится всё более и более узким (см. рис. 2.12, положение 8), постепенно сближаясь с Солнцем. В конце концов он скрывается в лучах восходящего Солнца — снова наступает новолуние.

Рис. 2.14. Утренняя видимость Луны

Полный цикл смены лунных фаз составляет 29,5 суток. Этот промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами называется синодическим месяцем (от греч. synodos — соединение). Ещё в глубокой древности у многих народов месяц, наряду с сутками и годом, стал одной из основных календарных единиц.

Рис. 2.15. Соотношение сидерического и синодического месяцев

Понять, почему синодический месяц длиннее сидерического, нетрудно, если вспомнить, что Земля движется вокруг Солнца. На рисунке 2.15 взаимное расположение Земли T и Луны Lсоответствует новолунию. Через 27,3 суток Луна займёт на небе прежнее положение относительно звёзд и будет находиться в точке L₁. За это время Земля, перемещаясь на 1° в сутки, пройдёт по орбите дугу в 27° и окажется в точке T₁. Луне, для того чтобы снова оказаться в новолунии L₂, придётся пройти по орбите такую же дугу (27°). На это потребуется немногим более двух суток, поскольку за сутки Луна смещается на 13°.

С Земли видна лишь одна сторона Луны, однако это не означает, что она не вращается вокруг своей оси. Проведём опыт с глобусом Луны, перемещая его вокруг глобуса Земли так, чтобы к нему всегда была обращена одна сторона лунного глобуса. Этого можно достичь лишь в том случае, если мы будем его поворачивать по отношению ко всем другим предметам, находящимся в классе. Полный оборот глобуса Луны вокруг оси завершится одновременно с тем, как завершится один оборот вокруг глобуса Земли. Это доказывает, что период вращения Луны вокруг своей оси равен сидерическому периоду её обращения вокруг Земли — 27,3 суток.

ВОПРОСЫ 1. В каких пределах изменяется угловое расстояние Луны от Солнца? 2. Как по фазе Луны определить её примерное угловое расстояние от Солнца? 3. На какую примерно величину меняется прямое восхождение Луны за неделю? 4. Какие наблюдения необходимо провести, чтобы заметить движение Луны вокруг Земли? 5. Какие наблюдения доказывают, что на Луне происходит смена дня и ночи? 6. Почему пепельный свет Луны слабее, чем свечение остальной части Луны, видимой вскоре после новолуния?

УПРАЖНЕНИЕ 6 1. Нарисуйте вид Луны между первой четвертью и полнолунием. В какое время суток она видна в такой фазе? 2. Луна видна вечером как серп, который обращён выпуклостью вправо и расположен невысоко над горизонтом. В какой стороне горизонта находится Луна? 3. Утром перед восходом Солнца виден серп Луны. Увеличится или уменьшится его ширина на следующие сутки? 4. Сегодня была видна полная Луна. В какое время суток она будет видна через неделю? Нарисуйте, как она будет выглядеть в это время. 5*. Сколько времени для наблюдателя,

§ 8.ЗАТМЕНИЯСОЛНЦА ИЛУНЫ

Как и любые физические тела, находящиеся недалеко от Солнца, Земля и Луна отбрасывают в противоположную от него сторону тени. Периодически во время новолуния может наступить ситуация, когда тень Луны попадет на Землю, и тогда в данной части нашей планеты произойдёт солнечное затмение — Луна заслонит Солнце. В полнолуние, наоборот, Луна может попасть в тень Земли, что вызовет потемнение яркого диска Луны. В этом случае говорят о лунном затмении.

Если бы плоскость орбиты, по которой Луна движется вокруг Земли, совпадала с плоскостью орбиты, по которой Земля обращается вокруг Солнца, то ежемесячно в момент новолуния происходило бы солнечное затмение, а в момент полнолуния — лунное. Этого не случается потому, что плоскость лунной орбиты наклонена к плоскости орбиты Земли под углом около 5°.

Именно поэтому, как показано на переднем плане рисунка 2.16, тень Луны в новолуние может пройти выше Земли, а в полнолуние сама Луна может пройти ниже земной тени. В это время положение орбиты Луны таково, что она пересекает плоскость орбиты Земли вблизи фаз первой и последней четверти. В каких же случаях затмения Солнца и Луны могут произойти?

Рис. 2.16. Периодичность затмений Солнца и Луны

Вы уже знаете, что направление оси вращения Земли в пространстве остаётся при движении нашей планеты вокруг Солнца неизменным. Мало меняется в течение года и положение плоскости лунной орбиты. Рассмотрим, как это повлияет на возможность наступления затмений. За три месяца Земля пройдёт четверть своего пути вокруг Солнца и займёт положение, показанное в правой части рисунка 2.16. Теперь плоскость лунной орбиты будет расположена так, что линия её пересечения с плоскостью земной орбиты направлена на Солнце. Поэтому Луна будет пересекать плоскость орбиты Земли (или находиться близ неё) в новолуние и полнолуние. Иначе говоря, двигаясь по небу, Луна приходит в ту точку эклиптики, где в этот момент находится Солнце, и загораживает его от нас.

В том случае, если Солнце целиком закрыто Луной, затмение называется полным. Если же случится так, что она закроет лишь часть Солнца, то затмение будет частным. Из-за небольшого изменения расстояний до Солнца и Луны может сложиться ситуация, что центры их видимых дисков на небе совпадают, но видимые размеры Луны окажутся чуть меньше, и она не закроет Солнце целиком, оставив от него яркое тонкое кольцо. Такое затмение называется кольцеобразным.

Когда Луна пересекает эклиптику в точке, диаметрально противоположной Солнцу, она сама полностью или частично скрывается в тени Земли. Лунные затмения, как и солнечные, могут быть полными или частными, но не могут быть кольцеобразными.

Условия, благоприятные для наступления затмений, сохраняются примерно на протяжении месяца. За это время произойдёт либо одно солнечное затмение, либо одно солнечное и одно лунное, либо два солнечных и одно лунное затмение. Следующее необходимое для наступления затмений расположение лунной орбиты повторится снова лишь спустя примерно полгода (177—178 суток), когда Земля пройдёт половину своего пути вокруг Солнца. В течение года на Земле обычно происходит два-три солнечных затмения и одно-два лунных. Максимальное число затмений за год — семь.

Лунные затмения хотя и происходят на Земле реже солнечных, но из каждой отдельной её точки видны чаще. Причина этого в том, что Луна, попавшая при затмении в земную тень, видна на всём полушарии Земли, где она в это время находится над горизонтом. Погружаясь в земную тень, Луна приобретает красноватую окраску различных оттенков. Цвет зависит от состояния земной атмосферы, которая, преломляя лучи Солнца и рассеивая их, всё же пропускает красные лучи внутрь конуса тени. Несколько часов затрачивает Луна, чтобы пересечь тень Земли. Полная фаза затмения длится около полутора часов.

Полное затмение Солнца можно наблюдать лишь там, где на Землю падает небольшое по размерам (диаметром не более 270 км) пятно лунной тени. Тень Луны со скоростью около 1 км/с движется по поверхности Земли примерно с запада на восток, поэтому в каждом пункте Земли полное затмение продолжается лишь несколько минут (вблизи экватора максимальная продолжительность составляет 7 мин 31 с). Путь, который проходит тень Луны, называется полосой полного солнечного затмения (рис. 2.17). В разные годы лунная тень пробегает по различным районам земного шара, поэтому полные солнечные затмения видны реже лунных. Так, например, в окрестностях Москвы в последний раз полное затмение было 19 августа 1887 г., а в следующий раз произойдёт только 16 октября 2126 г. Область видимости частных фаз солнечного затмения (её называют полутенью Луны) значительно больше тени, ее диаметр около 6000 км. В каждой точке Земли частные затмения Солнца бывают видны примерно раз в три года. Полутень есть и у Земли. При попадании в неё Луны происходят полутеневые лунные затмения, которые, как правило, с трудом заметны глазом и не столь интересны, как теневые.

Рис. 2.17. Полоса полного солнечного затмения 1 августа 2008 г.

Ещё в Древней Греции обратили внимание, что через каждые 6585,3 суток (18 лет 10 (11) суток 8 часов) после солнечного или лунного затмения происходит другое, очень похожее по своим характеристикам, но отличающееся областью видимости на Земле. Данный период был назван саросом. Он близок к периоду поворота оси лунной орбиты в пространстве (18,6 лет). Знание закономерностей движения Луны и Земли позволяет учёным с высокой степенью точности на сотни и тысячи лет вперёд вычислять моменты наступления затмений и знать, где на земном шаре они будут видны. Сведения о затмениях на ближайший год и условия их видимости содержатся, в частности, в «Школьном астрономическом календаре».

Располагая необходимыми данными о предстоящих затмениях, учёные получают возможность организовать экспедиции в полосу полного солнечного затмения. В момент полной фазы можно наблюдать внешние, наиболее разреженные слои атмосферы Солнца — солнечную корону, которая в обычных условиях с поверхности Земли не видна. В прошлом многие важные сведения о природе Солнца были получены именно во время полных затмений.

ВОПРОСЫ 1. Почему затмения Луны и Солнца не происходят каждый месяц? 2. Каков минимальный промежуток времени между солнечным и лунным затмениями? 3. Можно ли с обратной стороны Луны видеть полное солнечное затмение? 4. Какое явление будут наблюдать находящиеся на Луне космонавты, когда с Земли видно лунное затмение?

УПРАЖНЕНИЕ 7 1. Можно ли с Северного полюса Земли наблюдать солнечное затмение 15 октября; 15 апреля? Ответ поясните. 2. Можно ли с Северного полюса Земли видеть лунные затмения, происходящие в июне; в ноябре? Ответ поясните. 3. Укажите три признака, по которым можно отличить

Видимое движение звезд на различных географических широтах

Высота полюса мира над горизонтом

Ось Земли  экватору, а ось мира OP параллельна оси Земли, поэтому

Аналогично и для Южного полушария, из которого виден Южный полюс мира.

Высота видимого полюса мира над горизонтом равна

модулю географической широты места наблюдения h_p =  ϕ 

В зависимости от места наблюдения на Земле меняется вид звёздного неба и характер суточного движения звёзд

Наблюдение суточного движения звёзд на полюсе

На полюсах Земли ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор – с горизонтом.

Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе, Полярная звезда видна близ зенита. Над горизонтом находятся только звёзды Северного полушария небесной сферы (с положительным склонением).

На Южном полюсе, наоборот, видны только звёзды с отрицательным склонением.

В обоих случаях, двигаясь вследствие вращения Земли параллельно небесному экватору, звёзды остаются на неизменной высоте над горизонтом, не восходят и не заходят.

Наблюдение суточного движения звёзд в средних широтах

Для наблюдателя, при перемещении с Северного полюса в средние широты, высота Полярной звезды над горизонтом будет постепенно уменьшаться, одновременно угол между плоскостями горизонта и небесного экватора будет увеличиваться.

В средних широтах лишь часть звёзд Северного полушария неба никогда не заходит. Часть звёзд Южного полушария при этом никогда не восходит. Все остальные звёзды как Северного, так и

Южного полушария восходят и заходят.

Наблюдение суточного движения звёзд на экваторе

Ось мира располагается в плоскости горизонта, а небесный экватор проходит через зенит.

На экваторе в течение суток все светила побывают над горизонтом.

Высота светила в кульминации

Высота светила в верхней кульминации при δ

При своём суточном движении светила дважды пересекают небесный меридиан.

Момент пересечения светилом небесного меридиана называется кульминацией. В момент верхней кульминации светило достигает наибольшей высоты над горизонтом.

h_max = 90° – ϕ + δ

ϕ – географическая широта δ – склонение светила

Высота светила в верхней кульминации при δ>ϕ

h_max = 90° + ϕ – δ

ϕ – географическая широта δ – склонение светила

5. Как по виду звёздного неба и его вращению установить, что наблюдатель находится на Северном полюсе Земли?

6. В каком пункте земного шара не видно ни одной звёзды Северного небесного полушария?

Сделайте соответствующий чертеж.

1) Строим чертёж, учитывая, что

ü высота полюса мира над горизонтом равна географической широте:

ü склонение звезды отрицательное, значит она расположена к югу от небесного экватора.

2) Находим высоту верхней кульминации звездыh = 90° – ϕ + δ h = 90°– 50°– 26°=14°

2) Упражнение 4 (с. 31):

№2. Высота звезды Альтаир в верхней кульминации составляла 12°, склонение этой звезды равно +9°. Какова географическая широта места наблюдения?

Сделайте необходимый чертеж.

№3. Определите склонение звезды, верхняя кульминация которой наблюдалась в Москве (географическая широта 56°) на высоте 47° над точкой юга.

Как по виду звездного неба и его вращению установить что наблюдатель находится на северном полюсе

4. Определение географической широты по астрономическим наблюдениям

1. Высота полюса мира над горизонтом

Обратимся к рисунку 12. Мы видим, что высота полюса мира над горизонтом h_p=∠PCN, а географическая широта места φ=∠COR. Эти два угла (∠PCN и ∠COR) равны как углы со взаимно перпендикулярными сторонами: [OC] ⊥[CW], [OR] ⊥[CP]. Равенство этих углов дает простейший способ определения географической широты местности φ: угловое расстояние полюса мира от горизонта равно географической широте местности. Чтобы определить географическую широту местности, достаточно измерить высоту полюса мира над горизонтом, так как:

2. Суточное движение светил на различных широтах

Теперь мы знаем, что с изменением географической широты места наблюдения меняется ориентация оси вращения небесной сферы относительно горизонта. Рассмотрим, какими будут видимые движения-небесных светил в районе Северного полюса, на экваторе и на средних широтах Земли.

На полюсе Земли полюс мира находится в зените, и звезды движутся по кругам, параллельным горизонту (рис. 14, а). Здесь звезды не заходят и не восходят, их высота над горизонтом неизменная.

На средних географических широтах существуют как восходящие и заходящие звезды, так и те, которые никогда не опускаются под горизонт (рис. 14, б). Например, околополярные созвездия (см. рис. 10) на географических широтах СССР никогда не заходят. Созвездия, расположенные дальше от северного полюса мира, показываются ненадолго над горизонтом. А созвездия, лежащие около южного полюса мира, являются невосходящими.

Но чем дальше продвигается наблюдатель к югу, тем больше южных созвездий он может видеть. На земном экваторе, если бы днем не мешало Солнце, за сутки можно было бы увидеть созвездия всего звездного неба (рис. 14, в).

Упражнение 2

1. Как по виду звездного неба и его вращению установить, что вы прибыли на Северный полюс Земли?

2. Как суточные пути звезд расположены относительно горизонта для наблюдателя, находящегося на экваторе Земли? Чем они отличаются от суточных путей звезд, видимых в СССР, т. е. в средних географических широтах?

Задание 2

Измерьте при помощи эклиметра географическую широту вашей местности по высоте Полярной звезды и сравните ее с отсчетом широты по географической карте.

3. Высота светил в кульминации

Полюс мира при кажущемся вращении неба, отражающем вращение Земли вокруг оси, занимает неизменное положение над горизонтом на данной широте (см. рис. 12). Звезды за сутки описывают над горизонтом вокруг оси мира круги, параллельные небесному экватору. При этом каждое светило за сутки дважды пересекает небесный меридиан (рис. 15).

Рис. 15. Верхние и нижние кульминации светил

У не заходящего на данной широте φ светила М (см. рис. 15) видны (над горизонтом) обе кульминации, у звезд, которые восходят и заходят (M₁, М₂, М₃), нижняя кульминация происходит под горизонтом, ниже точки севера. У светила М₄, находящегося далеко к югу от небесного экватора, обе кульминации могут быть невидимы (светило невосходящее).

Найдем зависимость между высотой h светила М в верхней кульминации, его склонением δ и широтой местности φ. Для этого воспользуемся рисунком 16, на котором изображены отвесная линия ZZ’, ось мира РР’ и проекции небесного экватора QQ’ и линии горизонта NS на плоскость небесного меридиана (PZSP’N).

Рис. 16. Высота светила в верхней кульминации

Мы знаем, что высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места, т. е. h_p=φ. Следовательно, угол между полуденной линией NS и осью мира РР’ равен широте местности φ, т.е. ∠PON=h_р=φ. Очевидно, что наклон плоскости небесного экватора к горизонту, измеряемый ∠QOS, будет равен 90°-φ, так как ∠QOZ= ∠PON как углы с взаимно перпендикулярными сторонами (см. рис. 16). Тогда звезда М со склонением δ, кульминирующая к югу от зенита, имеет в верхней кульминации высоту

Из этой формулы видно, что географическую широту можно определить, измеряя высоту любого светила с известным склонением δ в верхней кульминации. При этом следует учитывать, что если светило в момент кульминации находится к югу от экватора, то его склонение отрицательно.

Пример решения задачи

Задача. Сириус (α Б. Пса, см. приложение IV) был в верхней кульминации на высоте 10°. Чему равна широта места наблюдения?

Обратите внимание на то, чтобы чертеж точно соответствовал условию задачи.

Упражнение 3

При, решении задач географические координаты городов можно отсчитать по географической карте.

1. На какой высоте в Ленинграде бывает верхняя кульминация Антареса (α Скорпиона, см. приложение IV)?

2. Каково склонение звезд, которые в вашем городе кульминируют в зените? в точке юга?

3. Докажите, что высота светила в нижней кульминации выражается формулой h=φ+δ-90°.

4. Какому условию должно удовлетворять склонение звезды, чтобы она была не заходящей для места с географической широтой φ? невосходящей?

Презентация «Видимое движение звёзд на различных географических широтах»

Код для использования на сайте:

Скопируйте этот код и вставьте себе на сайт

Для скачивания поделитесь материалом в соцсетях

После того как вы поделитесь материалом внизу появится ссылка для скачивания.

Подписи к слайдам:

Разумов Виктор Николаевич,

учитель МОУ «Большеелховская СОШ»

Лямбирского муниципального района Республики Мордовия

Высота полюса мира над горизонтом

Ось Земли  экватору, а ось мира OP параллельна оси Земли, поэтому

ZO1 отвесная линия: ZO1  SN.

Аналогично и для Южного полушария, из которого виден Южный полюс мира.

Высота видимого полюса мира над горизонтом равна

модулю географической широты места наблюдения

В зависимости от места наблюдения на Земле меняется вид звёздного неба и характер суточного движения звёзд

Наблюдение суточного движения звёзд на полюсе

На полюсах Земли ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор – с горизонтом.

Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе, Полярная звезда видна близ зенита. Над горизонтом находятся только звёзды Северного полушария небесной сферы (с положительным склонением).

На Южном полюсе, наоборот, видны только звёзды с отрицательным склонением.

В обоих случаях, двигаясь вследствие вращения Земли параллельно небесному экватору, звёзды остаются на неизменной высоте над горизонтом, не восходят и не заходят.

Для наблюдателя, при перемещении с Северного полюса в средние широты, высота Полярной звезды над горизонтом будет постепенно уменьшаться, одновременно угол между плоскостями горизонта и небесного экватора будет увеличиваться.

В средних широтах лишь часть звёзд Северного полушария неба никогда не заходит. Часть звёзд Южного полушария при этом никогда не восходит. Все остальные звёзды как Северного, так и Южного полушария восходят и заходят.

Наблюдение суточного движения звёзд в средних широтах

Ось мира располагается в плоскости горизонта, а небесный экватор проходит через зенит.

На экваторе в течение суток все светила побывают над горизонтом.

Наблюдение суточного движения звёзд на экваторе

Высота светила в верхней кульминации при δ ϕ

ϕ – географическая широта

δ – склонение светила

5. Как по виду звёздного неба и его вращению установить, что наблюдатель находится на Северном полюсе Земли?

6. В каком пункте земного шара не видно ни одной звёзды Северного небесного полушария?

Сделайте соответствующий чертеж.

равна географической широте:

2) Находим высоту верхней кульминации звезды

2) Упражнение 4 (с. 31):

№2. Высота звезды Альтаир в верхней кульминации составляла 12°, склонение этой звезды

равно +9°. Какова географическая широта места наблюдения?

Сделайте необходимый чертеж.

№3. Определите склонение звезды, верхняя кульминация которой наблюдалась в Москве

(географическая широта 56°) на высоте 47° над точкой юга.

ИНФОФИЗ

Как сказал.

Вопросы к экзамену

Для всех групп технического профиля

Список лекций по физике за 1,2 семестр

Учу детей тому, как надо учиться

Часто сталкиваюсь с тем, что дети не верят в то, что могут учиться и научиться, считают, что учиться очень трудно.

Урок 04. Практическая работа № 1 «Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты звёздного неба»

Практическая работа № 1

Тема: Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты звёздного неба

Цель: познакомиться с подвижной картой звёздного неба,

научиться определять условия видимости созвездий

научиться определять координаты звезд по карте

Ход работы:

Теория.

Вид звёздного неба изменяется из-за суточного вращения Земли. Изменение вида звёздного неба в зависимости от времени года происходит вследствие обращения Земли вокруг Солнца. Работа посвящена знакомству со звёздным небом, решению задач на условия видимости созвездий и определении их координат.

Подвижная карта звёздного неба изображена на рисунке.

Перед началом работы распечатать подвижную карту звездного неба, овал накладного круга вырезать по линии, соответствующей географической широте места наблюдения. Линия выреза накладного круга будет изображать линию горизонта. Звёздную карту и накладной круг наклеить на картон. От юга к северу накладного круга натянуть нить, которая покажет направление небесного меридиана.

Для определения местоположения небесного светила необходимо месяц, число, указанное на звёздной карте, совместить с часом наблюдения на накладном круге.

Небесный экватор — большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора. Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное полушарие, с вершиной в северном полюсе мира, и южное полушарие, с вершиной в южном полюсе мира. Созвездия, через которые проходит небесный экватор, называют экваториальными. Различают созвездия южные и северные.

Созвездия Северного полушария: Большая и Малая Медведицы, Кассиопея, Цефей, Дракон, Лебедь, Лира, Волопас и др.

К южным относятся Южный Крест, Центавр, Муха, Жертвенник, Южный Треугольник.

Полюс мира — точка на небесной сфере, вокруг которой происходит видимое суточное движение звёзд из-за вращения Земли вокруг своей оси. Направление на Северный полюс мира совпадает с направлением на географический север, а на Южный полюс мира — с направлением на географический юг. Северный полюс мира находится в созвездии Малой Медведицы с поляриссимой (видимая яркая звезда, находящаяся на оси вращения Земли) — Полярной звездой, южный — в созвездии Октант.

Туманность — участок межзвёздной среды, выделяющийся своим излучением или поглощением излучения на общем фоне неба. Ранее туманностями называли всякий неподвижный на небе протяжённый объект. В 1920-е годы выяснилось, что среди туманностей много галактик (например, Туманность Андромеды). После этого термин «туманность» стал пониматься более узко, в указанном выше смысле. Туманности состоят из пыли, газа и плазмы.

Эклиптика — большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца. Плоскость эклиптики — плоскость обращения Земли вокруг Солнца (земной орбиты).

В зависимости от места наблюдателя на Земле меняется вид звездного неба и характер суточного движения звезд. Cуточные пути светил на небесной сфере — это окружности, плоскости которых параллельны небесному экватору.

Рассмотрим, как изменяется вид звездного неба на полюсах Земли. Полюс — это такое место на земном шаре, где ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор — с горизонтом.

Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе Земли, Полярная звезда будет располагаться в зените, звёзды будут двигаться по кругам, параллельным математическому горизонту, который совпадает с небесным экватором. При этом над горизонтом будут видны все звёзды, склонение которых положительно (на Южном полюсе, наоборот, будут видны все звезды, склонение которых отрицательно), а их высота в течение суток не будет изменяться.

Переместимся в привычные для нас средние широты. Здесь уже ось мира и небесный экватор наклонены к горизонту. Поэтому и суточные пути звёзд также будут наклонены к горизонту. Следовательно, на средних широтах наблюдатель сможет наблюдать восходящие и заходящие звёзды.

Под восходом понимается явление пересечения светилом восточной части истинного горизонта, а под заходом — западной части этого горизонта.

Помимо этого, часть звёзд, располагающихся в северных околополярных созвездиях, никогда не будут опускаться за горизонт. Такие звёзды принято называть незаходящими.

А звёзды, расположенные около Южного полюса мира для наблюдателя на средних широтах будут являться невосходящими.

Отправимся дальше — на экватор, географическая широта которого равна нулю. Здесь ось мира совпадает с полуденной линией (то есть располагается в плоскости горизонта), а небесный экватор проходит через зенит.

Суточные пути всех, без исключения, звёзд перпендикулярны горизонту. Поэтому находясь на экваторе, наблюдатель сможет увидеть все звёзды, которые в течение суток восходят и заходят.

Вообще, для того, чтобы светило восходило и заходило, его склонение по абсолютной величине должно быть меньше, чем .

Если , то в Северном полушарии она будет являться незаходящей (для Южного — невосходящей).

Тогда очевидно, что те светила, склонение которых , являются невосходящими для Северного полушария (или незаходящими для Южного).

Экваториальная система координат — это система небесных координат, основной плоскостью в которой является плоскость небесного экватора.

Экваториальные небесные координаты:

1. Склонение (δ) — угловое расстояние светила М от небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения. Обычно выражается в градусах, минутах и секундах дуги. Склонение положительно к северу от небесного экватора и отрицательно к югу от него. Объект на небесном экваторе имеет склонение 0°. Склонение северного полюса небесной сферы равно +90° Склонение южного полюса равно −90°.

2. Прямое восхождение светила (α) — угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора, от точки весеннего равноденствия до точки пересечения небесного экватора с кругом склонения светила.

Последовательность выполнения практической работы:

Задачи практической работы:

Задача 1. Определите экваториальные координаты Альтаира (α Орла), Сириуса (α Большого Пса) и Веги (α Лиры).

Задача 2. Используя карту звёздного неба, найдите звезду по её координатам: δ = +35о; α = 1ч 6м.

Задача 3. Определите, какой является звезда δ Стрельца, для наблюдателя, находящего на широте 55о 15ʹ. Определить, восходящей или невосходящей является звезда двумя способами: с использованием накладного круга подвижной карты звездного неба и с использованием формул условия видимости звезд.

Практический способ. Располагаем подвижный круг на звездной карте и при его вращении определяем, является звезда восходящей или невосходящей.

Теоретичекий способ.

Используем формулы условия видимости звезд:

Если , то звезда является восходящей и заходящей.

Если , то звезда в Северном полушарии является незаходящей

Если , то звезда в Северном полушарии является невосходящей.

Задача 4. Установить подвижную карту звёздного 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.

Задача 5. Найти созвездия, расположенные между точками запада и севера, 10 октября в 21 час. Проверить правильность определения визуальным наблюдением звёздного неба.

Задача 6. Найти на звёздной карте созвездия с обозначенными в них туманностями и проверить, можно ли их наблюдать невооруженным глазом глазом на день и час выполнения лабораторной работы.

Задача 7. Определить, будут ли видны созвездия Девы, Рака. Весов в полночь 15 сентября? Какое созвездие в это же время будет находиться вблизи горизонта на севере?

Задача 9. На карте звёздного неба найти пять любых перечисленных созвездий: Большая Медведица, Малая Медведица, Кассиопея, Андромеда, Пегас, Лебедь, Лира, Геркулес, Северная корона – и определить приближённо небесные координаты (склонение, и прямое восхождение) a-звёзд этих созвездий.

Задача 10. Определить, какие созвездия будут находиться вблизи горизонта на Севере, Юге, Западе и Востоке 5 мая в полночь.

Контрольные вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

3. Сколько на сегодняшний день созвездий? (Сегодня есть 88 созвездий. Созвездия различны по занимаемой площади на небесной сфере и количеству звезд в них.)

5. Что такое карта неба? ( Это изображение звёздного неба или его части на плоскости. Карту неба астрономы разделили на 2 части: южную и северную (по аналогии с полушариями Земли.)

6. Что такое небесный экватор? (Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора.)

По окончанию практической работы студент должен представить отчет.

Отчёт должен включать ответы на все указанные пункты порядка выполнения работы и ответы на контрольные вопросы.

Список литературы

1. Воронцов-Вельяминов Б. А., Страут Е. К. «Астрономия. 11 класс». Учебник с электронным приложением — М.: Дрофа, 2017

2. Р. А. Дондукова «Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты» Руководство по проведению лабораторных работ М.: «Высшая школа» 2000

Методическая разработка урока по теме: «Видимое движение звезд на различных географических широтах»

Выберите документ из архива для просмотра:

Выбранный для просмотра документ Видимое движение звезд на различных географических широтах.ppt

Курс повышения квалификации

Развитие ИКТ-компетенции обучающихся в процессе организации проектной деятельности при изучении курсов истории

Курс повышения квалификации

Интерактивные технологии в обучении и воспитании

Курс профессиональной переподготовки

Организация деятельности тренера по плаванию

«Формирование семейных ценностей у школьников на уроках литературы в условиях реализации ФГОС ООО»

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Описание презентации по отдельным слайдам:

ВИДИМОЕ ДВИЖЕНИЕ ЗВЁЗД НА РАЗЛИЧНЫХ
ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ШИРОТАХ

Высота полюса мира над горизонтом

Аналогично и для Южного полушария, из которого виден Южный полюс мира.

Высота видимого полюса мира над горизонтом равна
модулю географической широты места наблюдения

В зависимости от места наблюдения на Земле меняется вид звёздного неба и характер суточного движения звёзд

Наблюдение суточного движения звёзд на полюсе
На полюсах Земли ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор – с горизонтом.

Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе, Полярная звезда видна близ зенита. Над горизонтом находятся только звёзды Северного полушария небесной сферы (с положительным склонением).

На Южном полюсе, наоборот, видны только звёзды с отрицательным склонением.

В обоих случаях, двигаясь вследствие вращения Земли параллельно небесному экватору, звёзды остаются на неизменной высоте над горизонтом, не восходят и не заходят.

Для наблюдателя, при перемещении с Северного полюса в средние широты, высота Полярной звезды над горизонтом будет постепенно уменьшаться, одновременно угол между плоскостями горизонта и небесного экватора будет увеличиваться.

В средних широтах лишь часть звёзд Северного полушария неба никогда не заходит. Часть звёзд Южного полушария при этом никогда не восходит. Все остальные звёзды как Северного, так и Южного полушария восходят и заходят.

Наблюдение суточного движения звёзд в средних широтах

Ось мира располагается в плоскости горизонта, а небесный экватор проходит через зенит.

На экваторе в течение суток все светила побывают над горизонтом.
Наблюдение суточного движения звёзд на экваторе

Высота светила
в кульминации

Высота светила в верхней кульминации при δ ϕhmax = 90° + ϕ – δ δПолярная звез. » onclick=»aa_changeSlideByIndex(9, 0, true)» >

Высота светила в верхней кульминации при δ>ϕ
hmax = 90° + ϕ – δ
δ
Полярная звезда
Горизонт
Небесный экватор
ϕ – географическая широта
δ – склонение светила
Полюс мира

Вопросы (с.30)
5. Как по виду звёздного неба и его вращению установить, что наблюдатель находится на Северном полюсе Земли?
6. В каком пункте земного шара не видно ни одной звёзды Северного небесного полушария?

Небесный экватор
Горизонт
Полярная звезда
Полюс мира
О

Домашнее задание
1) § 5.
2) Упражнение 4 (с. 31):
№2. Высота звезды Альтаир в верхней кульминации составляла 12°, склонение этой звезды
равно +9°. Какова географическая широта места наблюдения?
Сделайте необходимый чертеж.
№3. Определите склонение звезды, верхняя кульминация которой наблюдалась в Москве
(географическая широта 56°) на высоте 47° над точкой юга.

Выбранный для просмотра документ Видимое движение звезд на различных географических широтах.doc

Тема: «Видимое движение звезд на различных географических широтах»

Цели урока:
Личностные: самостоятельно управлять собственной познавательной деятельностью.
Метапредметные: характеризовать особенности суточного движения звезд на различных географических широтах Земли, аналитически доказывать возможность визуального наблюдения светила на определенной географической широте Земли.
Предметные: формулировать определения терминов и понятий «высота звезды», «кульминация», объяснять наблюдаемые невооруженным глазом движения звезд и Солнца на различных географических широтах.

3. Изучение нового материала. Показ презентации.

Высота полюса мира над горизонтом

4. Закрепление. Вопросы стр. 30. Упр.

5. Домашнее задание. § 5. Упражнение 4 № 2.

«Кинетический имидж учителя и его невербальное влияние на учеников»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

«Начало учебного года современного учителя»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Дистанционные курсы для педагогов

311 лекций для учителей,
воспитателей и психологов

Получите свидетельство
о просмотре прямо сейчас!

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 885 223 материала в базе

«Нейроигры для детей от 1 до 7»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

«Управление знаниями и интеллектуальным капиталом образовательного учреждения»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Настоящий материал опубликован пользователем Другова Елена Николаевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Автор материала

Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов

Дистанционные курсы
для педагогов

663 курса от 690 рублей

Выбрать курс со скидкой

Выдаём документы
установленного образца!

«Игровые приемы как методы изучения географии в школе»

«Цифровые трансформации и инновационные компетенции: как успевать бежать в два раза быстрее?»

«Актуальные психологические проблемы современного старшеклассника, сущность и пути преодоления»

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Видимое движение звезд на различных географических широтах

Курс повышения квалификации

Развитие ИКТ-компетенции обучающихся в процессе организации проектной деятельности при изучении курсов истории

Курс повышения квалификации

Интерактивные технологии в обучении и воспитании

Курс профессиональной переподготовки

Организация деятельности тренера по плаванию

«Формирование семейных ценностей у школьников на уроках литературы в условиях реализации ФГОС ООО»

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

Описание презентации по отдельным слайдам:

ВИДИМОЕ ДВИЖЕНИЕ ЗВЁЗД НА РАЗЛИЧНЫХ
ГЕОГРАФИЧЕСКИХ ШИРОТАХ
10 класс

Задачи урока
Знать и объяснять изменение вида звездного небо в течение суток
Уметь решать задачи на определение географической широты, кульминации и высоты светила.

Немного географии
Определите широту и долготу точек

1. Высота полюса мира над горизонтом

Высота видимого полюса мира над горизонтом равна модулю географической широты места наблюдения hp= |ϕ|

В зависимости от места наблюдения на Земле меняется вид звёздного неба и характер суточного движения звёзд
Движение светил на разных широтах

Наблюдение суточного движения звёзд на полюсе
На полюсах Земли ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор – с горизонтом.

Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе, Полярная звезда видна близ зенита. Над горизонтом находятся только звёзды Северного полушария небесной сферы (с положительным склонением).

На Южном полюсе, наоборот, видны только звёзды с отрицательным склонением.

В обоих случаях, двигаясь вследствие вращения Земли параллельно небесному экватору, звёзды остаются на неизменной высоте над горизонтом, не восходят и не заходят.

Для наблюдателя, при перемещении с Северного полюса в средние широты, высота Полярной звезды над горизонтом будет постепенно уменьшаться, одновременно угол между плоскостями горизонта и небесного экватора будет увеличиваться.

В средних широтах лишь часть звёзд Северного полушария неба никогда не заходит. Часть звёзд Южного полушария при этом никогда не восходит. Все остальные звёзды как Северного, так и Южного полушария восходят и заходят.

Наблюдение суточного движения звёзд в средних широтах

Ось мира располагается в плоскости горизонта, а небесный экватор проходит через зенит.

На экваторе в течение суток все светила побывают над горизонтом.
Наблюдение суточного движения звёзд на экваторе

2. Высота светила
в кульминации

Верхняя и нижняя кульминация светила при δ ϕδПолярная звездаГоризонтНебесный экваторϕ. » onclick=»aa_changeSlideByIndex(13, 0, true)» >

Сириус (α Б. Пса, см. приложение IV) был в верхней кульминации на высоте 10°. Чему равна широта места наблюдения?
Пример решения задачи

Сириус (α Б. Пса, см. приложение IV) был в верхней кульминации на высоте 10°. Чему равна широта места наблюдения?
Пример решения задачи

Сириус (α Б. Пса, см. приложение IV) был в верхней кульминации на высоте 10°. Чему равна широта места наблюдения?
Пример решения задачи

Рисунок к задаче
ϕ = 63°
ϕ = 63°
δ=-17°

Небесный экватор
Горизонт
Полярная звезда
Полюс мира
О

Вопросы
Как по виду звёздного неба и его вращению установить, что наблюдатель находится на Северном полюсе Земли?

Вопросы
В каком пункте земного шара не видно ни одной звёзды Северного небесного полушария?
На Северном полюсе не будет видно ни одной звезды южного полушария, а на Южном полюсе, соответственно, ни одной звезды северного

Сделайте соответствующий чертеж.

Небесный экватор
Горизонт
Полярная звезда
Полюс мира
О

Домашнее задание
1) § 5, стр 23, задача 4 стр 22 (письменно)

Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей

Более 2 500 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения

«Кинетический имидж учителя и его невербальное влияние на учеников»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

«Начало учебного года современного учителя»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Дистанционные курсы для педагогов

Видеолекции для
профессионалов

Найдите материал к любому уроку, указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

5 885 223 материала в базе

Материал подходит для УМК

«Астрономия (базовый уровень)», Чаругин В.М.

5. Видимое движение планет и Солнца

«Нейроигры для детей от 1 до 7»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

«Управление знаниями и интеллектуальным капиталом образовательного учреждения»

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Ищем педагогов в команду «Инфоурок»

Другие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.

Настоящий материал опубликован пользователем Бухинская Лариса Витальевна. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт

Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.

Автор материала

Московский институт профессиональной
переподготовки и повышения
квалификации педагогов

Дистанционные курсы
для педагогов

663 курса от 690 рублей

Выбрать курс со скидкой

Выдаём документы
установленного образца!

«Инновация. Инновационные технологии»

«Атлас новых профессий – что мы должны об этом знать? Зачем он нам нужен и его значение?»

«Медиация как инструмент разрешения конфликтов в образовательной среде»

Подарочные сертификаты

Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.

Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.

Как по виду звездного неба и его вращению установить что наблюдатель находится на северном полюсе

§ 5. В идимое движение звёзд на различных географических широтах

1. Высота полюса мира над горизонтом

Рис. 2.5. Высота полюса мира над горизонтом

Рис. 2.6. Суточное движение светил на полюсе Земли

В зависимости от места наблюдателя на Земле меняется вид звёздного неба и характер суточного движения звёзд.

Проще всего разобраться в том, что и как происходит, на полюсах Земли. Полюс — такое место на земном шаре, где ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор — с горизонтом (рис. 2.6). Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе, Полярная звезда видна близ зенита. Здесь над горизонтом находятся только звёзды Северного полушария небесной сферы (с положительным склонением). На Южном полюсе, наоборот, видны только звёзды с отрицательным склонением. В обоих случаях, двигаясь вследствие вращения Земли параллельно небесному экватору, звёзды остаются на неизменной высоте над горизонтом, не восходят и не заходят.

Рис. 2.7. Суточное движение светил в средних широтах

Рис. 2.8. Высота светила в кульминации

Отправимся с Северного полюса в привычные средние широты. Высота Полярной звезды над горизонтом будет постепенно уменьшаться, одновременно угол между плоскостями горизонта и небесного экватора будет увеличиваться. Как видно из рисунка 2.7, в средних широтах (в отличие от Северного полюса) лишь часть звёзд Северного полушария неба никогда не заходит. Часть звёзд Южного полушария при этом никогда не восходит. Все остальные звёзды как Северного, так и Южного полушария восходят и заходят.

2. Высота светила в кульминации

Таким образом, мы получаем следующую формулу, связывающую высоту светила в кульминации над южным горизонтом с его склонением и географической широтой места наблюдения:

Можно показать, что данные формулы справедливы и для Южного полушария Земли.

Зная склонение светила и определив из наблюдений его высоту в кульминации, можно узнать географическую широту места наблюдения.

Рис. 2.9. Суточное движение светил на экваторе

В опросы 1. В каких точках небесный экватор пересекается с линией горизонта? 2. Как располагается ось мира относительно оси вращения Земли; относительно плоскости небесного меридиана? 3. Какой круг небесной сферы все светила пересекают дважды в сутки? 4. Как располагаются суточные пути звёзд относительно небесного экватора? 5. Как по виду звёздного неба и его вращению установить, что наблюдатель находится на Северном полюсе Земли? 6. В каком пункте земного шара не видно ни одной звезды Северного небесного полушария?

Ориентирование по Полярной звезде

Сориентироваться на незнакомой местности без использования специальных гаджетов можно благодаря сиянию Полярной звезды. Её близкое и неизменное расположение к географическому полюсу помогут вычислить северное направление и в дальнейшем определить стороны света. Поэтому знания о том, как найти звезду, всегда могут пригодиться как опытным ориентировщикам, так и начинающим туристам.

Общее описание Полярной звезды

Северная полярная звезда Земли — это не одиночное небесное тело. Она состоит из главного светящегося объекта под названием α Umi Аа и прилегающих спутников α Umi B и α Umi Ab. Кроме того, существуют еще два космических компонента α Umi С и α Umi D, которые удаленно относятся к ней.

В Малую Медведицу включается именно спутник α Umi B, обнаруженный английским астрономом Уильямом Гершелем в 1780 году. Эта группа звезд является одной из самых легко узнаваемых, как и созвездия Большой Медведицы, Кассиопеи и пояса Ориона.

Человечеству известны следующие факты:

Полярная звезда — самая яркая на звездном небе, что очень помогает в процессе ориентирования в ночное время. На её положение основываются не только путешественники, но и рыбаки, охотники. А в затруднительных случаях знания о поиске сторон горизонта по Полярной звезде могут спасти человеку жизнь.

Как найти Полярную звезду на небе

Полярная звезда в созвездии Малой Медведицы является самым ярким светилом, однако её легко можно спутать с другой. Поэтому в первую очередь поиск этого звёздного ориентира на небесной сфере производится с помощью созвездий. Данный метод отличается точностью, так как взаимосвязанные светила не перемещаются относительно друг друга.

Проводить поиски и вычисления на звёздном небе лучше в не пасмурную погоду, когда оно не заслоняется облаками и полностью просматривается. При этом искать Северную звезду можно и не только основываясь на положение близких к ней групп светящихся космических тел.

Схема как найти полярную звезду

По Большой Медведице

Первый способ позволяет просто и быстро найти Полярную звезду в любое время года. Созвездие Большой Медведицы, в отличие от Малой, более заметно и знакомо даже не опытным наблюдателям.

В Северном полушарии Медведица виднеется в течение всего календарного года, но за это время меняет своё положение. Это значит, что зимой она находится возле линии горизонта. Затем против часовой стрелки движется к востоку, при этом “хвост” направлен вниз, и поздней весной достигает зенита. Летом движется вниз на западной стороне.

Всматриваясь в ночное небо, кажется, что Большая Медведица объединяет всего 7 небесных светил, однако на самом деле их гораздо больше. Найти цефеиду по этому созвездию не только просто, но и очень интересно. Для этого необходимо следовать алгоритму действий:

Важно! Используя данный метод поиска Северной звезды, нужно убедиться, что линией соединяются именно Большая и Малая Медведицы. При этом у основного большого созвездия должны отчётливо виднеться 7 звёзд. Новички часто путают настоящую Полярную с Венерой или одинокой звездой Сириус, так как они сильно бросаются в глаза в процессе вычислений.

С помощью компаса и карты

Не исключено, что звёздное небо не будет идеально просматриваться. Погодные условия и местоположения путника могут усложнить поиски Полярной звезды. Но если срочно необходимо определить где север и, соответственно, другие стороны горизонта, можно использовать такие приспособления для ориентировщиков, как карта и компас.

Если работа ведется не с электронным, а магнитным компасом, необходимо учитывать действие магнитных полей на стрелку прибора. При расчетах делается поправка на величину магнитного склонения. Так Путеводный ориентир будет определен точнее.

Метод с картой и компасом заключается в следующем:

Для чистоты измерений, нужно соблюдать основное правило: исследования не должны проводиться вблизи ЛЭП или железных дорог. Иначе электромагнитные волны исказят показания. В случае отсутствия прибора, можно сделать самодельный компас.

По Кассиопее

Северную звезду помогают найти и другие группы связанных светил. Метод с помощью известного созвездия Кассиопея не сложнее, чем использование Большой Медведицы.

Кассиопея расположена на противоположной стороне от большого ковша. Данные созвездия отчётливо виднеются на ночном небе, как и Путеводная звезда. Она находится между ними.

Проведение расчётов по этому методу основывается на следующих действиях:

Этот метод помогает ориентироваться на местности в летнее время года, если наблюдать находится вблизи экватора. В этом месте Большая Медведица расположена за линией горизонта, поэтому наблюдение за созвездием становится невозможным.

По звезде Лебедя

Отыскать цефеиды на небесной сфере с помощью звезды Лебедя способны люди, у которых имеются определённые навыки в астрономии. Этот метод считается сложным, так как Лебедь — это не самая яркое и заметное светило. Однако поиск по Лебедю может помочь в случае, когда облака заслоняют часть неба и даже саму Полярную.

Для проведения исследования необходимо проделать следующее:

По Ориону

Этот способ также считается не простым, но его можно использовать при опыте проведения вычислений в астрометрии. Поиск по Ориону пригодится в том случае, если определить северное направление сложно из-за облаков, перекрывающих части небесной карты.

Как искать Путеводную звезду с помощью созвездия Ориона:

Способ поиска ориентира с помощью созвездия Ориона используется только в осенне-зимний период. Во-первых, именно в это время светила находятся на верном расстоянии, при котором можно точно определить север. Во-вторых, пояс Ориона виден на небе Северного полушария только осенью и зимой.

Как ориентироваться по Полярной звезде

В случаях, когда у заблудившегося путника нет возможности воспользоваться современными гаджетами или компасом для навигации на местности, нельзя паниковать и забывать об альтернативных методах использования природных ориентиров. В северных районах наиболее распространённый способ — это ориентирование по Полярной звезде.

Существует несколько преимуществ определения сторон горизонта именно по данному светилу. Полярная звезда всегда находится вблизи земной оси вращения, поэтому её положение почти неизменно. А также звезду можно разглядеть без специального оборудования, невооруженным взглядом. Благодаря этому вычисления по ночному небу становятся простыми и доступными для любого путника.

Направление на север

Даже не опытным туристам известно, как ориентироваться по Полярной звезде, наблюдая за Путеводным светилом. Для этого необходимо повернуться лицом к ней и представить прямую линию, которая направляется перпендикулярно к горизонту.

Так точно перед лицом наблюдателя окажется север, за спиной, соответственно, юг. От точки пересечения луча с линией поверхности Земли восток расположен с правой стороны, а запад — с левой.

Обратите внимание! Данный метод может быть точнее показаний компаса. При этом он не отличается сложностью. Однако использовать Северную звезду в качестве ориентира можно только в темное время суток.

Как определить широту

Северное светило обладает ещё одной исключительной особенностью. Измеряя её высоту над горизонтом, можно определить широту.

Из-за близкого расположения к географическому полюсу этот небесный объект практически не перемещается, однако в зависимости от места наблюдения видно, что высота светила над линией горизонта варьируется. Если проводить вычисления на Северном полюсе, светило окажется в зените, а на экваторе, оно будет находиться, почти касаясь линии горизонта. В итоге значение угла будет равняться широте той или иной местности.

Мореплаватели прошло времени всегда знали, как определить широту своего местонахождения, и проделывали измерения высоты звёздного ориентира каждую ночь.

Как еще называют Полярную звезду

Название рассматриваемого объекта исходит из положения на небе. По этой же причине часто можно услышать, что её именуют Северной или Путеводной.

Варианты о том, как называется Полярная звезда, встречались и в древности. Некоторые народы обозначали ее как своеобразный кол, который вбит в земной небосвод, а вокруг неё движутся остальные небесные тела. В связи с этим встречаются такие её определения, как Небесный кол, Кол-звезда или Северный гвоздь.

Почему Полярная звезда так известна

Если наблюдать за ночным небом, то Полярную звезду не сразу можно распознать. Существует мнение, что она намного ярче других или светится другим цветом. Однако это ошибочное представление о звезде.

Этот объект знаменит по другим причинам. Во-первых, данное светило близко находится к географическому полюсу. Наблюдая за ней, можно всегда найти север. Благодаря этому люди веками выстраивали точные маршруты, путешествовали, не сбиваясь с пути, даже в море.

Во-вторых, в течение 24 часов все звёздные объекты совершают полный оборот, а Путеводная звезда не меняет своего положения. Объяснением этому является расположение точно на линии, соединяющей север и юг, а также в центре, вокруг которого совершается вращение остальных светящихся объектов на небесной сфере.

В-третьих, за счёт Полярной звезды можно не только сориентироваться и определить стороны света, но и вычислить широту своего местонахождения. Для этого необходимо определить её высоту, которая предоставляет собой угол между направлением на звезду и горизонтом. Найденное число и будет являться широтой.

С давних времен небесная точка на полюсе мира имела большое значение для астрономии, а также ценилась мировыми путешественниками и первооткрывателями. При этом только жители Северных районов могут её обнаружить. В южном полушарии нет яркого ориентира, приближенного к мысленной линии полюса.

Полярная звезда не меняет своего положения на небе

Интересные факты о Полярной звезде

Полярная звезда не является самой яркой на небе

Многие люди, не имеющие глубоких знаний в астрономии, полагают, что Полярная звезда самая знаменитая, а значит самая яркая. Это достаточно распространённое заблуждение.

Данное космическое тело занимает 46 место в списке самых ярких светил. Поэтому если проводить наблюдение за звёздным небом в городской среде, то Полярную звезду отыскать не просто. При этом она считается самым ярким объектом в созвездии Малой Медведицы.

Причина такого ошибочного мнения кроется не только в общей известности, но и в её роли, как основного природного ориентира. Однако основной особенностью Полярной считается её неподвижное состояние, благодаря местоположению вблизи оси вращения Земли.

Полярная звезда стала ярче с течением времени

Вывод о том, что цефеида ранее была менее яркой — это доказанный факт. Показатель яркости увеличился на 15 % за последние 100 лет.

Ученый Скотт Энгл решил не останавливаться на изученном и проанализировать материалы работ астрономов прошлого, начиная с Птолемея (137 год н.э.). После проведенного исследования, он сделал вывод о том, что светящийся небесный объект на полюсе на данный момент стал более ярким в 2,5 раза, чем 2000 лет назад. Эти результаты противоречат современной теории о звездной эволюции, тем не менее, они были опубликованы в популярном научном журнале Science.

Полярная звезда имеет множество имен

Альфа Малой Медведицы является Полярной только для Земли

Данное светило имеет особое положение только на небе Земли. Оси вращения других планет не совпадают с земной, точно так же, как и наклон к орбитам. Поэтому для каждой планеты на полюсе зафиксирована своя Поляриссима.

Например, Киносура видна и на Марсе. Но для него в качестве Полярной звезды на юге определена Каппа Парусов, а на Северном полюсе расположены две звезды — Садр и Денеб, которые относятся к созвездию Северного креста.

Возраст сверхгиганта

На данный момент цефеида относится к классу сверхгигантов, жизненный цикл которых кратковременен. Такие звезды являются очень старыми по своим физическим характеристикам, однако это не означает, что их фактический возраст действительно большой. На самом деле цефеиде не больше 70-80 миллионов лет.

На сегодняшний момент можно разглядеть, что она имеет жёлтый цвет. Но звезда не всегда была сверхгигантом. Вероятнее всего в начале своего появления она была светло-голубой и имела температуру выше примерно в три раза нынешней.

Самая необычная цефеида

Нестабильность звездного свечения возникает по причине преобразования водорода в гелий. В результате чего ядро сжимается, а внешняя оболочка, наоборот, расширяется. Так звезда испытывает колебания не только в блеске, но и температуре и размерах.

Для глаз человека такие изменения не заметны. Тем не менее, пульсации Северной звезды имеют точную периодичность. На данный момент зафиксировано, что колебания повторяются каждые 3,97 суток.

Полярная звезда является одной из самых интересных и необычных изученных космических тел. Она представляет собой целую систему из трех звезд, одна из которых совершает определенные пульсации. А её местоположение на небе даёт возможность ориентироваться без использования специальных технических средств и составлять маршруты на незнакомой местности.

Была ли полезна для Вас данная информация? Поделитесь в комментариях!

Видео по теме