Определение расстояний до звёзд. Расстояния до звёзд определяются по методу параллакса. Он известен более 2 тысяч лет, а к звездам его стали применять. — презентация

Занимаясь исследованиями космоса и неба, учёные установили, что всё вокруг находится в движении. История возникновения координат и их системы началась ещё в древности. Очевидно, что разработка системы координат связана с потребностью ориентирования на местности, и пониманием структуры небесной поверхности.

Небо над облаками

Для определения расположения и перемещения объектов человечество разработало целую систему методов и способов. Более того, придумали специальные числовые и символичные обозначения. На самом деле, систем, определяющих точки положения объектов, несколько. Главным образом отличаются они выбором главной плоскости и пунктом отсчёта. Так как, наблюдая с Земли, мы видим небо в виде сферы, то координаты в астрономии тоже сферические. Кроме того, они представляют некие дуги кругов сферы. Стоит отметить, что исчисляются они в градусах, иногда в часах.

Горизонтальная система координат

В ней математический горизонт выступает главной плоскостью. А полюса составляют зенит и надир. Горизонтальной системой координат пользуются для наблюдений с Земли. Это возможно и невооружённым глазом, и с помощью телескопа. Наблюдают за звёздами и перемещением объектов на небе. Разумеется, что в рамках Солнечной системы.

Горизонтальная система координат

Разумеется, наблюдение и измерение происходит постоянно. Потому как движение небесных тел происходит непрерывно.

Некоторые определения в системе координат

Отвесная линия представляет собой прямую, проходящую через центр неба. К тому же она совпадает с течением нити отвеса относительно точки наблюдения. Для наблюдателя данная прямая вертикально пересекает центр планеты и место наблюдения.

Зенит и надир это две противоположности. Как известно, отвесная линия пересекается с небом над головой наблюдателя-это и есть зенит. Собственно, надир оказывается полярной по диаметру точкой.

Математический горизонт является огромным кругом небесной сферической поверхности. Его область перпендикулярна отвесной линии. Что важно, он делит всю поверхность неба пополам. Более того, эти части называют видимой и невидимой для наблюдателя. Первая имеет верхнюю точку в зените, а вторая в надире.

В то же время, математический горизонт никогда не соответствует видимому горизонту. Так как, во-первых, поверхность Земли неровная. Как следствие, высшая точка наблюдения разная. А во-вторых, по причине искривления лучей в атмосфере нашей планеты.

Горизонтальные координаты в астрономии составляют высота светила и зенитное расстояние. Помимо этого, есть ещё азимут. Высота светила это дуга его вертикала от математического горизонта до направления на само светило. Границы высоты к зениту равны от 0° до +90°.и наоборот к надиру, то есть от 0° до — 90°. Стоит отметить, что зенитное расстояние это дуга вертикала от зенита до светила. Кстати, рассчитывают зенитный отрезок от зенита к надиру в пределах от 0° до 180°. Азимут, то есть дуга математического горизонта от южной точки до вертикали светила. Притом азимут отсчитывают к западу от южной точки в пределах от 0° до 360°. А именно в сторону суточного вращения небесной сферы.

Азимут

Небесные координаты и звёздные карты

Невооруженным глазом на всем небе можно видеть примерно 6000 звезд, но мы видим лишь половину из них, потому что другую половину звездного неба закрывает от нас Земля. Вследствие ее вращения вид звездного неба меняется. Одни звезды только еще появляются из-за горизонта (восходят) в восточной его части, другие в это время находятся высоко над головой, а третьи уже скрываются за горизонтом в западной стороне (заходят). При этом нам кажется, что звездное небо вращается как единое целое. Теперь каждому хорошо известно, что вращение небосвода — явление кажущееся, вызванное вращением Земли. Картину того, что в результате суточного вращения Земли происходит со звездным небом, позволяет запечатлеть фотоаппарат.

Если бы удалось сфотографировать пути звезд на небе за целые сутки, то на фотографии получились бы полные окружности — 360°. Ведь сутки — это период полного оборота Земли вокруг своей оси. За час Земля повернется на 1/24 часть окружности, т. е. на 15°. Следовательно, длина дуги, которую звезда опишет за это время, составит 15°, а за полчаса — 7,5°. Для указания положения светил на небе используют систему координат, аналогичную той, которая используется в географии, — систему экваториальных координат. Как известно, положение любого пункта на земном шаре можно указать с помощью географических координат — широты и долготы. Географическая долгота (ф) отсчитывается вдоль экватора от начального (Гринвичского) меридиана, а географическая широта (L) — по меридианам от экватора к полюсам Земли.

Так, например, Москва имеет следующие координаты: 37°30′ восточной долготы и 55°45′ северной широты. Введем систему экваториальных координат, которая указывает положение светил на небесной сфере относительно друг друга. Проведем через центр небесной сферы линию, параллельную оси вращения Земли, — ось мира. Она пересечет небесную сферу в двух диаметрально противоположных точках, которые называются полюсами мира — Р и Р’. Северным полюсом мира называют тот, вблизи которого находится Полярная звезда. Плоскость, проходящая через центр сферы параллельно плоскости экватора Земли, в сечении со сферой образует окружность, называемую небесным экватором. Небесный экватор (подобно земному) делит небесную сферу на два полушария: Северное и Южное. Угловое расстояние светила от небесного экватора называется склонением, которое обозначается греческой буквой «дельта». Склонение отсчитывается по кругу, проведенному через светило и полюса мира, оно аналогично географической широте.

Склонение считается положительным у светил, расположенных к северу от небесного экватора, отрицательным — у расположенных к югу. Вторая координата, которая указывает положение светила на небе, аналогична географической долготе. Эта координата называется прямым восхождением и обозначается греческой буквой «альфа». Прямое восхождение отсчитывается по небесному экватору от точки весеннего равноденствия, в которой Солнце ежегодно бывает 21 марта (в день весеннего равноденствия). Отсчет прямого восхождения ведется в направлении, противоположном видимому вращению небесной сферы. Поэтому светила восходят (и заходят) в порядке возрастания их прямого восхождения. В астрономии принято выражать прямое восхождение не в градусной мере, а в часовой. Вы помните, что вследствие вращения Земли 15° соответствуют 1ч, а 1° — 4 мин. Следовательно, прямое восхождение, равное, например, 12 ч, составляет 180°, а 7 ч 40 мин соответствует 115°. Принцип создания карты звездного неба весьма прост. Спроектируем сначала все звезды на глобус: там, где луч, направленный на звезду, пересечет поверхность глобуса, будет находиться изображение этой звезды.

Обычно на звездном глобусе изображаются не только звезды, но и сетка экваториальных координат. По сути дела, звездным глобусом является модель небесной сферы, которая используется на уроках астрономии в школе. На этой модели нет изображений звезд, но зато представлены ось мира, небесный экватор и другие круги небесной сферы. Пользоваться звездным глобусом не всегда удобно, поэтому в астрономии (как и в географии) широкое распространение получили карты и атласы. Карту земной поверхности можно получить, если все точки глобуса Земли спроектировать на плоскость (поверхность цилиндра или конуса). Проведя ту же операцию со звездным глобусом, можно получить карту звездного неба. Познакомимся с простейшей подвижной звездной картой. Расположим плоскость, на которой мы хотим получить карту, так, чтобы она касалась поверхности глобуса в точке, где находится северный полюс мира. Теперь надо спроектировать все звезды и сетку координат с глобуса на эту плоскость. Получим карту, подобную географическим картам Арктики или Антарктики, на которых в центре располагается один из полюсов Земли.

В центре нашей звездной карты будет располагаться северный полюс мира, рядом с ним Полярная звезда, чуть дальше остальные звезды Малой Медведицы, а также звезды Большой Медведицы и других созвездий, которые находятся неподалеку от полюса мира. Сетка экваториальных координат представлена на карте радиально расходящимися от центра лучами и концентрическими окружностями. На краю карты против каждого луча написаны числа, обозначающие прямое восхождение (от 0 до 23 ч). Луч, от которого начинается отсчет прямого восхождения, проходит через точку весеннего равноденствия, обозначенную знаком греческой буквы «гамма». Склонение отсчитывается по этим лучам от окружности, которая изображает небесный экватор и имеет обозначение 0°. Остальные окружности также имеют оцифровку, которая показывает, какое склонение имеет объект, расположенный на этой окружности. В зависимости от звездной величины звезды изображают на карте кружками различного диаметра. Те из них, которые образуют характерные фигуры созвездий, соединены сплошными линиями. Границы созвездий обозначены пунктиром.

↑ Вверх

Авторство, источник и публикация: 1. Подготовлено проектом ‘Астрогалактика’ 2. Публикация проекта 31.03.2007

Главная страница раздела

Первая экваториальная система координат

За плоскую область в этой системе берётся поверхность экватора неба, а точка отчёта — Q. Помимо того, координаты представляют склонение и часовой угол. Что такое склонение вы можете узнать тут. Часовым углом является дуга, которая расположена посередине небесного меридиана и кругом склонения. Граница его измерения от 0° до 360°. Надо сказать, что применяется первая экваториальная система координат в связи с постоянным движением нашей планеты в течение суток. В связи с этим, местом отсчёта установили точку весеннего равноденствия. Так как она является постоянной относительно звёзд.

Часовой угол

Небесные координаты

Категории: Физика

Тэги: обучение,Урок астрономии,Школа

Урок астрономии в 11 классе

Чурюмова Валентина Федоровна, учитель физики и астрономии МКОУ «Городовиковская СОШ № 1 им. Г.Лазарева, г.Городовиковск, Республика Калмыкия

Цель: познакомить учащихся с небесными координатами, картами звездного неба, моделью небесной сферы.

Задачи: Образовательные: — научиться строить математическую модель небесной сферы с основными линиями, точками и кругами, а также находить их на демонстрационной модели. — самостоятельно собрать модель сферы; — познакомиться с горизонтальной и экваториальной системами координат; — формирование умения работать с ПКЗН и астрономическими способами ориентирования на местности. Развивающие: — используя проблемные ситуации, подвести учащихся к самостоятельному выводу, что вид звездного неба не остается одинаковым в течение года; — развитие критического мышления в сложных для понимания вопросах; — развитие навыков организации учебной деятельности. Воспитывающие: — содействовать формированию навыка выявления причинно-следственных связей; — умение оценить результат своей деятельности. Оборудование: интерактивная доска, проектор, компьютер, карта звездного неба, глобус. ПКЗН на каждой парте, клей, линейка, цветные ручки, транспортир, заготовки для модели. Демонстрация: модель небесной сферы (демонстрационная), модель «небесной сферы» с помощью химической колбы.

Ход урока: I. Актуализация опорных знаний. Диктант

  1. Сколько всего созвездий на небе? (88).
  2. Сколько звезд можно насчитать невооруженным глазом на небе? (Около 6000).
  3. Запишите название любого созвездия.
  4. Какой буквой обозначается самая яркая звезда? (α).
  5. В состав какого созвездия входит Полярная звезда? (М.Медведица).
  6. Какие виды телескопов вы знаете? (Рефлектор, рефрактор, зеркально-линзовый).
  7. Назначение телескопа. (Увеличивает угол зрения, собирает больше света).
  8. Назовите известные вам типы небесных тел. (Планеты, спутники, кометы…).
  9. Назовите любую, известную вам звезду.
  10. Специальные научно- исследовательские учреждения для наблюдений. (Обсерватория).
  11. Чем характеризуется звезда на небе в зависимости от видимой яркости. (Звездной величиной)
  12. Светлая полоса, пересекающая небо и видимая в яркую звездную ночь. (Млечный путь)
  13. Как определить направление на север? (по Полярной звезде).

II. Новая тема урока

Как точно описать положение светила на небе? Куда направить свой взгляд или телескоп, чтобы увидеть то, что интересует наблюдателя? Математики давно применяют способ описания точки в пространстве с помощью системы координат: линейных и угловых. Географические координаты – широта и долгота – являются углами, определяющими положение точки на поверхности Земли. Для описания взаимных положений видимых движений светил удобно разместить все светила на внутренней поверхности воображаемой сферы в центре с наблюдателем. Такая сфера получила название небесной. Для удобства измерений строят ряд точек, линий, кругов.

Учитель на интерактивной доске рисует окружность, на ней точки зенита, надира, плоскость горизонта, ось мира, точки севера и юга, полуденною линию, точки востока и запада, плоскость небесного меридиана, плоскость небесного экватора. После этого учащиеся выполняют мини-проект. Демонстрация: модель небесной сферы, глобус Нахождение точек зенита, надира, плоскости горизонта, оси мира, точек севера и юга, полуденной линии, точки востока и запада, плоскости небесного меридиана, плоскости небесного экватора, эклиптики.

Обращаю внимание на параллельность оси мира и земной оси, плоскости небесного и земного экваторов.

Мини-проект «Модель небесной сферы» Цель проекта: собрать самостоятельно модель небесной сферы. Задачи: 1. Усвоить понятие основных точек, линий, плоскостей небесной сферы. 2. Нанести основные точки, линии, плоскости на бумажную модель. 3. Совершенствовать и расширять круг общих учебных умений, навыков и способов деятельности: — навыки поиска информации; — навыки самостоятельной работы; — развитие критического мышления в сложных для понимания вопросах; — умение оценить результат своей деятельности; — развитие навыков организации учебной деятельности.

Предварительно учащиеся получили задание: из альбомных листов приготовить заготовки деталей (см. рис.)

Круг диаметром 10 см (а), два полукруга (б) и четыре четверти круга (в). Полукруг имеет полоску, а четверть круга два сектора для приклеивания. На рисунке эти детали заштрихованы. Круг в готовой модели будет небесным меридианом. На нем учащиеся наносят точки зенита Z, надира Z΄, проводят отвесную линию ZZ΄. Далее проводят полуденною линию перпендикулярно отвесной (диаметр). Ось мира проводят под углом φ (широта места наблюдения) к полуденной линии. Отмечают на небесном меридиане точки полюсов мира P и P΄. Соответственно под полюсами мира на полуденной линии отмечают точки севера С (N) и юга Ю (S). Осталось провести проекцию плоскости небесного экватора. Для этого через центр круга проводят линию, перпендикулярно оси мира. На полукруге отмечают точки востока В и запада З, затем загибают полоску и приклеивают деталь (б) к детали (а). Получили горизонтальную плоскость. После этого приклеивают детали (в) к проекции плоскости небесного экватора. Готовая модель небесной сферы показана на рисунке (г).

Собранная учащимися модель небесной сферы облегчает усвоение основных точек, линий и плоскостей. Она имеет практическое применение в дальнейшем при изучении горизонтальных и экваториальных координат. Мини-проект можно рассматривать как средство формирования учебных умений и интереса к предмету астрономия.

После закрепления понятий точек, линий и плоскостей на небесной сфере переходим к звездным картам.

Учитель на демонстрационной карте, а ученики на ПКЗН находят небесный экватор, круги склонения. Учитель вводит определение небесной координаты склонения δ, единицы измерения, предел изменения от 0 до +90º и от 0 до -90º, она аналогична географической широте.

Далее на экваторе находим точку весеннего равноденствия γ (пересечение эклиптики и экватора), от нее отсчитывается вторая небесная координата – прямое восхождение α, единицы измерения, предел изменения от 0 до 24 ч или от 0 до 360º против часовой стрелки, она аналогична географической долготе.

Такая система координат называется экваториальной. Так как экваториальные координаты звезд не меняются столетиями, поэтому данная система используется для создания карт, атласов, каталогов. Задание По звездной карте определить, в каких созвездиях находятся звезды, экваториальные координаты которых равны: а) α = 4 ч 33 мин, δ = + 16º 25´ (Телец) б) α = 16 ч 26 мин, δ = -26º 19´ (Скорпион) в) α =20 ч 40 мин., δ= = 45º 06´ (Лебедь)

— Каковы собственные названия этих звезд? (а) Альдебаран, б) Антарес, в) Денеб)

Далее учитель на демонстрационной сфере показывает нахождение экваториальных координат.

На практике часто используют горизонтальную систему координат, которая непосредственно связана с наблюдателем и его местоположением на поверхности Земли. Демонстрация: модель небесной сферы с помощью химической колбы Колбу наполовину заполнить водой. Закрыть пробкой с продетым в неё стержнем. Наклонить колбу так, чтобы стержень с поверхностью воды составлял угол φ, равный широте места наблюдения. Стержень — это ось мира. Закрепить колбу в этом положении с помощью штатива. На поверхности колбы нанести основные точки небесной сферы: зенит, надир, точку севера и юга, а также небесный меридиан. Эта модель хорошо иллюстрирует горизонтальную систему координат. Достаточно задать положения светила с помощью точки на сфере и провести через неё круг высоты или вертикаль. Мгновенное положение светила относительно горизонта определяется двумя координатами: высотой (h) и азимутом (А).

Горизонтальная система координат указывает положение светила относительного истинного горизонта. Азимут – часть дуги от точки юга до вертикали светила. Обозначается А, измеряется в градусах (от 0 до 360º), отсчитывается по часовой стрелке. Высота светила – угол (часть дуги) между плоскостью истинного горизонта и прямой, проведенной из центра небесной сферы на светило. Обозначается h, измеряется в градусах (от 0 до 90º).

Высота и азимут небесного тела меняются с изменением широты, долготы наблюдателя и времени суток. Эта система координат в каждой конкретной точке местности неподвижна, а движется небесная сфера, что, конечно, неудобно для составления карт и атласов. Этих недостатков лишена экваториальная система координат. III. Итоги урока. Рефлексия Осознание обучающимися учебной деятельности, самооценка результатов деятельности своей и всего класса. Определение уровня достижения целей, поставленных в начале урока. Учитель заостряет внимание на конечных результатах учебной деятельности. Подводит итоги урока. Выставляет отметки. IV. Домашнее задание Используя учебник текст §4 и интернет-ресурсы: сделать чертеж небесной сферы, отметить на ней и подписать основные точки, линии и круги; сделать чертежи горизонтальной и экваториальной системы координат, отметить точкой положение светила, указать координаты.

Литература:

  1. Н.А. Гринченко «Небесная сфера» из надувного шарика./Н.А. Гринченко // Физика в школе. 1990. №5
  2. Левитан Е.П. Астрономия: Учеб. для 11 классы – М.: Просвещение, 2002
  3. И.Р. Левин. Практическая работа по астрономии. / И.Р. Левин // Физика в школе. 1986. № 6
  4. В.М. Чаругин. Астрономия 10 – 11 классы. М.:«Просвещение», 2018

Источник: infourok.ru

Вторая экваториальная система координат

Что интересно, главная плоскость и точка отчёта аналогичны предыдущей системе. Но её координатами выступают склонение и прямое восхождение. Подразумевается, что восхождение это дуга экватора неба, которая проходит от точки весеннего равноденствия до круга светила. Кроме того, измерение проходит в часовой мере. Однако, её отсчёт ведётся противоположно часовой стрелки. Между тем, вторая система координат, характеризуется постоянными координатами звёзд. В противовес первой системе, движение Земли за сутки не влияет на них. Применяется она для определения перемещения небесных тел за год.

Вторая экваториальная система координат

Важно понимать, что координаты могут быть всегда разными. Поэтому существует множество задач. Их решение возможно с применением, подходящей отдельной ситуации, системой. Вообще, для решения задач и определении координат, очень часто чередуют системы. Создание систем координат позволило учёным составить карту звёздного неба. Кроме того, обрисовалась определённая структура небесной системы. Что, в значительной мере, способствовало развитию астрономии и астрологии. Помимо того, экваториальные системы координат применяются во многих областях научной деятельности.

Звёздное небо

Очевидно, что разработка и внедрение определённых систем, составляет основу исследования космического пространства. Мы стараемся максимально приблизиться к его пониманию. Конечно, множество уже применяемых приёмов, расчётов и методов способствует расширению нашего кругозора.

Ответы к тесту по астрономии 2 варианта 10 вопросов

Дорогие друзья представляем вашему внимаю тест с ответами по астрономии на тему «Годичное движение Солнца по небу. Эклиптика.»

1 вариант 1 Определите географическую широту места наблюдения, если Сириус в верхней кульминации находится на высоте h = 64° 13′ к югу от зенита. Значение градусов и минут отделите запятой, например, 38,47 — это 38о 47′. Запишите число: _______________ 2 Опишите условия видимости звёзд на 55° северной широты. Укажите соответствие для всех 3 вариантов ответа: 1) Незаходящая звезда 2) Невосходящая звезда 3) Восходящая и заходящая звезда __ δ = −16° 43′ __ δ = +8° 53′ __ δ = −60° 51′ 3 Укажите условия видимости звёзд. Укажите истинность или ложность вариантов ответа: __ Если |δ| ≥ 90° − φ, то звезда в Северном полушарии является невосходящей. __ Если |δ| < 90° − φ, то звезда является восходящей и заходящей. __ Если |δ| > 90° − φ, то звезда является восходящей и заходящей. __ Если |δ| ≤ 90° − φ, то звезда в Северном полушарии является незаходящей. __ Если |δ| ≤ 90° − φ, то звезда в Северном полушарии является невосходящей 4 Измерив склонение светила и его высоту в моменты кульминации, легко определить …, на которой находится наблюдатель. (Вставьте пропущенные слова). Составьте слово из букв: РОЕО ЧГЕИГФКЮСРШИАУТУ _____________________________ 5 Сопоставьте. Укажите соответствие для всех 4 вариантов ответа: 1) Восход 2) Заход 3) Северном полюсе 4) Южном полюсе 5) Экватор __ Все звёзды, склонение которых положительно, а их высота в течение суток не будет изменяться видны на __ Находясь на …, наблюдатель сможет увидеть все звёзды, которые в течение суток восходят и заходят. __ Явление пересечения светилом восточной части истинного горизонта. __ Явление пересечения светилом западной части истинного горизонта.

2 вариант 1 Определите географическую широту места наблюдения, если Альтаир проходит через зенит. Значение градусов и минут отделите запятой, например, 38,47 — это 38о 47′. Запишите число: _______________ 2 Суточные пути светил на небесной сфере — это Укажите истинность или ложность вариантов ответа: __ окружности, плоскости которых параллельны небесному экватору. __ эллипсы, плоскости которых перпендикулярны небесному экватору. __ эллипсы, плоскости которых параллельны небесному экватору. __ окружности, плоскости которых перпендикулярны небесному экватору. 3 Какова связь между высотой полюса мира и географической широтой места наблюдения? Выберите один из 5 вариантов ответа: 1) Высота полюса мира на 180о больше географической широты. 2) Высота полюса мира на 90о больше географической широты. 3) Высота полюса мира на 180о меньше географической широты. 4) Они равны между собой. 5) Высота полюса мира на 90о меньше географической широты. 4 Момент времени, когда светило при суточном движении находится в наивысшей точке над горизонтом, ближайшей к зениту. Выберите один из 4 вариантов ответа: 1) верхняя кульминация 2) кульминация 3) наибольшее склонение 4) нижняя кульминация 5 Как называется место на земном шаре, где ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор — с горизонтом. Запишите ответ: ________________

Ответы: 1 вариант 1) (5 б.): Верный ответ: 9,4.; 2) (5 б.) Верные ответы: 3; 3; 2; 3) (4 б.) Верные ответы: Да; Да; Нет; Да; Нет; 4) (3 б.) Верные ответы: «ГЕОГРАФИЧЕСКУЮ ШИРОТУ». 5) (5 б.) Верные ответы: 3; 5; 1; 2; 2 вариант 1) (5 б.): Верный ответ: 8,52.; 2) (4 б.) Верные ответы: Да; Нет; Нет; Нет; 3) (3 б.) Верные ответы: 4; 4) (3 б.) Верные ответы: 1; 5) (4 б.) Верный ответ: «полюс». К-1 1 В какой стороне неба находится светило, имеющее горизонтальные координаты: h=28°, А=180°. Каково его зенитное расстояние? (север, z=90°-28°=62°) 2 Назовите три созвездия, видимые сегодня в течение суток. К-2 1 В какой стороне неба находится звезда, если ее координаты горизонтальные: h=340, А=900. Каково ее зенитное расстояние? (запад, z=90°-34°=56°) 2 Назовите три яркие звезды, видимые у нас в течение суток. К-3 1 В какой стороне неба находится звезда, если ее координаты горизонтальные: h=530, А=270о. Каково ее зенитное расстояние? (восток, z=90°-53°=37°) 2 Сегодня звезда в верхней кульминации в 21ч34м. Когда ее следующее нижняя, верхняя кульминация? (через 12 и 24 часа, точнее через 11ч58м и 23ч56м)

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 4 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: