Практическая работа №1 Вечерние осенние наблюдения
Наблюдение ярких созвездий и звёзд. Найдите на небе семь наиболее ярких звёзд «ковша» Большой Медведицы и зарисуйте его. Укажите названия этих звёзд. Каким является это созвездие для наших широт? Какая звезда является физически двойной звездой? (укажите яркость, цвет и температуру компонентов звезды)
Зарисуйте. Укажите, где находится Полярная звезда и каковы её характеристики: яркость, цвет, температура
Опишите (кратко) как можно ориентироваться на местности по Полярной звезде (по рис. 1.3)
Дорисуйте ещё два созвездия осеннего неба (любые), подпишите их, обозначьте в них все звёзды, у наиболее ярких звёзд укажите названия
Дорисуйте и подпишите созвездие Малой Медведицы, Полярную звезду и направление на неё (на рисунке опечатка: Орион)
Изучение различий в видимой яркости и цвете звёзд. Заполните таблицу: отметьте цвет указанных звёзд
| Созвездие | ||||
| Бетельгейзе | ||||
| Альдебаран | ||||
Заполните таблицу: укажите видимый блеск звёзд
| Созвездие | Звёздная величина |
|
Заполните таблицу: укажите звёздные величины звёзд Большой Медведицы
| Звёздная величина |
|
| δ (Мегрец) | |
| ℰ (Алиот) | |
| η (Бенетнаш) |
Сделайте выводы, объяснив причины различий в цвете, яркости и интенсивности мерцания разных звёзд.
Изучение суточного вращения неба. Укажите первоначальное и конечное положение звёзд Большой Медведицы при суточном вращении небесной сферы вокруг Северного полюса мира
| Западная часть неба | Восточная часть неба |
| Время начала наблюдения | |
| Время окончания наблюдения | |
| Наблюдаемые звезды | |
| Направление вращения неба |
Сделайте выводы, дав объяснение наблюдаемому явлению
Суточное вращение небесной сферы позволяет определить время. Мысленно представим себе гигантский циферблат с центром в Полярной звезде и цифрой «6» внизу (над точкой севера). Часовая стрелка в таких часах проходит от Полярной звезды через две крайние звезды ковша Б. Медведицы. Обращаясь со скоростью 15 0 в час, стрелка совершает полный оборот вокруг полюса мира за сутки. Один небесный час равен двум обычным часам.
___________________________________
Линия математического горизонта
Для определения времени необходимо:
определить номер месяца наблюдения от начала года с десятыми долями месяца (три дня составляют десятую долю месяца)
полученное число сложить с показаниями небесной стрелки и удвоить
вычесть полученный результат из числа 55,3
Пример: 18 сентября соответствует номер месяца 9,6; пусть время по звёздным часам 7, тогда (55,3-(9,6+7)·2)=22,1 т.е. 22ч 6мин
Определение примерной географической широты места наблюдения по Полярной звезде. С помощью высотометра, состоящего из транспортира с отвесом, определите высоту h Полярной звезды
Так как Полярная звезда отстоит от полюса мира на 1 0 , то:
Сделайте выводы: обоснуйте возможность определения географической широты местности рассмотренным способом. Сравните полученные результаты с данными географической карты.
Наблюдение планет. По астрономическому календарю на дату наблюдения определите координаты видимых в данное время планет. По подвижной карте звездного неба определите сторону горизонта и созвездия, в которых находятся объекты
| Координаты: | Сторона горизонта | Созвездие |
|
| Меркурий | |||
Сделайте зарисовки планет
| Зарисовка | Наблюдаемые особенности |
|
Сделайте выводы:
как отличаются планеты от звёзд при наблюдении
от чего зависят условия видимости планеты на данную дату и время
ГБПОУ Колледж сферы услуг № 3
город Москва
по проведению практических работ по астрономии
Преподаватель: Шнырева Л.Н.
Москва
2016
Планирование и организация практических работ
Как известно, при выполнении наблюдений и практических работ серьезные затруднения возникают не только от неразработанности методики их проведения, недостатка оборудования, но и от того слишком жесткого бюджета времени, которым располагает учитель для выполнения программы.
Поэтому, чтобы выполнить определенный минимум работ, их нужно предварительно спланировать, т.е. определить перечень работ, наметить примерные сроки их выполнения, определить, какое оборудование для этого потребуется. Так как все их нельзя выполнить фронтально, то следует определить и характер каждой работы, будет ли это групповое занятие под руководством учителя, самостоятельное ли наблюдение или это задание отдельному звену, материалы которого потом будут использованы на уроке.
N п/пНаименование практических работ
Сроки проведения
Характер выполнения работы
Знакомство с некоторыми созвездиями осеннего неба
Наблюдение видимого суточного вращения звездного неба
Первая неделя сентября
Самостоятельное наблюдение всеми учащимися
Наблюдение годичного изменения вида звездного неба
Сентябрь - Октябрь
Самостоятельное наблюдение отдельными звеньями (в порядке накопления фактического иллюстративного материала)
Наблюдение изменения полуденной высоты Солнца
В течение месяца 1 раз в неделю (Сентябрь-Октябрь)
Задание отдельным звеньям
Определение направления меридиана (полуденной линии), ориентирование по Солнцу и звездам
Вторая неделя сентября
Групповая работа под руководством учителя
Наблюдение за движением планет относительно звезд
С учетом вечерней или утренней видимости планет
Самостоятельное наблюдение (задание отдельным звеньям)
Наблюдение спутников Юпитера или колец Сатурна
То же
Задание отдельным звеньям. Наблюдение под руководством учителя или опытного лаборанта
Определение угловых и линейных размеров Солнца или Луны
Октябрь
Классная работа по вычислению линейных размеров светила. Для всех учащихся по результатам наблюдения одного звена
Определение географической широты места по высоте Солнца в кульминации
При изучении темы "Практические применения астрономии", октябрь - ноябрь
Совмещенная демонстрационная работа с теодолитом в составе всего класса
Проверка часов в истинный полдень
Определение географической долготы
Наблюдение за движением Луны и изменением ее фаз
При изучении темы "Физическая природа тел Солнечной системы", февраль-март
Самостоятельное наблюдение всеми учащимися. Наблюдение для всех учащихся под руководством учителя (работа проводится звеньями). Задание отдельным звеньям.
Наблюдение поверхности Луны в телескоп
Фотографирование Луны
Наблюдение солнечных пятен
При изучении темы "Солнце", март-апрель
Демонстрация и задание отдельным звеньям
Наблюдение солнечного спектра и отождествление фраунгоферовых линий
Для всех учащихся при выполнении физического практикума
Определение солнечной постоянной с помощью актинометра
17.
Наблюдение двойных звезд, звездных скоплений и туманностей. Знакомство с созвездиями весеннего неба
Апрель
Групповое наблюдение под руководством учителя
Видное место здесь занимают самостоятельные наблюдения учащихся. Они, во-первых, позволяют несколько разгрузить школьные занятия и во-вторых, что не менее важно, приучают школьников к регулярным наблюдениям за небом, учат их читать, как говорил Фламмарион, великую книгу природы, которая постоянно раскрыта над их головами.
Самостоятельные наблюдения учащихся имеют важное значение и что на эти наблюдения при изложении систематического курса необходимо по возможности опираться.
Чтобы способствовать накоплению необходимого на уроках наблюдательного материала, диссертантом использовалась и такая форма выполнения практических работ, как задание отдельным звеньям.
Проводя, например, наблюдение солнечных пятен, члены данного звена получают динамическую картину их развития, на которой обнаруживается и наличие осевого вращения Солнца. Такая иллюстрация при изложении материала на уроке представляет для учащихся больший интерес, чем статическая картина Солнца, взятая из учебника и изображающая какой-то один момент.
Точно также, последовательное фотографирование Луны, выполненное звеном, дает возможность отметить изменение ее фаз, рассмотреть характерные детали ее рельефа вблизи терминатора, заметить оптическую либрацию. Демонстрация полученных фотографий на уроке как и в предыдущем случае, помогает глубже проникнуть в существо излагаемых вопросов.
Практические работы по характеру необходимого оборудования можно разделить на 3 группы:
а) наблюдения невооруженным глазом,
б) наблюдения небесных тел с помощью телескопа,
в) измерения с помощью теодолита, простейших угломерных приборов и другого оборудования.
Если работы первой группы (наблюдение вводного неба, наблюдение за движением планет, Луны и др.) не встречают каких-либо затруднений и их выполняют все школьники или под руководством учителя или самостоятельно, то при выполнении наблюдений с телескопом возникают затруднения. Телескопов в школе, как правило, один-два, а учащихся много. Явившись на такие занятия всем классом, ученики толпятся и мешают друг другу. При такой организации наблюдений продолжительность пребывания у телескопа каждого школьника редко превышает одну минуту и необходимого впечатления от занятий он не получает. Затраченное им время расходуется не рационально.
Работа N 1. Наблюдение видимого суточного вращения звездного неба
I. По положению околополярных созвездий Малая Медведица и Большая Медведица
1. Провести наблюдение в течение одного вечера и отметить, как будет изменяться через каждые 2 часа положение созвездий М. Медведица и Б. Медведица (сделать 2-3 наблюдения).
2. Результаты наблюдений внести в таблицу (зарисовать), ориентируя созвездия относительно отвесной линии.
3. Сделать вывод из наблюдения:
а) где лежит центр вращения звездного неба;
б) в каком направлении происходит вращение;
в) на сколько градусов, примерно, поворачивается созвездие через 2 часа.
Пример оформления наблюдения.
Положение созвездийВремя наблюдения
22 часа
24 часа
II. По прохождению светил через поле зрения неподвижной оптической трубы
Оборудование : телескоп или теодолит, секундомер.
1. Навести трубу телескопа иди теодолита на какую-нибудь звезду, находящуюся вблизи небесного экватора (в осенние месяцы, например
a
Орла). Установить трубу по высоте так, чтобы звезда проходила поле зрения по диаметру.
2. Наблюдая видимое перемещение звезды, определить с помощью секундомера время прохождения ею поля зрения трубы
.
3. Зная величину поля зрения (из паспорта или из справочников) и время, вычислить, с какой угловой скоростью вращается звездное небо (на сколько градусов за каждый час).
4. Определить, в каком направлении вращается звездное небо, учитывая, что трубы с астрономическим окуляром дают обратное изображение.
Работа N 2. Наблюдение годичного изменения вида звездного неба
1. Наблюдая 1 раз в месяц в один и тот же час, установить, как изменяется положение созвездий Большой и Малой Медведиц, а также положение созвездий в южной стороне неба (провести 2-3 наблюдения).
2. Результаты наблюдений околополярных созвездий внести в таблицу, зарисовывая положение созвездий как и в работе N 1.
3.Сделать вывод из наблюдений.
а) остается ли неизменным положение созвездий в один и тот же час через месяц;
б) в каком направлении происходит перемещение (вращение) околополярных созвездий и на сколько градусов за месяц;
в) как изменяется положение созвездий в южной стороне неба; в каком направлении они сдвигаются.
Пример оформления наблюдения околополярных созвездий
Положение созвездийВремя наблюдения
Методические замечания к проведению работ N 1 и N 2
1. Обе работы даются учащимся для самостоятельного выполнения сразу же после проведения первого практического занятия по ознакомлению с основными созвездиями осеннего неба, где они вместе с учителем отмечают первое положение созвездий.
Выполняя эти работы, учащиеся убеждаются, что суточное вращение звездного неба происходит против часовой стрелки с угловой скоростью 15њ в час, что через месяц в этот же час положение созвездий изменяется (они повернулись против часовой стрелки примерно на 30њ) и что в данное положение они приходят на 2 часа раньше.
Наблюдения в это же время за созвездиями в южной стороне неба показывают, что через месяц созвездия заметно сдвигаются к западу.
2. Для быстроты нанесения созвездий в работах N 1 и 2 учащиеся должны иметь готовый шаблон этих созвездий, сколотый с карты или с рисунка N 5 школьного учебника астрономии. Прикалывая шаблон в точке a (Полярная) на вертикальную линию, поворачивают его, пока линия "a - b" М. Медведицы не займет соответствующее положение относительно отвесной линии. Затем переносят созвездия с шаблона на рисунок.
3. Наблюдение суточного вращения неба при помощи телескопа является более быстрым. Однако при астрономическом окуляре учащиеся воспринимают движение звездного неба в обратном направлении, что требует дополнительных разъяснений.
Для качественной оценки вращения южной стороны звездного неба без зрительной трубы можно рекомендовать такой способ. Встать на некотором расстоянии от вертикально поставленного шеста, или хорошо видимой нити отвеса, проектируя шест или нить вблизи звезды. И уже через 3-4 мин. будет хорошо заметно перемещение звезды на Запад.
4. Изменение положения созвездий в южной стороне неба (работа N 2) можно установить по смещению звезд от меридиана примерно через месяц. В качестве объекта наблюдения можно взять созвездие Орла. Имея направление меридиана, отмечают в начале сентября (примерно в 20 часов) момент кульминации звезды Альтаир (a Орла).
Через месяц, в тот же самый час, проводят второе наблюдение и с помощью угломерных инструментов оценивают, на сколько градусов сместилась звезда к западу от меридиана (оно будет около 30њ).
С помощью теодолита смещение звезды к западу можно заметить гораздо раньше, так как оно составляет около 1њ в сутки.
Работа N 3. Наблюдение за движением планет среди звезд
1. Пользуясь Астрономическим календарем на данный год, подобрать удобную для наблюдения планету.
2. Выбрать одну из сезонных карт или карту экваториального пояса звездного неба, вычертить в крупном масштабе необходимый участок неба, нанеся наиболее яркие звезды и отметить положение планеты относительно этих звезд с промежутком в 5-7 дней.
3. Наблюдения закончить, как только достаточно хорошо обнаружится изменение положения планеты относительно выбранных звезд.
Методические замечания
1. Видимое перемещение планет среди звезд изучается в начале учебного года. Однако работу по наблюдению планет следует проводить в зависимости от условий их видимости. Пользуясь сведениями из астрономического календаря, учитель выбирает наиболее благоприятный период, в течение которого можно наблюдать перемещение планет. Эти сведения желательно иметь в справочном материале астрономического уголка.
2. При наблюдениях Венеры уже через неделю бывает заметно ее перемещение среди звезд. К тому же, если она проходит вблизи заметных звезд, то изменение ее положения обнаруживается и через меньший промежуток времени, так как ее суточное перемещение в некоторые периоды составляет более 1˚.
Также легко заметить и изменение положения Марса.
Особый интерес представляют наблюдения перемещения планет вблизи стояний, когда они меняют прямое движение на попятное. Здесь учащиеся наглядно убеждаются в петлеобразном движении планет, о котором они узнают (или узнали) на уроках. Периоды для таких наблюдений легко подобрать, пользуясь Школьным астрономическим календарем.
3. Для более точного нанесения положения планет на звездную карту можно рекомендовать способ, предложенный М.М. Дагаевым
. Он состоит в том, что в соответствии с координатной сеткой звездной карты, куда наносится положение планет, изготовляется на легкой рамке подобная же сетка из ниток. Держа эту сетку перед глазами на определенном расстоянии (удобно на расстоянии 40 см) наблюдают положение планет.
Если квадраты координатной сетки на карте будут иметь сторону 5˚, то нитки на прямоугольной рамке должны образовывать квадраты со стороной 3,5 см, чтобы при проектировании их на звездное небо (при расстоянии 40 см от глаза) они также соответствовали 5˚.
Работа N 4. Определение географической широты места
I. По высоте Солнца в полдень
1. За несколько минут до наступления истинного полудня установить теодолит в плоскости меридиана (например, по азимуту земного предмета, как указано в ). Время наступления полудня вычислить заранее способом, указанным в .
2. С наступлением момента полудня или вблизи него измерить высоту нижнего края диска (фактически верхнего, так как труба дает обратное изображение). Исправить найденную высоту на величину радиуса Солнца (16"). Положение диска относительно перекрестия доказано на рисунке 56.3. Вычислить широту места, пользуясь зависимостью:
j
= 90 – h +
d
Пример вычислений.
Дата наблюдения - 11 октября 1961 г.
Высота нижнего края диска по 1 нониусу 27˚58"
Радиус Солнца 16"
Высота центра Солнца 27˚42"
Склонение Солнца - 6˚57
Широта места
j
= 90 – h +
d =
90˚ - 27˚42" - 6˚57 = 55њ21"
II. По высоте Полярной звезды
1. Пользуясь теодолитом, эклиметром или школьным угломером, измерить высоту Полярной звезды над горизонтом. Это и будет приближенное значение широты с ошибкой около 1˚.
2. Для более точного определения широты с помощью теодолита надо в полученное значение высоты Полярной звезды ввести алгебраическую сумму поправок, учитывающую отклонение ее от полюса мира. Поправки обозначаются цифрами I, II, III и даются в Астрономическом календаре - ежегоднике в разделе "К наблюдениям Полярной".
Широта с учетом поправок вычисляется по формуле: j = h – (I + II + III)
Если учесть, что величина I изменяется в пределах от - 56" до + 56" , а сумма величин II + III не превышает 2", то в измеренную величину высоты можно вводить только поправку I. При этой значение широты получится с ошибкой, не превышающей 2", что для школьных измерений вполне достаточно (пример введения поправки приводится ниже).
Методические замечания
I. При отсутствии теодолита высоту Солнца в полдень можно приближенно определить любым из способов, указанных в , или (при недостатке времени) воспользоваться одним из результатов этой работы.
2. Точнее, чем по Солнцу, можно определить широту по высоте звезды в кульминации с учетом рефракции. В этой случае географическая широта определится по формуле:
j
= 90 – h +
d
+ R,
где R - астрономическая рефракция
.
3. Для нахождения поправок к высоте Полярной звезды необходимо знать местное звездное время в момент наблюдения. Для его определения надо по выверенный по радиосигналам часам отметить сначала декретное время, затем местное среднее время:
Здесь - номер часового пояса, - долгота места, выраженная в часовой мере.
Местное звездное время определяется по формуле
где - звездное время в среднюю гринвичскую полночь (оно дается в Астрономическом календаре в разделе "Эфемериды Солнца").
Пример. Пусть требуется определить широту места в пункте с долготой l = 3ч 55м (IV пояс). Высота Полярной звезды, измеренная в 21ч 15м по декретному времени 12 октября 1964 г, оказалась равной 51˚26" . Определим местное среднее время в момент наблюдения:
Т= 21 ч 15 м - (4 ч – 3 ч 55 м ) – 1 ч = 20 ч 10 м .
Из эфемерид Солнца находим S 0 :
S 0 = 1 ч 22 м 23 с » 1 ч 22 м
Местное звездное время, соответствующее моменту наблюдения Полярной звезды равно:
s = 1 ч 22 м + 20 ч 10 м = 21 ч 32 Здесь не учтена поправка 9˚,86∙(Т- l), которая никогда не бывает больше 4 мин. К тому же, если не требуется особая точность измерений, то можно в эту формулу вместо Т подставлять T g . При этом ошибка в определении звездного времени не будет превышать ± 30 мин, а ошибка в определении широты составит не более 5" - 6" .
Работа N 5. Наблюдение перемещения Луны относительно звезд
и изменения ее фаз
1. Пользуясь астрономическим календарем, выбрать удобный для наблюдений Луны период (достаточно от новолуния до полнолуния).
2. В течение этого периода несколько раз произвести зарисовку лунных фаз и определить положение Луны на небосводе относительно ярких звезд и относительно сторон горизонта.
Результаты наблюдений занести в таблицу
.
Фаза Луны и возраст в днях
Положение Луны на небосводе относительно горизонта
3. При наличии карт экваториального пояса звездного неба, нанести на карту положения Луны за этот промежуток времени, пользуясь координатами Луны, приведенными в Астрономическом календаре.
4. Сделать вывод из наблюдений.
а) В какой направлении относительно звезд перемещается Луна с востока на запад? С запада на восток?
б) В какую сторону обращен выпуклостью серп молодой Луны, к востоку или западу?
Методические замечания
1. Главное в этой работе - качественно отметить характер движения Луны и изменение ее фаз. Поэтому достаточно провести 3-4 наблюдения с интервалом в 2-3 дня.
2. Учитывая неудобства в проведении наблюдений после полнолуния (из-за позднего восхода Луны), в работе предусматривается проведение наблюдений только половины лунного цикла от новолуния до полнолуния.
3. При зарисовке лунных фаз надо обращать внимание на то, что суточное изменение положения терминатора в первые дни после новолуния и перед полнолунием значительно меньше, чем вблизи первой четверти. Это объясняется явлением перспективы к краям диска.
Астрономические основы календаря 1. Сутки как одна из основных единиц измерения времениВращение Земли и видимое движение звездного неба . Основная величина для измерения времени связана с периодом полного оборота земного шара вокруг своей оси. До недавнего времени считалось, что вращение Земли происходит совершенно равномерно. Однако сейчас в этом вращении обнаружились некоторые неравномерности, но они столь малы, что не имеют значения для построения календаря.
Находясь на поверхности Земли и участвуя вместе с нею в ее вращательном движении, мы не ощущаем его. О вращении земного шара вокруг оси мы судим лишь по тем видимым явлениям, которые с ним связаны. Следствием суточного вращения Земли является, например, видимое движение небесного свода со всеми находящимися на нем светилами: звездами, планетами, Солнцем, Луной и т. д.
В наши дни для определения продолжительности одного оборота земного шара можно воспользоваться - специальным телескопом - пассажным инструментом, оптическая ось трубы которого вращается строго в одной плоскости - плоскости меридиана данного места, проходящей через точки юга и севера. Пересечение звездой меридиана называется верхней кульминацией.
Звездные сутки . Промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями звезды называется звездными сутками. Более точное определение звездных суток такое: это промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия. Они представляют собой одну из основных единиц измерения времени, так как продолжительность их остается неизменной.
Звездные сутки делятся на 24 звездных часа, каждый час - на 60 звездных минут, каждая минута - на 60 звездных секунд. Звездные часы, минуты и секунды отсчитываются на звездных часах, которые имеются в каждой астрономической обсерватории и всегда показывают звездное время.
Пользоваться в повседневной жизни такими часами неудобно, так как один и тот же звездный час в течение года приходится на различное время солнечных суток. Жизнь природы, а вместе с ней вся трудовая деятельность людей, связана не с движением звезд, а со сменой дня и ночи, т. е. с суточным движением Солнца. Поэтому в повседневной жизни мы пользуемся не звездным временем, а солнечным. Понятие солнечного времени значительно сложнее понятия звездного времени. Прежде всего надо ясно представить себе видимое движение Солнца.
2. Видимое годовое движение Солнца
Эклиптика . Наблюдая из ночи в ночь за звездным небом, можно заметить, что в каждую последующую полночь кульминируют все новые и новые звезды. Это объясняется тем, что вследствие годового движения земного шара по орбите происходит движение Солнца среди звезд. Оно совершается в том же направлении, в каком вращается Земля, т. е. с запада на восток. Путь видимого движения Солнца среди звезд называется эклиптикой. Он представляет собой на небесной сфере большой круг, плоскость которого наклонена к плоскости небесного экватора под углом 23°27" и пересекается с небесным экватором в двух точках. Это точки весеннего и осеннего равноденствий. В первой из них Солнце бывает около 21 марта, когда оно переходит из южного небесного полушария в северное. Во второй точке оно находится около 23 сентября, когда переходит из северного полушария в южное.
Зодиакальные созвездия . Двигаясь по эклиптике, Солнце в течение года последовательно перемещается среди следующих 12 созвездий, расположенных вдоль эклиптики и составляющих пояс зодиака (рис. 3):
Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог и Водолей. (Строго говоря, Солнце проходит и через 13-е созвездие - Змееносец. Это созвездие было бы даже более правильно считать зодиакальным, чем такое созвездие, как Скорпион, в котором Солнце находится менее продолжительное время, чем в каждом из остальных созвездий.) Эти созвездия, названные зодиакальными, свое общее название получили от греческого слова «зоон» - животное, так как многие из них еще в глубокой древности были названы именами животных.
В каждом из зодиакальных созвездий Солнце бывает в среднем около месяца. Поэтому еще в древности каждому месяцу соответствовал определенный знак зодиака. Март, например, был обозначен знаком Овна, так как в этом созвездии около двух тысяч лет назад находилась точка весеннего равноденствия и, следовательно, Солнце в марте проходило это созвездие.
На рис. 3 видно, что когда Земля переместится по своей орбите и перейдет из положения III (март) в положение IV (апрель), то Солнце перейдет из созвездия Овна в созвездие Тельца, а когда Земля окажется в положении V (май), то Солнце из созвездия Тельца переместится в созвездие Близнецов и т. д.
Однако точка весеннего равноденствия не сохраняет неизменного положения на небесной сфере. Ее перемещение, открытое еще во II в. до н. э. греческим ученым Гиппархом, получило название прецессии, т. е. предварения равноденствия. Оно вызывается следующей причиной. Земля имеет форму не шара, а сфероида, сплюснутого у полюсов. На разные части сфероидальной Земли по-разному действуют силы притяжения от Солнца и Луны. Эти силы приводят к тому, что при одновременном вращении Земли и движении ее вокруг Солнца ось вращения Земли описывает конус около перпендикуляра к плоскости орбиты. Вследствие этого полюсы мира перемещаются среди звезд по малому кругу с центром в полюсе эклиптики, находясь от него на расстоянии около 23 1 / 2 ° .
Вследствие прецессии точка весеннего равноденствия перемещается вдоль эклиптики к западу, т. е. навстречу видимому движению Солнца, на величину 50",3 в год. Поэтому полный круг она сделает примерно за 26 000 лет. По этой же причине северный полюс мира, находящийся в наше время вблизи Полярной звезды, 4000 лет назад находился вблизи a Дракона, а через 12 000 лет будет вблизи Веги (a Лиры).
 |
| Рис. 5. Древний арабский зодиак. |
Вследствие прецессии точка весеннего равноденствия за последние две тысячи лет переместилась вдоль эклиптики почти на 30° и перешла из созвездия Овна в созвездие Рыб. В наше время Солнце бывает в созвездии Овна не в марте, а в апреле, в Тельце - не в апреле, а в мае и т. д.
Помещенные на рис. 3 рядом с названиями созвездий знаки представляют собою остатки изображений символических фигур созвездий, которыми они обозначались. Зодиакальные созвездия были хорошо известны древним астрономам. У многих народов древности находят их изображения. Так, на рис. 5 показан древний арабский зодиак.
3. Солнечные сутки и солнечное время
Истинные солнечные сутки. Если с помощью пассажного инструмента наблюдать не звезды, а Солнце и ежедневно отмечать время прохождения центра солнечного диска через меридиан, т. е. момент его верхней кульминации, то можно обнаружить, что промежуток времени между двумя верхними кульминациями центра солнечного диска, который называется истинными солнечными сутками, всегда оказывается длиннее звездных суток в среднем на 3 мин. 56 сек., или приблизительно на 4 мин. Это происходит от того, что Земля, обращаясь вокруг Солнца, совершает полный оборот вокруг него в течение года, т. е. приблизительно за 365 с четвертью суток. Отражая это движение Земли, Солнце за одни сутки перемещается примерно на 1/365 своего годового пути, или на величину около одного градуса, что соответствует четырем минутам времени.
Однако в отличие от звездных суток истинные солнечные сутки периодически меняют свою продолжительность. Это вызывается двумя причинами: во-первых, наклоном плоскости эклиптики к плоскости небесного экватора, во-вторых, эллиптической формой орбиты Земли.
Когда Земля находится на участке эллипса, расположенном ближе к Солнцу, то она движется быстрее; через полгода Земля окажется в противоположной части эллипса и будет перемещаться по орбите медленнее. Неравномерное движение Земли по своей орбите вызывает неравномерное видимое передвижение Солнца по небесной сфере: в разное время года Солнце перемещается с различной скоростью. Поэтому продолжительность истинных солнечных суток постоянно меняется. Так, например, 23 декабря, когда истинные сутки наиболее длинные, они на 51 сек. продолжительнее, чем 16 сентября, когда они всего короче.
Средние солнечные сутки . Вследствие неравномерности истинных солнечных суток пользоваться ими в качестве единицы для измерения времени неудобно. Об этом хорошо знали около трехсот лет назад парижские часовщики, когда писали па своем цеховом гербе: «Солнце показывает время обманчиво».
Все наши часы - наручные, стенные, карманные и другие - отрегулированы не по движению истинного Солнца, а по движению воображаемой точки, которая в течение года совершает один полный оборот вокруг Земли за такое же время, как и Солнце, но перемещается при этом по небесному экватору и совершенно равномерно. Называется такая точка средним солнцем.
Момент прохождения среднего солнца через меридиан называют средним полднем, а промежуток времени между двумя последовательными средними полднями - средними солнечными сутками. Продолжительность их всегда одинакова. Их делят на 24 часа, каждый час среднего солнечного времени в свою очередь делится на 60 минут, а каждая минута - на 60 секунд среднего солнечного времени.
Именно средние солнечные сутки, а не звездные сутки являются одной из основных единиц измерения времени, положенной в основу современного календаря. Разность между средним солнечным временем и истинным временем в один и тот же момент называется уравнением времени.
4. Смена времен года
Видимое движение Солнца . В основе современного календаря лежит периодическая смена времен года. Мы уже знаем, что Солнце движется по эклиптике и в дни весеннего (около 21 марта) и осеннего (около 23 сентября) равноденствий пересекает небесный экватор. Так как плоскость эклиптики наклонена к плоскости небесного экватора под углом 23°27", то Солнце может отойти от экватора не больше чем на этот угол. Такое положение Солнца наступает около 22 июня, в день летнего солнцестояния, который и принимается за начало астрономического лета в северном полушарии, и около 22 декабря, в день зимнего солнцестояния, когда в северном полушарии наступает астрономическая зима.
Наклон земной оси . Ось вращения земного шара наклонена к плоскости орбиты Земли на угол 66°33". При движении Земли вокруг Солнца ось вращения земного шара остается параллельной самой себе. В дни равноденствий Солнце освещает в одинаковой мере оба полушария Земли и на всем земном шаре день равен ночи. В остальное время эти полушария освещаются по-разному. Летом северное полушарие освещается больше, чем южное, па Северном полюсе стоит непрерывный день и в течение полугода светит незаходящее Солнце, а в это же время на Южном полюсе, в Антарктике, стоит полярная ночь. Таким образом, наклон оси земного шара к плоскости орбиты Земли в сочетании с годовым движением Земли вокруг Солнца является причиной смены времен года.
Изменение полуденной высоты Солнца . В результате перемещения по эклиптике Солнце ежедневно меняет точки восхода и захода, а также свою полуденную высоту. Так, на широте Петербурга в день зимнего солнцестояния, т. е. около 22 декабря, Солнце восходит на юго-востоке, в полдень достигает небесного меридиана на высоте всего 6°,5 и заходит на юго-западе. Этот день в Петербурге самый короткий в году - он длится всего 5 час. 54 мин.
На следующий день Солнце взойдет уже несколько восточное, в полдень поднимется немного выше вчерашнего, а зайдет несколько западнее. Так будет продолжаться до дня весеннего равноденствия, наступающего около 21 марта. В этот день Солнце взойдет точно в точке востока, а высота его увеличится на 23°,5 по сравнению с полуденной высотой в день зимнего солнцестояния, т. е. будет равна 30°. Затем Солнце начнет опускаться и зайдет точно в точке запада. В этот день ровно половину своего видимого пути Солнце совершит над горизонтом, а другую половину - под ним. Поэтому день будет равен ночи.
После весеннего равноденствия точки восхода и захода Солнца продолжают смещаться к северу, а полуденная высота - увеличивается. Так происходит до дня летнего солнцестояния, когда Солнце восходит на северо-востоке и заходит на северо-западе. Полуденная высота Солнца увеличится еще на 23",5 и будет равна в Петербурге около 53°,5.
Затем Солнце, продолжая свой путь по эклиптике, с каждым днем опускается все ниже, и дневной путь его укорачивается. Около 23 сентября день вновь равен ночи. В дальнейшем полуденное Солнце продолжает опускаться все ниже, дни в нашем полушарии укорачиваются, пока вновь не настанет зимнее солнцестояние.
Видимое движение Солнца и связанная с ними смена времен года были хорошо известны древним наблюдателям. Необходимость предсказывать наступление того или иного времени года послужила толчком к созданию первых календарей, основанных на движении Солнца.
5. Астрономические основы календаря
Мы уже знаем, что в основе всякого календаря лежат астрономические явления: смена дня и ночи, изменение лунных фаз и смена времен года. Эти явления дают три основные единицы измерения времени, лежащие в основе любой календарной системы, а именно: солнечные сутки, лунный месяц и солнечный год. Принимая средние солнечные сутки за величину постоянную, установим продолжительность лунного месяца и солнечного года. На протяжении всей истории астрономии продолжительность этих единиц измерения времени все время уточнялась.
Синодический месяц . В основе лунных календарей лежит синодический месяц - промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами Луны. Первоначально, как уже известно, он определялся в 30 суток. Позже было установлено, что в лунном месяце 29,5 суток. В настоящее время средняя продолжительность синодического месяца принимается равной 29,530588 средних солнечных суток, или 29 суткам 12 часам 44 минутам 2,8 секунды среднего солнечного времени.
Тропический год . Исключительно важное значение имело постепенное уточнение продолжительности солнечного года. В первых календарных системах год содержал 360 суток. Древние египтяне и китайцы около пяти тысяч лет назад определили длину солнечного года в 365 суток, а за несколько столетий до нашей эры как в Египте, так и в Китае продолжительность года была установлена в 365,25суток.
В основу современного календаря положен тропический год - промежуток времени между двумя последовательными прохождениями центра Солнца через точку весеннего равноденствия.
Определением точного значения величины тропического года занимались такие выдающиеся ученые, как П. Лаплас (1749-1827) в 1802 г., Ф. Бессель (1784-1846) в 1828 г., П. Ганзен (1795-1874) в 1853 г., У. Леверье (1811-1877) в 1858 г., и некоторые другие.
Когда в 1899 г. по инициативе Д. И. Менделеева (1834-1907) при Русском астрономическом обществе была образована комиссия по реформе существовавшего тогда в России юлианского календаря, великий ученый решил, что для успешной работы комиссии прежде всего надо знать точную длину тропического года. Для этого Д. И. Менделеев обратился к выдающемуся американскому астроному С. Ньюкому (1835-1909), который прислал ему обстоятельный ответ и приложил к нему составленную им таблицу величин тропического года для различных эпох:
Эта таблица показывает, что величина тропического года очень медленно изменяется. В нашу эпоху она уменьшается в каждое столетие на 0,54 секунды.
Для определения продолжительности тропического года С. Ньюком предложил общую формулу:
Т == 365,24219879 - 0,0000000614 (t - 1900),
где t - порядковое число года.
В октябре 1960 г. в Париже состоялась XI Генеральная конференция по мерам и весам, на которой была принята единая международная система единиц (СИ) и утверждено новое определение секунды как основной единицы времени, рекомендованное IX конгрессом Международного астрономического союза (Дублин, 1955 г.).
В соответствии с принятым решением эфемеридная секунда определяется как 1/31556925,9747 часть тропического года для начала 1900 г. Отсюда легко определить величину тропического года:
Т ==- 365 дней 5 час. 48 мин. 45,9747 сек.
или Т = 365,242199 суток.
Для календарных целей такая высокая точность не требуется. Поэтому, округляя до пятого десятичного знака, получим
Т == 365,24220 суток.
Такое округление величины тропического года дает ошибку в одни сутки за 100 000 лет. Поэтому принятая нами величина вполне может быть положена в основание всех календарных расчетов.
Итак, ни синодический месяц, ни тропический год не содержат целого числа средних солнечных суток и, следовательно, все эти три величины несоизмеримы. Это значит, что невозможно достаточно просто выразить одну из этих величин через другую, т. е. нельзя подобрать некоторое целое число солнечных годов, в которых содержалось бы целое число лунных месяцев и целое число средних солнечных суток. Именно этим объясняется вся сложность календарной проблемы и вся та путаница, которая в течение многих тысячелетий царила в вопросе счисления больших промежутков времени.
Три рода календарей . Стремление хотя бы до некоторой степени согласовать между собой сутки, месяц и год привело к тому, что в разные эпохи были созданы три рода календарей: солнечные, основанные на движении Солнца, в которых стремились согласовать между собою сутки и год; лунные (основанные па движении Луны) целью которых являлось согласование суток и лунного месяца; наконец, лунно-солнечные, в которых были сделаны попытки согласовать между собою все три единицы времени.
В настоящее время почти все страны мира пользуются солнечным календарем. Лунный календарь играл большую роль в древних религиях. Он сохранился и до настоящего времени в некоторых восточных странах, исповедующих мусульманскую религию. В нем месяцы имеют по 29 и 30 дней, причем количество дней меняется с таким расчетом, чтобы первое число каждого следующего месяца совпадало с появления на небе «нового месяца». Годы лунного календаря содержат попеременно 354 и 355 дней. Таким образом, лунный год на 10-12 дней короче солнечного года.
Лунно-солнечный календарь применяется в еврейской религии для расчета религиозных праздников, а также в государстве Израиль. Он отличается особой сложностью. Год в нем содержит 12 лунных месяцев, состоящих то из 29, то из 30 дней, но для учета движения Солнца периодически вводятся «високосные годы», содержащие добавочный, тринадцатый месяц. Простые, т. е. двенадцатимесячные годы, состоят из 353, 354 или 355 дней, а високосные, т. е. тринадцатимесячные, имеют по 383, 384 или 385 дней. Этим достигается то, что первое число каждого месяца почти точно совпадает с новолунием.
Которые должны произойти в 2017 году. Он содержит данные по Солнцу, Луне, большим планетам, кометам и астероидам, доступным для наблюдений любительскими средствами. Кроме этого, данются описания солнечных и лунных затмений, приведены сведения о покрытиях звезд и планет Луной, метеорных потоках и т.п....
Веб-версия иллюстрированного Астрономического календаря на месяц на сайте Метеовеб
Астрономический календарь на месяц на сайте "Небо над Братском"
Дополнительне сведения - в теме Астрономический календарь на Астрофоруме http://www.astronomy.ru/forum/index.php/topic,19722.1260.html Более подробное освещение близких явлений в Астрономической неделе на
ТАБЕЛЬ - КАЛЕНДАРЬ НА 2017 ГОД
 |
Краткий обзор явлений 2017 года.
Главным астрономическим событием 2017 года будет полное солнечное затмение , полоса полной фазы которого пройдет по Северной Америке. Всего же в этом году произойдут два солнечных и два лунных затмения. Два затмения приходятся на февральское новолуние и полнолуние, а другие два - на августовское новолуние и полнолуние.
Астрономический календарь рекомендует!Фазы Луны в 2017 году (время всемирное)
Утренние элонгации Меркурия в 2017 году
 |
Вечерние элонгации Меркурия в 2017 году
Для Венеры в 2017 году благоприятным временем для наблюдений будет весь год (12 января - вечерняя элонгация 47 градусов , а 25 марта - нижнее соединение с Солнцем). Для Марса 2017 год - неблагоприятное время для наблюдений , т.к. видимый диаметр планеты не превышает 6 угловых секунд (соединение 27 июля). Наилучшая видимость Юпитера (созвездие Девы - близ Спики) относится к первой половине года с противостоянием 7 апреля (). Сатурн (созвездие Змееносца) также лучше всего виден в первом полугодии с противостоянием 15 июня. Уран (созвездие Рыб) и Нептун (созвездие Водолея) являются осенними планетами, т.к. вступают в противостояние с Солнцем, соответственно, 19 октября и 5 сентября.
Из 22 сближений планет друг с другом в 2017 году самыми близкими (менее 5 угловых минут) будут 3 явления (1 января - Марс и Нептун, 28 апреля - Меркурий и Уран, 16 сентября - Меркурий и Марс). Менее 1 градуса станет угловое расстояние между: Венерой и Нептуном 12 января, Марсом и Ураном 26 февраля, Меркурием и Марсом 28 июня, Венерой и Марсом 5 октября, Меркурием и Юпитером 18 октября и Венерой и Юпитером 13 ноября. Соединения других планет можно найти в календаре событий АК_2017.
Среди 18 покрытий Луной больших планет Солнечной системы в 2017 году: Меркурий покроется 2 раза (25 июля и 19 сентября), Венера - 1 раз (18 сентября), Марс - 2 раза (3 января, 18 сентября). Юпитер, Сатурн и Уран проведут этот год без покрытий Луной, зато Нептун покроется 13 раз (!), причем 2 покрытия будут иметь место в октябре. Очередная серия покрытий Юпитера начнется 28 ноября 2019 года, а Сатурна - 9 декабря 2018 года. Серия покрытий Урана закончилась в 2015 году, и теперь придется ждать до 7 февраля 2022 года
Из покрытий звезд Луной интересны будут покрытия звезды Альдебаран (альфа Тельца), серия которых началась 29 января 2015 года и продолжится до 3 сентября 2018 года. В 2017 году Альдебаран покроется 14 раз (по два раза в апреле и декабре). Еще одна яркая звезда - Регул (альфа Льва) - в начавшейся серии покрытий покроется 13 раз (дважды - в мае)
Следует упомянуть еще об одном интересном явлении. 18 сентября 2017 года Луна в течение дня покроет четыре ярких светила: Венеру, Регул (альфа Льва), Марс и Меркурий. Жители Европейской части России утром этого дня смогут наблюдать сближение Луны, трех планет и звезды в секторе немногим более десятка градусов .
Из метеорных потоков лучшими для наблюдений будут Лириды, Ориониды, Леониды и Геминиды. Общий обзор метеорных потоков на сайте Международной Метеорной Организации http://www.imo.net
Сведения по покрытиям звезд астероидами в 2017 году имеются на сайте http://asteroidoccultation.com . Самым интересным для России будет покрытие 9 сентября 2017 года. В этот день астероидом (6925) Susumu покроется звезда сигма 1 Тельца пятой звездной величины (близ Альдебарана). Полоса покрытия пройдет по Европейской части России.
Сведения по переменным звездам находятся на сайте AAVSO .
