Донецкий лицей Коллеж Основы практической астрономии Готовил Ученик

Донецкий лицей «Коллеж» Основы практической астрономии Готовил: Ученик 11 -Д(2) класса Новиков Владислав 2014 г.

Изучая тему мы: • осмыслим наши представления об небесной • сфере как о системе для отсчета координат небесных тел; научимся ориентироваться на поверхности Земли с помощью небесных тел.

Небесная сфера • Небесная сфера --- воображаемая сфера произвольного радиуса, используемое в астрономии для описания взаимного положения небесных тел на небосводе. • В основу представления о небесной сфере легло зрительное впечатление о существовании куполообразного небесного свода. Это впечатление связано с тем, что в результате огромной удаленности небесных светил человеческий глаз не в состоянии оценить различия в расстояниях до них, и они представляются одинаково удаленными. • У древних народов это ассоциировалось с наличием реальной сферы, ограничивающей весь мир и несущей на своей поверхности многочисленные звезды. Таким образом, в их представлении небесная сфера была важнейшим элементом Вселенной. созвездие Ориона

Точки и линии небесной сферы • Отвесная линия (или вертикальная линия) - прямая, • • • проходящая через центр небесной сферы и совпадает с направлением нити отвеса в месте наблюдения. Для наблюдателя, находящегося на поверхности Земли, отвесная линия проходит через центр Земли и точку наблюдения. Отвесная линия пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках - зените Z, над головой наблюдателя, и надире Zl - диаметрально противоположной точке. Ось мира - диаметр, вокруг которого происходит вращение небесной сферы. Ось мира пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках - северном полюсе мира Р и южном полюсе мира РL. Северным полюсом называется тот, со стороны которого вращение небесной сферы происходит по часовой стрелке, если смотреть на сферу извне. Если смотреть на небесную сферу изнутри, (что мы обычно и делаем, наблюдая звездное небо), то в окрестности северного полюса мира её вращение происходит против часовой стрелки. Z - зенит, Z '- надир, Р, Р' - полюса мира, РР - ось мира, W запад, E - восток

Точки и линии небесной сферы • Небесный экватор - большой круг небесной сферы, плоскость • • • которого перпендикулярна оси мира. Небесный экватор делит поверхность небесной сферы на два полушария: северное полушарие, с вершиной в северном полюсе мира, и южное полушарие, с вершиной в южном полюсе мира. Небесный экватор пересекается с математическим горизонтом в двух точках: точке востока E и точке запада W. Точкой востока называется та, в которой точки небесной сферы, вращаясь пересекают математический горизонт, переходя из невидимой полусферы в видимую. Небесный меридиан - большой круг небесной сферы, плоскость которого проходит через отвесную линию и ось мира. Небесный меридиан делит поверхность небесной сферы на два полушария - восточную полушарие, с вершиной в точке востока, и западное полушарие, с вершиной в точке запада. Небесный меридиан пересекается с математическим горизонтом в двух точках: точке севере Н и точке юга НL. Точкой севера называется та, которая ближе к северному полюсу мира. Z - зенит, Z 'надир, Р, Р' полюса мира, РР - ось мира, W запад, E - восток

Точки и линии небесной сферы • Эклиптика - большой круг небесной сферы, сечение • • • небесной сферы и плоскости орбиты системы Земля Луна. С большой точностью по эклиптике осуществляется видимое годичное движение Солнца по небесной сфере. Плоскость эклиптики пересекается с плоскостью небесного экватора под углом ε = 23 ° 26 '. Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках - точке весеннего равноденствия и точке осеннего равноденствия. Точкой весеннего равноденствия называется та, в которой Солнце, в результате своего годового движения, переходит из южного полушария небесной сферы в северное. В точке осеннего равноденствия Солнце переходит из северного полушария небесной сферы в южное. Точки эклиптики, отстоящие от точек равноденствия, на 90° называются точкой летнего солнцестояния (в северном полушарии) и точкой зимнего солнцестояния (в южном полушарии). Ось эклиптики - диаметр небесной сферы, перпендикулярный к плоскости эклиптики. Z - зенит, Z '- надир, Р, Р' - полюса мира, РР - ось мира, W запад, E восток

Горизонтальная система координат • Небесная сфера играет фундаментальную роль • при определении положения астрономических объектов. В горизонтальной системе координат положение небесного тела определяется относительно горизонта и относительно направления на юг S. Положение звезды М задается ее высотой h (угловое расстояние от горизонта вдоль большого круга - вертикаль) и азимутом А (измеренная в мероприятия угловое расстояние от точки юга к вертикали). Высота меняется: от 0 ° до + 90 ° (над горизонтом) от 0 ° до - 90 ° (под горизонтом) Азимут изменяется от 0 ° до 360 °.

Кульминации • Кульминация небесного светила - прохождение • • светила через небесный меридиан. Различают верхнюю и нижнюю кульминации, поскольку светило проходит через меридиан дважды в день. Момент кульминации Солнца можно определить с помощью обычной палочки, которую надо установить перпендикулярно к горизонту. Для определения кульминации внимательно следите за длиной тени: когда Солнце находится над точкой юга, тень указывает направление на север и имеет наименьшую длину.

Экваториальная система координат • Вследствие вращения Земли, экваториальная система • • • координат постоянно перемещается относительно горизонта и сторон света, а их координаты в горизонтальной системе меняются. Но для некоторых задач астрономии система координат должна быть независимой от положения наблюдателя и времени суток. Такую систему координат называют экваториальной. Для определения экваториальных небесных координат через светило М и полюса мира Р и РL проводят круг склонения, которое пересекает экватор в точке С. Первая координата α называется прямое восхождение и определяется дугой экватора С и измеряется часами, потому с помощью этой координаты можно измерить время. - точка весеннего равноденствия. Вторая координата - склонение δ определяется дугой склонений СМ от экватора к данному светила и измеряется градусами. Склонение меняется: от 0 ° до + 90 ° (над небесным экватором) от 0 ° до - 90 ° (под небесным экватором) Прямое восхождение меняется 0 h в 24 h.

Эклиптика • Эклиптика (от греч. Έκλειψις - затмение) - • воображаемая линия (большой круг) небесной сферы, вдоль которой центр солнечного диска в течение года передвигается среди звезд. Поскольку годовое движение Солнца отражает реальное вращения Земли по орбите, эклиптика является следом от пересечения небесной сферы с плоскостью земной орбиты. Эта плоскость называется плоскостью эклиптики. Она является основной в эклиптической системе небесных координат. Угол наклона плоскости эклиптики к небесному экватору равен углу наклона плоскости экватора Земли к плоскости ее орбиты и составляет около 23, 5 °. Он подвергается небольшим колебаниям (нутации) с периодом 18, 6 лет и амплитудой 18, 42 ", а также другим незначительным колебаниям. • Происхождение названия от греческого "затмение" связано с тем, что лунные и солнечные затмения происходят только тогда, когда Луна в своем движении по небосводу пересекает эклиптику.

Звёздная величина • Звёздная величина (блеск) — безразмерная числовая характеристика яркости объекта. Обычно понятие применяется к небесным светилам. Звёздная величина характеризует поток энергии от рассматриваемого светила на единицу площади. Таким образом, видимая звёздная величина зависит и от физических характеристик самого объекта (то есть светимости), и от расстояния до него. Чем меньше значение звёздной величины, тем ярче данный объект. • Таблица яркостей некоторых объектов: 1. Солнце -26, 7 2. Луна в полнолуние -12, 7 3. Вспышка иридиума (наибольшее значение) -9, 5 4. Венера (в момент наибольшей яркости) -4, 4 5. Марс во время великого противостояния -3. 0 6. Юпитер во время противостояния -2. 8 7. Международная космическая станция -2 8. Сириус (самая яркая звезда) -1. 5 9. Вега (ярчайшая звезда северного полушария) 0 10. Яркие звезды ковша большой медведицы около +2 11. Самые слабые звезды, видимые в большом городе около +3. 5 12. Туманность Андромеды +3. 4 13. Предельная звездная величина в сельской местности +6 14. Самая слабая звезда, видимая в бинокль 10 х50 +10 15. Самая слабая звезда, видимая в телескоп 110 мм +12 16. Самый яркий квазар +12, 6 17. Плутон +14. 0 18. Самая слабая звезда, снятая телескопом Хаббла +30. 0

Созвездия на звёздной карте XVII века голландского картографа Фредерика де Вита

Зодиак • Зодиак (греч. Ζῳδιακός κύκλος - звериный круг) - • • совокупность 12 созвездий, расположенных вдоль эклиптики - большого круга небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца. Это круг или пояс, протянувшийся, как считали древние, на 8 ° по широте по обе стороны от эклиптики. Современные астрономы расширяют его до 9 ° максимальных широт, которых достигают Венера и Марс. Расположение любой планеты или звезды внутри, или снаружи Зодиака определяется перпендикуляром от нее к эклиптике, а точка пересечения этого перпендикуляра и эклиптики является геоцентрической долготой звезды или планеты. Определенным образом Зодиак идентичен с эклиптикой, для них обоих точка отсчета - точка весеннего равноденствия. Хотя Солнце проходит и через тринадцатое созвездие Змееносца, его традиционно не включают в зодиакальные созвездия.

Зодиак • • • К зодиакальным созвездиям относятся (даты приводятся согласно западной астрологической традиции и несколько меняются, так как даты указаны по факту прохождения Солнца эклиптики, разделенной на 12 секторов – Знаков Зодиака, не тождественно одноименным созвездием): Овен (21 марта - 20 апреля) Телец (21 апреля - 20 мая) Близнецы (21 мая - 21 июня) Рак (22 июня - 22 июля) Лев (23 июля - 22 августа) Дева (23 августа - 22 сентября) Весы (23 сентября - 23 октября) Скорпион (24 октября - 22 ноября) Стрелец (23 ноября - 21 декабря) Козерог (22 декабря - 20 января) Водолей (21 января - 19 февраля) Рыбы (20 февраля - 20 марта)

Зодиак • В каждом зодиакальном созвездии Солнце находится в среднем около месяца, поэтому месяца принято обозначать знаками зодиака. Когда древние греки ввели это понятие, были известны только 5 планет, и зодиак был шириной 16 °. Звезды были сгруппированы в 12 знаков (созвездий), каждое из которых занимало сектор неба шириной 30 °. За прецессии Солнце теперь каждый месяц находится в двух смежных созвездиях зодиака, но для месяцев сохранены прежние обозначения. • Древние греки связывали знаки зодиака с мифами: Овен златорунный баран, который нес Фрикса и Геллу, Телец бык, который похитил Европу, Близнецы - Диоскуры, Лев Немейский лев, Стрелец - Кентавр, Рак - рак, что хотел помочь лернейской гидре, когда на нее напал Геракл, и тому подобное.

Определение расстояния до небесных светил • Для определения расстояний до небесных светил используется явление параллактического смещения. Параллактическое смещение есть кажущееся угловое смещение предмета, вызванное перемещением наблюдателя. • При определении горизонтального параллакса Луны, Солнца или планет надо, чтобы два наблюдателя одновременно наблюдали светило из точек А и В. В действительности, однако, наблюдателям приходится располагаться иначе, и тогда вычисление параллакса из наблюдений усложняется. • Из рисунка видно, что D =R/sin(p), где R - принятый базис (АС), а p - горизонтальный параллакс (угол ASC). Приняв R - радиус Земли - за единицу, мы получим расстояние до светила D, выраженное в радиусах Земли. • Вот важнейшие параллаксы и соответствующие им расстояния: средний горизонтальный параллакс Луны 57', среднее расстояние от Земли 384 000 км (округленно 400 000 км), горизонтальный параллакс Солнца 8", 80, расстояние от Земли 149 500 000 км (округленно 150 млн. км). • Для измерения параллаксов светил, лежащих далеко за пределами солнечной системы, то есть для звезд, радиус и диаметр Земли в качестве базиса слишком малы. Для звезд за базис берут радиус земной орбиты (астрономическую единицу), но для подавляющего большинства звезд и этот базис оказывается ничтожным, так как они очень далеки от нас.

Типы календарей 1. Лунный календарь (родина – Вавилон). В настоящее время существует в ряде арабских стран. Год состоит из 12 лунных месяцев по 29 или 30 дней, продолжительность года 354 или 355 дней. 2. Лунно-солнечный календарь (родина – Древняя Греция). Год делился на 12 месяцев, каждый из которых начинался с новолуния. Для связи же с временами года периодически вставлялся дополнительный 13 -й месяц. В настоящее время такая система сохранилась в еврейском календаре. 3. Солнечный календарь (родина – Древний Египет). В Египте периоды летнего солнцестояния связаны с первым предутренним восходом Сириуса и совпадают с началом разлива Нила. Наблюдения появления Сириуса позволили определить продолжительность года, которая была принята 365 суток. Год делится на 12 месяцев по 30 дней в каждом, дополнительные 5 дней прибавляются в конце года. Год также делится на 3 сезона по 4 месяца в каждом (время разлива Нила, время сева, время сбора урожая). 4. Римский солнечный календарь – известен с VIII века до н. э. Год включал сначала 10 месяцев и содержал 304 дня, затем добавились еще 2 месяца, а число дней увеличили до 355. Каждые 2 года вставлялся добавочный месяц по 22 -23 дня. Средняя продолжительность года за 4 года составляла 366, 25 суток. 5. Юлианский календарь – Римский солнечный календарь, реформированный в 46 году до н. э. римским государственным деятелем Юлием Цезарем. Счет начался с 1 января 45 г. до н. э. 3 года подряд содержат по 365 суток и называются простыми, 4 -й год – високосный – содержит 366 суток. Продолжительность года в среднем – 365, 25 суток. Но за каждые 128 лет весеннее равноденствие отступало на 1 сутки, что к XVI веку привело к расхождению в 10 дней и очень осложнило расчеты церковных праздников

Типы календарей 6. Григорианский календарь – календарь, исправленный по указу главы католической церкви папы Григория XIII. Было решено после четверга 4 октября 1582 года пропустить в счете 10 суток и следующий день считать пятницей 15 октября, а в будущем соблюдать «правило високосов» - годы, оканчивающиеся на два нуля, считать високосными только в случае, если они делятся на 400. 7. Григорианская реформа проходила в тяжелейшей борьбе. Великий Коперник отказался принимать участие в ее подготовке, которая началась уже в 1514 году. Тридентский собор (международная конференция), где рассматривались вопросы реформы, длился, с перерывами, 18 лет, с 1545 по 1563 год. 8. В Древней Руси год по языческим обычаям начинался весной. С введением Христианства православная церковь приняла Юлианский календарь и эру от «сотворения мира» (5508 год до рождества Христова). С 19 декабря 7208 (1700) года по указу Петра I летоисчисление ведется от рождества Христова.

Астраномия и определение времени Тысячи лет назад люди заметили, что многое в природе повторяется: Солнце встает на востоке и заходит на западе, лето сменяет зиму и наоборот. Именно тогда возникли первые единицы времени – день, месяц и год. С помощью простейших астрономических приборов было установлено, что в году около 360 дней, и приблизительно за 30 дней силуэт Луны проходит цикл от одного полнолуния к следующему. Поэтому халдейские мудрецы приняли в основу шестидесятеричную систему счисления: сутки разбили на 12 ночных и 12 дневных часов, окружность – на 360 градусов. Каждый час и каждый градус были разделены на 60 минут, а каждая минута – на 60 секунд. ЕДИНИЦЫ ВРЕМЕНИ – Год – промежуток времени между двумя прохождениями Солнца через основные точки Эклиптики (осеннее и весеннее равноденствие, летнее и зимнее солнцестояние) – равен 365, 24 суток. – Месяц – промежуток времени полного оборота Луны вокруг Земли (полный период смены фаз Луны) – равен 29, 53 суток. – Неделя – условное деление, основанное на религиозных традициях. – Сутки – промежуток времени между двумя последовательными положениями Солнца (как правило, верхними или нижними кульминациями – полднями или полночами) на одном и том же географическом меридиане. – Час – промежуток времени, равный 1/24 части суток, промежуток времени между положениями солнца на меридианах с расстоянием в 150. – Минута – 1/60 часть часа (15 ' углового расстояния) – Секунда – 1/60 часть минуты, 1/86400 доля продолжительности солнечных суток, постоянная единица времени в Международной системе измерений, одна из 7 основных единиц системы СИ.

Название дней недели Разделив сутки на 24 часа, древневавилонские астрологи составили представление, будто каждый час суток находится под покровительством определенной планеты, которая как бы "управляет" им. Счет часов был начат с субботы: первым ее часом управлял Сатурн, вторым - Юпитер, третьим Марс, четвертым - Солнце, пятым - Венера, шестым - Меркурий и седьмым - Луна. После этого цикл снова повторялся, так что 8 -м, 15 -м и 22 -м часами "управлял" Сатурн, 9 -м, 16 -м, 23 -м - Юпитер и т. д. В итоге получилось что первым часом следующего дня, воскресенья, "управляло" Солнце, первым часом третьего дня Луна, четвертого - Марс, пятого - Меркурий, шестого - Юпитер и седьмого Венера. Соответственно этому и получили свое название дни недели. Эти названия дней недели именами богов перекочевали к римлянам, а затем в календари многих народов Западной Европы. На латинском, русском и английском языках они выглядят так: • • • Русское: понедельник, вторник, среда, четверг, пятница, суббота, воскресенье Латинское: Dies Lunae, Dies Martis, Dies Mercurii, Dies Jovis, Dies Veneris, Dies Saturni, Dies Solis Перевод с латинского: день Луны, день Марса, день Меркурия, день Юпитера, день Венеры, день Сатурна, день Солнца

Выводы • Воображаемая сфера помогает определить положение • • космических тел в определенной системе координат. На картах звездного неба используют экваториальную систему координат, в которой положение зрение определяют с помощью прямого подъема и склонение. Небесные светила помогают также определить стороны горизонта в случае, если мы заблудились в незнакомой местности.

Использованные источники • Климишин И. А. , Крячко И. П. Астрономия: учебник для 11 • • класса общеобразовательных учебных заведений. - М. : Знание Украины, 2002. Пришляк М. П. Астрономия: учебник для 11 класса общеобразовательных учебных заведений. - Харьков: Веста: Издательство "Ранок", с. 2003. http: //uk. wikipedia. org/wiki http: //www. britannica. com/EBchecked/topic/101326/celestialsphere http: //stars. astro. illinois. edu/celsph. html http: //www. astrogalaxy. ru/315. html http: //abyss. uoregon. edu/~js/ast 122/lectures/lec 02. html http: //www. astronet. ru/db/msg/1190093

Вопросы для самопроверки 1. Северный полюс находится: А. В Арктике. Б. В Антарктике. В. В созвездии Ориона. Г. В созвездии Большая Медведица. Д. Вблизи Полярной звезды. 2. Момент, когда светило находится высоко над горизонтом, называется: А. Прямое восхождение. Б. Верхняя кульминация. В. Нижняя кульминация. Г. Верхняя культивация. Д. Нижняя культивация. 3. Можно ли в Канаде и Украине одновременно увидеть созвездие Большая Медведица? А. Нельзя. Б. Можно только летом. В. Можно только зимой. Г. Можно в любое время. Д. Можно только весной. 4. можно в Австралии и Украины одновременно увидеть Полярную звезду? А. Нельзя. Б. Можно только летом. В. Можно только зимой. Г. Можно в любое время. Д. Можно только осенью. 5. Когда наступает кульминация Солнца? А. Утром. Б. Вечером, когда заходит. В. полночь. Г. Когда пересекает плоскость небесного меридиана. Д. полдень.

Астрономический словарь • Нутáция (лат. Nutatio - колебание) - движение • твердого тела, вращение которого происходит одновременно с прецессией и во время которого меняется угол между осью собственного вращения тела и осью, вокруг которой происходит прецессия; этот угол называется углом нутации. Вследствие присутствия сил сопротивления (трения) нутационных колебания достаточно быстро затухают, после чего гироскоп осуществляет чисто прецессионного движение. Прецессия (P) и нутация (N) вращающегося тела

Астрономический словарь • Прецессия - медленное (по сравнению с периодом вращения тела) смещение оси вращения по конусу. • Ось этого конуса перпендикулярна к плоскости земной орбиты, а угол между осью и образующей конуса равен примерно 23 ° 5 '. Период прецессии равен 25780 лет. • Вследствие прецессии точка весеннего равноденствия движется по эклиптике навстречу кажущемуся годичному движению Солнца (предварения равноденствия), преодолевая 50, 24 "в год, полюса мира смещаются между звездами, экваториальные координаты звезд постоянно меняются.

Спасибо за внимание!