Созвездия, звездные карты, небесные координаты

План

1. История звездной карты

1.1Образ, фигура, созвездие

1.2Из античности в XVI век

1.3 Карта созвездий XIX - XX веков

1.4 «Новая Уранометрия»

1.5 Современные границы созвездий

1.6 Современная карта неба

2. Небесные координаты

2.1 Горизонтальная система координат

2.2 Первая экваториальная система координат

2.3 Использование экваториальной системы координат

2.4 Эклиптическая система координат

2.5 Галактическая система координат

2.6 Изменения координат при вращении небесной сферы

2.7 История и применение

2.8 Использование различных систем координат

3. Созвездия

Заключение

Список используемой литературы

1. История звездной карты

1.1 Образ, фигура, созвездие

История звёздной карты началась в глубокой древности. Мы не знаем, кто и когда первым поместил самые яркие звёзды в пространство воображаемых фигур.

Наиболее смелая из известных авторам гипотез относит время выделения первых созвездий к эпохе возникновения наскальной живописи. Впервые древняя "картинная галерея" была открыта в 1879 г. на севере Испании, в пещере Альтамира, археологом Саутуолой. А точнее сказать, его пятилетней дочкой. Именно она обратила внимание отца на фигуры, нарисованные на потолке пещеры. Чтобы увидеть их, нужно было смотреть вверх, а на испанском языке "альто" означает "высокий", а "мира" - "смотри". Так может название пещеры не случайно, и идет еще от древних обитателей Иберии, а римляне лишь перевели название на свой язык?

Саутуола совершенно справедливо датировал одну из самых удивительных находок XIX в. - временем заката верхнего палеолита. Столько же лет "живут" на небе и наиболее древние созвездия. Довольно долгое время учёные не могли принять самой мысли, что картины, открытые Соутуолой, сотворены руками человека, по меньшей мере, 15 тыс. лет назад. Они не могли вообразить, что люди, не знавшие металла, не обладавшие письменностью были великолепными художниками, способными передавать не только облик, но и повадки зверей, на которых они охотились. Открытие палеолитической живописи резко противоречило главенствующему тогда в официальной науке постулату о бездуховности первобытной "доистории". Заметим, что полвека спустя археологи так же не сразу согласились с доводами археоастрономии о высоком уровне астрономических знаний древних.

Прошло время, появились новые находки. Открытие, объявленное преднамеренной фальсификацией, дискредитирующей науку, пришлось признать. Уже в начале XX в. драма пещеры Альтамира стала достоянием истории.

1.2 Из античности в XVI век

Европейская культура полностью приняла античную традицию деления неба на созвездия. Основой универсальной европейской звёздной карты стали созвездия каталога Птолемея.

Великий античный учёный Клавдий Птолемей (II в. н.э.) во многом определил развитие астрономии всего средневековья. Созданный им фундаментальный труд "Большое математическое построение", известный в Европе под искаженным арабским названием "Альмагест", - энциклопедия всех достижений античной астрономии (Земля и Вселенная, 1999, № 2). В Альмагесте помещён и самый ранний из дошедших до нас каталог неподвижных звёзд, использующий те же созвездия, что описаны поэтом Аратом в III в. до н.э. Поэма Арата "Явления", замечательный памятник эллинистической поэзии, сыграл исключительную роль в истории античной астрономии, поскольку включает наиболее раннее из известных полное описание неба (Земля и Вселенная, 1998, № 3).

В каталоге Птолемея используется метод отождествления звёзд по их положению в фигуре созвездия (или относительно неё), которая до создания универсальных систем небесных координат служила основным идентификационным ключом. Например: "Звезда на голове переднего близнеца" или "Звезда на колене левой ноги заднего близнеца". Звёздный каталог Альмагеста стал основой западноевропейской традиции построения каталогов и небесных карт.

В 1515 г. увидели свет первые печатные изображения созвездий, созданные художником А. Дюрером (1471-1528). Его помощниками были два астронома - Иоганн Стабий и Конрад Хейнфонель. Примечательно, что звёздные карты Дюрера зеркальные, т.е. небо изображено так, как его можно видеть на звёздном глобусе, как бы "извне".

В утверждённый в 1922 г. Первым съездом МАС список из 88 созвездий включены все 48 созвездий каталога Птолемея, а также упоминаемый им астеризм "Волосы", ставший созвездием Волосы Вероники. Заметим, что астеризм - понятие более широкое и древнее, чем созвездие, которое, впрочем, в большинстве случаев мы вправе назвать астеризмом. Ведь астеризм - это любой примечательный объект или группа объектов на небе.

Следующий этап совершенствования структуры современной звёздной карты относится к 1595 г., когда на карту южного неба были нанесены голландцами 12 новых созвездий, не наблюдаемых из средних широт Северного полушария Земли. Они заполнили область южного полушария неба, неизвестную древним астрономам.

Кроме этих двенадцати созвездий неба на глобусе П. Планциуса в 1598 г. появляются еще три новых - Жираф, Голубь и Единорог. С них началось "заполнение" участков неба, не содержащих ярких звёзд и образующих "пустоты" между хорошо заметными созвездиями.

Наконец, в 1603 г. появилась "Уранометрия" И. Байера. Этот атлас включал 48 карт (птолемеевские созвездия) и карту южного неба с 12 новыми созвездиями.

Очередные значимые изменения в структуре созвездий произошли в 1690 г., когда вышел в свет труд польского астронома Я. Гевелия "Описание всего звёздного неба, или Уранография". Семь введённых Гевелием созвездий заполнили как большие (Гончие Псы), так и малые (например, созвездие Ящерицы) пространства, не содержащие ярких звёзд.

Завершила деление южного неба на созвездия работа Н. Лакайля 1751-52 гг. Его карта южного неба была издана в Париже в 1763 г.

1.3 Карта созвездий XIX - XX веков

В конце XVIII в. вышла в свет "Уранография" немецкого астронома Иоганна Элерта Боде (1747-1826), который с 1772 г. работал в Берлинской обсерватории, а в 1786 стал её директором. В 1774 г. он основал "Берлинский астрономический ежегодник", издающийся и сейчас. "Уранография" Боде (её второе, наиболее полное издание вышло в Берлине в 1801 г.), стала фундаментальным атласом, который подвёл итог астрономических работ примерно за пятьдесят предшествующих лет.

Звёздные карты Боде содержат важное новшество, введённое Лакайлем для южного неба, - между созвездиями появились плавные разграничения, закрепившие за каждым из них собственную площадку. Это означало коренное изменение содержания самого понятия "созвездие". С древнейших времён созвездия понимались как символические фигуры, содержащие некоторое число звёзд, при этом оставались звёзды "не входящие в созвездия". Теперь же под созвездием стала подразумеваться вся совокупность звёзд в пределах плавных границ данного участка неба.

- пояснение - в идеале работа выполняется в компьютерной обучающей программе ИИСС "Планетарий"

Без данной программы можно выполнить работу с помощью подвижной карты звёздного неба: карта и накладной круг.

Практическая работа с подвижной картой
звездного неба.

Тема . Видимое движение Солнца

Цели урока .

Учащиеся должны уметь:

1. Определять по карте экваториальные координаты светил и, наоборот, зная координаты находить светило и определять его название по таблице;

2. Зная экваториальные координаты Солнца, определять его положение на небесной сфере;

3. Определять время восхода и захода, а также время пребывания над горизонтом звезд и Солнца;

4. Вычислять высоту светила над горизонтом в верхней кульминации, зная географическую широту места наблюдения и определив его экваториальные координаты по карте; решать обратную задачу.

5. Определять склонения светил, которые не восходят или не заходят для данной широты места наблюдения.

Основные понятия . Экваториальная и горизонтальная система координат.

Демонстрационный материал . Подвижная карта звездного неба. Планетарий. Иллюстрации.

Самостоятельная деятельность учащихся. Выполнение заданий с помощью электронного планетария и подвижной карты звездного неба.

Мировоззренческий аспект урока. Формирование научного подхода к изучению мира.

5. Что показывает знак склонения?

6. Чему равно склонение точек, лежащих на экваторе?

Найдите на карте концентрические окружности, центр которых совпадает с северным полюсом мира. Эти окружности – параллели, т. е. геометрическое место точек, имеющих одинаковое склонение. Первая окружность от экватора имеет склонение 30°, вторая – 60°. Склонение отсчитывается от небесного экватора, если к северному полюсу, то δ > 0; если к югу от экватора, то δ < 0.

Например, найдите a Возничего, Капеллу. Она находится посередине между параллелями 30° и 60°, значит её склонение примерно равно 45°.

Радиальные линии на карте соответствуют кругам склонения. Чтобы определить прямое восхождение светила, нужно определить угол от точки весеннего равноденствия до круга склонения, проходящего через данное светило. Для этого соедините северный полюс мира и светило прямой линией и продолжите ее до пересечения с внутренней границей карты, на которой обозначены часы, это и есть прямое восхождение светила.

Например, соединяем Капеллу с северным полюсом мира, продолжаем эту линию до внутреннего края карты – примерно 5 часов 10 минут.

Задание учащимся.

Определить экваториальные координаты светил и, наоборот, по данным координатам найти светило. Проверьте себя с помощью электронного планетария.

1. Определите координаты звезд:

1. a Льва	А) a = 5ч13м, d = 45°
2. a Возничего	Б) a = 7ч37м, d = 5°
3. a Малого Пса	В) a = 19ч50мин, d = 8°
4. a Орла	Г) a = 10ч, d = 12°
	Д) a = 5ч12мин, d = –8°
	Е) a = 7ч42мин, d = 28°

2. По приблизительным координатам определите, какие это звезды:

1. a = 5ч 12мин, d = –8°	А) a Возничего
2. a = 7ч 31мин, d =32°	Б) b Ориона
3. a = 5ч 52мин, d =7°	В) a Близнецов
4. a = 4ч 32мин, d =16°	Г) a Малого Пса
	Д) a Ориона
	Е) a Тельца

3. Определите экваториальные координаты и в каких созвездиях находятся:

Чтобы выполнить следующие задания, вспомним, как определить положение Солнца. Понятно, что Солнце всегда находится на линии эклиптики. Соединим календарную дату прямой линией с центром карты и точка пересечения этой линии с эклиптикой и есть положение Солнца в полдень.

Задание учащимся.

Вариант 1

4. Экваториальные координаты Солнца a = 15 ч, d = –15°. Определите календарную дату и созвездие, в котором находится Солнце.

А) a = 21 ч, d = 0° Б) a = –15°, d = 21 ч В) a = 21 ч, d = –15°

6. Прямое восхождение Солнца a =10ч 4мин. Какая яркая звезда находится в этот день недалеко от Солнца?

А) a Секстанта Б) a Гидры В) a Льва

Чтобы определить, какие светила находятся над горизонтом в данное время, надо на карту наложить подвижный круг. Совместить время, указанное на краю подвижного круга с календарной датой, обозначенной на краю карты, и созвездия, которые вы видите в «окошке», вы увидите над горизонтом в это время.

В течение суток небесная сфера совершает полный оборот с востока на запад, а горизонт не изменяет своего положения относительно наблюдателя. Если вращать накладной круг по часовой стрелке, имитируя суточное вращение небесной сферы, то мы заметим, что одни светила восходят над горизонтом, а другие заходят. Вращая накладной круг по часовой стрелке, заметьте положение круга, когда Альдебаран только появился над горизонтом. Посмотрите, какое время, отмеченное на накладном круге, соответствует нужной дате, это и будет искомое время восхода. Определите, в какой стороне горизонта восходит Альдебаран. Аналогично определите время и место захода звезды и вычислите продолжительность пребывания светила над горизонтом.

Задание учащимся.

7. Какие из созвездий, которые пересекает эклиптика, находятся над горизонтом в наших широтах в 22 часа 25 июня ?

А) Орел Б) Змееносец В) Лев

8. Определите время восхода и захода Солнца, продолжительность дня

9. Определите время восхода и захода Солнца, продолжительность дня

Вспомните соотношение, по которому, зная экваториальные координаты светил, можно вычислить высоту светила в верхней кульминации. Рассмотрим задачу. Запишем условие: широта Москвы j = 55°; так как известна дата – 21 марта – день весеннего равноденствия, то можем определить склонение Солнца – d = 0°.

Вопросы учащимся.

1. К югу или к северу от зенита кульминирует Солнце? (Т. к. d < j , то Солнце кульминирует к югу).

2. Какой формулой для вычисления высоты следует воспользоваться?

3. (h = δ + (90˚ – φ)

4. Рассчитайте высоту Солнца. h = 0° + 90° – 55° = 35°

Задание учащимся. С помощью электронного планетария определите экваториальные координаты светил и проверьте правильность решения задачи.

1. На какой высоте находится Солнце в полдень 22.12 на широте Москвы 55°?

2. Чему равна высота Веги в верхней кульминации для Кишинева (j = 47°2`)?

3. На какой широте Вега кульминирует в зените?

4. Какому условию должно удовлетворять склонение Солнца, чтобы в полдень на данной широте j Солнце прошло через зенит?

Тема: «Подвижная карта звездного неба. Небесные координаты»

Эпиграф: «Как много тайн хранит космическая даль…»

Цели урока:

Сформировать понятия системы небесных координат: горизонтальная и экваториальная, подвижной картой звездного неба.

Развивать умения пользоваться ПКЗН, определять координаты звезд, использование полученных знаний при выполнении заданий.

Воспитывать наблюдательность, навыки и умения работать с картой.

Тип урока: сообщение новых знаний.

Методы : словесный, частично - поисковой.

Оснащение урока : карта звездного неба, ПКЗН, глобус.

Межпредметная связь : география

Этапы урока:

I Организационный момент:

Психологический настрой урока: Здравствуйте, уважаемые коллеги, ребята. Сегодня мы на уроке мы продолжаем, знакомится с основами астрономии.

Мудрецы говорят : «Деньги потерял - ничего не потерял, время потерял - много потерял, здоровье потерял - все потерял».

Будьте здоровы! Глубоко вдохните воздух выдохните обиду, страх. Забудьте о них. Вдохните в себя свежесть зимнего утра, тепло солнечных лучей. Улыбнемся друг другу, гостям и мне. Спасибо! Улыбка располагает нас к приятному общению и в то же время, улыбаясь, мы вступаем в активную деятельность, чтобы улыбнуться, оказывается, надо задействовать 40 мышц лица.

Мотивация: (постановка цели урока):

Положение любого пункта на поверхности Земли, определяем, как известно с помощью географических координат: широтой и долготой. На прошлом уроке мы ввели понятия звездного неба, созвездий, звезд, которые можно изобразить на карте. И как вы догадались тема нашего урока: «ПКЗН. Небесные координаты»

Мозговой штурм (проблемный вопрос):

Как и на какой карте можно определить положение звезд, созвездий и какими координатами они определяются?

II Этап урока - Актуализация изученного материала

Фронтальный опрос: - что такое звездное небо?

Созвездия? Величины характеризующую звезду

Небесная сфера, линии и точки небесной сферы.

Индивидуальный опрос: (работа по тестам)

III этап урока - Изложение нового материала

Как было сказано: географическим координатам, положение небесных тел на небесной сфере определяют небесные координаты.Если положения звезды рассматриваем относительно горизонта, характеризуем угловыми координатами: азимутом и высотой светила, которая меняется в пределах от -90 0 до +90 0 . Но этими координатами неудобно пользоваться, т.к. они зависят от места расположения и время суток наблюдателя - такая трудность для составления карты звездного неба. И такими координатами удобно пользоваться в определенном месте и в определенное время. Но при вращении небесной сферы используюнебесные координаты относительно экватора: склонение - и прямое восхождение -

Склонение подобно географической координате измеряется дугой от небесного экватора от 0 до +90 0 - на северном полушарии; от 0 до +90 0 - на южном полушарии.

Например: звезда Сириус - = - 16 = 6 һ 45 m

Прямое восхождение географической долготе измеряется дугой от точки весеннего равноденствия вдоль небесного экватора и измеряется от 0 0 до 360 0 или 0 до 24 ч.

Для определения вида звездного неба в любой момент времени и в любой день используем ПКЗН, которая состоит из двух частей: звездная карта и наклонного круга. На карте изображены яркие звезды, созвездия и их границы, сетка небесных координат. На краю карты - даты, названия месяцев. На накладном круге несколько овалов с градусными отметками, соответствующим географической широте местности (для Зайсана - 47 0 - поэтому берем на круге 45 0).

На линии горизонта отмечены четыре стороны света. Соеденим точки Севера и Юга - она покажет Небесный меридиан.

Практическая работа с ПКЗН.

Задание : Чтобы определить какие созвездия видны на небе в определенный час означенной даты, нужно:

1. Определить время на наклонном круге.
2. Определить на карте опрделенную дату.
3. Совместить означенное время с датой на карте.

Результат работы:

В выемке круга появятся, которые можно увидеть на небе в указанное время.

Звезды, расположенные на нити, находятся между северным и южным полюсами. Восходящие - на восточной стороне горизонта, заходящие - на западной.

Например:

Восходящие: Большой Пес, Близнецы, Орион

Заходящие: Рыбы, Овен, Персей.

IV этап урока - Закрепление изученного материала

1) Выполнение задания на стр 147 учебника № 2

Орион: = + 15 0 = 5 h 45"

Выполнение уровневых заданий (раздача лист)

Уровень А

1. Начальные координаты искусственного спутника Земли: α = 10 ч 20 мин, δ = +15 0 , конечные: α = 14 ч 30 мин, δ = +30 0 . Через какие созвездия пролетел этот спутник??
2. Определите по карте, какие светила имеют координаты: 1) α = 19 ч 29 мин, δ = +28 0 ; 2) α = 4 ч 31 мин, δ = +16 0 30.

Уровень В

1. Найдите на звездной карте и назовите три самые яркие звезды, расположенные не далее 10 0 от эклиптики и имеющие прямое восхождение от 10 до 17 ч. Определите их экваториальные координаты.
2. Найдите на звездной карте и назовите три самые яркие звезды, расположенные не далее 10 0 от небесного экватора и имеющие прямое восхождение от 4 до 8 ч. Определите их экваториальные координаты.

Уровень С

1. .Координаты точки, где вспыхнул метеор, такие α = 10 ч 30 мин, δ = 0 0 . Через какие созвездия пролетел метеор?
2. Найдите на звездной карте и назовите три самые яркие звезды, расположенные не далее 20 0 к северу от небесного экватора и имеющие прямое восхождение от 4 до 6 ч. Определите их координаты.

Подведение итогов урока:

1. Звездные координаты: и.

Рефлексия: Я буду задавать вопросы, и вы отвечайте: если «Да» - «Во»; «Нет» - «У»

Какое у вас настроение, когда на улице светит солнце?

Когда пасмурно?

А когда в дневнике у вас оценка «3», а «5»?

Оценки за урок:

Спасибо за сотрудничество! Доброго пути на дороге знаний! Успехов вам!

Соңғы жарияланған материалдар тізімі