Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение
Самарской области
«Поволжский строительно-энергетический колледж им. П. Мачнева»
МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ
ДЛЯ ПРАКТИЧЕСКОГО ЗАНЯТИЯ
по Астрономии
для студентов очной формы обучения ППКРС по профессии
08.01.08 Мастер отделочных строительных работ
Самара
201
7
Тема: Изготовление подвижной карты звёздного неба и работа с ней
Цель: изучение карты звёздного неба и приложенного к ней накладного круга, сборка подвижной карты звёздного неба, приобретение навыков работы с ней
Продолжительность: 2 часа.
Инструменты и материалы: файл для печати расходного материала с изображением Карты звездного неба и Накладного круга, картон, ножницы, клей
Краткие теоретические материалы по теме занятия
Условные обозначения на корте звёздного неба:
Подвижная карта состоит из двух частей - собственно самой карты звездного неба и специального накладного круга.
На карте звездного неба показаны наиболее яркие звезды. Именно они и формируют привычные нам фигуры созвездий. Размеры черных кружков, которыми изображены звезды, соответствуют их блеску: чем звезда ярче, тем он больше. Также на карте отображены наиболее яркие и заметные звездные скопления (группами тесно расположенных точек) и туманности (штриховкой)
Теперь пару слов о линиях. Пунктирные линии указывают на карте границы созвездий, а непрерывные, в виде концентрических колец и прямых, - сетку экваториальных координат. Напомню, что эта система координат аналогична той, что используется на Земле: то, что мы называем долготой, на небе - прямое восхождение, а то, что у нас широта - там склонение.
В самом центре карты изображен Северный полюс мира. Рядом с ним - Полярная звезда. Расположенные вокруг Северного полюса окружности - круги склонений. Третий из них, если считать от полюса, - небесный экватор. Он делит нашу небесную сферу на два полушария: северное и южное. Стоит заметить, что в используемой в подвижной карте проекции вид созвездий южного звездного неба довольно сильно искажен.
Овал, несколько смещенный относительно центра карты, - эклиптика. Эта линия построена на небесной сфере движением Солнца, перемещающимся по ней в течение года. На эклиптике легко выделить четыре точки. Первые две, на пересечении с небесным экватором - точки весеннего и осеннего равноденствия. Они обозначаются Т и О соответственно. Две другие - точки летнего и зимнего солнцестояния. В самой близкой их них к Северному полюсу мира Солнце бывает 20-22 июня, а в самой далекой - 20-22 декабря..
По краям карты нанесены даты и названия месяцев. Они нам потребуются в дальнейшем для определения вида звездного неба.
По краям накладного круга нанесен часовой лимб (циферблат), а в центре находится система пересекающихся овалов. Эти овалы показывают расположение линии горизонта на различных географических широтах. Буквами С, В, Ю и 3 обозначены стороны горизонта.
Задания для практического занятия
Задание 1: Знакомство с картой звёздного неба
Найдите на карте звездного неба:
Созвездия Малой и Большой Медведицы, Кассиопею, Волопаса и Ориона
Полярную звезду
Небесный экватор
Эклиптику
Точки осеннего и весеннего равноденствия
Задание 2: Сборка подвижной карты звёздного неба.
Карту, а также накладной круг наклеить на картон. Затем аккуратно в накладном круге сделать вырез по линии, соответствующей широте, близкой к той, на которой вы проживаете (наша широта 45 ). Между точками "С" и "Ю" на круге натянуть нить, которая будет изображать небесный меридиан.
Накладной круг разместить на звёздной карте концентрично, так, чтобы он не закрывал на карте лимба с датами, а небесный меридиан (нить) при этом проходил через Северный полюс мира.
Задание 3: Определить, какие звёзды видны над горизонтом на 5 ноября 17 часов 20 минут (перечислить видимые полностью созвездия)
Расположить накладной круг на карте так, чтобы нужная дата на карте совпала с нужным часом на накладном круге. Тогда в вырезе окажутся видимые над горизонтом звёзды в искомый момент.
Задание 4 : Определить приблизительно положение Солнца (указать созвездие) 15 марта
Для определения приблизительного положения Солнца соединить линейкой Северный полюс мира с меткой выбранной даты. Точка пересечения нити с эклиптикой укажет положение Солнца.
Накладной круг расположить так, чтобы заранее отмеченное Солнце (смотри задание 4) попало на восточную часть линии горизонта. Час восхода Солнца совпадёт с меткой выбранной даты.
Контрольные вопросы:
Чем объяснить то, что последовательность оцифровки кругов склонения возрастает в направлении вращения часовой стрелки, а не навстречу, как это требует счет прямого восхождения на звездной карте неба?
Как определить по подвижной карте звездного неба моменты восхода или захода светил?
Как найти положение Солнца на эклиптике в заданный день года?
В каких точках эклиптика пересекает небесный экватор? В какие даты Солнце находиться в этих точках?
Задания обучающимся для самостоятельной работы по итогам ПЗ
Наблюдать на ночном небе созвездия: Малой и Большой Медведицы, Кассиопею, Волопаса и Ориона
ПРИЛОЖЕНИЕ
Star Walk 2 Free: Карта звездного неба - приложение, предназначенное для навигации по звёздному небу и детального изучения небесных тел. Отслеживайте все известные звёзды и созвездия с детальной характеристикой их расположений. Наведите камеру устройства на звёздное небо и получите точную характеристику каждой видимой звезды. Узнавайте о движении звёзд, времени восхода и заката Солнца и смене лунных фаз не выходя из программы.
Особенности Star Walk 2 Free：Карта звездного неба
- наличие множества уникальных астрономических фактов о разных типах космических тел;
- возможность активации ночного режима, позволяющего окрасить дисплей устройства красными тонами;
- объемная библиотека визуализированных моделей большинства космических объектов с возможностью рассматривания нужных тел с разных сторон;
- отслеживание изменения положения звёзд и планет в соответствии с указанным временем.
Преимущества приложения
- несколько типов фильтров, позволяющие видеть через экран устройства как видимые человеческому глазу тела, так и невидимые из-за воздействия гамма-лучей и других видов излучения;
- продвинутая поисковая система, обеспечивающая нахождение желаемых звёзд при помощи ввода их названия;
- наличие практически всех типов звёздных тел (спутники, метеоры, кометы, планеты, созвездия и т.д.);
- возможность получения детальной характеристики желаемых звёздных тел с познавательными историями и мифами их открытия.
Недостатки
- использование распознавания звёзд при помощи камеры устройства работает только при наличии встроенного цифрового компаса;
- наличие платного содержимого и рекламного контента.
– это бесплатная программа — виртуальный планетарий, которая позволяет увидеть:
- карту звездного неба;
- созвездия;
- планеты солнечной системы;
- и другие объекты необъятного космоса.
Наблюдения за планетами и изучение созвездий звездного неба будут интересны и для детей и для взрослых.
Ночное небо над Японией
Марс со спутниками
Программа Stellarium проста в освоении и использовании.
Интерфейс программы полностью русифицирован. В меню настроек, правда попадаются пункты на английском, но они не особо важны (например пункт справки «о программе»).
Панели настроек оснащены всплывающими подсказками.
Настройки программы.
В левом нижнем углу, при наведении курсора появляются две панели с настройками
Верхняя иконка на левой панели открывает окно настройки местоположения при наблюдении за звездами:
Здесь можно выбрать местоположение путем введения координат, выбора города и страны из списка, либо выбрав какую-либо точку на карте. Можно использовать по умолчанию выбранное Вами местоположение, для этого нужно установить галочку в соответствующем окошке.
Вторая иконка открывает окно настройки времени.
Третья покажет Вам настройки вида.
На первой вкладке, которая называется «Небо» можно настроить отображение звезд: абсолютное и относительное увеличение, включить/выключить мерцание и динамическую адаптацию чувствительности.
Также можно включить/выключить отображение атмосферы. Настройки планет и спутников заключаются во включении/отключении планет, их меток, орбит, моделирования скорости света и масштабировании Луны.
Можно также включить или выключить метки звезд, туманностей и планет, а также изменить размер меток. И даже настроить количество пролетающих метеоров в час…
Во вкладке «Обозначения» можно настроить «небесную сферу»: отображение на небе экваториальной сетки, экваториальной сетки j2000 (это сетка эпохи j 2000, т. е. времен 2000г.), азимутной сетки, линии экватора, меридиана, эклиптики и обозначений сторон света.
Еще присутствуют настройки созвездий: линии созвездий, названия, контуры и изображения созвездий (об этом ниже) и яркость изображений. Так же можно выбрать проекции, описания проекций выводиться справа от названия.
Во вкладке «Ландшафт» можно выбрать ландшафт, который будет показан при наблюдении, например океан, или ландшафт других планет, например Марса или Сатурна. Еще можно управлять отображением земли, дымки над землей, установить выбранный ландшафт, как ландшафт по умолчанию.
Вкладка «Знания о звездах» позволяет узнать древние знания о звездах различных цивилизаций, например Ацтекской или Полинезийской. Если выбрать одну из этих моделей знания названия и форма созвездий будут отображаться на небе в соответствии с названиями этих народов.
Следующая иконка на левой панели откроет окно поиска объекта, который Вы хотите увидеть.
Предпоследняя иконка открывает окно настроек:
Во вкладке «Основная» можно выбрать язык программы, вариант отображения информации о выбранном объекте: все доступные, короткий или ничего.
Во вкладке «Перемещение» можно включить/отключить перемещения с клавиатуры или мышью, также выбрать (установить) время начала наблюдения.
Во вкладке «Сервис» есть настройки параметров планетария, такие как: искажения сферического зеркала, дисковое поле зрения, для большей реалистичности наблюдения за звездами, негоризонтальные подписи объектов, если есть желание изменить положение подписей звезд, и т. д. Настройки снимков экрана, назначение/изменение папки для скриншотов.
Настройки каталога звезд, можно скачать дополнительно еще девять каталогов звезд .
Вкладка «Сценарии». Здесь можно запустить сценария наблюдения, программа будет действовать «на автомате», Вам останется только наблюдать.
Во вкладке «Плагины» можно включить загрузку плагина при запуске программы, настроить его. Всего присутствует восемь плагинов. Последняя иконка на левой панели инструментов - помощь.
Первая и вторая кнопки на нижней панели инструментов включают линии созвездий и их названия, соответственно.
Результат их действий на рисунке.
Третья кнопка показывает на небосводе на изображения созвездий:
Следующие две кнопки включают отображение сеток.
Шестая кнопка включает ландшафт.
Седьмая кнопка включает отображение сторон света.
Восьмая и девятая кнопки позволяют видеть на звездном небе туманности и метки планет солнечной системы.
Следующая кнопка переключение между экваториальным и азимутальным вхождением.
Двенадцатая кнопка устанавливает выбранный объект по центру экрана.
Тринадцатая включает ночной режим
Следующая иконка включает полноэкранный режим.
Вот как выглядит луна, при выборе этой опции.
Следующая кнопка включает отображение спутников Земли.
Последняя группа кнопок управляет временем, замедляет, ускоряет его ход и т. д.
И последняя кнопка на этой панели - это выход из программы.
Скачать бесплатно Stellarium - карта звездного неба у Вас на компьютере
- " onclick="window.open(this.href,"win2","status=no,toolbar=no,scrollbars=yes,titlebar=no,menubar=no,resizable=yes,width=640,height=480,directories=no,location=no"); return false;" > Печать
Практическая работа № 1
Тема: Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты звёздного неба
Цель: познакомиться с подвижной картой звёздного неба,
научиться определять условия видимости созвездий
научиться определять координаты звезд по карте
Ход работы:
Теория.
Вид звёздного неба изменяется из-за суточного вращения Земли. Изменение вида звёздного неба в зависимости от времени года происходит вследствие обращения Земли вокруг Солнца. Работа посвящена знакомству со звёздным небом, решению задач на условия видимости созвездий и определении их координат.
Подвижная карта звёздного неба изображена на рисунке.
Перед началом работы распечатать подвижную карту звездного неба, овал накладного круга вырезать по линии, соответствующей географической широте места наблюдения. Линия выреза накладного круга будет изображать линию горизонта. Звёздную карту и накладной круг наклеить на картон. От юга к северу накладного круга натянуть нить, которая покажет направление небесного меридиана.
На карте:
- звёзды показаны чёрными точками, размеры которых характеризуют яркость звёзд;
- туманности обозначены штриховыми линиями;
- северный полюс мира изображён в центре карты;
- линии, исходящие от северного полюса мира, показывают расположение кругов склонения. На звёздной карте для двух ближайших кругов склонения угловое расстояние равно 1 ч;
- небесные параллели нанесены через 30°. С их помощью можно произвести отсчёт склонение светил δ;
- точки пересечения эклиптики с экватором, для которых прямое восхождение 0 и 12 ч., называются точками весеннего g и W равноденствий;
- по краю звёздной карты нанесены месяцы и числа, а на накладном круге – часы;
- зенит расположен вблизи центра выреза (в точке пересечения нити, изображающей небесный меридиан с небесной параллелью, склонение которой равно географической широте места наблюдения).
Для определения местоположения небесного светила необходимо месяц, число, указанное на звёздной карте, совместить с часом наблюдения на накладном круге.
Небесный экватор - большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора . Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное полушарие, с вершиной в северном полюсе мира, и южное полушарие, с вершиной в южном полюсе мира. Созвездия, через которые проходит небесный экватор, называют экваториальными. Различают созвездия южные и северные.
Созвездия Северного полушария: Большая и Малая Медведицы, Кассиопея, Цефей, Дракон, Лебедь, Лира, Волопас и др.
К южным относятся Южный Крест, Центавр, Муха, Жертвенник, Южный Треугольник.
Полюс мира - точка на небесной сфере, вокруг которой происходит видимое суточное движение звёзд из-за вращения Земли вокруг своей оси. Направление на Северный полюс мира совпадает с направлением на географический север, а на Южный полюс мира - с направлением на географический юг. Северный полюс мира находится в созвездии Малой Медведицы с поляриссимой (видимая яркая звезда, находящаяся на оси вращения Земли) - Полярной звездой, южный - в созвездии Октант.
Туманность - участок межзвёздной среды, выделяющийся своим излучением или поглощением излучения на общем фоне неба . Ранее туманностями называли всякий неподвижный на небе протяжённый объект. В 1920-е годы выяснилось, что среди туманностей много галактик (например, Туманность Андромеды). После этого термин «туманность» стал пониматься более узко, в указанном выше смысле. Туманности состоят из пыли, газа и плазмы.
Эклиптика - большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца . Плоскость эклиптики - плоскость обращения Земли вокруг Солнца (земной орбиты).
В зависимости от места наблюдателя на Земле меняется вид звездного неба и характер суточного движения звезд. Cуточные пути светил на небесной сфере - это окружности, плоскости которых параллельны небесному экватору.
Рассмотрим, как изменяется вид звездного неба на полюсах Земли. Полюс - это такое место на земном шаре, где ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор - с горизонтом.
Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе Земли, Полярная звезда будет располагаться в зените, звёзды будут двигаться по кругам, параллельным математическому горизонту, который совпадает с небесным экватором. При этом над горизонтом будут видны все звёзды, склонение которых положительно (на Южном полюсе, наоборот, будут видны все звезды, склонение которых отрицательно), а их высота в течение суток не будет изменяться.
Переместимся в привычные для нас средние широты. Здесь уже ось мира и небесный экватор наклонены к горизонту. Поэтому и суточные пути звёзд также будут наклонены к горизонту. Следовательно, на средних широтах наблюдатель сможет наблюдать восходящие и заходящие звёзды.
Под восходом понимается явление пересечения светилом восточной части истинного горизонта, а под заходом - западной части этого горизонта.
Помимо этого, часть звёзд, располагающихся в северных околополярных созвездиях, никогда не будут опускаться за горизонт. Такие звёзды принято называть незаходящими .
А звёзды, расположенные около Южного полюса мира для наблюдателя на средних широтах будут являться невосходящими .
Суточные пути всех, без исключения, звёзд перпендикулярны горизонту. Поэтому находясь на экваторе, наблюдатель сможет увидеть все звёзды, которые в течение суток восходят и заходят.
Вообще, для того, чтобы светило восходило и заходило, его склонение по абсолютной величине должно быть меньше, чем 
.
Если 
, то в Северном полушарии она будет являться незаходящей (для Южного - невосходящей).
Тогда очевидно, что те светила, склонение которых 
, являются невосходящими для Северного полушария (или незаходящими для Южного).
Экваториальная система координат - это система небесных координат, основной плоскостью в которой является плоскость небесного экватора.
1. Склонение (δ) - угловое расстояние светила М от небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения . Обычно выражается в градусах, минутах и секундах дуги. Склонение положительно к северу от небесного экватора и отрицательно к югу от него. Объект на небесном экваторе имеет склонение 0°. Склонение северного полюса небесной сферы равно +90° Склонение южного полюса равно −90°.
2. Прямое восхождение светила (α) - угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора, от точки весеннего равноденствия до точки пересечения небесного экватора с кругом склонения светила .
Последовательность выполнения практической работы:
Задачи практической работы:
Задача 1. Определите экваториальные координаты Альтаира (α Орла), Сириуса (α Большого Пса) и Веги (α Лиры).
Задача 2. Используя карту звёздного неба, найдите звезду по её координатам: δ = +35о; α = 1ч 6м.
Задача 3. Определите, какой является звезда δ Стрельца, для наблюдателя, находящего на широте 55о 15ʹ. Определить, восходящей или невосходящей является звезда двумя способами: с использованием накладного круга подвижной карты звездного неба и с использованием формул условия видимости звезд.
Практический способ. Располагаем подвижный круг на звездной карте и при его вращении определяем, является звезда восходящей или заходящей.
Теоретичекий способ.
Используем формулы условия видимости звезд:
Если , то звезда является восходящей и заходящей.
Если , то звезда в Северном полушарии является незаходящей
Если , то звезда в Северном полушарии является невосходящей.
Задача 4. Установить подвижную карту звёздного неба на день и час наблюдения и назвать созвездия, расположенные в южной части неба от горизонта до полюса мира; на востоке – от горизонта до полюса мира.
Задача 5. Найти созвездия, расположенные между точками запада и севера, 10 октября в 21 час. Проверить правильность определения визуальным наблюдением звёздного неба.
Задача 6. Найти на звёздной карте созвездия с обозначенными в них туманностями и проверить, можно ли их наблюдать невооруженным глазом глазом на день и час выполнения лабораторной работы.
Задача 7. Определить, будут ли видны созвездия Девы, Рака. Весов в полночь 15 сентября? Какое созвездие в это же время будет находиться вблизи горизонта на севере?
Задача 8. Определить, какие из перечисленных созвездий: Малая Медведица, Волопас, Возничий, Орион - для вашей широты будут незаходящими?
Задача 9. На карте звёздного неба найти пять любых перечисленных созвездий: Большая Медведица, Малая Медведица, Кассиопея, Андромеда, Пегас, Лебедь, Лира, Геркулес, Северная корона – и определить приближённо небесные координаты (склонение, и прямое восхождение) a-звёзд этих созвездий.
Задача 10. Определить, какие созвездия будут находиться вблизи горизонта на Севере, Юге, Западе и Востоке 5 мая в полночь.
Контрольные вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:
1. Что такое звёздное небо? (Звёздное небо - множество небесных светил, видимых с Земли ночью, на небесном своде. В ясную ночь человек с хорошим зрением увидит на небосводе не более 2-3 тысяч мерцающих точек. Тысячи лет назад древние астрономы разделили звездное небо на двенадцать секторов и придумали им имена и символы, под которыми они известны и поныне .)
2. Что такое созвездия? (Созвездия - участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звёздном небе. В древности созвездиями назывались характерные фигуры, образуемые яркими звёздами .)
3. Сколько на сегодняшний день созвездий? (Сегодня есть 88 созвездий. Созвездия различны по занимаемой площади на небесной сфере и количеству звезд в них .)
4. Перечислить основные созвездия или те, которые вы знаете. (Существуют большие созвездия и маленькие. К первым относятся Большая Медведица, Геркулес, Пегас, Водолей, Волопас, Андромеда. Ко вторым - Южный Крест, Хамелеон, Летучая Рыба, Малый Пёс, Райская Птица. Конечно, мы назвали лишь малую толику, наиболее известные .)
5. Что такое карта неба? (Это изображение звёздного неба или его части на плоскости. Карту неба астрономы разделили на 2 части: южную и северную (по аналогии с полушариями Земли .)
6. Что такое небесный экватор? (Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора .)
По окончанию практической работы студент должен представить отчет.
Отчёт должен включать ответы на все указанные пункты порядка выполнения работы и ответы на контрольные вопросы.
Список литературы
1. Воронцов-Вельяминов Б. А., Страут Е. К. «Астрономия. 11 класс». Учебник с электронным приложением - М.: Дрофа, 2017
2. Р. А. Дондукова «Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты» Руководство по проведению лабораторных работ М.: «Высшая школа» 2000
Созвездия — это такие участки неба, на которые распределена небесная сфера для того чтобы удобно было ориентироваться на звездном небе. В давние времена созвездиями назывались различного рода фигуры, что образовывались яркими звездами, зачастую это были имена героев грецкой мифологии. Все наше звездное небо распределено на 88 созвездий, которые зафиксированы в Международном астрономическом союзе в 1930 году. На сегодняшний день названия данных созвездий было решено считать неизменными, также как и другие имена ярких звезд. Некоторые известные астрономы называли открытые звезды в свою честь, но такие название никогда не были признаны официально. Есть некоторые компании, которые продают так званные «сертификаты» на присвоение имени понравившейся вам звезды. Так что, если вы думаете, что подарить своей девушки на 8 марта или день влюбленных то подарите ей «звезду в небе».
Созвездия по праву считаются памятками древней культуры человечества, его мифов и его первого интереса к небесным телам. Историкам, астрономам и мифологам, они очень хорошо помогают понять образ жизни и мышления древних людей. На сегодняшний день светлым умам астрономии созвездия помогают ориентироваться на небе и быстро определять положения различного рода объектов.
Самые известные и наиболее заметные созвездия знаков зодиака
Созвездия Ориона
Расположение звезд и созвездий
