Чем отличаются небесные сферы двух соседей по парте

14.04.202214.04.2022 admin 0 Comments

В любом месте Земли плоскость небесного меридиана совпадает с плоскостью географического меридиана этого места.

Тема 6. Небесная сфера. Особые точки небесной сферы

Люди в древности считали, что все звезды располагаются на небесной сфере, которая как единое целое вращается вокруг Земли. Уже более 2.000 лет тому назад астрономы стали применять способы, которые позволяли указать расположение любого светила на небесной сфере по отношению к другим космическим объектам или наземным ориентирам. Представлением о небесной сфере удобно пользоваться и теперь, хотя мы знаем, что этой сферы реально не существует.

Понятием небесной сферы пользуются для угловых измерений на небе, для удобства рассуждений о простейших видимых небесных явлениях, для различных расчетов, например вычисления времени восхода и захода светил.

Построим небесную сферу и проведем из ее центра луч по направлению к звезде А (рис.1.1 учебника). Там, где этот луч пересечет поверхность сферы, поместим точку А₁ изображающую эту звезду. Звезда В будет изображаться точкой В₁. Повторив подобную операцию для всех наблюдаемых звезд, мы получим на поверхности сферы изображение звездного неба – звездный глобус. Ясно, что если наблюдатель находится в центре этой воображаемой сферы, то для него направление на сами звезды и на их изображения на сфере будут совпадать.

· Что является центром небесной сферы? (Глаз наблюдателя)

· Каков радиус небесной сферы? (Произвольный)

· Чем отличаются небесные сферы двух соседей по парте? (Положением центра).

Для решения многих практических задач расстояния до небесных тел не играют роли, важно лишь их видимое расположение на небе. Угловые измерения не зависят от радиуса сферы. Поэтому, хотя в природе небесной сферы и не существует, но астрономы для изучения видимого расположения светил и явлений, которые можно наблюдать на небе в течении суток или многих месяцев, применяют понятие Небесная сфера. На такую сферу и проецируются звезды, Солнце, Луна, планеты и т.д., отвлекаясь от действительных расстояний до светил и рассматривая лишь угловые расстояние между ними. Расстояния между звездами на небесной сфере можно выражать только в угловой мере. Эти угловые расстояния измеряются величиной центрального угла между лучами, направленными на одну и другую звезду, или соответствующими им дугами на поверхности сферы.

Для приближенной оценки угловых расстояний на небе полезно запомнить такие данные: угловое расстояние между двумя крайними звездами ковша Большой Медведицы (α и β) составляет около 5° (рис. 1.2 учебника), а от α Большой Медведицы до α Малой Медведицы (Полярной звезды) – в 5 раз больше – примерно 25°.

Простейшие глазомерные оценки угловых расстояний можно провести также с помощью пальцев вытянутой руки.

Только два светила – Солнце и Луну – мы видим как диски. Угловые диаметры этих дисков почти одинаковы – около 30′ или 0,5°. Угловые размеры планет и звезд значительно меньше, поэтому мы их видим просто как светящиеся точки. Для невооруженного глаза объект не выглядит точкой в том случае, если его угловые размеры превышают 2–3′. Это означает, в частности, что наш глаз различает каждую по отдельности светящуюся точку (звезду) в том случае, если угловое расстояние между ними больше этой величины. Иначе говоря, мы видим объект не точечным лишь в том случае, если расстояние до него превышает его размеры не более чем в 1700 раз.

Отвесная линия Z,Z’, проходящая через глаз наблюдателя (точка С), находящегося в центре небесной сферы, пересекает небесную сферу в точках Z — зенит, Z’ — надир.

Особые точки небесной сферы.

Зенит — эта наивысшая точка над головой наблюдателя.

Плоскость, перпендикулярная отвесной линии, называется горизонтальной плоскостью (или плоскостью горизонта).

Математическим горизонтом называется линия пересечения небесной сферы с горизонтальной плоскостью, проходящей через центр небесной сферы.

Невооруженным глазом на всем небе можно видеть примерно 6000 звезд, но мы видим лишь половину из них, потому что другую половину звездного неба закрывает от нас Земля. Движутся ли звезды по небосводу? Оказывается, движутся все и притом одновременно. В этом легко убедиться, наблюдая звездное небо (ориентируясь по определенным предметам).

Вследствие ее вращения вид звездного неба меняется. Одни звезды только еще появляются из-за горизонта (восходят) в восточной его части, другие в это время находятся высоко над головой, а третьи уже скрываются за горизонтом в западной стороне (заходят). При этом нам кажется, что звездное небо вращается как единое целое. Теперь каждому хорошо известно, что вращение небосвода — явление кажущееся, вызванное вращением Земли.

Картину того, что в результате суточного вращения Земли происходит со звездным небом, позволяет запечатлеть фотоаппарат.

Звезды в течение суток описывают тем большие окружности, чем дальше от Полярной звезды они находятся.

Ось суточного вращения небесной сферы называют осью мира (РР’).

Точки пересечения небесной сферы с осью мира называют полюсами мира (точка Р — северный полюс мира, точка Р’ — южный полюс мира).

Полярная звезда расположена вблизи северного полюса мира. Когда мы смотрим на Полярную звезду, точнее, на неподвижную точку рядом с ней — северный полюс мира, направление нашего взгляда совпадает с осью мира. Южный полюс мира находится в южном полушарии небесной сферы.

Плоскость ЕАWQ, перпендикулярная оси мира РР’ и проходящая через центр небесной сферы, называется плоскостью небесного экватора, а линия пересечения ее с небесной сферой — небесным экватором.

Небесный экватор – линия окружности, полученная от пересечения небесной сферы с плоскостью проходящая через центр небесной сферы перпендикулярно к оси мира.

Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное и южное.

Ось мира, полюса мира и небесный экватор аналогичны оси, полюсам и экватору Земли, так как перечисленные названия связаны с видимым вращением небесной сферы, а оно является следствием действительного вращения земного шара.

Плоскость, проходящая через точку зенита Z, центр С небесной сферы и полюс Р мира, называют плоскостью небесного меридиана, а линия пересечения ее с небесной сферой образует линию небесного меридиана.

Небесный меридиан – большой круг небесной сферы, проходящий через зенит Z, полюс мира Р, южный полюс мира Р’, надир Z’

В любом месте Земли плоскость небесного меридиана совпадает с плоскостью географического меридиана этого места.

Полуденная линия NS — это линия пересечения плоскостей меридиана и горизонта. N – точка севера, S – точка юга

Она названа так потому, что в полдень тени от вертикальных предметов падают по этому направлению.

· Каков период вращения небесной сферы? (Равен периоду вращения Земли – 1 сутки).

· В каком направлении происходит видимое (кажущееся) вращение небесной сферы? (Противоположно направлению вращения Земли).

· Что можно сказать о взаимном расположении оси вращения небесной сферы и земной оси? (Ось небесной сферы и земная ось будут совпадать).

· Все ли точки небесной сферы участвуют в видимом вращении небесной сферы? (Точки, лежащие на оси, покоятся).

Земля движется по орбите вокруг Солнца. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты на угол 66,5°. Вследствие действия сил тяготения со стороны Луны и Солнца ось вращения Земли смещается, в то время как наклон оси к плоскости земной орбиты остается постоянным. Ось Земли как бы скользит по поверхности конуса. (то же происходит с осью у обыкновенного волчка в конце вращения).

Это явление было открыто еще в 125 г. до н. э. греческим астрономом Гиппархом и названо прецессией.

Один оборот земная ось совершает за 25 776 лет – этот период называется платоническим годом. Сейчас вблизи Р – северного полюса мира находится Полярная звезда – α Малой Медведицы. Полярной называется та звезда, которая на сегодняшний день находится вблизи Северного полюса мира. В наше время, примерно с 1100 года, такой звездой является альфа Малой Медведицы – Киносура. Раньше титул Полярной поочередно присваивался π, η и τ Геркулеса, звездам Тубан и Кохаб. Римляне вовсе не имели Полярной звезды, а Кохаб и Киносуру (α Малой Медведицы) называли Стражами.

На начало нашего летоисчисление – полюс мира был вблизи α Дракона – 2000 лет назад. В 2100 г полюс мира будет всего в 28′ от Полярной звезды – сейчас в 44′. В 3200г полярным станет созвездие Цефей. В 14000 г – полярной будет Вега (α Лиры).

Как найти в небе Полярную звезду? Чтобы найти Полярную звезду, нужно через звезды Большой Медведицы (первые 2 звезды «ковша») мысленно провести прямую линию и отсчитать по ней 5 расстояний между этими звездами. В этом месте рядом с прямой мы увидим звезду, почти одинаковую по яркости со звездами «ковша» – это и есть Полярная звезда.

В созвездии, которое нередко называют Малый Ковш, Полярная звезда является самой яркой. Но так же, как и большинство звезд ковша Большой Медведицы, Полярная — звезда второй величины.

Дата добавления: 2021-02-10 ; просмотров: 23 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Разработка собственных ЭОР » НЕБЕСНАЯ СФЕРА»

Цели урока. Учащиеся должны:

формулировать понятия небесной сферы, оси мира, полюса мира, экватора, прецессии;

объяснять причины видимого движения звезд и устанавливать следствия этого явления о периоде вращения, характере траектории видимого движения звезд;

объяснять причины прецессии и устанавливать следствия этого явления;

прогнозировать характер видимого движения звезд на других планетах, зная основное свойство небесной сферы;

применять понятие небесной сферы для построения карты звездного неба;

находить на карте звездного неба северный полюс мира, экватор;

применять знания основных понятий для решения качественных задач.

Основные понятия. Небесная сфера. Ось мира, полюсы мира, экватора, прецессии.

Демонстрационный материал. Подвижная карта звездного неба. ИИСС «Планетарий». Иллюстрации. Самодельный прибор: вращение небесной сферы.

Самостоятельная деятельность учащихся. Выполнение поисковых заданий с помощью электронного планетария.

Мировоззренческий аспект урока. Развивать навыки логического мышления учащихся и научного подхода к изучению мира, выявление причинно-следственных связей.

Использование новых информационных технологий . Работа с интерактивным электронным планетарием.

Краткое содержание урока

2. Изучение нового материала:

2.1 Введение понятия небесной сферы.

2.2 Выделение признаков и свойств небесной сферы

2.3 Объяснение видимого движения звезд:

вращение небесной сферы;

2.4 Введение понятия экватора

2.5 Понятие прецессии

3. Закрепление изученного материала:

3.1 Принцип конструирования карты звездного неба

3.2 Прогноз вида звездного неба на других планетах

Выполнение кратких поисковых заданий

4. Самостоятельная работа планетарием

Работа с планетарием

Самостоятельная работа учащихся

1.5 Домашнее задание

Оцените на глаз расстояние до деревьев за окном. Какое из них ближе к нам? Насколько? А теперь мысленно будем удалять эти два дерева. (Пауза). Всегда ли вы сможете определить какое дерево ближе?

Стереоскопичность зрения человека ограничена. До 500 м человек уверенно определяет различия в расстояниях до предметов. На больших расстояниях человек неосознанно пользуется другими критериями – сравнивает видимые угловые размеры, опирается на перспективу видимой картины. Следовательно, если деревья находятся в открытой местности, где больше ничего нет, то, начиная с некоторого расстояния, мы перестанем различать, какое дерево ближе (дальше) и тем более не сможем оценить расстояние между ними. Нам будет казаться с определенного момента, что деревья одинаково удалены от нас.

Пример. Чтобы лучше представить это приведем следующие цифры. Расстояние от земли до Луны составляет 384 400 км, до Солнца – около 150 млн. км, а до самой близкой звезды, Центавра, – в 275 400 раз больше, чем до Солнца. Человеческие глаза в лучшем случае могут различать расстояния лишь в пределах 2км.

Предположим, что наступила ночь, и мы наблюдаем за звездами. Звезды находятся на таком огромном расстоянии от нас, что нам они представляются одинаково удаленными. Геометрическое место точек, равноудаленных от точки, являющейся центром, называется сферой. Нам кажется, что все небесные светила расположены на внутренней поверхности огромной сферы. Это впечатление усиливается ещё одно обстоятельством. На предыдущем уроке мы говорили, что собственное движение звезд в силу их удаленности незаметно и суточное движение звезд происходит синхронно. Поэтому возникает кажущаяся целостность видимого суточного вращения небесной сферы.

Пошаговая анимация «Верхняя и нижняя кульминации светил»

Вопросы к учащимся.

Что является центром небесной сферы? (Глаз наблюдателя)

Каков радиус небесной сферы? (Произвольный)

Чем отличаются небесные сферы двух соседей по парте? (Положением центра). Можно ли утверждать, что эти сферы одинаковы? Сравните расстояние до соседа с радиусом небесной сферы.

Для решения многих практических задач расстояния до небесных тел не играют роли, важно лишь их видимое расположение на небе. Угловые измерения не зависят от радиуса сферы. Поэтому, хотя в природе небесной сферы и не существует, астрономы пользуются ей как математическим средством определения видимых положений и видимых движений небесных тел.

Итак, небесной сферой называется воображаемая сфера произвольного радиуса, центром которой является глаз наблюдателя. Учитель демонстрирует синий воздушный шар.

Чтобы получить правильное представление о небесной сфере, лучше всего считать радиус сколь угодно большим, превышающим расстояние до самого далекого из известных нам небесных объектов. Считать радиус небесной сферы бесконечно большим нельзя: в этом случае кривизна поверхности (т. е. величина обратная радиусу) будет равна нулю и, следовательно, сферическая поверхность должна быть заменена плоской, что противоречит наблюдениям.

Т. к. размеры Земли много меньше размеров небесной сферы, то ими можно пренебречь и считать, что центр небесной сферы находится в центре Земли. Также можно считать, что из разных точек земной поверхности одна и та же точка небесной сферы (одна и та же звезда) видна по параллельным направлениям. В этом заключается основное свойство небесной сферы.

Пример. Чтобы проиллюстрировать это важное свойство небесной сферы, изобразим Землю (диаметр которой около 12 750 км) дробинкой диаметром 1 мм. И поместим ее в центре Москвы. Тогда крокетный шар, изображающий ближайшую звезду α Центавра, нам придется разместить на расстоянии в 3 200 км от Москвы, т. е. примерно в Красноярске, т.к. расстояние до α Центавра в 3,2 млрд. раз больше диаметра Земли. При таких соотношениях размеров совершенно безразлично, из какой точки миллиметровой дробинки наблюдать крокетный шар в Красноярске: все равно он будет виден по параллельным направлениям.

Т. к. наблюдатель находится на Земле, а Земля вращается вокруг своей оси, то наблюдателю кажется, что вращается небесная сфера, а он покоится.

Каков период вращения небесной сферы? (Равен периоду вращения Земли – 1 сутки).

В каком направлении происходит видимое (кажущееся) вращение небесной сферы? (Противоположно направлению вращения Земли).

Что можно сказать о взаимном расположении оси вращения небесной сферы и земной оси? (Ось небесной сферы и земная ось будут совпадать).

Все ли точки небесной сферы участвуют в видимом вращении небесной сферы? (Точки, лежащие на оси покоятся).

Ось видимого вращения небесной сферы называется осью мира. Ось мира пересекает небесную сферу в двух точках, которые называются полюсами мира.

Чтобы лучше представить вращение небесной сферы, посмотрите следующий фокус. Возьмем надутый воздушный шар и проколем его спицей насквозь. Теперь можно вращать шар вокруг спицы – оси.

Где на этой модели находится наблюдатель?

В каком месте шара находится южный и северный полюсы мира?

Где на шаре следует нарисовать Полярную звезду?

Укажите геометрическое место точек, которые во время вращения не изменяют своего местоположения.

В каком направлении происходит видимое вращение небесной сферы, если наблюдать с северного полюса (с южного полюса)?

Мысленно проведем плоскость через центр небесной сферы перпендикулярно оси мира. Эта плоскость разделит небесную сферу на два равных полушария. Учитель делает соответствующий жест рукой на чертеже.

Что представляет собой линия пересечения сферы и плоскости, проходящей через центр сферы? (Окружность).

Плоскость, перпендикулярная к оси мира и проходящая через центр небесной сферы называется плоскостью экватора.

Линия пересечения плоскости экватора с небесной сферой является окружностью и называется небесным экватором (от латинского equator – уравниватель). Небесный экватор делит небесную сферу на два небесных полушария – северное и южное.

Представьте некоторую звезду на небесной сфере. Какова траектория её движения в течение суток (мысленно вращайте небесную сферу вместе со звездой)? (Окружность)

Суточное вращение звезд. Южный Джемини.

Каким образом расположен суточный путь звезды относительно экватора? (Параллельно).

Суточный путь звезд.

Пошаговая анимация «Верхняя и нижняя кульминации светил»

Чему равно угловое расстояние между полюсом мира и плоскостью экватора? (90  ).

Выясним теперь, как расположена земная ось в пространстве. Земля движется по орбите вокруг Солнца. Ось вращения Земли наклонена к плоскости орбиты на угол 66˚,5. Учитель берет лист картона, прокалывает его спицей. Картон – плоскость земной орбиты, спица – земная ось. Располагает картон и спицу под некоторым углом.

Вследствие действия сил тяготения со стороны Луны и Солнца ось вращения Земли смещается, в то время как наклон оси к плоскости земной орбиты остается постоянным. Ось Земли как бы скользит по поверхности конуса. Учитель одной рукой держит неподвижно картон, а другой перемещает спицу относительно картона, не меняя угла наклона между спицей и картоном. То же происходит с осью у обыкновенного волчка в конце вращения. Учитель демонстрирует волчок.

Это явление было открыто еще в 125 г. до н. э. греческим астрономом Гиппархом и названо прецессией. Один оборот земная ось совершает за 25 800 лет – этот период называется платоническим годом.

Какую линию описывает конец спицы, т. е. северный полюс мира? (Окружность). Южный полюс?

Следовательно, звезды, лежащие на этой окружности или около нее, поочередно будут полярными.

Интерактивная модель «Прецессия земной оси»

Если заметить какую-нибудь точку на экваторе, будет ли она перемещаться по небесной сфере, относительно звезд?

Экватор жестко «скреплен» с осью. Допустим, что лист картона – это плоскость экватора, а спица – также ось мира. Смещаем ось, смещается вместе с ней плоскость экватора (картон рукой уже не удерживаем), следовательно, и все точки, лежащие на экваторе, перемещаются относительно звезд.

3.1. Представим небесную сферу, но наблюдатель пусть теперь находится вне небесной сферы, над её северным полюсом. Мысленно «разрежем её на лепестки» около южного полюса и развернем, так, чтобы получилась плоская картина звездного неба. Если нанести координатную сетку, то в руках у вас – карта. Возьмите карту звездного неба.

Найдите на карте северный полюс. Южный полюс?

Назовите отличия вида звездного неба, изображенного на сфере и на карте – плоскости. (Вспомните, сейчас мы снаружи сферы, а не внутри, значит созвездия изображены в зеркальном порядке. При переводе в плоскость возникают искажения в относительных расстояниях, чем дальше от северного полюса, тем сильнее искажения).

Найдите экватор на карте. На какой угол от северного полюса отстоит экватор?

Через какие созвездия проходит экватор? Назовите яркие звезды, находящиеся на экваторе.

3.2. Мысленно, перенесемся на другую планету Солнечной системы, например на Венеру.

Иллюстрация «Оси вращение планет Солнечной системы».

Заметим, что плоскости орбит всех планет практически совпадают, исключения составляют орбиты Меркурия и Плутона. Каким образом изменится вид звездного неба? Изменятся ли очертания созвездий? (Сравните расстояние от Земли до Венеры и до ближайшей звезды)

Изменится ли положение северного полюса? (Угол наклона оси вращения Венеры равен –86,6  )

Как изменится период и направление вращения небесной сферы? (Венера вращается в обратную сторону, период вращения относительно звезд равен 243,1 суток)

4. Ответьте на вопросы теста.

Фразе из левого столбца подберите подходящее по смыслу продолжение из правого.

Небесной сферой называется.

Осью мира называется.

Северный полюс мира в настоящее время находится

А. точка пересечения оси вращения Солнца с небесной сферой.

В. плоскость перпендикулярная к оси мира и проходящая через центр небесной сферы.

Г. периоду вращения Земли вокруг своей оси, т.е. 1 суткам.

Д. воображаемая сфера произвольного радиуса, описанная вокруг центра Солнца, на внутренней поверхности которой нанесены светила

Е. ось, вокруг которой вращается Земля, двигаясь в мировом пространстве

Ж. около звезды Вега в созвездии Лиры

З. линия пересечения небесной сферы и плоскости небесного экватора

И. точки пресечения небесной сферы с осью мира.

К. воображаемая сфера произвольного радиуса, описанная вокруг наблюдателя на Земле, на внутренней поверхности которой нанесены светила.

Л. воображаемая ось видимого вращения небесной сферы.

М. периоду вращения Земли вокруг Солнца.

Угол между плоскостью небесного экватора и осью мира равен

Угол между плоскостью земного экватора и плоскостью земной орбиты равен.

13! Почему нельзя считать радиус небесной сферы бесконечно большим?

14! Сколько небесных сфер можно себе представить, если у каждого человека по два глаза, а на Земле проживает свыше 4 млрд человек?

15! Что называется прецессией земной оси и в чем причина прецессии?

Источник

Чем отличаются небесные сферы двух соседей по парте

Небо полночное звезд мириадами
Взорам бессонным блестит,
Дивный венец его светит Плеядами,
Альдебараном горит.
Пышных тех звезд красоту лучезарную
Бегло мой взор миновал,
Все облетел, но, упав на Полярную,
Вдруг, как прикованный, стал.
Вижу: светил хоровод обращается –
Ты неподвижна одна.
Лик неба синего чудно меняется –
Ты неизменно верна.
Не от того ли так сердцу мечтателя
Мил твой таинственный луч?
Молви: не ты ли в деснице создателя,
Звездочка, вечности ключ?
В. Бенедиктов

Тема: Изменение вида звездного неба в течении суток

Цель: Познакомить учащихся с небесной средой и ее вращением, ориентировкой по небу. Рассмотреть горизонтальную систему координат, изменение координаты и понятие кульминации светил, перевод градусной меры в часовую и обратно.

Оборудование:

Ход урока:

1)Анализ с/р с прошлого урока (рассмотреть задание, вызвавшие затруднение).
2)Диктант.

II. Новый материал(15 мин)

Б) Фото околополярной области неба.

1) Звезда – светлый след, за сутки круг
2) Центр близок к Полярной звездесуточное вращение небосвода – положение звезд относительно друг друга не меняется

Наблюдаемое суточное вращение небесной сферы (с востока на запад) – кажущееся явление, отражающее действительное вращение земного шара вокруг своей оси (с запада на восток).

// подсказка – суточное вращение по движению Солнца//.