Урок №2

Тема: ОСНОВИ ПРАКТИЧНОЇ АСТРОНОМІЇ.

Мета:

• навчальна: сформувати в учнів поняття сузір’я, з’ясувати походження та назви сузір’їв, ознайомити з найвідомішими сузір’ями, пояснити зміни вигляду зоряного неба в різні пори року, навчити учнів орієнтуватися за Сонцем та Полярною зорею;

• розвивальна: розширити знання учнів про навколишню природу, узагальнити знання, отримані раніше, в єдине ціле, встановивши міжпредметні зв’язки між курсом географії, природознавства та астрономією; продовжити розвиток просторової орієнтації з метою розширення кругозору учнів;

• виховна: з метою формування діалектичного світогляду показати пізнаваність світу, діалектичний шлях пізнання — від живого споглядання до абстрактного мислення і від нього — до практики; пояснити закономірності руху зір з наукового погляду; наголосити на необхідності вивчення цієї теми для практичних потреб людини.

• Учні повинні знати: кількість сузір’їв за сучасним поділом на небі; характерні сузір’я, найяскравіші зорі на небі.

• Учні повинні вміти: показувати основні сузір’я, яскраві зорі, характеризувати поділ зоряного неба на сузір’я, орієнтуватися на місцевості за Сонцем, сузір’ями і Полярною зорею.

У ясну безмісячну ніч неозброєним оком над горизонтом можна бачити близько 3 000 зір (до 6-ї зоряної величини). Телескопи дозволяють спостерігати більш слабкі зорі, причому кількість зір тим більше, чим потужніший телескоп застосовують: можна бачити 350 тис. зір до 10-ї зоряної величини, 32 млн зір до 15-ї зоряної величини, 1 млрд зір до 20-ї зоряної величини.

Для зручності орієнтування з-поміж величезної кількості зір на зоряному небі виділяють ділянки різної форми, що називаються сузір’ями. У кожному сузір’ї найбільш яскраві зорі утворюють характерні фігури, які легко знайти на небі й ототожнити їх із зорями на зоряній карті. Сузір’я мають свої назви. Деякі сузір’я були виділені на небі ще у давнину, до них належать, зокрема, зодіакальні сузір’я. Назви сузір’їв запозичені з міфології (Андромеда, Персей) чи пов’язані з діяльністю людей - скотарством, полюванням (Волопас, Заєць). За міжнародною угодою небо розділене на 88 сузір’їв. Сузір’я - це область неба в межах деяких установлених границь. У сузір’ях зазвичай найяскравішу зорю позначали α.

1919 р. був організований Міжнародний Астрономічний Союз - вищий законодавчий орган астрономів. Розглянувши всі пропозиції, що існували коли-небудь, він виключив з числа сузір’їв зовсім випадкові і невдалі, раз і назавжди утвердивши остаточний список із 88 сузір’їв. Багато назв сузір’їв були спрощені. Замість телескопа Гершеля, наприклад, залишився просто Телескоп, Хімічна Піч перетворилася на звичайну Піч. Повітряний насос став просто Насосом, Різець Гравера - Різцем. Границі між сузір’ями були прийняті наново - старі звивисті границі замінили рівними лініями, що йдуть уздовж ліній сітки небесних координат.

Щоб полегшити відшукування тієї чи іншої зорі на небі, складають зоряні карти, на яких зорі позначають кружками різного діаметра - залежно від їхньої зоряної величини. Щоб зорі можна було відшукати на карті за їхніми координатами, карту позначають координатною сіткою.

Орієнтування за Сонцем, сузір’ями і Полярною зорею на місцевості і за часом.

До винаходу компаса зорі були основними орієнтирами: сааме за ним давні мореплавці і мандрівники знаходили потрібний напрямок. Астронавігація - орієнтування за зорями - зберегла своє значення і в наш час супутників та атомної енергії. Вона необхідна для штурманів і космонавтів, капітанів і пілотів. Навігаційними називають 25 найяскравіших зір, за допомогою яких визначають місцезнаходження корабля.

За компасом визначити сторони світу нескладно, але за його відсутності можна вдатися по допомогу сонця, зір, рослин тощо. Напрямок на північ у Північній півкулі визначають, ставши опівдні спиною до Сонця. Тінь, відкинута тілом, немов стрілка, вкаже на північ. При цьому захід буде ліворуч, а схід — праворуч. У Південній півкулі все навпаки: тінь ляже на південь, а захід і схід будуть відповідно праворуч і ліворуч. Якщо покласти годинник на горизонтальну поверхню і повертати їх до тих пір, поки годинна стрілка не буде спрямована в бік сонця, а потім через центр циферблата на цифру 1 (13 годин) подумки провести пряму лінію (А),  то бісектриса кута, утвореного нею і годиною  стрілкою, пройде з півночі на південь. При цьому до 12 години дня південь буде праворуч від сонця, а після  дванадцяти — ліворуч. Зорієнтуватися в нічний час у Північній півкулі найлегше за Полярною зорею, яка розташована над Північним полюсом. Відшукати її на нічному небі допомагає сузір’я Велика Ведмедиця, що має характерний обрис гігантського ковша з ручкою. Якщо через дві крайні зорі ковша провести уявну пряму, а відстань між ними відкласти на цій лінії п’ять разів, то на кінці останнього відрізка буде видно яскрава зоря — це і є Полярна. Точність визначення цим способом може досягати 3– 4°.

Зорі надзвичайно віддалені від Землі. Спостерігаючи їх навіть у телескоп, неможливо визначити, яка з них далі, а яка ближче. При вивчені зоряного неба використовують математичну модель зоряного неба — небесну сферу.

Небесною сферою називають уявну сферу довільного радіуса з центром у точці спостереження, на яку спроектовані небесні світила.

Кутовою відстанню між двома точками сфери є кут між радіусами, проведеними в ці точки. Зауважимо, що коло, отримане при перетині небесної сфери площиною, яка проходить через центр сфери, називається великим колом, а якщо площина не проходить через центр — малим колом.

Наслідком обертання Землі навколо своєї осі є видиме обертання небесної сфери у протилежному напрямі. У цьому легко переконатись. Протягом ночі зорі описують дуги концентричних кіл (зі спільною віссю), вісь проходить поблизу зорі Полярної (α Малої Ведмедиці). Сама ж Полярна (m = 2; від грецького полео — я обертаюсь) залишається майже нерухомою. Щоб вивчити детальніше рух зір, необхідно ознайомитися з основними елементами небесної сфери.

Діаметр небесної сфери, навколо якого здійснюється її видиме обертання, називається віссю світу (PP′ ).

Вісь світу перетинає небесну сферу в двох точках — полюсах світу (від грецького полос — вісь): північному (Р — поблизу нього видно Полярну) та південному (Р′ — поблизу нього яскравих зір нема). У 2000 році кутова відстань між північним полюсом світу та Полярною зорею становила всього 42'. Полярну називають зіркою-компасом, бо вона є орієнтиром, який вказує напрям на північ.

Небесним екватором називається великий круг небесної сфери, перпендикулярний до осі світу.

Діаметр небесної сфери, вздовж якого діє сила тяжіння і який проходить через точку спостереження, називається вертикаллю, або прямовисною лінією (ZZ). Точками перетину вертикалі з небесною сферою є зеніт (від арабського — вершина шляху) і надир (з арабської — напрям ноги).

Великий круг небесної сфери, перпендикулярний до вертикалі, називається математичним, або справжнім, горизонтом.

Небесний екватор розділяє небесну сферу на північну та південну півкулі, а горизонт — на видиму та невидиму півкулі. Видиму півкулю небесної сфери ще називають небосхилом.

Великий круг небесної сфери, що проходить через полюси світу — зеніт та надир — називається небесним меридіаном. Горизонт перетинається з небесним меридіаном у точках півночі (N) та півдня (S), а з небесним екватором — у точках сходу (E) та заходу (W). Діаметр небесної сфери, що сполучає точки півночі та півдня, називається полудневою лінією (NS).

Кутова відстань світила від горизонту називається висотою світила h. Наприклад, висота зірки в зеніті дорівнює 90°.

Отже, висота полюса світу дорівнює географічній широті місцевості:hp=φ .

У різних точках Землі рух зір по небесній сфері виглядає по-різному. Для спостерігача на полюсі нашої планети полюс світу перебуває в зеніті і вісь світу збігається з вертикаллю. Зорі рухаються по колах, паралельних горизонту. Одні світила видно завжди, інші не видно ніколи, тут зорі не сходять і не заходять і їхня висота завжди однакова.

На земному екваторі полюси світу розташовані на горизонті, а вісь світу збігається з полудневою лінією. Зорі рухаються по колах перпендикулярних до площини горизонту. Усі світила сходять і заходять, перебуваючи на небосхилі півдоби. Якби не «заважало» Сонце, то за добу з екватора Землі можна було б побачити усі яскраві зорі неба.

Спостерігаючи за небом із середніх широт, можна помітити, що одні зорі сходять і заходять, інші — не заходять узагалі. Є також зірки, що не з'являються над горизонтом ніколи.

Зорі, розташовані на небесному екваторі над горизонтом, перебувають стільки ж часу, як і під ним. Сонце рухається серед зір, описуючи лінію, яку називають екліптикою. Двічі на рік (навесні — 20-21 березня та восени — 22-23 вересня) перебуває на небесному екваторі у точках весняного та осіннього рівнодень. У цей час день дорівнює ночі.

Кожна зоря за добу двічі перетинає небесний меридіан. Явище проходження світил через небесний меридіан називається кульмінацією. У верхній кульмінації висота світила найбільша, у нижній — найменша (див. рис. 6). Рух світил між сусідніми кульмінаціями триває півдоби. На полюсі висота зорі в обох кульмінаціях однакова (див. рис. 3). На екваторі видно тільки верхню кульмінацію, але всіх світил (див. рис. 4). У середніх широтах Землі для навколополярних зір видно (якби не Сонце) обидві кульмінації, для інших (зокрема, для Сонця) — тільки верхню, а для зірок, що не сходять — жодної. Момент верхньої кульмінації центра Сонця називається справжнім полуднем, а нижньої — справжньою північчю. У полудень тінь від вертикального предмета падає уздовж полудневої лінії.