Условия видимости светил на разных широтах кратко

Обновлено: 30.06.2024

Кульминацией светила называют явление прохождения светла через небесный меридиан в процессе его суточного движения.

Различие между верхней и нижней кульминациями состоит в том, что в момент верхней кульминации светило поднимается на максимальную высоту над горизонтом, а в момент нижнего — на минимальную высоту.

2. Используя рисунок 4.1, запишите в таблице формулы высоты в верхней и нижней кульминациях светил, если:

а) звезда M₁ кульминирует между зенитом и точкой юга;
б) звезда M₂ кульминирует между зенитом и полюсом мира.

Кульминация	Звезда M₁	Звезда M₂
Верхняя	h = (90° — φ) + δ	90° — δ + φ
Нижняя	δ — (90° — φ)	δ + φ — 90°

3. Опишите условия видимости звезд на 55° северной широты.

Звезда	Угловая видимости
(δ = -16°43′)	восходящая и заходящая звезда
(δ = +38°47′)	незаходящая звезда
(δ = -52°42′)	невосходящая звезда

Звезда	Угловая видимости
Денеб (δ = +45°17′)	видна всегда, не заходит
Альтаир (δ = +8°52′)	восходящая и заходящая звезда
α Центавра (δ = -60°50′)	невосходящая звезда

4. Установите подвижную звездную карту на день и час занятий для вашей местности и укажите несколько созвездий, которые будут в верхней и нижней кульминациях. Данные занесите в таблицу.

Дата, время, место	Созвездия в верхней кульминации	Созвездия в нижней кульминации
15 октября, 20 часов	Козерог, Водолей, Пегас, Лебедь, Цефей	Малый Лев, Большая Медведица

5. Определите географическую широту места наблюдения, если:

а) звезда Вега проходит через зенит;
б) звезда Сириус в верхней кульминации находится на высоте h = 64°13′ к югу от зенита;
в) высота звезды Денеб в верхней кульминации h = 83°47′ к северу от зенита;
г) звезда Альтаир проходит через зенит.

Решения и ответы.

а) Вега	δ = +38°47′; φ = δ = +38°47′; h_β = 90° — φ + δ; h = 90°. Ответ: φ = 38°47′ с. ш.
б) Сириус	h = 64°13′; δ = -16°43′; h_β = 90° — φ + δ; φ = 90° + δ — h; φ = 90° — 16°43′ — 64°13′ = 9°4′. Ответ: φ = 9°4′ с. ш.
в) Денеб	h = 83°47′; δ = +45°17′; h_β = 90° — δ + φ; φ = h_β — 90° + δ; φ = 83°47′ — 90° + 45°17′ = 39°4′. Ответ: ф = 39°4′ с. ш.
г) Альтаир	δ = +8°52′; φ = δ = +8°52′. Ответ: φ = +8°52′ с. ш.

6. Дополните рисунок 4.2 необходимыми построениями и обозначениями. поясняющими суточное движение звезд на разных широтах:

Как вы думаете, почему происходит движение звезд по небу? Давайте вместе разбираться.

В результате вращения Земли вокруг своей оси возникает видимое суточное движение звезд по небесной сфере. Причем наша планета кружится с запада на восток, поэтому окружающие её объекты космоса имеют такое же направление.

Между прочим, если смотреть на небо всю ночь, то можно заметить плавное движение звезд и всей небесной сферы в пространстве. Такое перемещение по оси относительно места наблюдения называется суточным движением.

Суточное вращение звёзд

Как скорость влияет на движение звезд по небу

На самом деле, движение звезд практически незаметно. Поскольку их скорость передвижения намного меньше расстояния, которое лежит между Землей и ими. Собственно говоря, чем больше скорость, тем больше видимое движение звезд.

Какая звезда обладает наивысшей скоростью собственного движения

Если, конечно, не считать Солнце, по этому показателю выделяется звезда Барнарда. По оценке учёных, светило меняет свои угловые координаты на небе на 10 секунд в год. И это, несмотря на то, что это довольно тусклый карлик, расположенный на расстоянии 6 световых лет от нашей главной звезды.

Звезда Барнарда

Правда, другие звёздные объекты не могут похвастаться таким высоким собственным движением. Вероятно, от этого и зависит обманчивое впечатление их неподвижности.

Видимое движение звезд на различных географических широтах

Прежде всего, важно понимать, что с разных точек наблюдения мы всё видим по-разному. Конечно, такой эффект получается из-за совокупности факторов. Например, играет роль расположение объекта, угол обзора и т.д.

Как известно, по светилам люди научились ориентироваться. Одним из простых способов определить географическую широту является измерение высоты полюса мира над линией горизонта. Поскольку угловая высота мирового полюса равна географической широте местности.

Высота полюса мира

Стоит отметить, что на разной географической широте, с которой проводят наблюдение, изменяется ось вращения сферы неба по отношению к линии горизонта.
Отсюда следует, что видимое движение звезд на различных географических широтах также разное.

К примеру, если наблюдения проводят на полюсе Земли, то светила являются незаходящими и невосходящими. Потому как их круговое движение всегда параллельно горизонту. Иначе говоря, они не поднимаются и не опускаются от границы неба и земной поверхности. То есть их высота над Землёй постоянная.

А вот со средних широт можно увидеть восходящие, заходящие и околополярные звёзды. Если они находятся от северного полюса мира, то в определённое время поднимаются на горизонтом. И наоборот, если они располагаются южнее, то никогда не взойдут выше горизонтной линии.

Звёздноке небо

Движение звезд по небу, действительно, не слишком заметно. Когда мы смотрим на ночное небо, нам кажется, что звезда неподвижна. Но, например, тысячу лет назад созвездия имели другие границы нежели сейчас.

Поскольку у каждого светила своя собственная скорость и темп, положение в пространстве, а также разные расстояния до них, то их видимое перемещение для нас совсем незначительно. Лишь с течением времени, а это могут быть тысячи и тысячи лет, нам становятся заметными какие-либо изменения.

Итак, объясняет движение звезд небу вращение нашей родной планеты вокруг своей оси. Помимо этого, не стоит забывать о том, что она кружится вокруг Солнца. Кстати, часто именно из-за Солнца мы не можем увидеть многие звёзды. Оно просто перекрывает наш обзор.

— Хотел бы я знать, зачем звезды светятся… Наверно, затем, чтобы рано или поздно каждый мог вновь отыскать свою.
Антуан де Сент-Экзюпери. Маленький принц.

Жителя севера ночь необъятная
топит в лукавую тьму, -
Ты, безвосходная, ты, беззакатная, -
Солнце ночное ему!
В длинную ночь селянин озабоченный,
Взоры стремя к высотам,
Ждет, не пропустит поры обуроченной, -
Он наглядит ее там,
Где Колесница небес безотъездная
Искрой полярной блестит;
Там в книге звездной пред ним семизвездная
Времени буква стоит.
Плаватель по морю бурному носится –
Где бы маяк проблеснул?
У моря жадного дна не допросится,
Берег – давно потонул.
Там его берег, где ты зажигаешься,
Горний маяк для очес!
Там его дно, где ты в небо впиваешься,
Сребряный якорь небес!
В. Бенедиктов

Тема: Способы определения географической широты.

Цель: Рассмотреть способ определения географической широты, суточное движение светил на разных широтах, вывод формул высоты светила и закрепление ее на решение задач.

Задачи:
1. Обучающая: способ определения географической широты, суточное движение светил на разных широтах, формула высоты светила.
2. Воспитывающая: формирование научного мировоззрения в ходе знакомства с историей человеческого познания и объяснения повседневно наблюдаемых небесных явлений; борьба с астрологическими предрассудками; политехническое и трудовое воспитание в ходе изложения материала о практических способах применения астрометрических знаний.
3. Развивающая: формирование умений выполнять упражнения на применение основных формул сферической астрономии при решении расчетных задач и применять подвижную карту звездного неба, звездные атласы, справочники и Астрономический календарь для определения положения и условий видимости небесных светил и протекания небесных явлений. CD- "Red Shift 5.1" (Экскурсии - Звездное небо и широта).

Знать: 1-й уровень (стандарт) - как определять географическую широту, вид суточного движения светил на разных широтах. 2-й уровень - как определять географическую широту, вид суточного движения светил на разных широтах, правила работы с угломерными приборам. Уметь: 1-й уровень (стандарт) - находить Полярную звезду и географическую широту по ней, решать задачи, используя соотношение, связывающее высоту светила в кульминации с его склонением и географической широтой места наблюдения. 2-й уровень - находить Полярную звезду и географическую широту по ней, уметь доказывать, что высота полюса мира равна географической широте, решать задачи, используя соотношение, связывающее высоту светила в кульминации с его склонением и географической широтой места наблюдения.

Оборудование: ПКЗН, Небесная сфера, Фото околополярной области, Теодолит или другой угломерный инструмент, географическая карта, дидактический материал с/р №2. CD- "Red Shift 5.1" (Экскурсии - Звездное небо и широта).

Межпредметная связь: Ориентирование на местности. Суточное движение Земли (природоведение, 3-5 кл). Градусная мера угла, транспортир, построение углов заданной величины (математика, 3-5 кл).

I. Новый материал (15 мин).

1. В одно и то же время в разных местах вид звездного неба на разных географических широтах неодинаков. Например: высота Полярной звезды (полюса мира) на разных широтах разная.

Теорема: Высота полюса мира над горизонтом (h_p) равна географической широте места наблюдения (приближенно φ≈h Полярной звезды).

Доказано в 320г до н.э. - Питеас (Древняя Греция).

Доказательство:
О - находится наблюдатель на Земле ⊥ отвесной линии. SN – полуденная линия. Ось мира ? оси вращения Земли.

h _p = φ [фор.2] как углы с соответственно – перпендикулярными сторонами.

2. Суточное движение светил на разных широтах.

По суточным параллелям (местоположению Полярной звезды) можно получить представление о географической широте места наблюдения.

3. Вывод формулы высоты светила.

если: δ φ - кульминирует к северу, М₁

Из чертежа видно, что

Ответ: φ=43 о 20', δ=82 о 40'

г) Диктант [перед собой ПКЗН] [10 -12 мин.] Или ТЕСТ "Небесная сфера" (Гомулиной Н.Н.)

Каково склонение Солнца в день летнего Солнцестояния (22 июня) [23 o 26']
Каково склонение Солнца в день осеннего равноденствия (23 сентября) [0 o ]
Какие созвездия называют зодиакальные? [через которые проходит эклиптика]
В каком созвездии находится сегодня Солнце? , его координаты? [по ПКЗН-Девы]
Сегодня склонение Солнца >O или о 04' [φ=h_р=54 о 04']
Как проходит суточное движение светил, для наблюдателя, находится на северном полюсе Земли? [параллельно горизонту]
Кульминируют ли светила на Северном полюсе Земли? [да, но h_В= h_н]
По какой формуле можно вычислить полуденную высоту Солнца? [ h=90 o - φ+δ]
Перечислите созвездия, через которые проходят: а) небесный экватор; б) Млечный Путь. [а) Рыбы, Кит, Телец (граница), Орион, Единорог, Гидра, Секстант, Лев, Дева, Змея, Змееносец, Орел, Водолей б) Скорпион, Стрелец, Щит, Змея, Орел, Стрела, Лисичка, Лебедь, Кассиопея, Персей, Возничий, Орион, Единорог, Корма)]
В Новосибирске [φ=55 о ] звезда кульминирует на высоте h_В=45 о . Каково склонение звезды? [h=90 o - φ+δ δ=100 o -90 o =10 o ]
Звезда кульминирует к югу на 15 о и имеет склонение 45 о . Какова географическая широта места наблюдения? [φ= δ + Z=60 o ]
Земля 4 января находится ближе всего к Солнцу. В каком созвездии в это время находится Солнце?[Стрелец]
К югу, или к северу от зенита кульминирует светило, если δ о ]. [по ПКЗН δ≈-2 о h=90 o - φ+δ= 90 o -54 o -2 o =34 o ]

ДОПОЛНИТЕЛЬНО (для расширения, или замены заданий):

В какое время взойдет над горизонтом 12 апреля звезда a Лиры? (по ПКЗН, около 18 час)
Определите момент нижней кульминации звезды a Кассиопеи на 21 марта. (по ПКЗН, около 0 ч 40 м )
Звезда Ригель находится в нижней кульминации. В какое время сегодня произойдет это явление? (по ПКЗН, например на 3 октября 16 ч 30 м )
Установите, "под каким созвездием вы родились", то есть, в каком созвездии было Солнце в ваш день рождения. Для этого соедините линией полюс мира и дату вашего рождения и посмотрите, в каком созвездии эта линия пересечет эклиптику. Почему результат расходится с указанным в гороскопе?
В какое время сегодня взошло Солнце? В какое время оно зайдет? Определите продолжительность дня. (по ПКЗН, например на 3 октября восход 7 ч 30 м , заход 19 ч 00 м , продолжительность 11 ч 30 м )
Группа школьников отправилась в поход в юго-восточном направлении. В каком направлении им следует возвращаться? (северо-западном)

Как определить в любом месте географическую широту?
Как найти высоту любого светила (а Солнца)?
Оценки.

Домашнее задание:§5, вопросы стр.25-26 (исключая №6), повторить стр.30 (первый абзац сверху- перевод).
Карточки самостоятельной работы №2 (§3-4), Практическая работа №2

Урок оформили члены кружка “Интернет технологии” 2002г: Прытков Денис (10кл) и Поздняк Виктор (10кл), изменен 1.10.2007 года

Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику

Зарегистрироваться 15–17 марта 2022 г.

Лабораторная работа № 1

ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫ НЕБЕСНОЙ СФЕРЫ. УСЛОВИЯ ВИДИМОСТИ СВЕТИЛ НА РАЗЛИЧНЫХ ШИРОТАХ

Цель работы: изучение основных элементов и суточного вращения небесной сферы на ее модели. Знакомство с системами небесных координат.

Изучение условий видимости светил на различных широтах.

Оборудование: модель небесной сферы, черный глобус.

Вопросы к допуску:

1. Небесная сфера, ее основные линии и плоскости.

2. Системы небесных координат.

3. Условия видимости светил на разных широтах.

Основные теоретические сведения

Небесная сфера и ее основные элементы . Для определения видимого положения небесных тел и изучения их движения в астрономии вводится понятие небесной сферы.

Сфера произвольного радиуса с центром, помещенным в произвольной точке пространства, называется небесной сферой .

Вращение небесной сферы повторя- ет вращение небесного свода.

Прямая ZOZ  (рис. 1.), проходящая через центр О небесной сферы и совпа- дающая с направлением нити отвеса в

месте наблюдения, называется вертикаль - O m

ной линией . N S

Вертикальная линия пересекает не-

бесную сферу в точках Зенита Z и Надира W

Z  . Q '

Большой круг небесной сферы SWNE , плоскость которого перпендикулярна к вертикальной линии, называется математическим или истинным горизон -

Основные элементы небесной сферы

том . Математический горизонт делит небесную сферу на две половины: види- мую и не видимую для наблюдателя.

Диаметр РР  , вокруг которого происходит вращение небесной сферы, на- зывается осью мира. Ось мира пересекается с небесной сферой в северном P и южном P  полюсах мира. Большой круг небесной сферы QWQ  E , плоскость ко- торого перпендикулярна к оси мира, называется небесным экватором. Небес- ный экватор делит поверхность небесной сферы на два полушария — северное и южное.

Небесный экватор пересекается с математическим горизонтом в двух точках — точке востока Е и точке запада W .

Большой круг небесной сферы PZQSP  Z  Q  N , плоскость которого прохо- дит через отвесную линию и ось мира, называется небесным меридианом. Не- бесный меридиан делит поверхность небесной сферы на восточное и западное полушария.

Плоскость небесного меридиана и плоскость математического горизонта пересекаются по прямой линии NOS , которая называется полуденной линией. Небесный меридиан пересекается с математическим горизонтом в двух точках

— точке севера N и точке юга S .

Явление пересечения светилом небесного меридиана называется кульми - нацией светила. Если светило пересекает верхнюю часть меридиана  наступает верхняя кульминация, если нижнюю  нижняя кульминация.

Дуга большого круга небесной сферы Z М Z  (рис.2), проходящая через зе- нит, светило М и надир, называется кругом высот или вертикалом светила M .

Круги высот, проходящие через точки востока и запада, называются пер - выми вертикалами — восточным и западным.

Малый круг небесной сферы ( b М b  ) (рис.3), плоскость которого парал- лельна плоскости небесного экватора, называется небесной или суточной па - раллелью светила. Видимые суточные движения светил совершаются по суточ- ным параллелям.

Дуга большого круга небесной сферы РМР  , проходящая через полюсы мира и светило М, называется часовым кругом или кругом склонения светила.

Системы небесных координат . По-

ложение светила на небе однозначно опре- деляется по отношению к основным плос- костям и связанным с ними линиям и точ- кам небесной сферы и выражается количе- ственно двумя величинами (центральными углами или дугами больших кругов), кото- рые называются небесными координатами.

Горизонтальная система . Основ- ной плоскостью является плоскость мате- матического горизонта NWSE , а отсчет ве-

Горизонтальная система координат

дется от зенита и от одной из точек математического горизонта. Одной коор- динатой является зенитное расстояние z , или высота светила над горизонтом h (рис.2).

Высотой h светила М называется дуга круга высот mM от математиче- ского горизонта до светила, или центральный угол m О M между плоскостью математического горизонта и направлением на светило М. Высоты отсчитыва- ются в пределах от 0 до 90  к зениту и от 0 до -90  к надиру.

Зенитным расстоянием светила называется дуга вертикального круга ZM

от зенита до светила.

Положение самого вертикального круга определяется другой координа- той — азимутом А. Азимутом А светила называется дуга математического го- ризонта Sm от точки юга S до вертикального круга, проходящего через светило. Азимуты отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, т.е. к западу от точки юга, в пределах от 0 до 360  .

Эта система координат используется для непосредственных определений види- мых положений светил с помощью угломерных инструментов.

Первая экваториальная система координат . Основной плоскостью в этой системе является плоскость небесного экватора. Начало отсчета — верх- няя точка небесного экватора Q . Одной координатой является склонение . Скло - нением  называется дуга mM часового круга PMmP  от небесного экватора до светила. Отсчитываются склонения от 0 до +90° к северному полюсу и от 0 до - 90° к южному. Кроме склонения можно использовать полярное расстояние p — дугу от северного полюса мира до светила.

Положение часового круга определя- ется часовым углом t .

Часовым углом светила М называется дуга небесного экватора Qm от верхней

точки Q небесного экватора до часового _N

круга PMmP  , проходящего через светило.

Часовые углы отсчитываются в сторону су- точного обращения небесной сферы, к за- Q ' паду от Q , в пределах от 0 до 360° или от 0

Эта система координат используется в практической астрономии для определе- ния точного времени.

Читайте также: