Конспект лекций по астрономии

Министерство образования и науки Донецкой Народной Республики Государственное профессиональное образовательное учреждение  «Донецкий электрометаллургический техникум» ЦК «Естественнонаучных дисциплин» Конспект лекций по дисциплине «Астрономия» для студентов 1 курса всех специальностей всех форм обучения 1 Донецк  Составитель    ­      Лепеха   Светлана   Николаевна,   преподаватель   физики, специалист   высшей   квалификационной   категории   Государственного профессионального «Донецкий электрометаллургический техникум» образовательного     учреждения   Курс   лекций   по   астрономии   предназначен   для   студентов   1   курса, обучающихся   по   всем   специальностям.   Представлен   полный   дидактический материал по 9 лекциям, в которых   в доступной форме излагаются основные понятия   и   законы   Вселенной;  нацелен   на   систематизацию   и   конкретизацию знаний, приобретенных в процессе изучения учебной дисциплины «Астрономия», и  содержит   материал,  достаточный   для   успешного  прохождения   студентами текущей и промежуточной аттестации. Курс лекций подготовлен согласно тематике рабочей программы учебной дисциплины и включает широкий спектр вопросов для самоконтроля.  2 Рекомендовано   методическим   советом ГПОУ   «ДЭМТ»   в   качестве   учебного   пособия для   студентов   1   курса   всех   форм   обучения, протокол №       от                   2018 г.  ГПОУ «ДЭМТ», 2018 Лекция №1 Тема:       Предмет астрономии. История развития астрономии. Ее значение и связь с другими науками. Структура и масштабы Вселенной. Значение астрономии для формирования мировоззрения человека.  Цели:           Образовательная. Ввести понятия астрономии как фундаментальной науки, которая изучает объекты Вселенной и Вселенную в целом. Ознакомить с основными этапами истории развития астрономии, ее отраслями, связью с другими   науками.   Выяснить   значение   астрономии   для   формирования мировоззрения человека. Развивающая.  Развивать   предметную   компетентность,   расширять жизненный опыт. Воспитательная.  Воспитывать   культуру   научного   мышления. Тип занятия. Занятие усвоения новых знаний. Литература   и   оборудование.  Астрономия:   11   кл.:   учебник   для общеобразоват. учеб. заведений.: уровень стандарта, академический уровень/ М. П. Пришляк; под общ. ред. Я. С. Яцкива. ­ Х.: Вид­во "Ранок", 2011.­ 160 с.: ил., карточки с тестовыми заданиями. Ход занятия І. Организационный момент.  1). Приветствие, проверка посещаемости. 2). Ознакомление студентов с вопросами курса астрономии. ІІ. Изучение нового материала.  3  1)История развития астрономии.  Астрономия (от греч. «астрон» ­ «заря», «номос» ­ «закон») ­ наука, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем. Астрономия изучает всю совокупность небесных объектов: планеты и их спутники, кометы и метеорные тела, Солнце, звезды, звездные скопления, туманности, галактики, а также вещество и поля, заполняющие пространство между светилами. Слово космос в переводе с греческого означает порядок, в отличие   от   хаоса,   где   царит   беспорядок.   Еще   в   Древней   Греции   ученые понимали,   что   во   Вселенной   действуют   какие­то   законы,  поэтому   на   небе существует   определенный   порядок.   В   наше   время   под   словом   космос   мы представляем себе Вселенную. Астрономия   существенно   отличается   от   других   отраслей естествознания.   В   основе   других   естественных   наук   лежит   эксперимент. Физики   или   химики   могут   искусственно   создавать   те   или   иные   условия   и исследовать,   как   изменение   этих   условий   влияет   на   протекание определенного  процесса.  Основа   астрономии  ­  наблюдения. Изучая  потоки электромагнитных   волн   от   небесных   светил,   астрономы   не   только   смогли определить расстояния до них, исследовать физические условия в их недрах, установить химический состав их атмосфер, выяснить внутреннее строение, но   и   наметить   пути   их   эволюции   на   протяжении   миллиардов   лет.  Можно сказать,   что   современная   астрономия   держится   на   трех   «китах»: •   во­первых,   это   мощные   телескопы   с   самыми   разнообразными вспомогательными  приборами  и  свет  регистрирующими   приспособлениями; •   во­вторых,   вся   совокупность   законов,   идей   и   методов   теоретической физики,   установленных   и   разработанных   за   последние   триста   лет; •   в­третьих,   весь   сложный   и   разнообразный   математический   аппарат   в сочетании   с   возможностями   современной   вычислительной   техники. В современной   астрономии   астрономы   не   только   собирают   информацию   о далеких   мирах,   но   и   проводят   эксперименты   в   окружающем   и   дальнем космическом пространстве. Вселенная ­ все сущее, что расположено на Земле и за ее пределами. 2). Связь астрономии с другими науками.  Современная   астрономия   является   настолько   развитой   наукой,   что делится   на   более   десяти   отдельных   дисциплин,   в   каждой   из   которых используются только ей присущие методы исследований, типы инструментов, понятийный аппарат: 4 • Астрометрия разрабатывает методы измерения положений небесных светил и   угловых   расстояний   между   ними,   она   же   решает   проблемы   измерения времени. •   Небесная   механика   выясняет   динамику   движения   небесных   тел. • Астрофизика изучает физическую природу, химический состав и внутреннее строение зрение. • Звездная астрономия изучает строение нашей Галактики и других звездных систем.   • Вопросами происхождения и развития небесных тел занимается космогония. •   Развитием   Вселенной   в   целом   ­   космология   (от   греч.   «космос»   ­ «Вселенная», «гон» ­ «происхождение», «логос» ­ «учение»). 3) История развития астрономии.  С   давних   времен   небо   поражало   воображение   людей   своей загадочностью, но много веков оно оставалось для них недосягаем, а потому священным. Фантазия людей населила небо могучими существами ­ богами, которые управляют миром и даже решают судьбу каждого человека. Ночью призрачное   сияние   зрение   очаровывало   людей,   поэтому   выдумка   древних астрономов объединила отдельные звезды в фигуры людей и животных ­ так появились   названия   созвездий.   Потом   были   замечены   светила,   которые движутся среди звезд, ­ их назвали планетами (с греческого ­ блуждающая). Первые астрономические записи, найденные в древнеегипетских гробницах, датируемых XXI­XVIII вв. до н. э. Так, известно, что уже за 3000 лет до н. э. египетские жрецы за первой утренней появлением ярчайшей звезды земного звездного неба Сириус определяли время наступления разлива реки Нил. В древнем Китае за 2000 лет до н. э. видимые движения Солнца и Луны были настолько   хорошо   изучены,   что   китайские   астрономы   предсказывали наступление солнечных и лунных затмений. Было по крайней мере три причины, что обусловили и стимулировали зарождение   и   развитие   астрономии.  Первый   и,  безусловно,   самый   древний стимул ­ это  практические  потребности людей. Для  первобытных  кочевых племен,   занимавшихся   охотой,   очень   важным   обстоятельством   было чередование   темных   безлунных   и   светлых   лунных   ночей,   что   требовало наблюдений за изменением фаз Луны. С   ритмичной   сменой   времен   года   связан   летний   цикл   жизни земледельцев. Для народов Междуречья, Египта, Китая очень важным было предсказания   разливов   крупных   рек,  в   долинах   которых   они   жили.   А   это требовало, как наблюдений за высотой Солнца над горизонтом в течение года, 5 так и сопоставление событий на Земле с видом звездного неба. Опираясь на эти наблюдения, люди уже издавна разработали определенные системы счета времени ­ календари. Наблюдая   восход   Солнца   утром   и   его   закат   вечером,   они   смогли выделить   для   ориентации   в   пространстве   одно   из   главных   направлений   ­ направление   восток­запад.   Слово   «ориентироваться»   происходит   от латинского   «орієнс»,   что   означает   «восток»,   а   также   «восход   Солнца». Для установки направлению ночью люди запоминали расположение на небе ярких   зрение   и   их   отдельных   характерных   групп,   выясняли   условия видимости светил на небе в течение года. Вторым   стимулом  для   тщательных   наблюдений   звездного   неба,   а   в целом ­ для накопления астрономических знаний и развития астрономии, были астрологические предсказания. Уже   в   III   тыс.   до   н.   э.   древние   вавилоняне   внимательно   следили   за движением   так   называемых   «блуждающих   светил»,   которые,   в   отличие   от неподвижных звезд, не занимали постоянных положений на небе, а двигались, перемещаясь из созвездия в созвездие. От древних греков до нас дошла их общее   название­планеты,   от   римлян   ­   собственные   названия:   Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн. К числу планет в те времена относили еще и Солнце и Луна, потому что они также «блуждали» небом по созвездиям. Не   зная   истинных   причин   движения   планет   на   небе,   древние наблюдатели   составили   представление,   по   которому   Солнце,   Луна   и упомянутые пять светил является «глашатаями воли богов». Более 4000 лет назад зародилась астрология ­ необоснованное с позиций современной науки попытки за положением планет на небе предвидеть ход событий на земле: погоду   и   урожай,   мир   или   войну   для   государства,   судьбу   правителя,   а впоследствии ­ и каждого человека. Третьим, наверное, самым главным стимулом для развития астрономии было неудержимое желание человеческой мысли проникнуть в суть вещей, осознать истинное положение Земли и человека во Вселенной, познать законы, по которым движутся светила и которые определяют их рождение, строение и развитие.   То   есть   астрономия   удовлетворяла   потребность   человека   в объяснении происхождения и развития окружающего мира.  Играя огромную мировоззренческую   роль,   астрономия   всегда   занимала   видное   место   в духовной жизни человечества. Вот что писал по этому поводу А. Пуанкаре: «Астрономия полезна потому, что она возвышает нас над нами самими; она полезна потому, что она величественна; она полезна, потому что она 6 прекрасна.   Она   показывает   нам,   какая   ничтожен   человек   телом   и величественная   она   духом,   ибо   ум   его   в   состоянии   объять   сияющие бездны, где его тело ­ лишь темная точка, в состоянии насладиться их безмолвной гармонией. Так мы приходим к осознанию своего могущества, и это осознание ... делает нас сильнее». Астрономия   зарождалась   в   разных   уголках   планеты:   в   Междуречье, Китае, Египте ­ везде, где, осознав себя, человек организовывала свою жизнь в определенном сообществе. Понятное дело, в те времена ответы на вопросы о строении и происхождении окружающего мира и о месте Земли в нем люди давали   на   основании   своих   непосредственных   впечатлений   и   ощущений. Поэтому не случайно сложилось представление о том, что Земля неподвижна и находится в центре мира. Как очевидный факт принималось, что Солнце, Луна и весь небосвод вращаются вокруг нее. Долгое время у людей не было оснований   сомневаться   даже   в   том,   что   Земля   плоская.   Результаты длительных   наблюдений,   в   частности   видимых   движений   Луны,   Солнца, планет, передавались из поколения в поколение. Со временем они помогли смоделировать   движения   этих   светил   и   благодаря   этому   вычислять   их положение среди зрение на много лет вперед. Самое совершенное это удалось сделать   греческому   ученому   Клавдию   Птолемею   около   150   г.   н.   э.   Его геоцентрическая   модель   мира   была   так   тщательно   проработана,   что   ее использовали почти 1500 лет. В величественное здание современной астрономии укладывали кирпичи сотни ученых всех стран. 4). Вклад учених в развитие астрономии. Николай Коперник  (1473­1543) «сдвинул Землю, остановив Солнце». Иоганн Кеплер (1618­1621) на основании двадцатилетних наблюдений Тихо Браге (1546­1601) установил законы движения планет.                               Галилео Галилей (1564­1642), построив первый телескоп и направив его в небо, открыл четыре спутника Юпитера, фазы Венеры и многое другое. Эти   открытия   утверждали   гелиоцентрическую   модель   мира   Коперника. Исаак Ньютон  (1643­1727),  обобщив  законы  Кеплера   о  движении   планет, открыл закон всемирного тяготения и заложил основы небесной механики.  Уильям   Гершель  (1738­1822)   создал   модель   нашей   Галактики   ­ гигантские, но конечных размеров системы зрение.  Йозеф   Фраунгофер  (1787­1826)   впервые   использовал   спектральный анализ в астрономии.  7 Эдвин Хаббл (1889­1953) доказал, что за пределами нашей Галактики есть   несметное   число   других   таких   же   звездных   систем   и   что   этот   мир галактик расширяется. Альберт   Эйнштейн  (1879­1955)   создал   теорию   относительности, которая стала фундаментом космологии. Современная   астрономия,   оставаясь   фундаментальной   наукой,   имеет огромное   прикладное   значение   и   непосредственно   связана   с   научно­ техническим прогрессом человечества. Изучение разнообразных небесных тел, которые   могут   находиться   в   условиях   очень   высоких   и   очень   низких температур, плотностей и давлений, обогащает важными данными «земные» науки ­ физику, химию и т.д. Законы небесной механики положен в основу теории   движения   космических   аппаратов,   а   практическую   космонавтику представить   без   астрономии   вообще   невозможно.   Исследования   Луны   и планет   позволяют   значительно   лучше   изучать   нашу   Землю. Кроме   того,   астрономия   является   одной   из   главнейших   наук,   благодаря которым создается научная картина мира ­ система представлений о самых общих законах строения и развития Вселенной и ее отдельных частей. И эта научная картина мира, в большей или меньшей степени, становится элементом мировоззрения каждого человека. 5). Основные термины, понятия в астрономии (запись в тетрадь) Солнечная   система   ­   планетная   система,   включающая   в   себя центральную   звезду   ­   Солнце­   и   все   естественные   космические   объекты, вращающиеся вокруг Солнца. Количественный состав Солнечной системы: • Солнце (звезда) – 1,  Планеты – 8,    Планеты­карлики – 3,    Спутники планет ­ более 150, • Астероиды ­ свыше 500 000,   Кометы ­ более 1 000 000,       Метеорное вещество Звезда   ­  массивное   горячее   тело,   излучающее   свет   и   имеет   внутри источник энергии. Галактиками  называют гравитационно­связанные звездные системы,  содержащие миллиарды звезд.  8 Планета  ­   холодное   в   сравнении   с   зарей   космическое   тело, вращающееся   вокруг   звезды   и   светящееся   его   отраженным   лучами. Относительно   Солнца   планеты   располагаются   в   такой последовательности: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.  За Нептуном вокруг Солнца вращаются еще тысячи малых планет,   Наша Солнечная система входит в состав Галактики Млечный (Молочный) путь.    которые   почти   не   освещаются   лучами   Солнца. Наша Галактика ­ это огромная система, в которой вращаются вокруг центра 400 млрд. лет. Измерения   космических   расстояний.   Расстояния   в   космическом пространстве такие большие, что измерять их в обычных для нас единицах неудобно,   поэтому   астрономы   выбрали   единицами   измерения астрономическую год. Астрономическая единица (а.е.) ­ среднее расстояние от Земли до Солнца. Свет   преодолевает   за   8,3   минуты. 1 а.е.=149 597 870,7 км это   расстояние световой единицу и           Световой год ­ единица длины (внесистемная), которая исчисляется расстоянием, год. Поскольку скорость света в вакууме равна с =299 792 458 м/с, а Юлианский год составляет 31 557 600 секунд, то свет   проходит   за   один     которое   1   св.   год   =   9   460   730   472   580,8   км   13км. За   пределами   Солнечной   системы,   на   расстоянии   более   чем   100   000   а.е., начинается зона притяжения других звезд. 15  м 9,46•10     9,46•10   ≈ ≈ ІІІ. Закрепление изученного материала.  Тестовые задания на карточках.   1.   Какое   тело   расположено   в   центре   геоцентрической   системы мира? А.   Солнце   2. Какую планету открыл Коперник?  Б.   Юпитер   В.   Сатурн   Г.   Земля     Д.   Венера А.   Марс   Б.   Сатурн   В.   Уран   Г.   Землю   Д.   Юпитер 3. Что измеряется световыми годами?  А. Время        Б. Расстояние до планет           В. Период вращения  9 Г.   Расстояние   до   зрение     Д.   Расстояние   до   Земли 4.  Как переводится с греческого слово “планета”? А. Волосатая заря      Б. Хвостатая звезда           В. Блуждающая   Г.   Туманность  Холодное  Д. 5.  Какую структуру имеет наша галактика?      тело А. Эллиптическую Б. Спиральную  В.   Неправильный  Г.  Шарообразную.   Д.   Цилиндрическую 6. Первые исследования Галактики как звездной системы начал: А)   Г.   Галилей;  Б)   В.   Гершель;   В)   Е.   Хаббл;   Г)   А.   Эйнштейн. 7. Астрономия ­ это наука: А. о звездах, их поведение, развитие и движение;  Б. которая изучает небесные тела, явления и процессы на них;    В. о Вселенной;  Г. которая изучает движение небесных тел, их природу, происхождение и развитие. 8.Гелиоцентрическая   система   объясняет   петлеобразный   движение планет: А. разницей скорости движения Земли и планеты по орбитам;  Б. обращением Земли вокруг оси;   В.   сообщением   движения   Солнца   по   эклиптике   и   движения   планет вокруг Солнца;   Г. изменением скорости движения планеты по орбите;    Д. взаимным притяжением планет. 9.   Кто   развивал   теорию   о   строении   Вселенной,   согласно   которой существует жизнь на других планетах? А. К. Птолемей;         Б. И. Кеплер;       В. М. Коперник;       Г. Г. Галилей;                        Д. Дж.Бруно. 10. Указать неверное утверждение. Астрономия ­ это наука: А.   о   небесных   светилах;   Б.   о   законах   движения   небесных   светил; В.   о   возможности   по   расположению   планет   на   небе   предвидеть   ход событий на Земле; Г. о строение и развитие небесных светил;  10 Д.   о   строении   и   развитии   Вселенной   в   целом. 11. Какие причины стимулировали зарождение и развитие астрономии?  1) практическая потребность людей;  2) астрологические предсказания;  3)   желание   человеческой   мысли   проникнуть   в   суть   вещей   осознать истинное место Земли и человека во Вселенной, познать законы, по которым движутся светила и которые определяют их рождение, строение и развитие. А. 1 и 2;         Б. 3 и 1;             В. 1,2,3;            Г. правильных ответов нет. 12.   В   астрономии   для   измерения   расстояний   чаще   всего   используют такие единицы: А. световой год;  Б. сутки;  В. миллиметр;    парсек;   Д. Г.     астрономическая   единица. 13.Вселенная ­ это... А. совокупность планет и звезд;   Б. Млечный путь и все остальные Галактики; В. все сущее, что находится на Земле и за ее пределами;  Г. планеты Солнечной системы; Д. звезды, планеты, астероиды.  Б.   Птолемей;   Д.   Ньютон.   В   центре   геоцентрической   системы   мира   находится: 14. Гелиоцентрическую систему мира предложил: А.   Пифагор;  15. А. Луна;  Б. Солнце;  В. Земля;  Г. звезды;  Д. Марс. 8  В.   Коперник;   Г.   Галилей;  №в 1 2 3 4 5 6 7 9 опроса Выбор  ответа IV Рефлексия. Подведение итогов урока. V. Домашнее задание. Учебник: §1,2 изучить, тест с. 13, 20 выполнить. Решить задачи 1. 2. расстояние Вычислите количество секунд в году. Радиус Земли 6400 км. Расстояние до Луны 380 000 км. Выразите радиусах. земных Луны до в           Тема: Звезды и созвездия. Небесные координаты и звездные карты.  Лекция №2 11 Цели   занятия:  Усвоение   понятий:   созвездие,   основные   точки,   линии   и плоскости небесной сферы, системы координат. Развитие навыков работы с подвижной картой звездного неба. Задачи: 1. Обучающая: ввести понятия: суточное движение светил; небесной сферы и горизонтальной   системы   координат;   прецессии;   заходящие,   невосходящие, незаходящие   светила;   кульминация,   продолжить   формирование   умения работать с ПКЗН и астрономических способах ориентирование на местности по   звездам.   Об   астрономических   методах   исследований   астрономических наблюдениях   и   измерениях   и   угломерных   астрономических   инструментах (высотомер,   теодолит   и   т.д.).   О   космических   явлении   ­   вращении   Земли вокруг своей оси и об ее следствиях ­ небесных явлениях: восходе, заходе, суточном движении и кульминациях светил (звезд).  Воспитывающая:   содействовать   формированию   навыка   выявления 2. причинно­следственных   связей,   о   практических   способах   применения астрометрических знаний. 3.  Развивающая:   используя   проблемные   ситуации,   подвести   учащихся   к самостоятельному выводу, что вид звездного неба не остается одинаковым в течении суток, формирование вычислительных навыков в переводе градусной меры   в   часовую   и   обратно.   Формирование   умений:   применять   подвижную карту   звездного   неба,   звездные   атласы,   Астрономический   календарь   для определения положения и условий видимости небесных светил и протекания небесных явлений; находить на небе Полярную звезду и ориентироваться по ней на местности. Знать:   1­й уровень (стандарт) ­ понятие небесной сферы  и направление вращения неба,   характерные   точки   и   линии   небесной   сфера,   небесный   меридиан, вертикал, горизонтальную систему координат, зенитное расстояние, понятие кульминации   светила   и   прецессии,   перевода   градусной   меры   в   часовую   и обратно. Использовать угломерные астрономические инструменты: теодолит, высотомер. Находить на небе основные созвездия и наиболее яркие звезды, видимые в это время года в данное время в данной местности.  2­й   уровень  ­   понятие   небесной   сферы   и   направление   вращения   неба, характерные точки и линии небесной сфера, небесный меридиан, вертикал, горизонтальную   систему   координат,   понятие кульминации светила и их деление, прецессии, перевода градусной меры в часовую и обратно. Использовать угломерные астрономические инструменты:   зенитное   расстояние, 12 теодолит, высотомер. Находить на небе основные созвездия и наиболее яркие звезды, видимые в это время года в данное время в данной местности.  Уметь:  1­й уровень (стандарт)  ­строить небесную сферу с отметкой характерных точек   и   линий,   показать   на   сфере   горизонтальные   координаты,   суточные параллели   звезд,   показать   точки   кульминации,   производить   простейший перевод часовой меры в градусную и обратно, показать на ПКЗН созвездия и яркие звезды, применять знания основных понятий для решения качественных задач. Находить на небе Полярную звезду и ориентироваться на местности по Полярной звезде.  2­й   уровень  ­   строить   небесную   сферу   с   отметкой   характерных   точек   и линий, показать на сфере горизонтальные координаты, суточные параллели звезд   по   их   делению,  показать   точки   кульминации   и   зенитное   расстояние, производить перевод часовой меры в градусную и обратно, находить по ПКЗН созвездия и яркие звезды, кульминацию звезд в определенный промежуток времени,   применять   знания   основных   понятий   для   решения   качественных задач. Находить на небе Полярную звезду и ориентироваться на местности по Полярной   звезде   и   с   помощью   карты   звездного   неба;   находить   на   небе основные созвездия и наиболее яркие звезды, видимые в это время года в данное время в данной местности; использовать подвижную карту звездного неба,   звездные   атласы,   справочники,   Астрономический   календарь   для определения положения и условий видимости небесных светил и протекания небесных явлений.  Планируемый результат обучения, в том числе и формирование УУД:  Познавательные   УУД:  построение   самостоятельного   процесса   поиска информации,  изучение звездного неба, с помощью подвижной карты звездного неба,   получение     обучающимися   информации   о   созвездиях,   зодиакальных созвездиях, о происхождении их названий.  Коммуникативные УУД: планирование учебного сотрудничества с учителем и   сверстниками;  умения   переформулировать   полученную   информацию, разбивать ее на смысловые блоки и оформлять в виде схем и таблиц;  формирование   умений   устанавливать   причинно­следственные   связи   между фактами, явлениями и причинами; умение   с   достаточной   полнотой   и   точностью   выражать   свои   мысли  в соответствии с задачами и условиями коммуникации. 13 Регулятивные УУД: целеполагание как постановка учебной задачи; оценка  осознание качества и уровня усвоения знаний; оценка результатов работы. Личностные   УУД:  формирование   умений   управлять   своей   учебной деятельностью,     сотрудничества   в   группах,   положительной   мотивации   к обучению,   развитие внимания, памяти, творческого мышления.   формирование   коммуникативных   способностей, Оборудование: ПКЗН, модель небесной сферы. Астрономический календарь. Фото   околополярной   области   неба.   Таблица   перевода   градусной   меры   в часовую. CD­ "Red Shift 5.1" (видеофрагмент =  Экскурсии ­ Звездные острова ­ Ориентировка на небе). Ход занятия I. Оргмомент.   Мотивация.  Небо   над   нами   на   открытом   месте простирается в виде купола. На нем в безоблачную ночь сияют мириады звезд, и, кажется, невозможно разобраться в этой величественной звездной картине. Вспоминаются   вдохновенные   строки   русского   ученого   и   поэта   М.   В. Ломоносова: Открылась бездна звезд полна, Звездам числа нет, бездне — дна. II. Проверка   домашнего   задания.   Просмотр   презентации   об обсерваториях мира, схемы телескопов. III . Изучение нового материала  1. Созвездия и яркие звезды.  Древние   наблюдатели   видели   на   звездном   небе   отдельные   сочетания ярких   звезд   и   мысленно   объединяли   их   в  различные   фигуры.  Чтобы   было легче ориентироваться на звездном небе, группам звезд, или созвездиям, люди присваивали  названия  животных,  птиц,  различных   предметов.  В  некоторых фигурах древнегреческие астрономы «видели» мифических героев. В труде «Альмагест»   («Великое   математическое   построение   астрономии   в   XIII книгах», II в. н. э.) древнегреческий астроном Клавдий Птолемей упоминает 48 созвездий. Это Большая Медведица и Малая Медведица, Дракон, Лебедь, Орел,   Телец,   Весы   и   др.   Наиболее   заметные   созвездия   у   многих   народов получили   свои   названия.   Так,   древним   славянам   Большая   Медведица представлялась   в   виде   Лося   или   Оленя.  Часто   ковш   Большой   Медведицы сравнивался   с   повозкой,   отсюда   и   названия   этого   созвездия:   Воз,   Телега, 14 Колесница.   Между   Большой   Медведицей   и   Малой   Медведицей   находится созвездие Дракона. По легенде Дракон (Змей) похищает юную красавицу. А красавица эта — знаменитая Полярная Звезда. Еще в III в. до н. э. древнегреческие астрономы свели названия  созвездий в единую систему, связанную с греческой мифологией. Однако с течением времени сложилась непростая ситуация — в разных странах использовались различные карты созвездий. Возникла необходимость унифицировать разделение звездного неба. Окончательное число и границы созвездий были определены на І съезде Международного астрономического союза в 1922 г. Вся сферическая поверхность звездного неба была условно разделена на 88 созвездий. В настоящее время под  созвездием  понимается участок звездного неба с характерной наблюдаемой группировкой звезд. Эти площадки­созвездия носят названия либо древнегреческих созвездий, которые находились   (или   находятся)   в   границах   современных,   либо   названия, присвоенные   европейскими   астрономами.   Для   облегчения   запоминания   и поиска   созвездий   в   учебниках   по   астрономии   и   астрономических   атласах яркие   звезды,   составляющие   созвездия,   соединены   условными   линиями   в узнаваемые   на   небе   фигуры.   Созвездия,   звезды   которых   образуют   легко выделяемую   на   звездном   фоне   конфигурацию,   или   те,   которые   содержат яркие звезды, относятся к главным созвездиям. Над горизонтом на ясном звездном небе невооруженным глазом можно увидеть около 3000 звезд. Они различаются по своему блеску: одни заметны сразу, другие едва различимы. Поэтому еще во ІІ веке до н. э. Гиппарх, один из основоположников астрономии, ввел условную шкалу звездных величин. Самые яркие звезды были отнесены к 1­й величине, следующие по блеску (слабее примерно в 2,5 раза) считаются звездами 2­й звездной величины, а самые слабые, видимые только в безлунную ночь, — звездами 6­й величины. На звездном небе ярких звезд 1­й звездной величины — всего 12.  Многим   ярким   звездам   древнегреческие   и   арабские   астрономы   дали названия:   Вега,   Сириус,   Капелла,   Альтаир,   Ригель,   Альдебаран   и   др.   В дальнейшем яркие звезды в созвездиях стали обозначать буквами греческого алфавита,  как  правило, по   мере   убывания  их  блеска.  С 1603 г. действует предложенная   немецким   астрономом  Иоганном  Байером  система обозначений звезд. В системе Байера название звезды состоит из двух частей: из   названия   созвездия,   которому   принадлежит   звезда,   и   буквы   греческого  соответствует самой алфавита. При этом первая буква греческого алфавита  α 15 яркой звезде в созвездии,  —  Льва — это самая яркая звезда в созвездии Льва. α β  — второй по блеску звезде и т. д. Например, Регул 2. Основные точки, линии и плоскости небесной сферы.  Нам  кажется,   что   все   звезды   расположены  на   некоторой   шаровой поверхности небосвода и одинаково удалены от наблюдателя. На самом деле они  находятся от нас на различных расстояниях, которые так огромны,  что глаз   не   может   заметить   эти   различия.   Поэтому   воображаемую  шаровую поверхность   стали   называть   небесной   сферой.  Небесная   сфера  —   это воображаемая сфера произвольного радиуса, центр которой в зависимости от решаемой задачи совмещается с той или иной точкой пространства. Центр небесной сферы может быть выбран в месте наблюдения (глаз наблюдателя), в центре Земли или Солнца и т. д Основное:  отвесная  или  вертикальная линия, зенит, надир, линия математического горизонта,   Ось мира, полюсы мира, круг склонения, небесный меридиан.  Вертикальный круг, или вертикал светила, эклиптика. 3.  Системы координат. Горизонтальная   система   координат. В   этой   системе   координатами являются   высота   (h)  и   азимут   (А).  Высота   светила  —  угловое  расстояние светила  М  от истинного горизонта, Азимут светила — угловое расстояние, измеренное вдоль истинного горизонта, от точки юга   до   точки   пересечения   горизонта   с  вертикальным   кругом,  проходящим через   светило  М. зенитным   расстоянием  (z).  Оно   отсчитывается   в пределах   от  0   до   +180°   к   надиру.  Высота   и   зенитное   расстояние  связаны соотношением: z + h = 90°. Экваториальная система координат. В этой системе координатами α   Склонение   светила  — служат   склонение   ( )   и   прямое   восхождение   ( ). угловое расстояние светила М от небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения. Склонение отсчитывается в пределах от 0 до +90° к Северному полюсу мира и от 0 до −90° к Южному полюсу мира. За начальную точку отсчета на небесном экваторе принимается точка весеннего равноденствия, где Солнце бывает в день весеннего равноденствия, около 21 марта. δ Прямое   восхождение   светила  —   угловое   расстояние,   измеренное вдоль   небесного   экватора,   от   точки   весеннего   равноденствия   до   точки пересечения   небесного   экватора   с   кругом   склонения   светила.   Прямое восхождение   отсчитывается   в   сторону,   противоположную   суточному 16 вращению небесной сферы, в пределах от 0 до 360° в градусной мере или от 0 до 24ч в часовой мере. 4. Высота полюса мира над горизонтом. Угловая  высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места наблюдения:  hP = ϕ. На средних географических широтах ось мира и небесный экватор наклонены к горизонту, суточные пути звезд также наклонены к горизонту. Поэтому наблюдаются  восходящие  и  заходящие  звезды, не восходящие и незаходящие. IV. Закрепление изученного материала:  Работа с подвижной звездной картой. V. Итог занятия.  Вопросы: 1. Что понимают под созвездием? 2.  Каким   образом   созвездия   получили   свои   названия?  Приведите   примеры названий созвездий. 3.   Какие   системы   небесных   координат   вам   известны?   В   чем   заключается принципиальная разница между различными системами небесных координат? 4.   Дайте   описание   горизонтальной   и   экваториальной   системы   координат. Какие координаты используются в этой системе? VI. Домашнее задание:  § 3, стр.19-вопросы. Стр. 30 (п.7-9); выучить конспект,   подготовить   презентации   по   легендам   об   известных   созвездиях, повторить работу со звездной картой. Тема: Видимое движение звезд на различных географических широтах. Годичное движение Солнца по небу. Эклиптика. Время и Лекция №3 календарь. Цели   занятия:  Изучить   особенности   и   причины   изменения   вида звездного   неба   в   течении   суток.   Закрепить   и   проверить   умения   учеников работать с подвижными картами звездного неба. Планируемые образовательные результаты  Предметные  Воспроизводить   определения   терминов   и   понятия   «эклиптика», объяснять   наблюдаемое   движение   Солнца   в   течение   года;   характеризовать особенности суточного движения Солнца на полюсах, экваторе и в средних 17 широтах Земли, называть причины изменения продолжительности дня и ночи на различных широтах в течение года. Метапредметные  Формулировать выводы о при чинах различной продолжительности дня и ночи в зависимости от широты местности; проводить анализ вида звездного неба с использованием подвижной карты, исходя из времени года. Личностные  Проявлять   готовность   к   принятию   истории,   культуры   и   традиций различных народов. Оборудование: звездные карты, карточки, календари. Ход занятия Определить координаты светила. По координатам определить светило. Видны ли данные звезды сегодня в 21.00? Повторение изученного материала I.Оргмомент. Мотивация.   II . Проверка домашнего задания. Самостоятельная работа. 1. 2. 3. 4. а) 3 человека по индивидуальным карточкам.     1.   1. На какой высоте в Новосибирске (?= 55?) кульминирует Солнце 21 сентября? 2. Где на земле не видно никаких звезд южного полушария?    2.   1.  Полуденная   высота   Солнца  30?,  а  его   склонение  19?.  Определить географическую широту места наблюдения. 2.   Как   располагаются   суточные   пути   звезд   относительно   небесного экватора?    3.   1. Каково склонение звезды, если она кульминирует в Москве (?= 56?) на высоте 69?? 2. Как располагается ось мира относительно земной оси, относительно плоскости горизонта? б) 3 человека у доски. 1.Вывести формулу высоты светила. 2. Суточные пути светил (звезд) на разных широтах. 3. Доказать, что высота полюса мира равна географической широте. в) Остальные самостоятельно. 18 1. Какой наибольшей высоты достигает Вега (?=38о47') в Колыбельке (? =54о05')? 2. Выбрать по ПКЗН любую яркую звезду и запишите ее координаты. 3.   В   каком   созвездии   находится   Солнце   сегодня   и   каковы   его координаты? г)   в "Red Shift 5.1" Найти Солнце:      ­ какую информацию можно получить о Солнце?      ­ каковы его координаты сегодня и в каком созвездии находится?      ­ как меняется склонение?      ­   какая   из   звезд,   имеющих   собственное   имя,   наиболее   близка   по угловому расстоянию к Солнцу и каковы её координаты?      ­   докажите   что   Земля   в   данный   момент   двигаясь   по   орбите приближается к Солнцу III .Изучение нового материала 1. Суточное движение звезд. При наблюдении звездного неба на протяжении одного­двух часов мы убеждаемся в том, что оно вращается как единое целое таким образом, что с одной   стороны   звезды   поднимаются,   а   с   другой   —   опускаются.   Для   нас, жителей   Северного   полушария,   звезды   поднимаются   с   восточной   части горизонта и смещаются вправо. Далее они достигают наивысшего положения в южной части неба и затем опускаются в западной части горизонта. В течение суток   звездное   небо   со   всеми   находящимися   на   нем   светилами   совершает один  оборот.  Таким   образом,  видимое   суточное   вращение   звездного   неба происходит с востока на запад, если стоять лицом к югу, т. е. по часовой стрелке. Очевидно, что  суточное движение звезд  (светил) — наблюдаемое кажущееся явление вращения небесного свода — отражает действительное вращение земного шара вокруг оси. 2. Восходящие и заходящие звезды.   По   мере   перемещения   наблюдателя   к   Северному   полюсу   Земли Северный полюс мира поднимается над горизонтом. На полюсе Земли полюс мира   будет   находиться   в   зените.   Звезды   здесь   движутся   по   кругам, параллельным   горизонту,   который   совпадает   с   небесным   экватором. Становится неопределенным небесный меридиан, теряют смысл точки севера, юга,   востока   и   запада.   На   средних   географических   широтах   ось   мира   и небесный   экватор   наклонены   к   горизонту,   суточные   пути   звезд   также 19 наклонены   к   горизонту.   Поэтому   наблюдаются  восходящие  и  заходящие звезды. Под  восходом  понимается явление пересечения светилом восточной части горизонта, а под заходом — западной части горизонта. В   средних   широтах,   например   на   территории   Республики   Крым, наблюдаются звезды северных околополярных созвездий, которые никогда не опускаются   под   горизонт.   Они   называются  незаходящими.   Звезды, расположенные около Южного полюса мира, у нас никогда не восходят. Их называют невосходящими.  На экваторе Земли ось мира совпадает с полуденной линией, а полюсы мира — с точками севера и юга. Небесный экватор проходит через точки востока,   запада,   точки   зенита   и   надира.   Суточные   пути   всех   звезд перпендикулярны горизонту, и каждая из них половину суток находится над горизонтом. 3. Кульминация светил.   При своем суточном вращении вокруг оси мира светила два раза за сутки   пересекают   небесный   меридиан.   Явление   прохождения   светилом небесного меридиана называется кульминацией. Различают верхнюю и нижнюю кульминации. В  верхней кульминации светило   при   суточном   движении   находится   в   наивысшей  точке   над горизонтом, ближайшей к зениту. Точка нижней кульминации светила более удалена   от   точки   зенита,   чем   точка   верхней  кульминации,   и   нижняя кульминация происходит через половину суток после верхней кульминации. Точка пересечения суточной параллели светила с восточной частью истинного горизонта   называется  точкой   восхода   светила,   а   точка   пересечения   с западной частью истинного горизонта — точкой захода светила. Найдем   зависимость   между   географическими   и   небесными координатами. ϕ ) +  δ hВ = (90° −  Для Северного полушария ϕ hB =( 90° +  Соотношения    над южным горизонтом.         hН =  δ ϕ  − (90° −  ).  δ δ ϕ .над северным горизонтом. Тк.  >   )−    связывают   географическую   широту   с   высотой   и склонением звезд во время их кульминации. 4. Определение   географической   широты   по   астрономическим наблюдениям.  20 При составлении географических и топографических карт, прокладке дорог и магистралей, разведке залежей полезных ископаемых и в ряде других случаев необходимо знать географические координаты местности. Эту задачу можно   решить   с   помощью   астрономических   наблюдений.   Рассмотрим   три способа. Первый   способ.   Определить   географическую   широту   можно   из наблюдения Полярной звезды. Второй   способ.   Определить   географическую   широту   можно   из наблюдения верхней кульминации звезд.  hB). (5)  ± (90° −  ϕ δ  =  Знак «+» ставится, если звезда кульминирует к югу от зенита, а знак «−» — при кульминации звезды к северу от зенита. Третий   способ.   Определить   географическую   широту   можно   из наблюдения звезд, проходящих вблизи зенита:  = ϕ δZ. 5. Календарь и летоисчисление Нужно обратить внимание учеников: 1. Продолжительность суток и года зависит от того, в какой системе отсчета рассматривается движение Земли (связана ли она с неподвижными звездами,   Солнцем   и   т.д).   Выбор   системы   отсчета   отражается   в   названии единицы счета времени. 2.   Продолжительность   единиц   счета   времени   связана   с   условиями видимости (кульминациями) небесных светил. 3.   Введение   атомного   стандарта   времени   в   науке   было   обусловлено неравномерностью вращения Земли, обнаруженной при повышении точности часов. 4.   Введение   поясного   времени   обусловлено   необходимостью согласования   хозяйственных   мероприятий   на   территории,   определяемой границами часовых поясов. Системы счета времени. Связь с географической долготой. Тысячи лет назад люди заметили, что многое   в   природе   повторяется.   Именно   тогда   возникли   первые   единицы времени   ­   день,   месяц,   год.   С   помощью   простейших   астрономических приборов было установлено, что в году около 360 дней, и приблизительно за 30 дней силуэт Луны проходит цикл от одного полнолуния к следующему. Поэтому халдейские мудрецы приняли в основу шестидесятеричную систему 21