|
Тема: Сузір’я та легенди про них.
Самостійне вивчення. Дисципліна: астрономія Годин Зміст Тема: Сузір’я та легенди про них. 3 Тема: Принципи вимірювання часу (шкали вимірювання і системи відліку). 8 Тема: Видимий рух планет. 15
Тема: Розвиток всехвильової астрономії: гамма, рентгенівська, ультрафіолетова, оптична, інфрачервона, радіоастрономія. 24
Тема: Теорія Великого Вибуху. Основні етапи еволюції Всесвіту. 34 Додатки 42
Тема: Сузір’я та легенди про них. План 1. Сузір’я. 2. Зодіакальні сузір'я. 3. Походження назв сузір'їв. Література (основна та додаткова) та джерела: 1. Воронцов-Вельямінов Б.О. Астрономія: Підручник для 11 класу -К.:Радянська школа, 1991.-160с. стр.10-15 2. Климишин І.А. Астрономія: Підручник для 11 класу загальноосвітніх навчальних закладів-К.:Знання України, 2002.-192с. стр.17-18 3. http://www.mifyrima.ru/mify-o-sozvezdiyax. 4. http://ref.co.ua/51824-Mify_i_legendy_astronomii.html. 5. http://astro-azbuka.info/astro/other/mif.
Рекомендації. При опрацюванні теми звернути увагу на поняття: Сузір’я та походження їх назв. Поділ зоряного неба на сузір’я. Найвідоміші сузір’я неба та північної півсфери. Зміна вигляду зоряного неба в різні пори року. Орієнтування за Сонцем, сузір’ями і Полярною зорею на місцевості і за часом. Видимі зоряні величини. Найяскравіші зорі на небі та в північній півсфері. Сузір’я Земля – одне з незліченних небесних тіл. Щоб краще вивчити Землю, треба знати і те, що відбувається на небі. Тому вже в давні часи з'явилася практична необхідність у науці про небесні явища. Адже життя людей на Землі багато в чому підкоряється "небесному" розкладу. Сонячні промені несуть людям світло і тепло. Від сходу й заходу Сонця залежить зміна дня та ночі. Від того, як змінюється протягом року взаємна орієнтація Сонця і Землі, залежить зміна пір року. Давні люди не знали ні точних механічних годинників, ні компаса. Їх замінювало зоряне небо. Від зміни фаз Місяця почали відраховувати місяці. Зірки вдалині від рідних берегів вказували мореплавцям напрями сторін світу. Вони служили маяками на морях і в пустелях. Їх так і називали — дороговказні зірки. Таким чином зародилася наука про таємниці неба, названа згодом давніми греками астрономією ("астрос" — зірка, "номос" — закон). Але сама назва не означає, що астрономія виникла лише там. Ні, вона самостійно розвивалась у всіх без винятку народів, залежачи, звичайно, від ступеню їх розвитку. Здавалось, легко заплутатися в такому розмаїтті зір на небі. Саме тому яскраві зірки (їх не так вже й багато) груповували у фігури з помітними контурами, названі сузір'ями. Природно, що кожен народ мав свої сузір'я. Окремою темою є походження назв сузір'їв. Його джерелами служили міфи про богів, легенди про давніх героїв, тварини, а також знаряддя праці, які щоденно використовувалися людьми. Візьмемо, наприклад, сім найяскравіших зір Великої Ведмедиці. Давні греки вбачали в цій групі звіра — ведмедицю, а в Давній Русі їх називали Возом, Колісницею, Ківшем, Каструлею. За Волгою сузір'я звалося Великим Ківшем, в Сибіру — Лосем. В Малому Ківші (Малів Ведмедиці) народи узбережжя Льодовитого океану бачили білого ведмедя з піднятою головою, на носі якого красувалася Полярна зірка (кінець ручки ківша). Таких інтерпретацій надзвичайно багато. При достатній фантазії можна побудувати і власні образи. Особливо багато прийнятих назв сузір'їв збереглося від народів Месопотамії і навколишніх територій — мисливців і скотарів. Не випадково, що найдавніші назви пов'язані з фауною цього району або з заняттями жителів: Скорпіон, Телець, Рак, Риби, Стрілець (тобто мисливець), Візничий, Волопас (тобто пастух). Зодіакальні сузір'я.Особливу групу складають 12 сузір'їв, що входять у так званий пояс зодіаку. Тисячі років тому всі вони носили назви тварин ("зодіак" в перекладі з грецької "коло тварин"). Згодом ряд сузір'їв втратили "звірячу" назву, але термін зберігся і донині. Зодіакальні сузір'я — ті, по яких у своєму річному переміщенні серед зірок рухається Сонце. Посередині поясу проходить екліптика — видимий його шлях по небозводу. Кожне з сузір'їв Сонце проходить приблизно за місяць, після чого переходить у наступне. Звичайно, ні те сузір'я, де перебуває зараз Сонце, ні сусідні з ним у звичайних умовах побачити не можна, вони знаходяться на небі вдень. Зате опівночі добре видно зодіакальне сузір'я, діаметрально протилежне тому, де перебуває Сонце. Його воно досягне тільки через півроку. Ось повний перелік зодіакальних сузір'їв та періодів часу, коли в них знаходиться Сонце: Овен (Aries) 21 березня — 20 квітня Телець (Taurus) 21 квітня — 21 травня Близнюки (Gemini) 22 травня — 21 червня Рак (Cancer) 22 червня — 22 липня Лев (Leo) 23 липня — 22 серпня Діва (Virgo) 23 серпня — 22 вересня Терези (Libra) 23 вересня — 23 жовтня Скорпіон (Scorpius) 24 жовтня — 22 листопада Стрілець (Saggitarius) 23 листопада — 21 грудня Козеріг (Capricornus) 22 грудня — 20 січня Водолій (Aquarius) 21 січня — 17 лютого Риби (Pisces) 18лютого — 20 березня
В поясі зодіаку частково лежить Змієносець, але його традиційно не відносять до зодіакальних сузір'їв. Розподіляти небо на сузір'я було зручно для астрономів. Межі сузір'їв і окремих зірок здавна наносилися на небесні карти, які служать з тією ж метою, що і звичайні земні: по них легко орієнтуватися серед зірок. Походження назв сузір'їв. В ІІІ ст. до н. е. грецькі астрономи звели назви сузір'їв в єдину систему, згодом запозичену і збережену європейською наукою, що особливо стосується зір Північної півкулі неба. Протягом століть карти зоряного неба неодноразово переінакшувалися. Астрономи змінювали обриси сузір'їв, деякі з них зовсім скасовували, придумували нові. В епоху Великих географічних відкриттів стали відомими зорі Південної небесної півкулі і на картах з'явилися нові сузір'я. Їх назви не такі виразні, як у Північній півкулі, і зовсім не чіпають міфів: Летюча Риба, Хамелеон, Пава, Компас, Мікроскоп. У 1919 р. було організовано Міжнародний Астрономічний Союз - вищий законодавчий орган астрономів. Насамперед він упорядкував карти зоряного неба. Розглянувши всі коли-небудь, що існували пропозиції, він виключив з числа сузір'їв зовсім випадкові і невдалі, раз і назавжди затвердивши остаточний список сузір'їв (під ними стали розуміти не помітні групи зірок, а ділянки неба, до яких відносять всі зорі, яскраві й слабкі, що належать цим ділянкам). Багато назв сузір'їв були спрощені. Замість Телескопа Гершеля, наприклад, залишився на небі просто Телескоп, Хімічна Піч перетворилася в звичайну Піч, Повітряний Насос став Насосом, Різець Гравера - Різцем. Межі між сузір'ями були наново проведені: старі звивисті межі замінили рівними лініями, що йдуть уздовж ліній сітки небесних координат. Таким чином, зараз небо поділене на 88 сузір'їв, з яких 31 розташоване в Північній півкулі, 48 в Південній, а решта 9 (Риби, Кит, Оріон, Єдиноріг, Секстант, Діва, Змія, Змієносець та Орел) лежать по обидва боки від небесного екватора. У кожному сузір'ї головні зірки мають певні позначення. В давні часи найпримітнішим зорям давали власні імена, багато з яких, головним чином грецькі та арабські, збереглися досьогодні. Так, кожна з семи зірок Великого Ківша має свою назву. Головна зірка Скорпіона, червоний Антарес (букв. "суперник Марса", Арес — грецьке ім'я бога війни у римлян Марса) названа так тому, що коли чевона планета Марс і ця зоря опиняються на небі поряд, а таке іноді буває, то їх легко сплутати. Назву зорі Алголь ("демон", "вурдалак"), що в сузір'ї Персея, давні араби дали завдяки періодичній зміні її блиску, в чому бачили щось диявольське. Для того щоб розрізняти на небі всі інші зірки, користуються або буквеними, або числовими позначеннями. У XVII ст. астрономи для позначення зірок в сузір'ях в порядку зменшення яскравості запровадили літери грецького алфавіту. Найяскравіша зірка в сузір'ї називалася α, наступна за яскравістю — β, потім γ і .т. д. Але вийшло багато винятків: α Близнюків (Кастор) виявилась слабшою зірки β (Поллукс), в сузір'ї Оріона Рігель (α) яскравіша за Бетельгейзе (β), а найяскравіша зоря Пегаса позначена літерою ε, тим часом як зірка α (Маркаб) лише третя за блиском. Але, природно, скромних можливостей 24 грецьких букв надовго не вистачило. І відтоді астрономи для позначення більш слабких зірок посилаються на їхні номери в зоряних каталогах, в яких тепер зареєстровані всі видимі неозброєним оком зорі і багато тих, що спостерігаються лише в телескоп. Поступова деталізація у вивченні зірок привела до необхідності запровадити оцінку їх "видимої яскравості" — блиску. Те, що зорі мають різний блиск, помітно навіть при першому погляді на зоряне небо: одні яскраві й одразу ж кидаються в очі, інші не так помітні, а деакі ледве видно. Умовну шкалу блиску ввів ще давньогрецький астроном Гіппарх. Така шкала зоряних величин діє і в наш час. Система ґрунтується на властивості людського ока розрізняти інтенсивність світла джерел, які відрізняються яскравістю приблизно в 2,5 рази. Гіппарх найяскравішим зорям призначив першу зоряну величину, слабшим другу величину, ще слабшим — третю…; зіркам на межі видимості неозброєним оком дали шосту зоряну величину. Виходило, що зорі шостої величини слабші зір першої в 97,66 раза. Для зручності англійський астроном Н. Р. Погсон в 1856 році запропонував вважати зірками шостої величини ті, які є слабшими зір першої величини рівно у 100 раз (тоді співвідношення блиску двох суміжних зоряних величин складе не 2,5, а 2,512, що, втім, не вплине на точність визначення). Таким чином, на будь-якому інтервалі шкали різниця в 5 зоряних величин означає зміну блиску в 100 раз. Аналогічно виражають зоряний блиск видимих тільки в телескоп зірок. Зараз відомі зорі 24-ї величини, що слабші зірок 1-ї десь в мільярд разів. Досліди показали, що блиск не може бути вираженим точно цілими значеннями величин, тому блиск більшості зірок має дробове значення, а зазначається він з латинською літерою m, наприклад: 2m,12; 3m,56 і т. д. Точні вимірювання виявили, що є зорі, яскравіші за зорі першої величини. Їх назвали зірками нульової зоряної величини:Вега (α Ліри) має блиск 0m,14m, Альтаїр (α Орла) 0m,89, Рігель (β Оріона) 0m,34. Але дві зорі ще яскравіші. Канопус (α Кіля) та Сіріус (α Великого Пса) мають від'ємні зоряні величини, -0m,89 і -1m,58 відповідно. В зоряних величинах можна також виразити блиск Сонця (-26m.8), Місяця (-12m,7 у повню) та планет. В астрономії існує ще цілий ряд шкал зоряних величин, які використовують в залежності від мети досліджень:фотоелектрична, фотографічна та інші. Запитання для самоконтролю: ü Що таке сузір’я? ü Перерахуйте зодіакальні сузір’я. ü Які сузір’я вам відомі? ü Які ви знаєте легенди про походження назв сузір’їв? ü В якому році було організовано Міжнародний Астрономічний Союз? ü Зараз небо поділене на ?? сузір'їв. ü Яким чином розрізняють назви сузір'їв? ü Що таке видима яскравість? ü Як змінюється вигляд зоряного неба в різні пори року? ü Назвати найяскравіші зорі на небі та в північній півсфері. ü Як можна орієнтуватися в просторі і часі за допомогою зірок?
План 1. Календар. 2. Юліанські дні. 3. Лінія зміни дати. 4. Час.
Література (основна та додаткова): 1. Воронцов-Вельямінов Б.О. Астрономія: Підручник для 11 класу -К.:Радянська школа, 1991.-160с. стр.27-29. 2. Боярченко І.Ф. Астрономія – К.:Вища школа. Головне вид.,1976.-320с. стр.28-37. 3. Климишин І.А. Астрономія: Підручник для 11 класу загальноосвітніх навчальних закладів-К.:Знання України, 2002.-192с. стр.47-50.
Рекомендації. При опрацюванні теми звернути увагу на поняття: Принципи вимірювання часу (шкали вимірювання і системи відліку). Зоряний час. Сонячний час: справжній і середній. Рівняння часу. Шкала всесвітнього часу. Шкала атомного часу. Координований всесвітній час. Системи відліку: місцевий, всесвітній, поясний час та зв’язок між ними. Лінія зміни дат. Літній та зимовий час. Календар. Сонячні, місячні та місячно-сонячні календарі. Юліанський та григоріанський календарі. Календар Система рахунку тривалого часу називається календарем. За багатовікову історію людства було розроблено (і використовувалося) багато різних систем календарів. Але все календарі можна розділити на три основні типи: сонячні, місячні та місячно-сонячні. В основі сонячних календарів лежить тривалість тропічного року, в основі місячних календарів - тривалість місячного або синодического, місяця, місячно-сонячні календарі засновані на обох цих періодах. Сучасний календар, прийнятий у більшості країн, є сонячним календарем. Юліанські дні Вирахуванням більш ранньої дати одного події з більш пізньої дати іншого, даних в одній системі літочислення, можна обчислити кількість діб, що пройшли між цими подіями. При цьому необхідно враховувати кількість високосних років; при великих проміжках часу обчислення можуть представити деякі незручності і дати невпевненість в результатах. Тому завдання про числі діб, що пройшли між двома заданими датами в астрономії (наприклад, при дослідженні змінних зірок), зручніше вирішується за допомогою юліанського періоду, або юліанських днів. Так називаються дні, які рахуються безперервно з 1 січня 4713 р. до н.е. Початком кожного юліанського дня вважається середній Гринвіч полудень. В астрономічних щорічниках або в спеціальних таблицях даються цілі числа юліанських днів, що пройшли з початку рахунку до середнього за Гринвічем полудня певної дати. Наприклад, середній Гринвіч вдень 10 січня 1966 р. У юліанських днях виразиться числом 2439 136, а середня Гринвічська опівночі цієї ж дати - числом 2439 135,5. Лінія зміни дати При рахунку часу календарними днями необхідно домовитися, де (на якому меридіані) починається нова дата (число місяця). Час Місцевий час і довгота. Час, виміряний на даному географічному меридіані, називається місцевим часом цього меридіана.. Для всіх місць на одному і тому ж меридіані часовий кут точки весняного рівнодення (або Сонця, або середнього сонця) в якийсь момент один і той же. Тому на всьому географічному меридіані місцевий час (зоряне або сонячне) в один і той же момент однаково. Tm = T0 + l ,(1.27) тобто місцеве середній час будь-якого пункту на Землі завжди одно всесвітнього часу в цей момент плюс довгота даного пункту, виражена в часовий мірою і числення позитивної на схід від Гринвічу. Тм - Тп = l - пh,(1.28)
Tn = T0 + nh.(1.29) Також абсолютно очевидно, що різниця поясних часів двох пунктів є ціле число годин, що дорівнює різниці номерів їх часових поясів. Запитання для самоконтролю: ü Що таке календар? ü Як утворюються надлишкові та недостатні дні в календарі? ü Що таке Юліанський календар? ü Де проходить лінія зміни дати? ü Що називають всесвітнім часом? ü Що являє собою місцевий час? ü В чому полягає суть поясної системи рахунку середнього часу? ü Яким співвідношенням пов'язано поясний час даного поясу з всесвітнім часом? Тема : Видимий рух планет. План 1. Закони Кеплера. 2. Видимий рух Місяця. 3. Фази Місяця. 4. Затемнення Сонця та Місяця. 5. Приклади розв’язування задач Рекомендації. При опрацюванні теми звернути увагу на поняття: Закони Кеплера. Видимий рух Місяця. Фази Місяця. Затемнення Сонця та Місяця.
Література (основна та додаткова): 1. Воронцов-Вельямінов Б.О. Астрономія: Підручник для 11 класу -К.:Радянська школа, 1991.-160с. стр.34-36 2. Боярченко І.Ф. Астрономія – К.:Вища школа. Головне вид.,1976.-320с. стр.77-104 3. Климишин І.А. Астрономія: Підручник для 11 класу загальноосвітніх навчальних закладів-К.:Знання України, 2002.-192с. стр.42-47
1. Закони Кеплера. Використовуючи дані Птолемея, М. Коперник визначив відносні відстані (в радіусах орбіти Землі) кожної з планет від Сонця, а також їхні сидеричні (відносно зір) періоди обертання навколо Сонця. Це дало змогу Йогану Кеплеру (1618-1621) встановити три закони руху планет.
І. Кожна з планет рухається навколо Сонця по еліпсу, в од-ому з фокусів якого знаходиться Сонце. Еліпс - це замкнена крива, сума відстаней до кожної точки якої від фокусів F1 і F2 рівна його великій осі, тобто 2а, де а - велика піввісь еліпса. Якщо Сонце перебуває у фокусі F1 a планета у точці Р, то відрізок прямої F1P називається радіусом-вектором планети. Відношення е = с/а, де с - відстань від фокуса еліпса до його центра, називається ексцентриситетом еліпса. Ексцентриситет визначає відхилення еліпса (ступінь його витягнутості) від кола, для якого е = 0,0167. Орбіти планет у Сонячній системі дуже мало відрізняються від колових. Так, найменший ексцентриситет має орбіта Венери: е = 0,007; найбільший - орбіта Плутона: е = 0,249; ексцентриситет земної орбіти становить е = 0,0167. Найближча до Сонця точка планетної орбіти П називається п е р и г е л і є м , найдальша точка орбіти А- афелієм.
II. Радіус-вектор планети за однакові інтервали часу описує рівновеликі площі. З цього закону випливає важливий висновок: оскільки площі 1 і 2 рівні, то по дузі P1P2 планета рухається з більшою швидкістю, ніж по дузі Р3Р4 тобто швидкість планети найбільша в перигелії П і найменша в афелії А.
III. Квадрати сидеричних періодів обертання планет відносяться як куби великих півосей їхніх орбіт. Якщо сидеричні періоди обертання двох планет позначити Т1 і Т2, а великі півосі еліпсів - відповідно а1 і а2, то третій закон Кеплера має вигляд
Закони Кеплера справедливі не лише для планет, а й для їхніх супутників, як природних, так і штучних. У 1687 р. І. Ньютон, розглядаючи задачу взаємного притягання небесних тіл, точніше сформулював третій закон Кеплера для випадку, коли планета з масою М має супутник з масою m. Наприклад, для руху Землі навколо Сонця (сидеричний період ТÅ, піввісь орбіти аÅ) і Місяця навколо Землі (відповідно Тℂ і аℂ) третій закон Кеплера записується так:
де Мʘ, mʘ і mℂ - відповідно маси Сонця, Землі і Місяця. Нехтуючи другими доданками в дужках (малими порівняно з першими), можна визначити масу Сонця в одиницях маси Землі. Таким же чином можна визначити маси й інших небесних тіл, якщо вони мають природні чи штучні супутники.
3. Рух штучних супутників Землі. Наведемо деякі особливості руху штучних супутників Землі. У найпростішому випадку колової орбіти, якщо висота Н супутника над поверхнею Землі і радіус R Землі виражені в кілометрах, його період обертання Т у хвилинах дорівнює
Наприклад, для висот Н = 220, 562 і 1674 км маємо період обертання Т = 89, 96 і 120 хв. Дуже цікавим є випадок, коли Н = 35 800 км: тоді Т = 23 год 56 хв 04 с. А це час, за який Земля здійснює оберт навколо власної осі. Тому, якщо орбіта такого супутника лежить у площині земного екватора, і він рухається в напрямку обертання Землі, то супутник увесь час перебуватиме «нерухомо» над певною точкою земного екватора. Така орбіта називається геостаціонарною. Найбільша відстань на якій супутник все ще буде обертатись навколо Землі, - 1,5 млн км. Якщо ж супутник опиниться на більшій відстані, то тяжіння з боку Сонця збурюватиме його рух, або повертаючи супутник на менші висоти, або ж перетворюючи його в штучну планету.
Йоган Кеплер
2. Видимий рух Місяця. Місяць - найближче до нас небесне тіло, природний супутник Землі. Зміною свого зовнішнього вигляду він привертав до себе увагу людей з найдавніших часів. Помітити рух Місяця на небі можна вже за 10-15 хв, бо його зміщення серед зір відбувається дуже швидко: за 1 годину він проходить з заходу на схід майже 0,5°. Кутова швидкість Місяця за добу становить від 11° до 15°. Проміжок часу, за який Місяць, описуючи повне коло на небесній сфері, повертається до тієї самої точки, називається сидеричним або зоряним місяцем (від лат. «сідус» - «зоря»). Сидеричний місяць дорівнює 271/3 доби. Ретельне вивчення видимого руху Місяця серед зір з нанесенням його шляху на зоряну карту приводить до висновку, що Місяць рухається на небесній сфері по великому колу, нахиленому до екліптики приблизно на 5°, що майже дорівнює 10 його кутовим діаметрам. Це коло перетинає екліптику у двох діаметрально протилежних точках, що називаються вузлами місячної орбіти. Вузол, у якому Місяць, рухаючись небом, опускається під екліптику і відхиляється на південь, називається низхідним, а той, у якому через 13,6 доби він піднімається над екліптикою і відхиляється на північ, називається висхідним. Легко помітити, що умови видимості Місяця в різні пори року дуже відрізняються. Влітку у повні Місяць перебуває на небі низько і недовго, а взимку сяє високо і подовгу, бо дуга екліптики на нічному літньому небі лежить під небесним екватором, а взимку - над ним. Найменша висота Місяця влітку для широти φ = 50° може становити 11°, найбільша його висота взимку для широти φ = 50° може становити 68°. 3. Фази Місяця. Поверхня Місяця світиться відбитим сонячним світлом, тому його зовнішній вигляд змінюється залежно від того, яке положення він займає відносно Сонця. Така зміна зовнішнього вигляду Місяця для спостерігача на Землі називається фазами Місяця. Розрізняють чотири найголовніші фази: новий Місяць - 1, перша чверть - 3, повня (повний Місяць) - 5, третя (остання) чверть - 7. Досліджуючи положення Місяця серед зір у моменти повторення однієї й тієї ж фази, можна зробити висновок: однакові фази Місяця повторюються приблизно через кожні S = 29,5 доби, але настають вони в різних точках місячної орбіти - у кожному наступному місяці на 30° східніше порівняно з попереднім. Проміжок часу S між двома однойменними фазами Місяця називається синодичним місяцем (від грец. «синодос» - «зближення», мається на |
|
|