Номінація: сучасний навчальний посібник (підручник) Рожище 2014 Укладач: М. Л. Мізюк



Сторінка1/30
Дата конвертації05.03.2017
Розмір2.67 Mb.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   30


Міністерство аграрної політики та продовольства України

Рожищенський коледж Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій ім. С.З. Гжицького






Номінація: сучасний навчальний посібник (підручник)

Рожище - 2014
Укладач: М.Л. Мізюк – викладач фізики і математики Рожищенського коледжу Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій імені С.З.Гжицького, спеціаліст вищої категорії, старший викладач

Рецензенти:

М.М. Пастущук – викладач фізики та астрономії Володимир-Волинського агротехнічного коледжу, спеціаліст вищої категорії, старший викладач

А.П. Незбрицький - вчитель фізики ЗОШ І-ІІІ ступеня с. Ясенівка, спеціаліст вищої категорії, вчитель-методист

Методичний довідник містить основні відомості з курсу астрономії. Стисло поданий у вигляді окремих тем програмовий матеріал дає можливість систематизувати знання, виділити головне в кожній темі.

Основна мета довідника – допомогти студентам і учням швидко засвоїти основні відомості курсу астрономії, сприяти формуванню базових астрономічних знань, показати їх необхідність для розуміння навколишнього світу.

Довідник розрахований насамперед для викладачів астрономії і студентів вищих навчальних закладів І-ІІ рівнів акредитації. Він може бути корисним також для вчителів астрономії та учнів загальноосвітніх навчальних закладів.


Міністерство аграрної політики та продовольства України

Рожищенський коледж Львівського національного університету ветеринарної медицини та біотехнологій ім. С.З.Гжицького




Рожище - 2014
Передмова
Астрономія – одна з найдревніших наук. Вона є фундаментом природничої науки й освіти, філософії природознавства та науково-технічного прогресу. Поряд з цим, спецефічною особливістю предмета є його спрямованість на використання знань, умінь та навичок у сучасному житті. Астрономія – це наука, яка вивчає різноманітні космічні тіла та їх системи, а також процеси, що відбуваються при взаємодії цих тіл між собою. Вона пов’язана з іншими природничими науками – фізикою, хімією, математикою, біологією, філософією, бо на Землі й у космосі діють одні й ті самі закони природи.

Астрономія як наукова дисципліна, зробила величезний крок вперед у розумінні природи Всесвіту і його зміст, але залишається ряд важливих не вирішених питань. Для пошуку відповідей на ці питання може знадобитися будівництво нових наземних і космічних інструментів, і, можливо, нові розробки в теоретичній та експериментальній фізиці.

Пропонований довідник містить всі основні розділи предмету «Астрономія», який вивчається в середніх і вищих навчальних закладах. В основу курсу астрономії покладені наукові факти, закони і теорії. У свою чергу, розглядаються деякі припущення і гіпотези, пов’язані з питаннями, що є нерозв’язними сучасною астрономією.

В довіднику використані матеріали з різних джерел (підручники і посібники по астрономії, джерела інтернет ресурсів), і як наслідок цього приводяться окремі числові дані про різні об’єкти астрономічних досліджень з різними цифровими характеристиками. Разом з тим в довіднику заокруглені деякі числа для зручності сприйняття, розуміння і запам’ятовування. Це стосується в першу чергу фізичних, орбітальних характеристик небесних тіл та їх систем (планет, супутників, астероїдів, комет, зір тощо).

Виклад матеріалу довідника з астрономії представлений в доступній і зрозумілій формі. Основні поняття, означення, закони, явища виділені напівжирним шрифтом і підкреслені. Довідник доповнений різноманітними додатками, таблицями. Багато є ілюстрованого матеріалу з короткими характеристиками про Сонце, планети, супутники, зорі та інші небесні тіла.

Матеріали, подані в довіднику, можна використовувати при вивченні, повторенні і узагальненні навчального матеріалу.

Для вчителів астрономії та учнів 11 класів загальноосвітніх шкіл, ліцеїв, викладачів і студентів вищих навчальних закладів І-ІІ рівнів акредитації.




Предмет астрономії.

Основи практичної астрономії.

Методи астрономічних досліджень






Розділ – 1. Предмет астрономії. Основи практичної астрономії. Методи астрономічних досліджень
Тема-1. Вступ. Предмет астрономії



1. Астрономія – наука про небесні світила, про закони їхнього руху, будови і розвитку, а також про будову і розвиток Всесвіту в цілому. Від грец. «астрон»- зоря, «номос»- закон.

Астрономія е однією з найстародавніших наук, вона виникла на основі практичних потреб людини й розвивалася разом з ними. Елементарні астрономічні відомості вже тисячі років тому мали народи Вавілону, Єгипту, Китаю і застосовували їх для вимі­рювання часу та орієнтування за сторонами горизонту.

Перші астрономічні записи, знайдені в єгипетських гробницях, датуються 21-27ст. до н.е. Так, відомо, що вже за 3000 років до нашої ери єгипетські жерці за першою ранковою появою найяскравішої зорі земного зоряного неба Сіріус визначали час настання розливу річки Ніл. В давньому Китаї за 2000 років до нашої ери видимі рухи Сонця так були добре вивчені, що китайські астрономи передбачали настання сонячних і місячних затемнень.

Наша Земля — частина Всесвіту. Місяць і Сонце спричиняють на ній припливи і відпливи. Сонячне випромінювання та його зміни впливають на процеси в земній атмосфері й на життєдіяль­ність організмів. Механізми впливу різних космічних тіл на Землю також вивчає астрономія.

Курс астрономії завершує фізико-математичну і природничо-наукову освіту, яку ви здобуваєте в школі.

Сучасна астрономія тісно пов'язана з математикою і фізикою, біологією і хімією, географією, геологією і космонавтикою. Вико­ристовуючи досягнення інших наук, вона в свою чергу збагачує їх, стимулює розвиток, висуваючи перед ними все нові завдання.

Вивчаючи астрономію, слід звертати увагу на те, які відомості є достовірними фактами, а які — науковими припущеннями, що з часом можуть змінитися. Основа астрономії – спостереження. Астрономія поділяється на окремі дисципліни (більше 10). Основні з них такі:

Астрометрія розробляє методи вимірювання положень небесних світил і кутових відстаней між ними, розв’язує проблеми вимірювання часу.

Небесна механіка з’ясовує динаміку руху небесних тіл.

Астрофізика вивчає фізичну природу, хімічний склад і внутрішню будову зір.

Зоряна астрономія досліджує будову нашої Галактики та інших зоряних систем.

Космогонія вивчає походження і розвиток небесних тіл.

Космологія вивчає розвиток Всесвіту в цілому (від грец. «космос» - Всесвіт, «гоне» - походження, «логос» - вчення).

2. Причини, що стимулювали зародження і розвиток астрономії:

1) перший найдавніший стимул – це практичні потреби людей. Для первісних кочових племен дуже важливою обставиною було чергування темних безмісячних та світлих місячних ночей, що вимагало спостережень за зміною фаз Місяця.

З ритмічною зміною пір року пов’язаний річний цикл життя землеробів. Люди з давніх давен розробили певні системи лічби часу - календарі.

Спостерігаючи схід Сонця вранці і його захід увечері, люди виділили для орієнтації в просторі один із головних напрямків – напрямок схід-захід. Для встановлення напрямку вночі люди запам’ятовували розташування на небі яскравих зір та їхніх груп.

2) другий стумул – це астрологічні завбачення. Вже в ІІІ тис. до н. е. давні вавилоняни уважно слідкували за рухом так званих «блукаючих світил», які, на відміну від нерухомих зір, не займали постійних положень на небі, а рухалися, переміщалися із сузір’я в сузір’я. Від давніх греків до нас дійшла їхня загальна назва – планети, від римлян – їх власні назви: Меркурій, Венера, Марс, Юпітер, і Сатурн. До числа планет у ті часи відносили ще Сонце та Місяць, бо вони також «блукали» небом. Не знаючи справжніх причин руху планет на небі, давні спостерігачі склали уявлення, за яким Сонце, Місяць і згадані п’ять світил є «провісниками волі богів».

Понад 4000 років тому зародилася астрологія – необґрунтоване з позицій сучасної науки намагання за положенням планет на небі передбачати хід подій на Землі: погоду та урожай, мир чи війну для держави, долю правителя, а згодом – і кожної людини.

3) третій і найголовніший стимул для розвитку астрономії – це нестримне бажання людської думки проникнути в суть речей, усвідомити справжнє положення Землі й людини у Всесвіті, пізнати закони руху світил, їхнє народження, будову та подальший розвиток.

3. Історія розвитку астрономії.

Астрономія зароджувалася в різних куточках планети: у Межиріччі, Китаї, Єгипті, в інших місцях. Перші уявлення: Земля нерухома і знаходиться в центрі світу. Сонце, Місяць і весь небосхил обертаються навколо Землі. Земля вважалася плоскою.



Геоцентрична модель світу (Клавдій Птолемей, біля 150 р. до н. е.) – в центрі Земля, навколо неї обертаються Місяць, Венера, Меркурій, Сонце, Марс, Юпітер, Сатурн і зорі. Використовувалася майже 1500 років.

Геліоцентрична система (Микола Коперник, поляк, 1473-1543) – в центрі Сонце нерухоме, навколо якого обертаються Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн і зорі.

Йоган Кеплер (німець,1571-1630) встановив закони руху планет.

Галілео Галілей (італієць, 1564-1642) збудував перший телескоп і відкрив чотири супутника Юпітера, фази Венери та багато іншого.

Ісаак Ньютон (англієць, 1643-1727) відкрив закон всесвітнього тяжіння.

В. Гершель (англієць, 1781 р.) відкрив планету Уран, створив модель нашої Галактики.

Йозеф Фраунгофер (1787-1826) вперше використав спектральний аналіз в астрономії.

Галле (німець, 1846) відкрив планету Нептун.

Дев’яту планету Плутон було відкрито в 1930 році.



Едвін Габбл (1889-1953) довів, що за межами нашої Галактики є незліченне число інших таких же зоряних систем.

Альберт Ейнштейн (1879-1955) створив теорію відносності, яка стала фундаментом космології.

4. Значення астрономії.

І в наш час астрономію використовують для визначення точного часу й географічних координат (у навігації, авіації, кос­монавтиці, геодезії, картографії). Астрономія допомагає дослі­джувати й освоювати космічний простір, розвивати космонавтику й вивчати нашу планету з космосу. Однак цим далеко не вичерпу­ються завдання, які вона розв'язує.

Сучасна астрономія має величезне прикладне значення і безпосередньо пов’язана з науково-технічним прогресом людства. Вивчення різноманітних небесних тіл, які можуть перебувати в умовах і дуже високих і дуже низьких температур, густин і тисків, збагачує важливими даними «земні» науки – фізик, хімію та інші. Закони небесної механіки покладено в основу теорії руху космічних апаратів. Дослідження Місяця і планет дозволяють значно краще нашу Землю.

Астрономія є однією з найголовніших наук, завдяки яким створюється наукова картина світу.



Тема-2. Зоряне небо. Визначення відстаней

до небесних тіл



1. Поняття небесної сфери.

Розташування небесних тіл, таких як зірки, планети і галактики, визначається за їх координатами на небесній сфері.



Небесна сфера - це уявна сфера довільного радіуса, в центрі якої знаходиться спостерігач і на яку спроектовано всі світила так, як він бачить їх у певний момент часу з певної точки простору.

2. Сузір'я, їхня кількість і межі.

Насправді ж зір, які можна побачити неозброєним оком, на небі Землі близько 6000. Більшість їхніх назв, які використовуються й сьогодні - це спадок від давніх греків. Так, у творі “Альмагест” Птолемея перелічено 48 сузір’їв. Нові сузір’я з’явилися на небі після перших подорожей у південну півкулю Землі під час великих географічних мандрівок 16-17 ст., а також після винайдення телескопа.



На початку XX ст. налічувалося 108 сузір’їв. Але на конгресі Міжнародного Астрономічного Союзу 1922 р. їхню кількість було зменшено до 88. Тоді ж було встановлено також нові межі сузір'їв, що існують і досі.

Сузір’я - це певна ділянка зоряного неба з чітко окресленими межами, що охоплює всі належні їй світила і яка має власну назву.

У деяких сузір’ях виділяють менші групи зір, наприклад Плеяди та Гіади в сузір’ї Тельця, Ківш у сузір’ї Великої Ведмедиці тощо.

Поряд із загальноприйнятими в астрономії назвами для окремих сузір’їв вживають і народні назви. Так, в Україні Велика Ведмедиця - це “Великий Віз”, Мала Ведмедиця – “Малий Віз”, Кассіопея – “Борона” чи “Пасіка”, Дельфін – “Криниця”, Пояс Оріона – “Косарі”, Орел - “Дівчина з відрами”, зоряне скупчення Гіади, що утворюють голову Тельця, - “Чепіги”, а зоряне скупчення Плеяди – “Стожари”.

3. Позначення і назви зір.

Згодом найяскравіші зорі отримали власні назви (їх налічується 275). Із них лише 15% - грецькі назви і 5% - латинські, а 80% – це арабські назви. Назва найближчої до нас зорі Проксима перекладається з грецької як “найближча”.

Майже 500 років тому зорі в кожному сузір’ї було позначено літерами грецького алфавіту α (альфа), β (бета), γ (гама) і т.д. в міру зменшення їхньої яскравості. Щоправда, в окремих випадках порядок позначень “переплутаний”, і подекуди переставлені літери для слабкіших і яскравіших зір. Наприклад, у сузір’ї Близнят найяскравіша зоря Поллукс позначена літерою β, тоді як слабкіша - Кастор - літерою α.

Окремі зорі названо іменами вчених, що їх вивчали. Наприклад, є зоря Барнарда, яка знаходиться в сузір’ї Змієносця. Вона цікава тим, що за 180 років зміщується на небі на величину діаметра Місяця.

Назва нашої зорі - Сонце - походить від індоєвропейського кореня “сау” – “світити”.

4. Визначення відстаней до небесних світил.

Горизонтальний паралакс - це кут між напрямом на світило з якої-небудь точки земної поверхні і напрямом з центра Землі.

Річний паралакс π – кут, під яким із зорі було б видно радіус земної орбіти.

Астрономічна одиниця (а. о.) – це відстань, яка дорівнює середній відстані Землі від Сонця (149600000 км).

1 парсек (пк) (від слів “паралакс” і “секунда”) – це відстань, з якої середній радіус земної орбіти видно під кутом 1' (секунда дуги).

Світловий рік (св.р.) - це така відстань, яку проходить світло за один рік, поширюючись зі швидкістю 300 000 км/с.

Між одиницями довжини, що використовуються в астрономії, існують такі співвідношення: 1 пк=3,26 св.р.=206265 а.о.=3·1016м; 1 св.р.=0,3066пк= 63240 а.о.=9,5·1015м.



5. Зоряні величини.

З метою класифікації зір за їхнім блиском Гіппарх (грецький астроном, 190 – 126 до н.е.) увів поняття видимої зоряної величини (цей термін до фізичних розмірів зорі не має ніякого відношення). Найяскравіші зорі він виділив у групу зір 1-ї величини, трохи слабкіші – 2-ї, а ледве помітні – 6-ї величини.



Видима зоряна величина - це величина, яка характеризує видимий блиск чи яскравість небесного тіла з погляду земного спостерігача. Позначається буквою в показнику. Приклад: 2m читається блиск зорі дорівнює двом зоряним величинам.

, - освітленість,

Зорі 6m рівно у 100 разів слабкіші за зорі 1m. Зір з величинами яскравіше 1m налічується всього 13, від 1m до 2m - 27. а всіх зір до 6m - близько 6000. Видима зоряна величина Сонця становить –26,8m, Місяця -12,6m . Орбітальний телескоп «Хаббл» може спостерігати зорі до +31,5m.

Однак видима зоряна величина m не дає інформації про справжню потужність джерела світла (наприклад, близька свічка краще освітлює текст, ніж далека електрична лампочка). Тому для характеристики зір введено абсолютну зоряну величину М.

Абсолютна зоряна величина - це така зоряна величина, яку б мала зоря, якби перебувала від нас на відстані 10 пк (32,6 св. р.).

, - відстань до зорі, виміряна в парсеках.

– абсолютна зоряна величина Сонця.

6. Світність зорі - повна кількість енергії, яку випромінює зоря з усієї її поверхні за одиницю часу в усіх напрямках. Світність зорі виражають в одиницях світності Сонця, тобто .

,

7. Каталоги небесних об’єктів.

Окрім зір, на небі можна спостерігати багато інших об’єктів – туманності, зоряні скупчення, галактики тощо. Всі ці об’єкти занесено у спеціальні списки - каталоги.

Перші каталоги з’явилися ще до нашої ери. Сьогодні завдяки наполегливій багаторічній праці десятків і сотень астрономів маємо декілька різних каталогів небесних об’єктів.

У так званому “Боннському огляді неба” (ВD, 1863 р.) наведено координати, зоряні величини і особливості спектрів 324188 зір. Довгий час найвідомішим серед каталогів зір був дев’ятитомний “Каталог Генрі Дрепера” (НD), що містить інформацію про зоряні величини і спектри 225300 зір (опублікований 1918-1924 рр.). Один із найвідоміших каталогів незоряних об’єктів склав французький астроном Ш.Масьє (1780-1817). У ньому налічується 109 об’єктів – яскравих зоряних скупчень, туманностей і галактик.

Існують і інші каталоги, наприклад, “Тусhо Саtа1оguе”, складений за результатами роботи супутника ”НІРРАRСОS” у 1989-1993-рр. Він містить відомості про понад один мільйон зоряних об’єктів. Складено каталоги дискретних радіоджерел, у тому числі квазарів - Третій, Четвертий і П’ятий Кембриджський каталоги (3С, 4С і 5С). є каталоги інфрачервоних джерел, створені за результатами роботи супутника IRAS, та інші. Окрім традиційних, друкованих каталогів, останніми роками створено їхні комп’ютерні варіанти, що зручніше для користування. Робота над ними триває.


Тема- 3. Небесна сфера і добовий рух світил.

Екліптика



1. Небесна сфера - це уявна сфера довільного радіуса, в центрі якої знаходиться спостерігач і на яку спроектовано всі світила.

Для визначення положення світила на небі необхідна певна систе­ма координат, подібна до тієї, що використовується на поверхні Землі. Спосіб побудови сітки гео­графічних координат відомий: на по­верхні Землі виділено дві точки - гео­графічні полюси, через них проведено дуги географічних меридіанів, один із них прийнято за початковий («нульо­вий»); проведено також земний еква­тор - велике коло, всі точки якого рівновіддалені від полюсів. Перебува­ючи всередині небесної сфери, зробимо те ж саме. Слід лише домовитись, які які точки на ній вважати «головними».


Мал. 1. Точки і лінії небесної сфери



2. Основні точки і лінії небесної сфери.

Прямовисна лінія (лінія виска) перетинається з небесною сферою в двох точках, які називаються зеніт і надир. Ці назви запозичено в арабських спо­стерігачів: зеніт - «вершина», надир - «напрям ноги»; їх позначають відповідно літерами Z і Z' (мал.1).

Зеніт — це верхня точка перетину прямовисної лінії з небесною сферою.

Надир — нижня точка перетину прямовисної лінії з небесною сферою (протилежна зеніту).

Вертикальне коло (або вертикал) – це велике коло, яке проходить через світило, точку зеніту і точку на­диру.

Математичний або справжній горизонт - це велике коло, по якому горизонтальна площина перетинається з не­бесною сферою.

Справжній горизонт слід відрізняти від видимого горизонту, який на суші є неправильною лінією з точками, що лежать вище або нижче справжнього горизонту, а на морі завжди є колом, площина якого паралельна площині справжнього горизонту.



Вісь світу – це лінія навколо якої обертається небесна сфера. Точки перетину осі світу з небесною сферою називаються п о люсами світу.

Північний полюс світу - це полюс, відносно якого небесна сфера обертається проти годинникової стрілки (для спостерігача, який перебуває у центрі сфери).

Південний полюс світу - це полюс, відносно якого небесна сфера обертається за годинниковою стрілкою (для спостерігача, який перебуває у центрі сфери).

У наш час Північний полюс світу перебуває поблизу зорі Малої Ведмедиці, яку називають Полярною зорею.



Небесний екватор - це велике коло, площина якого перпендикулярна до осі світу. Небесний екватор ділить небесну сферу на північну і південну півкулі.

З горизонтом небесний екватор перетинається у двох точках: у точці сходу Е і в точці заходу W.



Небесний меридіан - це велике коло, що проходить через полюси світу і зеніт. Небесний ме­ридіан перетинається з горизонтом у двох точках: у точці півночі N (вона ближча до Північного полюса світу) і в точці півдня S (вона ближча до Південного полюса світу). Небесний меридіан ділить небесну сферу на дві півкулі - східну і західну.

Полуденна лінія - це пряма лінія, що з'єднує точки півдня і півночі.

Коло схилень – це велике коло, що проходить через полюси світу і через світило М.

Слідкуючи за тим, як упродовж року приекваторіальні сузір'я одне за одним зміщуються на вечірньому небі до тієї ділянки горизонту, за яку зайшло Сонце, можна зробити висновок, що Сонце здійснює види­мий річний рух назустріч обертанню небесної сфери.



3. Екліптика – це велике коло, по якому центр диска Сонця здійснює свій видимий річний рух на небесній сфері.

Слово «екліптика» походить від грецького «екліпто» - «затем­нюю», бо як тільки Місяць у своєму русі навколо Землі перетне екліпти­ку в повню, настає затемнення Місяця. Якщо він перетинає екліптику у фазі нового Місяця, відбувається затемнення Сонця.

Площина екліптики нахилена до площини небесного екватора під кутом . Екліптика перетинається з небесним екватором у двох точках рівнодень: весняного і осіннього, що позначаються відповідно знаками .

Точка весняного рівнодення - це точка небесного екватора, через яку центр диска Сонця 20-21 березня переходить з південної півкулі неба в північну.

Точка осіннього рівнодення - це точка небесного екватора, через яку центр диска Сонця 22-23 вересня переходить з північної півкулі неба в південну.

4. Кульмінації світил.

Внаслідок добового обертання небесної сфери кожне світило, описуючи на небі коло (тим менше, чим ближче світило до полюса світу), двічі перетинає небесний меридіан.



Кульмінація – це явище проходження світила через небесний меридіан.

У верхній кульмінації світило буває найвище над горизонтом, у нижній кульмінації світило буває найнижче над горизонтом чи під го­ризонтом. Деякі зорі в момент верхньої кульмінації проходять через зеніт. В залежності від кутових відстаней, на яких світила знаходять­ся від полюсів світу, у кожній певній точці земної кулі вони можуть сходити і заходити, або ніколи не заходити, або ніколи не сходити.

Для світил, які в даній місцевості не заходять, ми бачимо і верхню, і нижню кульмінації; для світил, які сходять і заходять, - тільки верхню кульмінацію; для світил, які не сходять, обидві кульмінації відбуваються під лінією горизонту. Для спостерігача на північному полюсі Землі всі зорі північної небесної півкулі не заходять, а зорі південної небесної півкулі не сходять і навпаки. Для спостерігача на екваторі всі зорі обох небесних півкуль схо­дять і заходять.

Астрономічний полудень настає, коли центр сонячного диска, перетинаючи небесний меридіан, зна­ходиться у верхній кульмінації.

Астрономічна північ настає, коли центр сонячного диска, перетинаючи небесний меридіан, зна­ходиться у нижній кульмінації.



Тема- 4. Системи небесних координат
Положення світила на небесній сфері (як і на поверхні Землі) визначається двома координатами. В астрономії розроблено декілька систем небесних координат, найвідоміші з них такі: горизонтальна та перша і друга екваторіальні системи координат.

1. Горизонтальна система координат.

В горизонтальній сис­темі координат використовують азимут А світила M і його висоту над горизонтом h (мал. 5.1). Основною площиною у цій системі є площина горизонту SN, а початком відліку - точка півдня S.



Азимут А світила M відлічують від точки півдня S уздовж горизонту в бік заходу до вертикала світила. Вимірюють у градусах від 0 до 360.

Висоту h світила M відлічують від горизонту вздовж вертикала до світила. Вимірюють у градусах від 0 до +90° (над горизон­том) і від 0 до -90° (під горизонтом).

Недоліком цієї дуже простої систе­ми координат є те, що кожна з коорди­нат світила безперервно змінюється внаслідок обертання небесної сфери.




А

h

Мал. 1. Горизонтальна система координат



2. Перша екваторіальна система координат.

У цій системі ко­ординат використовують годинний кут світила t і його і небесне схилення δ (мал. 2). Основною площиною в цій системі є площина екватора QQ', а почат­ком відліку - найвища точка небесного екватора Q.



Годинний кут t світила M вимірюється від точки Q уздовж небесного екватора в бік заходу до кола схилення світила. Інакше кажучи, годинний кут світила t - це час, що минув від верхньої кульмінації світила. Годинний кут t світила вимірюється в годинах, хвилинах, секундах від 0h (світило у верхній кульмінації) до 24h (знову у верхній кульмі­нації). Якщо годинний кут світила t = 12h, то світило перебуває в нижній кульмінації.

Небесне схилення δ світила M відлічують від небесного екватора уздовж кола схилень до світила. Схилення світила δ вимірюють від 0° (світило на небесному екваторі) до +90° у північній півкулі небесної сфери і від 0° до -90° у південній півкулі.

У цій системі одна з координат - схилення світила - залишається незмінною під час обертання небесної сфери. Друга координата - годинний кут t - безперервно зростає, бо її відлік ведуть від моменту верхньої кульмінації світила в конкретному пункті Землі.

Отже, координата t у першій еква­торіальній системі, як і горизонтальні координати Aih світила, мають своє певне значення тільки для деякого моменту часу.


t

Мал. 2. Екваторіальні системи координат
Тому, використовуючи ці координати, не можна побудувати зоряні карти або скласти каталог зір для постійного користування. Ця обста­вина є недоліком зазначеної системи координат, але її перевагою є порівняно легке вимірювання.

Для побудови зоряних карт і каталогів небесних об'єктів з метою постійного користування необхідно мати координати, які не змінюють­ся внаслідок обертання небесної сфери. Для цього було введено ще одну систему екваторіальних координат.



3. Друга екваторіальна система небесних координат.

В цій системі використовують такі координати: пряме піднесення (сходження) α світила М і небесне схилення δ (мал. 2). Основною площиною в цій системі є площина небесного екватора QQ', а за основну точку для відліку однієї з координат беруть точку весняного рівнодення .



Пряме піднесення (сходження) α світила М відлічують від точки весняного рівнодення вздовж небесного екватора назустріч видимому обертанню небесної сфери до кола схилення світила. Вимірюють α в годинах, хвилинах, секундах.

Небесне схилення δ світила М відлічують від небесного екватора уздовж кола схилень до світила. Схилення світила δ вимірюють від 0° (світило на небесному екваторі) до +90° у північній півкулі небесної сфери і від 0° до -90° у південній півкулі.

З мал. 2 бачимо, що для кожного світила виконується рівність



Отже робимо висновок, що зоряний час s – це годинний кут точки весняного рівнодення: .



4. Інші системи небесних координат:

  • Екліптична система координат. Основною площиною є екліптика, а початком відліку на екліптиці слугує точка весняного рівнодення. Застосовується в теоретичній астрономії для визначення орбіт небесних тіл.

  • Галактична система координат — система небесних координат із центром у Сонці, основною площиною у якій є площина галактичного диску.

  • Міжнародна небесна система координат — система координат, незалежна від обертання Землі, від руху її орбітою навколо Сонця, від прецесії та нутації земної осі. Створена Міжнародним Астрономічним Союзом у зв'язку з потребою значного підвищення точності астрометричних спостережень (до 0,001"). Система максимально наближена до другої екваторіальної системи координат. Залежно від поставленої задачі, може бути зручнішим використовувати ту чи іншу систему.


5. Карти зоряного неба.

Навчальні карти зоряного неба, з якими найчастіше доводиться працювати, виконані у формі прямокут­ника або круга. На карті, яка має вигляд прямокутника, по горизонталі відкладено пряме піднесення а, по вертикалі - схилення δ світил. На карті, яка має вигляд круга, в центрі знаходиться Північний полюс світу. Пряме піднесення а зір проставлено на обводі карти. Радіальні лінії, що сходяться до центру карти - це проекції кіл схилень. При­наймні вздовж чотирьох із них проставляють схилення світил δ.

Дати на обводі карти-круга вказують положення Сонця на екліптиці. Його положення на екліптиці на кожну дату знаходимо, пересуваючись від цієї дати до центра карти уздовж радіальної прямої, на її перетині з екліптикою. Шкала зоряних величин розміщена за краєм карти-круга.

На обводі круга вказано, які зорі о певній годині вечора (ранку) 5 і 20 числа того чи іншого місяця перебувають на півдні, тобто поблизу півден­ної частини небесного меридіана. І це робить карту зручною для користу­вання: треба стати лицем на південь, поглянути на небо і тут же, ввімкнув­ши на мить ліхтарик, знайти на карті відповідний «візерунок зір».



Тема-5. Сонячний час. Співвідношення між сонячним і зоряним часом
1. Зоряний час.

Періодичне обертання небесної сфери, повто­рення явищ сходу і заходу світил та їхніх кульмінацій дали людям при­родну одиницю лічби часу - добу. Залежно від того, що взяте за орієнтир на небі, відрізняють сонячну і зоряну добу.



Зоряна доба - це проміжок часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями точки весняного рівнодення.

Зоряний час - це час s, що минув від верхньої кульмінації точ­ки весняного рівнодення.

Зоряну добу розділено на 24 зоряних години, у кожній годині – 60 зоряних хвилин, у кожній хвилині – 60 зоряних секунд. Оскільки повний оберт Землі відносно точки становить 360, то маємо співвідношення: 1 год=15, 1=4 хв.

Через те, що Земля обертається навколо своєї осі, на різних географічних меридіанах кульмінація точки весняного рівнодення настає в різні моменти. Якщо позначитичерез зоряний час на нульовому гринвіцькому меридіані, то для спостерігача, який перебуває на схід від Грінвіча і географічна довгота якого виражена в годинах і частках години, зоряний час буде більшим на величину :

2. Справжній і середній сонячний час.

Вимірювати час, ко­ристуючись зоряною добою, найпростіше, а тому дуже зручно при розв'язанні багатьох астрономічних задач. Проте повсякденний розпорядок життя людини пов'язаний з видимим положенням Сонця, його сходом, кульмінацією і заходом. Інакше кажучи, ми живемо за сонячним часом.



Сонячний час — система відліку часу, в якій як основна одиниця прийнятий інтервал (сонячна доба).

Справжня сонячна доба – це проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмі­націями центра диска Сонця на одному і тому ж географічному мери­діані.

За початок справжньої сонячної доби на певному меридіані прий­мається момент нижньої кульмінації Сонця (справжня північ). Але тривалість справжньої сонячної доби не є постійною величиною.

Це пов'язано з двома причинами: по-перше, Земля впродовж року рухається навколо Сонця по еліптичній орбіті, тобто нерівномірно, а отже, нерівномірним виявляється і видимий річний рух Сонця серед зір; по-друге, Сонце рухається не вздовж небесного екватора, а по екліптиці, нахиленій до небесного екватора під значним кутом.

Через непостійність тривалості справжньої сонячної доби користу­ватися справжнім сонячним часом Т у побуті дуже незручно. Тому було введено поняття середнього сонця.



Середнє сонце – це фіктивна точка, яка рівномірно рухається вздовж небесного екватора, і за той же проміжок часу (рік), що і Сонце, повертається до точки весняного рівноденняϓ.

Середня сонячна доба – це проміжок часу між двома послідовними нижніми кульмінаціями середнього сонця.

Середній сонячний час Тλ - це час, що минув від нижньої кульмінації середнього сонця.

Місцевий час Тλ – це час, виміряний на певному географічному меридіані.

У 1884 р. Міжнародна конференція представників 26 держав прий­няла систему поясного часу. Земну кулю умовно було поділено ме­ридіанами на 24 годинних пояси з нумерацією від 0-го до 23-го, так що ширина поясу по довготі дорівнює 15°. Через середину кожного годин­ного поясу проходить центральний меридіан цього поясу.

Точка відліку для часових поясів — нульовий (гринвіцький) меридіан, який проходить через Королівську Гринвіцьку обсерваторію в місті Гринвічі, Великобританія.

Теоретично, всі часові пояси земної кулі повинні обмежуватися прямими лініями, які проходять на 7,5° на схід і захід від середнього меридіану кожного поясу, але для збереження єдиного часу на території однієї адміністративної одиниці їх межі часто зміщені відносно загальноприйнятих.

На суходолі кордони часових поясів встановлені не за меридіанами, а за близькими до них державних кордонах різних країн. Для великих за розмірами країн, які потрапляють до декількох часових поясів, кордон між цими поясами проходить, зазвичай, по кордонах внутрішнього адміністративно-територіального поділу цих країн.

Цікаві дрібниці: Існує близько 39 часових поясів замість 24. Це сталось завдяки дрібним годинним відступам і зонам з відступами більше ніж 12 годин біля Міжнародної Лінії зміни дат.



Поясний час Тn – це місцевий час центрального меридіана поясу.

Гринвіцький меридіан, який проходить через Гринвіч (передмістя Лондона), є центральним для нульового годинного поясу. Центральний меридіан першого годинного поясу лежить східніше від Гринвіча на 15° або на 1 годину за часом, (проходить він в 45 км на схід від Праги). Централь­ний меридіан другого годинного поясу знаходиться на схід від Гринвіча на 30° або на 2 години за часом (західні передмістя Києва) і т.д.



Всесвітній час - це місцевий час гринвіцького меридіана Т0 і позначають UT (від анг. «Universal Time”). , - східна довгота

Вся Європа живе за часом першого годинного поясу, який називається середньоєвропейським. В Україні годинники показують середній сонячний час другого годинного поясу.

Справжній сонячний час і середній сонячний час Тλ зв’язані між собою формулою:

- рівняння часу (може бути додатним, від’ємним і 0).

У простому році налічується 365 сонячних діб і 366 зоряних діб. В зоряній добі 23 год 56 хв 4 с сонячного часу. У сонячній добі 24 год 3 хв 56 с зоряного часу.

  1   2   3   4   5   6   7   8   9   ...   30


База даних захищена авторським правом ©lecture.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка