ДБПОУ Коледж сфери послуг №3
місто Москва
з проведення практичних робіт з астрономії
Викладач: Шнирєва Л.М.
Москва
2016
Планування та організація практичних робіт
Як відомо, при виконанні спостережень і практичних робіт серйозні труднощі виникають не тільки від нерозробленості методики їх проведення, нестачі обладнання, а й від того занадто жорсткого бюджету часу, який має вчитель для виконання програми.
Тому, щоб виконати певний мінімум робіт, їх необхідно заздалегідь спланувати, тобто. визначити перелік робіт, намітити приблизні терміни виконання, визначити, яке устаткування цього потрібно. Оскільки їх не можна виконати фронтально, слід визначити і характер кожної роботи, чи це групове заняття під керівництвом вчителя, чи самостійне спостереження чи це завдання окремому ланці, матеріали якого потім будуть використані під час уроку.
N п/пНайменування практичних робіт
Строки проведення
Характер виконання роботи
Знайомство з деякими сузір'ями осіннього неба
Спостереження видимого добового обертання зоряного неба
Перший тиждень вересня
Самостійне спостереження всіма учнями
Спостереження річної зміни виду зоряного неба
Вересень жовтень
Самостійне спостереження окремими ланками (у порядку накопичення фактичного ілюстративного матеріалу)
Спостереження зміни полуденної висоти Сонця
Протягом місяця 1 раз на тиждень (вересень-жовтень)
Завдання окремим ланкам
Визначення напрямку меридіана (полуденної лінії), орієнтування по Сонцю та зірок
Другий тиждень вересня
Групова робота під керівництвом вчителя
Спостереження за рухом планет щодо зірок
З урахуванням вечірньої чи ранкової видимості планет
Самостійне спостереження (завдання окремим ланкам)
Спостереження супутників Юпітера чи кілець Сатурна
Те саме
Завдання окремим ланкам. Спостереження під керівництвом вчителя чи досвідченого лаборанта
Визначення кутових та лінійних розмірів Сонця або Місяця
Жовтень
Класна робота з обчислення лінійних розмірів світила. Для всіх учнів за результатами спостереження однієї ланки
Визначення географічної широти місця за висотою Сонця у кульмінації
Під час вивчення теми "Практичні застосування астрономії", жовтень - листопад
Поєднана демонстраційна робота з теодолітом у складі всього класу
Перевірка годинника в справжній полудень
Визначення географічної довготи
Спостереження за рухом Місяця та зміною його фаз
Під час вивчення теми "Фізична природа тіл Сонячної системи", лютий-березень
Самостійне спостереження всіма учнями. Спостереження всім учнів під керівництвом вчителя (робота проводиться ланками). Завдання окремим ланкам.
Спостереження поверхні Місяця у телескоп
Фотографування Місяця
Спостереження сонячних плям
При вивченні теми "Сонце", березень-квітень
Демонстрація та завдання окремим ланкам
Спостереження сонячного спектру та ототожнення фраунгоферових ліній
Для всіх учнів під час виконання фізичного практикуму
Визначення сонячної постійної за допомогою актинометра
17.
Спостереження подвійних зірок, зоряних скупчень та туманностей. Знайомство із сузір'ями весняного неба
Квітень
Групове спостереження під керівництвом вчителя
Чільне місце тут займають самостійні спостереження учнів. Вони, по-перше, дозволяють дещо розвантажити шкільні заняття і по-друге, що не менш важливо, привчають школярів до регулярних спостережень за небом, вчать їх читати, як говорив Фламмаріон, велику книгу природи, яка постійно розкрита над їхніми головами.
Самостійні спостереження учнів мають значення і що у ці спостереження при викладі систематичного курсу потрібно наскільки можна спиратися.
Щоб сприяти накопиченню необхідного під час уроків спостережного матеріалу, дисертантом використовувалася і таку форму виконання практичних робіт, як завдання окремим ланкам.
Проводячи, наприклад, спостереження сонячних плям, члени цієї ланки отримують динамічну картину їх розвитку, де виявляється і наявність осьового обертання Сонця. Така ілюстрація при викладі матеріалу на уроці представляє учнів більший інтерес, ніж статична картина Сонця, взята з підручника і яка зображує якийсь момент.
Так само, послідовне фотографування Місяця, виконане ланкою, дає можливість відзначити зміну її фаз, розглянути характерні деталі її рельєфу поблизу термінатора, помітити оптичну лібрацію. Демонстрація отриманих фотографій на уроці як і в попередньому випадку, допомагає глибше проникнути в істоту питань, що викладаються.
Практичні роботи за характером необхідного обладнання можна поділити на 3 групи:
а) спостереження неозброєним оком,
б) спостереження небесних тіл за допомогою телескопа,
в) вимірювання за допомогою теодоліту, найпростіших кутомірних приладів та іншого обладнання.
Якщо роботи першої групи (спостереження вступного неба, спостереження за рухом планет, Місяця та інших.) не зустрічають будь-яких труднощів та його виконують все школярі чи під керівництвом вчителя чи самостійно, то, під час виконанні спостережень з телескопом виникають труднощі. Телескопів у школі, як правило, один-два, а учнів багато. З'явившись на такі заняття всім класом, учні юрмляться і заважають один одному. За такої організації спостережень тривалість перебування у телескопа кожного школяра рідко перевищує хвилину і необхідного враження від занять не отримує. Витрачений ним час витрачається не раціонально.
Робота N 1. Спостереження видимого добового обертання зоряного неба
I. За положенням навколополярних сузір'їв Мала Ведмедиця та Велика Ведмедиця
1. Провести спостереження протягом одного вечора і відзначити, як змінюватиметься через кожні 2 години положення сузір'їв М. Медведиця та Б. Медведиця (зробити 2-3 спостереження).
2. Результати спостережень внести до таблиці (замалювати), орієнтуючи сузір'я щодо вертикальної лінії.
3. Зробити висновок із спостереження:
а) де лежить центр обертання зоряного неба;
б) у якому напрямі відбувається обертання;
в) на скільки градусів приблизно повертається сузір'я через 2 години.
Приклад оформлення спостереження.
Становище сузір'ївЧас спостереження
22 години
24 години
ІІ. По проходженню світил через поле зору нерухомої оптичної труби
Устаткування : телескоп або теодоліт, секундомір.
1. Навести трубу телескопа йди теодоліта на якусь зірку, що знаходиться поблизу небесного екватора (в осінні місяці, наприкладaОрла). Встановити трубу за висотою так, щоб зірка проходила поле зору діаметром.
2. Спостерігаючи видиме переміщення зірки, визначити за допомогою секундоміра час проходження нею поля зору труби .
3. Знаючи величину поля зору (з паспорта або з довідників) і час, обчислити, з якою кутовою швидкістю обертається зоряне небо (на скільки градусів за годину).
4. Визначити, у якому напрямі обертається зоряне небо, з огляду на те, що труби з астрономічним окуляром дають зворотне зображення.
Робота N 2. Спостереження річної зміни виду зоряного неба
1. Спостерігаючи 1 раз на місяць в одну і ту ж годину, встановити, як змінюється положення сузір'їв Великої та Малої Ведмедиць, а також положення сузір'їв у південній стороні неба (провести 2-3 спостереження).
2. Результати спостережень навколополярних сузір'їв внести до таблиці, замальовуючи положення сузір'їв, як і в роботі N 1.
3. Зробити висновок із спостережень.
а) чи залишається незмінним становище сузір'їв в одну й ту саму годину через місяць;
б) у якому напрямку відбувається переміщення (обертання) навколополярних сузір'їв та на скільки градусів за місяць;
в) як змінюється становище сузір'їв у південній стороні неба; у якому напрямі вони зрушуються.
Приклад оформлення спостереження навколополярних сузір'їв
Становище сузір'ївЧас спостереження
Методичні зауваження до проведення робіт N 1 та N 2
1. Обидві роботи даються учням для самостійного виконання відразу після проведення першого практичного заняття з ознайомлення з основними сузір'ями осіннього неба, де вони разом з учителем відзначають перше положення сузір'їв.
Виконуючи ці роботи, учні переконуються, що добове обертання зоряного неба відбувається проти годинникової стрілки з кутовою швидкістю 15? на годину, що через місяць у цей же час положення сузір'їв змінюється (вони повернулися проти годинникової стрілки приблизно на 30?) і що в дане положення вони приходять на 2 години раніше.
Спостереження у цей час за сузір'ями у південній стороні неба показують, що за місяць сузір'я помітно зрушуються на захід.
2. Для швидкості нанесення сузір'їв у роботах N 1 та 2 учні повинні мати готовий шаблон цих сузір'їв, сколотий з карти або з малюнка N 5 шкільного підручника астрономії. Приколювання шаблон у точціa(Полярна) на вертикальну лінію, повертають його, поки лінія "a"- b" М. Ведмедиці не займе відповідне положення щодо прямовисної лінії. Потім переносять сузір'я з шаблону на малюнок.
3. Спостереження добового обертання піднебіння за допомогою телескопа є швидшим. Однак при астрономічному окулярі учні сприймають рух зоряного неба у зворотному напрямку, що потребує додаткових роз'яснень.
Для якісної оцінки обертання південної сторони зоряного неба без зорової труби можна рекомендувати такий спосіб. Встати на деякій відстані від вертикально поставленого жердини, або добре видимої нитки схилу, проектуючи жердину або нитку поблизу зірки. І вже за 3-4 хв. буде добре помітним переміщення зірки на Захід.
4. Зміну положення сузір'їв у південній стороні неба (робота N 2) можна встановити зі зміщення зірок від меридіана приблизно через місяць. Як об'єкт спостереження можна взяти сузір'я Орла. Маючи напрям меридіана, відзначають на початку вересня (приблизно о 20 годині) момент кульмінації зірки Альтаїр (aОрла).
Через місяць, в той же час, проводять друге спостереження і за допомогою кутомірних інструментів оцінюють, на скільки градусів змістилася зірка на захід від меридіана (воно буде близько 30?).
За допомогою теодоліту зміщення зірки на захід можна помітити набагато раніше, оскільки воно становить близько 1? на добу.
Робота N 3. Спостереження за рухом планет серед зірок
1. Користуючись астрономічним календарем на цей рік, підібрати зручну для спостереження планету.
2. Вибрати одну з сезонних карт або карту екваторіального поясу зоряного неба, викреслити у великому масштабі необхідну ділянку неба, завдавши найбільш яскравих зірок і відзначити положення планети щодо цих зірок з проміжком у 5-7 днів.
3. Спостереження закінчити, як досить добре виявиться зміна становища планети щодо обраних зірок.
Методичні зауваження
1. Видиме переміщення планет серед зірок вивчається на початку навчального року. Однак роботу зі спостереження планет слід проводити залежно від умов їхньої видимості. Користуючись відомостями з астрономічного календаря, вчитель вибирає найбільш сприятливий період, протягом якого можна спостерігати рух планет. Ці відомості бажано мати у довідковому матеріалі астрономічного куточка.
2. При спостереженнях Венери вже за тиждень буває помітно її переміщення серед зірок. До того ж, якщо вона проходить поблизу помітних зірок, то зміна її положення виявляється через менший проміжок часу, так як її добове переміщення в деякі періоди становить більше 1˚.
Також легко помітити зміну становища Марса.
Особливий інтерес становлять спостереження переміщення планет поблизу стоянь, коли вони змінюють прямий рух назад. Тут учні наочно переконуються у петлеподібному русі планет, про який вони дізнаються (або дізналися) під час уроків. Періоди для таких спостережень легко підібрати, користуючись Астрономічним календарем.
3. Для точного нанесення становища планет на зіркову карту можна рекомендувати метод, запропонований М.М. Дагаєвим . Він полягає в тому, що відповідно до координатної сітки зіркової карти, куди наноситься положення планет, виготовляється на легкій рамці подібна сітка з ниток. Тримаючи цю сітку перед очима певному відстані (зручно з відривом 40 див) спостерігають становище планет.
Якщо квадрати координатної сітки на карті матимуть сторону 5˚, то нитки на прямокутній рамці повинні утворювати квадрати зі стороною 3,5 см, щоб при проектуванні їх на зоряне небо (при відстані 40 см від ока) вони також відповідали 5˚.
Робота N 4. Визначення географічної широти місця
I. По висоті Сонця опівдні
1. За кілька хвилин до настання справжнього полудня встановити теодоліт у площині меридіана (наприклад, по азимуту земного предмета, як зазначено у ). Час настання полудня обчислити заздалегідь способом, зазначеним у .
2. З настанням моменту полудня або поблизу нього виміряти висоту нижнього краю диска (фактично верхнього, оскільки труба дає зворотне зображення). Виправити знайдену висоту на величину радіуса Сонця (16"). Положення диска щодо перехрестя доведено на малюнку 56.3. Обчислити широту місця, користуючись залежністю:
j= 90 - h +d
Приклад обчислень.
Дата спостереження – 11 жовтня 1961 р.
Висота нижнього краю диска по 1 ноніусу 27˚58"
Радіус Сонця 16"
Висота центру Сонця 27˚42"
Відмінювання Сонця - 6˚57
Широта місцяj= 90 - h +d =90˚ - 27˚42" - 6˚57 = 55њ21"
ІІ. По висоті Полярної зірки
1. Користуючись теодолітом, екліметром чи шкільним кутоміром, виміряти висоту Полярної зірки над горизонтом. Це буде наближене значення широти з помилкою близько 1˚.
2. Для більш точного визначення широти за допомогою теодоліту треба в отримане значення висоти Полярної зірки ввести суму алгебри поправок, що враховує відхилення її від полюса світу. Поправки позначаються цифрами І, ІІ, ІІІ і надаються в Астрономічному календарі - щорічнику в розділі "До спостережень Полярної".
Широта з урахуванням поправок обчислюється за такою формулою:j= h - (I + II + III)
Якщо врахувати, що величина I змінюється в межах від - 56" до + 56", а сума величин II + III не перевищує 2", то у виміряну величину висоти можна вводити лише поправку I. При цьому значення широти вийде з помилкою, що не перевищує 2", що для шкільних вимірів цілком достатньо (приклад введення поправки наводиться нижче).
Методичні зауваження
I. За відсутності теодоліту висоту Сонця опівдні можна приблизно визначити будь-яким із способів, зазначених у , або (за браком часу) скористатися одним із результатів цієї роботи.
2. Точніше, ніж Сонцем, можна визначити широту за висотою зірки в кульмінації з урахуванням рефракції. У цьому випадку географічна широта визначиться за такою формулою:
j= 90 - h +d+ R,
де R - астрономічна рефракція .
3. Для знаходження поправок до висоти Полярної зірки необхідно знати місцеве зоряне час у момент спостереження. Для його визначення треба за вивіреним по радіосигналах годинникам відзначити спочатку декретний час, потім місцевий середній час:
Тут – номер часового поясу, – довгота місця, виражена у часовій мірі.
Місцевий зоряний час визначається за формулою
де - зоряний час у середню грінвічську північ (воно дається в Астрономічному календарі у розділі "Ефемериди Сонця").
приклад. Нехай потрібно визначити широту місця у пункті з довготоюl= 3г 55м (IV пояс). Висота Полярної зірки, виміряна в 21ч 15м за декретним часом 12 жовтня 1964 р, дорівнювала 51˚26" . Визначимо місцевий середній час в момент спостереження:
Т = 21 год15 м- (4 год– 3 год55 м) – 1 год= 20 год10 м.
З ефемерид Сонця знаходимо S 0 :
S 0 = 1 год22 м23 з» 1 год22 м
Місцевий зоряний час, що відповідає моменту спостереження Полярної зірки дорівнює:
s = 1 год22 м+ 20 год10 м= 21 год32 Тут не враховано поправку 9˚,86∙(Т-l), яка ніколи не буває більше 4 хв. До того ж, якщо не потрібна особлива точність вимірювань, можна в цю формулу замість Т підставляти T g. При цьому помилка у визначенні зоряного часу не перевищуватиме ± 30 хв, а помилка у визначенні широти складе не більше 5" - 6".
Робота N 5. Спостереження переміщення Місяця щодо зірок
та зміни її фаз
1. Користуючись астрономічним календарем, вибрати зручний для спостережень Місяця період (досить від молодика до повного місяця).
2. Протягом цього періоду кілька разів зробити замальовку місячних фаз і визначити положення Місяця на небосхилі щодо яскравих зірок і сторін горизонту.
Результати спостережень занести до таблиці .
Фаза Місяця та вік у днях
Положення Місяця на небосхилі щодо горизонту
3. За наявності карт екваторіального поясу зоряного неба нанести на карту положення Місяця за цей проміжок часу, користуючись координатами Місяця, наведеними в Астрономічному календарі.
4. Зробити висновок із спостережень.
а) У якому напрямку щодо зірок переміщається Місяць зі Сходу на захід? Із заходу на схід?
б) В який бік звернений опуклістю серп молодого Місяця, на схід чи на захід?
Методичні зауваження
1. Головне в цій роботі – якісно відзначити характер руху Місяця та зміну його фаз. Тому достатньо провести 3-4 спостереження з інтервалом у 2-3 дні.
2. Враховуючи незручності у проведенні спостережень після повного місяця (через пізнього сходу Місяця), у роботі передбачається проведення спостережень лише половини місячного циклу від молодика до повного місяця.
3. При замальовці місячних фаз треба звертати увагу на те, що добова зміна положення термінатора в перші дні після молодика і перед місяцем значно менше, ніж поблизу першої чверті. Це пояснюється явищем перспективи до країв диска.
Астрономія та календар
Користуючись календарем, навряд чи хтось замислюється, що над його упорядкуванням споконвіку билися астрономи.
Здається, вважай добу за зміною дня та ночі, що простіше. Але, насправді, проблема виміру дуже тривалих проміжків часу, інакше кажучи, створення календаря - винятково складна. І без нагляду за небесними тілами її не вирішити.
Якщо про деякі одиниці виміру люди, а згодом вчені просто домовилися (метр, кілограм), а багато інших є похідними від них, то одиниці виміру часу дала природа. Доба – це тривалість одного обороту Землі навколо осі. Місячний місяць - час, за який відбувається повний цикл зміни місячних фаз. Рік – тривалість одного обороту Землі навколо Сонця. Начебто все просто. То в чому ж проблема?
А справа в тому, що всі три одиниці залежать від абсолютно різних природних явищ і не вкладаються одна в іншу цілу кількість разів.
Місячний календар
Початок нової доби та нового року визначити важко. А ось початок місячного місяця просто, достатньо подивитися на Місяць. Початок нового місяця визначався давніми зі спостережень першої появи вузького серпа після молодика. Тому давні цивілізації користувалися місячним місяцем як основною одиницею виміру тривалих проміжків часу.
Справжня тривалість місячного місяця становить середньому 29 з половиною діб. Місячні місяці були прийняті різної тривалості: у них по черзі виходило то 29, то 30 діб. Ціла кількість місячних місяців (12 місяців) налічувала 354 доби, а тривалість сонячного року – повних 365 діб. Місячний рік виявився коротшим за сонячне на 11 діб, і їх необхідно було привести у відповідність. Якщо цього не зробити, то початок року за місячним календарем з часом переміщатиметься по порах року. (зима, осінь, літо, весна). До такого календаря неможливо прив'язати ні проведення сезонних робіт, ні проведення ритуальних заходів, пов'язаних із сонячним річним циклом.
У різні часи це завдання вирішувалося по-різному. Але підхід до вирішення проблеми був єдиним: у певні роки в місячний календар вставляли додатковий місяць. Найкраще зближення місячного та сонячного календарів дає 19-річний цикл, при якому протягом 19 сонячних років за певною системою до місячного календаря додаються 7 додаткових місячних місяців. Тривалість 19 сонячних років відрізняється від тривалості 235 місячних місяців лише на 2 години.
Для практичного використання місячний календар не дуже зручний. Але в мусульманських країнах його прийнято і в наші дні.
Сонячний календар
Сонячний календар з'явився пізніше за місячний, у Стародавньому Єгипті, там, де дуже регулярні щорічні розливи Нілу. Єгиптяни помітили - початок розливів Нілу близько збігається з появою над горизонтом найяскравішої зірки - Сіріус, єгипетською Сотіс. Спостерігаючи Сотіс, єгиптяни визначили тривалість сонячного року, що дорівнює повним 365 діб. Рік вони поділили на 12 однакових місяців по 30 діб у кожному. А п'ять зайвих днів кожного року оголошувалися святами на честь богів.
Але точна тривалість сонячного року – 365.24. діб. Кожні 4 роки невраховані 0.24 доби накопичувалися майже на повну добу. Кожен період із чотирьох років наступав на добу раніше, ніж попередній. Жерці знали, як можна виправити календар, але не робили цього. Вони вважали благом, що Схід Сотіс припадає поперемінно на всі 12 місяців. Початок сонячного року, визначений зі сходу зірки Сотіс і початок року за календарем збігався через 1460 років. Такий день і рік урочисто відзначалися.
Календар у Стародавньому Римі
У Стародавньому Римі календар відрізнявся рідкісною плутаниною. Усі місяці у цьому календарі, крім останнього, фебруаріуса, містили щасливе непарне число днів – або 29, або 31. У фебруаріусі налічувалося 28 днів. Загалом у календарному році виходило 355 днів, на 10 днів менше, ніж варто було б. Такий календар потребував постійних виправлень, що було зобов'язане колегії понтифіків, членів верховної касти жерців. Понтифіки ліквідували проблеми у календарі своєю владою, додаючи до календаря додаткові дні за своїм розумінням. Рішення понтифіків доводили до загального відома глашатаї, які оголошували про появу додаткових місяців та початок нових років. З календарними датами були пов'язані сплата податків і відсотків за позиками, вступ на посади консулів та трибунів, дати свят та інші події. Вносячи тим чи іншим чином зміни до календаря, понтифіки могли прискорити чи відстрочити такі події.
Введення юліанського календаря
Кінець свавілля понтифіків поклав Юлій Цезар. За порадою олександрійського астронома Созігена він зробив реформу календаря, надавши йому того самого вигляду, в якому календар і зберігся до наших днів. Новий римський календар отримав назву юліанського. Юліанський календар почав діяти з 1 січня 45 року до н. е. Рік за юліанським календарем містив 365 днів, кожен четвертий рік був високосним. У такі роки у лютому додавався додатковий день. Таким чином, середня тривалість юліанського року становила 365 днів та 6 годин. Це близько до тривалості року астрономічного (365 днів, 5 годин, 48 хвилин, 46,1….. секунд), але все ж таки на 11 хвилин відрізняється від нього.
Прийняття юліанського календаря християнським світом
У 325 році відбувся перший Вселенський (Нікейський) Собор Християнської Церкви, який затвердив юліанський календар для його використання у всьому християнському світі. При цьому в юліанський календар, що строго орієнтується на Сонці, було введено рух Місяця зі зміною його фаз, тобто сонячний календар був органічно з'єднаний з місячним календарем. За початок літочислення було прийнято рік проголошення Діоклетіана римським імператором, 284 рік за прийнятим нині літочисленням. День весняного рівнодення за прийнятим календарем припав на 21 березня. Від цього дня розраховується дата головного християнського свята – Великодня.
Введення літочислення від Різдва Христового
У 248 році ери Діоклетіана настоятель римського монастиря Діонісій Малий порушив питання, чому християни ведуть літочислення від царювання запеклого гонителя християн. Якимось чином він визначив, що 248 рік епохи Діоклетіана відповідає 532 від Різдва Христового. Пропозиція вести рахунок років від Різдва Христового спочатку не привернула до себе уваги. Лише у ХVII столітті почалося впровадження такого літочислення у всьому католицькому світі. Нарешті, у ХVIII столітті діонісієве літочислення перейняли вчені, і його вживання стало повсюдним. Роки почали рахувати від Різдва Христового. Це і є наша ера.
Григоріанський календар
Юліанський рік більший за сонячний астрономічний рік на 11 хвилин. За 128 років юліанський календар на добу відстає від природи. У ХVI столітті за період, що минув від часу Нікейського собору, день весняного рівнодення відступив на 11 березня. 1582 року папа римський Григорій ХIII затвердив проект календарної реформи. За 400 років пропускаються 3 високосні роки. З «вікових» років із двома нулями на кінці слід вважати високосними лише ті, перші цифри яких без залишку діляться на 4. Отже, 2000 високосний, а 2100 високосним вважатися не буде. Новий календар отримав назву григоріанської. Відповідно до декрету Григорія ХIII за 4 жовтня 1582 року настало відразу 15 жовтня. У 1583 році день весняного рівнодення знову припав на 21 березня. Григоріанський календар чи новий стиль також має похибку. Григоріанський рік на 26 секунд довший, ніж слід. Але зсув однієї доби накопичиться лише за 3000 років.
За якими календарями у Росії жили
На Русі в допетровський час було прийнято юліанський календар з роками за візантійським зразком «від створення світу». Петро 1 ввів у Росії старий стиль, юліанський календар із років «від Різдва Христового». Новий стиль або григоріанський календар був запроваджений у нашій країні лише у 1918 році. При цьому за 31 січня насупіло відразу 14 лютого. Тільки з цього часу дати подій, що відбуваються, за російським календарем і за календарем західних країн стали збігатися.
→ КалендарОдин суто негативний герой роману Ю.Семенова «Сімнадцять миттєвостей весни» сказав якось іншому настільки негативному герою, що щоранку дивиться на календар. Справді, багато людей починають день із того, що дивляться на календар. Жодні наші плани не обходяться без вивчення цієї таблиці з цифрами. Але чи багато хто знає, чому календар саме такий? Чому в усіх місяцях, окрім лютого, постійне, але нерівне число днів? Чому у лютому їх то 28, то 29? Чому ми святкуємо деякі свята двічі, Новий рік та Старий Новий рік? Звідки, нарешті, взялося саме слово «календар»?
Давним-давно людина помітила циклічність багатьох явищ природи. Сонце, піднявшись над обрієм, не залишається висіти над головою, а опускається на західній стороні неба, щоб знову піднятися через якийсь час на сході. Те саме відбувається з Місяцем. Довгі теплі літні дні змінюються короткими та холодними зимовими та назад. Спостережувані у природі періодичні явища послужили основою рахунку часу.
Які періоди найпопулярніші? Насамперед, це доба, яка визначається зміною дня і ночі. Зараз нам відомо, що ця зміна обумовлена обертанням Землі навколо своєї осі. Про це обертання і пов'язаний з ним вимір часу я більш докладно розповім окремо. Для обчислення великих проміжків часу доба малопридатна, як незручні сантиметри для вимірювання відстані між містами. Потрібна більша одиниця. Такими стали період зміни фаз Місяця – місяць, і період зміни сезонів – рік. Місяць обумовлений обертанням Місяця навколо Землі, а рік – обертанням Землі навколо Сонця. Вочевидь, дрібні і великі одиниці треба було співвіднести друг з одним, тобто. привести до єдиної системи. Така система, а також правила її застосування для вимірювання більших проміжків часу, стала називатися календарем.
Слово "календар" має економічне походження. У Стародавньому Римі рік ділився десять місяців. Перший день кожного місяця назвався календами, від слова calendarium – боргова книга. У цей день боржники мали платити відсотки за боргами. Те саме слово дало назву системі лічби часу. Цікаво, що римляни вважали дні зворотним рахунком як студенти до сесії. "Коли це було?" - питав римлянин, і отримував відповідь: "За шість днів до березневих календ". У грецькому календарі календ не було, тому розхоже вираження «до грецьких календ» означає просто «ніколи».
Період звернення Землі навколо Сонця було визначено ще давнину. Тоді ж було встановлено, що рік містить не цілу кількість діб. Сучасне значення тривалості року – 365,2422 середньої сонячної доби. Очевидно, користуватися з хронологічною метою таким роком незручно. Але якщо покласти календарний рік рівним, скажімо, 365 днів, то незабаром ми побачимо, що сезони «втікають» від календаря. Якщо першого березня колись починалася весна, то менш як за чотириста років ця дата припаде на середину зими. Ще більші незручності. Вирішити проблему можна, якщо зробити в різні роки різну кількість днів, а ці дні розподілити таким чином, щоб у середньому за велику кількість років тривалість календарного року була близька до астрономічного.
Я весь час говорю про рік. Але в основі календаря може лежати менша одиниця – місяць. Так було заведено в арабських країнах. Так заведено в деяких цих країнах і зараз, наприклад, у Саудівській Аравії. І не варто називати місячний календар мусульманським. Він виник задовго до появи ісламу. Календар названий місячним, оскільки основний період – зміна фаз Місяця (синодичний місяць). Від молодика до молодика проходить у середньому 29,53058812 діб. Я сказав «у середньому», оскільки цей період зазнає невеликих варіацій, викликаних нерівномірністю руху Місяця по орбіті. Знову отримуємо ту саму проблему: це число неціле. Отже, місячний календар також міститиме різне число днів у різних періодах, а його творець повинен вибрати таке чергування місяців, щоб у середньому за багато циклів тривалість календарного місяця наближалася до астрономічного прообразу. Завдання це чисто арифметична. Зараз ми розглянемо деякі рішення цієї проблеми, знайдені різним часом різними людьми. Почнемо з місячного календаря, але основну увагу приділимо сонячному, що застосовується в Європі.
Для розгляду календарної проблеми з достатньою точністю можна прийняти синодичний місяць рівним 29,53059 середньої сонячної доби. Тому календарний місяць міститиме або 29 або 30 діб. Тривалість місячного календарного року тоді вийде рівною 12 * 29,53059 = 354,36706 діб. Можна прийняти, що рік складається з 354 діб: із шести повних місяців по 30 днів і шести порожніх по 29. А щоб початок місяця якомога точніше співпадало з молодим чоловіком, ці місяці повинні чергуватись. Наприклад, усі непарні місяці будуть по 30 днів, а парні – по 29. Проте, календарний рік виявляється на 0,36706 діб коротшим за астрономічний, що складається з 12 синодичних місяців. За три роки помилка становитиме вже більше доби. Таким чином, вже в четвертому від початку рахунку році молодик припадатиме не на першу, а на другу добу місяців, через вісім років – не третю тощо. А це означає, що календар треба час від часу виправляти: кожні три роки робити вставку одного дня. Звичайний рік у 354 дні тоді можна назвати простим, а у 355 днів – продовженим, або високосним (термін походить від латинського bis sextum – другий шостий, додатковий день у римському календарі поміщали після шостого дня до березневих календ). Ми приходимо таким чином до наступного завдання побудови місячного календаря: знайти такий порядок чергування простих та високосних місячних років, щоб початок кожного календарного місяця не відсувався помітно від молодика. Її рішення починається з пошуку такого цілого числа місячних років, за яке набігає якесь ціле (точніше, майже ціле) число вставних днів. Це легко зробити за допомогою відповідних дробів. Я не буду наводити тут докладні математичні викладки. Їх можна знайти у книзі Клімішина у списку наприкінці статті. Повідомлю лише результати. Дробну частину місячного року 0,36706 діб можна записати у вигляді простого дробу 36706/100000. Ідеальний варіант – розподілити 36706 «зайвих» днів серед 100 000 календарних років. Але на такий довгий період будувати календар ніхто не наважився. На практиці користувалися такими наближеннями до 0,36706: 3/8 та 11/30. У першому випадку протягом восьми років робиться вставка трьох днів. За восьмирічний календарний цикл залишається помилка -0,0635 днів. У другому випадку за 30 років додається 11 вставних днів. Залишається помилка 0,0118 діб за цикл, що дає зрушення однією день вперед за 1/0,0118?30 ? 2500 місячних років. Перший цикл через географічний район застосування отримав назву «турецька», друга з тієї ж причини – «арабська». Імена людей, які їх запропонували, на жаль, за давністю років загублено.
Перейдемо тепер до сонячного календаря. У його основі – тропічний рік, тобто. період звернення Землі орбітою щодо точки весняного рівнодення. Саме цей період визначає зміну сезонів. Він дорівнює 365,24220 середньої сонячної доби. Очевидно, календарний рік міститиме або 365 або 366 днів. Для розподілу вставних років за календарним циклом слід наблизити дріб 0,24220 якимось простим дробом з невеликим знаменником. При цьому, як і у випадку місячного календаря, знаменник визначає тривалість циклу у роках, а чисельник – кількість вставних днів. Серед можливих варіантів у різні часи пропонувалися такі: 1/4, 8/33, 31/128, 97/400. Перший варіант містить один продовжений рік на три звичайні і називається юліанським календарем. Він був уведений у вжиток римським імператором Юлієм Цезарем на пропозицію олександрійського філософа Созігена. Помилка юліанського календаря складає 0,0078 діб на рік, що призводить до різниці в одну добу за 128 років.
Цикл у 33 років із 8 високосними роками розробив перський учений, поет та державний діяч Омар Хайям (бл. 1048-1123). Він же ввів його своєю владою в Персії у 1079 році. Лише у ХІХ ст. Майже сучасний Іран відмовився від нього на користь місячного календаря. Високосними роками в перському календарі були 3-й, 7-й, 11-й, 15-й, 20-й, 24-й, 28-й та 32-й роки циклу. Період у 128 років із 31 ставним днем запропонував у 1864 році німецький астроном Медлер, професор Дерптського університету. Цей проект ніколи не обговорювався на державному рівні.
Більше пощастило проекту італійця Луїджі Лілліо (1520–1576). Для виправлення великої помилки юліанського календаря (1 день за 128 років) він запропонував просте правило, про яке скажу нижче. Проект був представлений Папі Григорію XIII, ним схвалений та введений у дію у всіх католицьких країнах у 1582 році. На ім'я Папи календар став називатися григоріанським. Він виявився настільки зручним через прості правила чергування років, що тепер став застосовуватися повсюдно. Відповідно до величини дробової частини року 97/400 = 0,2425, помилка в один день накопичується за 1/(0,2425-0,2422) = 3333 роки.
Розглянемо докладніше цей календар, якщо ми користуємося саме ним. Розкажу насамперед про його історію. Волею імператора Юлія Цезаря (100-44 рр. е.) з 46 р. е. у всій Римській імперії застосовувався юліанський календар. Крім того, що через кожні три роки по 365 днів додавався один високосний рік, у календарі використовувався відмінний від традиційного римського рахунок днів та місяців. Кожен непарний місяць містив 31 день, кожен парний – 30 днів. Лютий у простому році мав 29 днів, у високосному – 30. Чому саме лютий? Справа в тому, що початком року в ризькому календарі було 1 березня. А лютий таким чином був останнім місяцем року. Логічно було додати вставний день саме останнім на рік. Рахунок за юліанським календарем почався з 1 січня 45 р. до н.е. Цього дня мали вступити на посаду новообрані консули, що й стало приводом оголосити його початком відліку. Пізніше римський місяць Квінтіліс був перейменований на Юліус (липень) для увічнення пам'яті вбитого в 46 р. імператора.
Слід зазначити, що римські жерці не дуже зналися на математиці та астрономії. Робот Созігена вони не читали. Тому календар кілька разів зазнавав змін, пояснити які розумно неможливо. Наприклад, після смерті Цезаря високосним роком стали рахувати не кожен четвертий, а кожен третій рік. Лише у 9-му р. до н.е. імператор Август виправив помилку.
У 324 році римський імператор Костянтин (той самий, на честь якого було названо місто Константинополь) оголосив у всій імперії християнство державною релігією. Через рік він скликав у м. Нікеї (нині м. Ізвік у Туреччині) собор, на якому передбачалося встановити дати основних християнських свят, зокрема Великодня. Питання про Великдень мало велике значення, тому що чи не кожна громада вибирала цю дату самостійно. Треба сказати, що однаковість не встановлена досі. Ми знаємо, наприклад, католицьку, іудейську, вірменську, православну та ін. Великодня. На жаль, не можу викласти тут найцікавішу історію походження та датування цього свята. Очевидно, Нікейський собор так і не зміг дійти однозначного висновку про дату Великодня. Текст його рішення, якщо й взагалі було написано, не зберігся. Історики не мають переважної думки про те, коли виникло нинішнє правило. Один із середньовічних авторів писав, що для визначення дати Великодня застосовуються чотири правила: святкувати її тільки після весняного рівнодення, не святкувати в один день з іудеями, святкувати не тільки після рівнодення, а й після першого за рівноденням повного місяця і, нарешті, святкувати в перший день сьомиці (у неділю). Перші два правила містяться в писаному Апостольському склепінні, походження двох інших невідомо.
Чому я тут обговорюю Великдень? Тому що для правильного визначення її дати – першої неділі після першої повні після весняного рівнодення – потрібно було або вести безперервні астрономічні спостереження, або викласти відомі вже тоді астрономам особливості руху Місяця та Сонця, що зумовлюють і рівнодення, і повний місяць, у вигляді чітких правил визначення дати у конкретному календарі. Другий шлях виявився більш практичним. А обраним календарем став юліанський календар, що застосовувався тоді в Римській імперії.
Отже, святкування найважливішого християнського свята було прив'язане до юліанського календаря. А цей календар, як ми бачили, дуже неточний. За 128 років накопичується помилка однієї доби. Оскільки юліанський рік довший за тропічний, то проходження Сонця через точку весняного рівнодення зсувається на все більш ранню дату. Якщо під час Нікейського собору рівнодення припадало на 21 березня, то до середини XVI ст. воно зрушило на 10 днів тому і припадало на 11 березня. Якщо повний місяць траплявся в період з 11 до 21 березня, то весняним воно не вважалося, і дата Великодня відраховувалася від наступного, майже через тридцять днів. В результаті типово весняне свято відчутно зрушувалося у бік літа. Луїджі Лілліо правильно визначив причини цього явища та запропонував вдалу поправку. 24 лютого 1582 року Григорій XIII видав розпорядження (буллу), яка починалася словами «Inter gravissimas» («Серед найважливіших…»). Погрожуючи всім незгодним відлученням від церкви, Папа наказував «щодо місяця жовтня поточного 1582 р., щоб десять днів, від третього дня перед нонами (5 жовтня) до передодня іду (14 жовтня) включно, були вилучені». Таким прийомом весняне рівнодення поверталося на своє місце, 21 березня. На майбутнє, щоб унеможливити накопичення помилок, наказувалося не вважати високосними ті сторічні роки, чисто століть яких не ділиться без залишку на 4. Так, рік 1600 є високосним і в колишньому юліанському, і в новому календарі. А ось високосні за юліанським рахунком роки 1700, 1800 та 1900 у новому календарі були звичайними. За 400 років вилучалися три «зайві» дні.
Григоріанський календар завоював визнання у некатолицьких країнах не відразу. Віра серед людей часто пересилує і здоровий глузд, і реалії природи. Ті країни, які вважали свою віру «правильнішою», ніж католицька, не прийняли реформу теологічних міркувань. Тим не менш, до теперішнього часу тільки Російська Православна Церква вперто не бажає зважати на астрономічні явища і наполягає на вживанні колишнього юліанського календаря. Наскільки мені відомо, у Державній думі знайшлися особливо «православні» депутати, які запропонували законопроект про зречення «шкідливого» західного календаря та повернення на «правильний» юліанський. Ніби ніхто не знає, що вводив цей «православний» календар не православний і навіть взагалі не християнин Юлій Цезар! Залишається зауважити, що в Росії григоріанський календар (новий стиль) був встановлений Декретом РНК РРФСР «Про введення в Російській республіці західноєвропейського календаря» 24 січня 1918 року. До цього моменту розбіжність між старим та новим стилем досягла вже 13 діб. Тому декретом було наказано вдень «після 31 січня… вважати не 1 лютого, а 14 лютого».
Обговорюючи різницю в стилях, я вважаю себе зобов'язаним розповісти про деякі помилки, пов'язані з цим. Потрібно чітко розуміти, що різниця не залишається постійною, вона з часом зростає. На момент реформи 1582 року помилка юліанського календаря дорівнювала 10 діб. Найближчий сторічний рік – 1600 – був високосним за обома календарями, а наступний – 1700 – лише за юліанським (17 не ділиться на 4). Тому у XVIII ст. різниця зросла до 11 діб. Ще через 100 років вона дорівнювала 12 діб. Нарешті, з 1900 року і по сьогодні становить 13 діб. Ця різниця не змінилася у 2000 році, оскільки цей рік, як і 1600, був високосний за обома календарями. Те, що нині різниця становить 13 діб, призводить недалеких людей до хибних висновків. Перераховуючи дати подій з одного календаря до іншого, потрібно застосовувати різницю на момент події. Це легко зрозуміти, якщо тільки уявити, що обидва календарі сотні років існували паралельно. Коли помер А.С. Пушкін? За старим стилем це сталося 29 січня 1837 року. Але на той час у Західній Європі користувалися григоріанським календарем. Який день був у календарі французів того дня? Різниця у ХІХ ст. становила 12 днів. Отже, на аркуші у французів було написано «10 лютого». У 1918 року Росія не винайшла новий календар, вона приєдналася до вже існуючого, яким Пушкін помер 10 лютого. Яким місцем думають ті, які додають до дати за старим стилем 13 днів? Дата подій може бути різною в різних календарях, але не може вона змінювати з часом в одному і тому ж календарі!
Або візьмемо Тетянин день, нібито 25 січня. Інакше його називають днем студентів, оскільки цього дня відбулося відкриття Московського університету. Насправді, ні до Тетяни, ні до студентів дата 25 січня не має стосунку. Мучениця Татіана жила у ІІІ ст. (266-235 рр.). Тоді не було григоріанського календаря, тому як перенести дату того часу в новий календар – це питання угоди. День Тетяни в Росії відзначали 12 січня (за старим стилем, зрозуміло), цього дня 1755 року імператриця підписала указ про створення Московського університету. Яка дата була у «григоріанських» французів того дня? Правильно, 23 січня: у XVIII ст., як я пояснив вище, різниця становила 11 днів. Кому спало на думку додавати 13 днів? І що робити у такому разі після 2100 року, коли різниця досягне 14 днів?
Для тих, хто ще не зрозумів, можу порадити такий прийом. Намалюйте на папері дві паралельні шкали. Це будуть «нитки часу». Час усюди однаковий, але вимірюємо його різними одиницями. На одній шкалі нанесіть дати юліанського календаря, на іншій – григоріанського. Зрозуміло, з урахуванням правильного зсуву кожен момент. Припустимо, що відбувається подія. Поставте крапку між шкалами – це наша подія. Проведіть через неї пряму перпендикулярно до шкал. Перетин з першою шкалою дасть нам дату за старим стилем, з другої – за новим. Надалі річниця події відзначається у кожному календарі через ціле число років за цим календарем. Момент події від календаря не залежить, а ось поняття «річниця» передбачає цілу кількість років за певним календарем. Різні календарі – різні (можливо) моменти річниці. Просто тому, що деякі роки у цих календарях мають різну тривалість. Сподіваюся, тепер неважко відповісти на запитання, коли нам відзначатиме день народження І. Ньютона? У його метриці стоїть дата 25 грудня 1642 року. Потрібно пам'ятати, що Англія – країна не католицька – прийняла григоріанський календар лише 1752 року. Правильна відповідь: 4 січня.
У цій маленькій статті я коротко висвітлив астрономічні засади календарів та походження сучасного григоріанського календаря. За бортом залишилися такі цікаві питання, як грецькі та єгипетські календарі, літочислення майя та стародавнього Китаю, місячно-сонячний єврейський календар та календарі стародавньої Русі та Шумеру. Я промовчав про проекти реформи календаря та її перспективи. Про походження семиденного тижня також не сказано жодного слова. З безлічі календарних помилок розібрав лише одне. Нічого не згадав про популярні свого часу «вічні» календарі. Зрештою, вибір початку літочислення, нуль-пункту нашої шкали часу, я теж не обговорював. Все це заслуговує на окрему розмову. Зацікавлений читач може знайти відповідний матеріал у наступних книгах:
- І.А. Клімішин. Календар та хронологія. - 2-ге вид., 1985 р.
- Н.І. Ідельсон. Історія календаря - У кн.: Етюди з історії небесної механіки. - 1976 р.
- Буткевич А.В., Зеліксон М.С. Вічні календарі. - 1984 р.
- Голуб І.Я., Хрінов Л.С. Час та календар. - 1989 р.
Практична робота №1 Вечірні осінні спостереження
Спостереження яскравих сузір'їв та зірок. Знайдіть на небі сім найяскравіших зірок «ковша» Великої Ведмедиці та замалюйте його. Вкажіть назви цих зірок. Яким є це сузір'я для наших широт? Яка зірка є фізично подвійною зіркою? (вкажіть яскравість, колір та температуру компонентів зірки)
Замалюйте. Вкажіть, де знаходиться Полярна зірка та які її характеристики: яскравість, колір, температура
Опишіть (коротко) як можна орієнтуватися біля Полярної зірки (по рис. 1.3)
Дорисуйте ще два сузір'я осіннього неба (будь-які), підпишіть їх, позначте в них усі зірки, у найбільш яскравих зірок вкажіть назви
Дорисуйте та підпишіть сузір'я Малої Ведмедиці, Полярну зірку та напрямок на неї (на малюнку друкарська помилка: Оріон)
Вивчення відмінностей у видимій яскравості та кольорі зірок. Заповніть таблицю: позначте колір вказаних зірок
| Сузір'я | ||||
| Бетельгейзе | ||||
| Альдебаран | ||||
Заповніть таблицю: вкажіть видимий блиск зірок
| Сузір'я | Зоряна величина |
|
Заповніть таблицю: вкажіть зіркові розміри зірок Великої Ведмедиці
| Зоряна величина |
|
| δ (Мегрець) | |
| ℰ (Аліот) | |
| η (Бенетнаш) |
Зробіть висновки, пояснивши причини відмінностей у кольорі, яскравості та інтенсивності мерехтіння різних зірок.
Вивчення добового обертання піднебіння. Вкажіть початкове та кінцеве положення зірок Великої Ведмедиці при добовому обертанні небесної сфери навколо Північного полюса світу
| Західна частина неба | Східна частина неба |
| Час початку спостереження | |
| Час закінчення спостереження | |
| Спостерігаються зірки | |
| Напрямок обертання неба |
Зробіть висновки, давши пояснення явищу, що спостерігається
Добове обертання небесної сфери дозволяє визначити час. Подумки уявімо собі гігантський циферблат із центром у Полярній зірці та цифрою «6» унизу (над точкою півночі). Годинна стрілка в такому годиннику проходить від Полярної зірки через дві крайні зірки ковша Б. Ведмедиці. Звертаючись зі швидкістю 15 0 на годину, стрілка здійснює повний оберт навколо полюса світу за добу. Одна небесна година дорівнює двом звичайним годинникам.
___________________________________
Лінія математичного горизонту
Для визначення часу необхідно:
визначити номер місяця спостереження від початку року з десятими частками місяця (три дні становлять десяту частку місяця)
отримане число скласти зі свідченнями небесної стрілки та подвоїти
відняти отриманий результат від 55,3
Зразок: 18 вересня відповідає номер місяця 9,6; нехай час по зоряному годиннику 7, тоді (55,3-(9,6+7)·2)=22,1 тобто. 22год 6хв
Визначення зразкової географічної широти місця спостереження за Полярною зіркою. За допомогою висотометра, що складається з транспортира зі схилом, визначте висоту h Полярної зірки
Так як Полярна зірка віддалена від полюса світу на 10, то:
Зробіть висновки: обґрунтуйте можливість визначення географічної широти місцевості розглянутим методом. Порівняйте отримані результати із даними географічної карти.
Спостереження планет. За астрономічним календарем на дату спостереження визначте координати видимих на цей час планет. По рухомій карті зоряного неба визначте бік горизонту та сузір'я, в яких знаходяться об'єкти
| Координати: | Сторона горизонту | Сузір'я |
|
| Меркурій | |||
Зробіть замальовки планет
| Замальовка | Особливості, що спостерігаються |
|
Зробіть висновки:
як відрізняються планети від зірок під час спостереження
від чого залежать умови видимості планети на дату і час
Передмова
Спостереження та практичні роботи з астрономії відіграють важливу роль у формуванні астрономічних понять. Вони підвищують інтерес до предмета, що вивчається, пов'язують теорію з практикою, розвивають такі якості, як спостережливість, уважність, дисциплінованість.
У цьому посібнику описаний досвід автора з організації та проведення практичних робіт з астрономії у середній школі.
Посібник складається з двох розділів. У першому розділі подано деякі конкретні зауваження щодо використання таких приладів, як телескоп, теодоліт, сонячний годинник та ін. У другому розділі описано 14 практичних робіт, які, в основному, відповідають програмі з астрономії. Чи не передбачені програмою спостереження вчитель може провести на позакласних заняттях. У зв'язку з тим, що не всі школи мають необхідну кількість телескопів і теодолітів, окремі спостереження
дення можна об'єднати в одне заняття. Наприкінці робіт дано методичні вказівки щодо їх організації та проведення.
Автор вважає своїм обов'язком висловити подяку рецензентам М. М. Дагаєву та О. Д. Марленському за цінні вказівки, зроблені під час підготовки книги до друку.
Автор.
Глава I.
ОБЛАДНАННЯ ДЛЯ АСТРОНОМІЧНИХ СПОСТЕРЕЖЕНЬ І ПРАКТИЧНИХ РОБОТ
ТЕЛЕСКОПИ ТА ТЕОДОЛІТИ
Опис та інструкція із застосування цих приладів досить повно викладені в інших навчальних посібниках та у додатках до приладів. Тут наводяться лише деякі рекомендації щодо їх використання.
Телескопи
Як відомо, для точної установки екваторіального штатива телескопа його окуляр повинен мати хрест ниток. Один із способів виготовлення хреста ниток викладено у «Довіднику любителя астрономії» П. Г. Куликовського і полягає в наступному.
На окулярну діафрагму або легке кільце, зроблене по діаметру втулки окуляра, за допомогою спиртового лаку треба наклеїти взаємно-перпендикулярно дві волосинки або дві павутинки. Щоб при наклеюванні нитки були добре натягнуті, треба до кінців волосків (довжиною близько 10 см) прикріпити легкі грузики (наприклад, пластилінові кульки або дробинки). Потім накласти волоски діаметром на горизонтально розташоване кільце перпендикулярно один одному і в потрібних місцях капнути по краплині масла, давши йому сохнути протягом декількох годин. Після просихання лаку кінці з грузиками обережно обрізати. Якщо перехрестя наклеєне на кільце, його потрібно вставити у втулку окуляра так, щоб хрест ниток знаходився біля окулярної діафрагми.
Можна виготовити перехрестя та фотографічним методом. Для цього потрібно сфотографувати дві взаємноперпендикулярні лінії, чітко накреслені тушшю на білому папері, а потім отримати з негативу на іншій плівці позитивний знімок. Отримане перехрестя слід обрізати за розміром трубки і закріпити в окулярній діафрагмі.
Велика незручність шкільного телескопа-рефрактора – його слабка стійкість на надто полегшеному штативі. Тому якщо телескоп встановити на постійний стійкий стовп, умови спостереження значно покращуються. Становий болт, на який насаджується телескоп, що є так званим конусом Морзе № 3, може бути виготовлений у шкільних майстернях. Можна використовувати болт і від штатива, що додається до телескопа.
Хоча в останніх моделях телескопів є візири-шукачі, значно зручніше мати на телескопі трубу-шукач із невеликим збільшенням (наприклад, оптичний приціл). Шукач встановлюється у спеціальних кільцях-стійках так, щоб його оптична вісь була строго паралельна до оптичної осі телескопа. У телескопи, що не мають шукача, при наведенні на слабкі об'єкти слід вставляти окуляр з найменшим збільшенням, у цьому випадку поле зору найбільше.
шиї. Після наведення слід обережно вийняти окуляр і замінити його на інший, з більшим збільшенням.
Перед наведенням телескопа на слабкі об'єкти необхідно встановити окуляр на фокус (це можна зробити за віддаленим земним предметом або яскравим світилом). Щоб не повторювати наведення щоразу, краще відзначити це положення на окулярній трубці помітною рисою.
При спостереженні Місяця і Сонця слід враховувати, що кутові розміри становлять близько 32", і якщо використовувати окуляр, що дає 80-кратне збільшення, то поле зору буде всього 30". Для спостереження планет, подвійних зірок, а також окремих деталей місячної поверхні та форми сонячних плям доцільно застосовувати найбільші збільшення.
Під час проведення спостережень корисно знати тривалість руху небесних світил через поле зору нерухомого телескопа за різних збільшеннях. Якщо світило знаходиться поблизу небесного екватора, то внаслідок обертання Землі навколо своєї осі воно рухатиметься у поле зору труби зі швидкістю 15" за 1 хв. Наприклад, при спостереженнях у 80 мм телескоп-рефрактор поле зору в НЗб" світило пройде за 6,3 хв. Поле зору 1°07" і 30" світило пройде відповідно за 4,5 хв і за 2 хв.
У школах, де немає телескопа, можна виготовити саморобний телескоп-рефрактор з великого об'єктиву від епідіаскопа та окуляра від шкільного мікроскопа1. По діаметру об'єктива з покрівельного заліза виготовляється труба довжиною приблизно 53 см. В інший кінець її вставляється дерев'яний диск з отвором для окуляра.
1 Опис такого телескопа дано у статті Б. А. Колоколова у журналі «Фізика в школі», 1957 № 1.
При виготовленні телескопа слід звертати увагу, щоб оптичні осі об'єктиву і окуляра збігалися. Для покращення чіткості зображення таких яскравих світил, як Місяць та Сонце, об'єктив необхідно діафрагмувати. Збільшення такого телескопа дорівнює приблизно 25. Неважко виготовити саморобний телескоп і з стекол окулярів1.
Щоб судити про можливість якогось телескопа, необхідно знати про нього такі дані, як збільшення, граничний кут дозволу, проникну силу та поле зору.
Збільшення визначається ставленням фокусної відстані об'єктива F до фокусної відстані окуляра f (кожне з яких неважко визначити на досвіді):
Це збільшення можна знайти також із відношення діаметра об'єктива D до діаметра так званої вихідної зіниці d:
Зіниця виходу визначається наступним чином. Труба фокусується «на нескінченність», т. е. на дуже віддалений предмет. Потім прямує на світлий фон (наприклад, на ясне небо), і на міліметровому папері або на кальці, тримаючи її біля самого окуляра, одержують чітко окреслений кружок - зображення об'єктива, що дається окуляром. Це і буде вихідна зіниця.
1 І. Д. Новіков, В. А. Шишаков, Саморобні астро номічні інструменти та спостереження з ними, «Наука», 1965.
Граничний кут роздільної здатності г характеризує мінімальну кутову відстань між двома зірками або деталями поверхні планети, при якому вони видно окремо. Теорія дифракції світла дає просту формулу визначення г в секундах дуги:
де D – діаметр об'єктива в міліметрах.
Практично величину можна оцінити за спостереженнями тісних подвійних зірок, користуючись наведеною нижче таблицею.
Зірка Координати Зоряні величини компонентів Кутова відстань між компонентами
Для знаходження наведених у таблиці зірок зручний зірковий атлас А. А. Михайлова1.
Розташування деяких подвійних зірок наведено малюнку 1.
1 Можна скористатися і «Навчальним зірковим атласом» О. Д. Могилком, у якому становище зірок дано на 14 великомасштабних картах.
Теодоліти
При кутових вимірах з допомогою теодолита відому труднощі становить відлік показань на лімбах. Тому розглянемо детальніше приклад відліку за допомогою верньєра на теодоліті ТТ-50.
Обидва лімби, вертикальні і горизонтальні, розділені на градуси, кожен градус у свою чергу підрозділений ще на 3 частини, по 20" в кожній. будь-яким штрихом лімба, то частку розподілу лімба, на яку не збігаються штрихи, визначають за шкалою верньєра.
Верньєр зазвичай має 40 поділів, які за своєю довжиною захоплюють 39 поділів лімбу (рис. 2)1. Значить, кожен поділ верньєра становить 39/4о поділу лімба, або, іншими словами, на У40 менше його. Так як один розподіл лімба дорівнює 20 ", то розподіл верньєра менше розподілу лімба на 30".
Нехай нульовий штрих верньєра займає положення, вказане стрілкою малюнку 3. Помічаємо, що точно
1 Для зручності шкали кіл зображені прямолінійними.
збігся зі штрихом лімба дев'яте поділ верньєра. Восьме розподіл не доходить до відповідного штриха лімба на 0",5, сьоме - на Г, шосте - на Г,5, а нульовий штрих не доходить до відповідного штриха лімба (праворуч від нього) на 0",5-9 = 4" 5. Значить, відлік запишеться так1:
Мал. 3. Відлік за допомогою верньєра
Для більш точного відліку на кожному з лімбів встановлено два верньєри, розташованих на 180° один від одного. На одному з них (який приймається за основний) відраховуються градуси, а хвилини беруться як середнє арифметичне свідчення обох верньєрів. Однак для шкільної практики цілком достатньо відлік робити по одному верньєру.
1 Оцифрування верньєра виконано так, що відлік можна зробити відразу. Дійсно, збіглий штрих відповідає 4",5; значить, до 6Г20" треба додати 4",5.
Крім візування, окулярні нитки використовуються для визначення відстаней за допомогою далекомірної рейки (лінійки, на якій нанесені рівні поділки, добре видимі здалеку). Кутова відстань між крайніми горизонтальними нитками а і b (рис. 4) підібрано так, щоб 100 см рейки містилося саме між цими нитками тоді, коли рейка відстоїть рівно на 100 м від теодоліту. У цьому випадку коефіцієнт далекоміра дорівнює 100.
Окулярні нитки можна використовувати і для наближених кутових вимірювань, враховуючи, що кутова відстань між горизонтальними нитками а b п. становить 35".
ШКІЛЬНИЙ КУТОМІР
Для таких астрономічних вимірів, як визначення південної висоти Сонця, географічної широти місця за спостереженнями Полярної зірки, відстаней до віддалених предметів, що проводяться як ілюстрація астрономічних методів, можна використовувати шкільний кутомір, який є майже в кожній школі.
Пристрій приладу видно з малюнка 5. На звороті основи кутоміра, в центрі на шарнірі, укріплена трубка для встановлення кутоміра на штатив або на палицю, яку можна встромити в землю. Завдяки шарнірному кріпленню трубки, лімб кутоміра можна встановлювати у вертикальній та горизонтальній площинах. Вказівником вертикальних кутів служить стрілка-висок 1. Для вимірювання горизонтальних кутів застосовується алідада 2 з діоптрами, а установка основи приладу контролюється двома рівнями 3. На верхній кромці прикріплена оглядова трубка 4 для зручності на-
йодки на предмет. Для визначення висоти Сонця використовується відкидний екран 5, на якому виходить світла пляма, коли спрямована трубка на Сонце.
ДЕЯКІ ПРИЛАДИ АСТРОНОМІЧНОЇ МАЙДАНЧИКИ
Прилад для визначення полуденної висоти Солнда
Серед різних типів цього приладу найбільш зручний, з погляду, квадрант-высотомер (рис. 6). Він складається з прямого кута (дві планки), прикріпленої
до нього у вигляді дуги металевої лінійки та горизонтального стриженька А, укріпленого за допомогою дротяних стійок у центрі кола (частиною якого є лінійка). Якщо взяти металеву лінійку довжиною 45 см із поділками, то розмітку на градуси робити не треба. Кожен сантиметр лінійки буде відповідати двом градусам. Довжина дротяних стійок у цьому випадку повинна дорівнювати 28,6 см. Перед виміром полуденної висоти Сонця прилад необхідно встановити за рівнем або схилом і орієнтувати нижньою основою вздовж полуденної лінії.
Покажчик полюса світу
Зазвичай на шкільному географічному майданчику для позначення напрямку осі світу вкопують у землю похилий жердину або жердину. Але для уроків астрономії цього мало, тут необхідно подбати і про вимір-
ні кута, що утворюється віссю світу з площиною горизонту. Тому можна рекомендувати покажчик у вигляді планки довжиною близько 1 м з екліметром досить великих розмірів, зроблений, наприклад, зі шкільного транспорту (рис. 7). Це забезпечує і більшу наочність, і достатню точність виміру висоти полюса.
Найпростіший пасажний інструмент
Для спостереження проходження світил через небесний меридіан (що пов'язано з багатьма практичними завданнями) можна використовувати найпростіший пасажний інструмент (рис. 8).
Для його монтування необхідно провести на майданчику південну лінію і на її кінцях укопати два стовпи. Південний стовп повинен мати достатню висоту (близько 5 м), щоб опущений з нього вивіс охоплював
більшу ділянку неба. Висота північного стовпа, з якого опускається другий схил, близько 2 м. Відстань між стовпами 1,5-2 м. У нічний час нитки необхідно висвітлювати. Така установка зручна тим, що забезпечує спостереження кульмінації світил відразу кількома учнями1.
Зоряна указка
Зоряна указка (рис. 9) складається з легкої рамки з паралельними планками шарнірному пристрої. Прицілившись однією з планок на зірку, ми орієнтуємо в тому ж напрямку та інші. При виготовленні такої вказівки потрібно, щоб у шарнірах не було люфтів.
Мал. 9. Зоряна указка
1 Іншу модель пасажного інструменту описано у збірнику «Нові шкільні прилади з фізики та астрономії», вид. АПН РРФСР, 1959.
Сонячний годинник, що вказує місцевий, поясний і декретний час1
Звичайний сонячний годинник (екваторіальний або горизонтальний), опис якого є в багатьох навчальних посібниках, має той недолік, що він поки-
Мал. 10. Сонячний годинник з графіком рівняння часу
називають справжній сонячний час, яким ми на практиці майже не користуємося. Описаний нижче сонячний годинник (рис. 10) вільні від цього недоліку і є дуже корисним приладом щодо питань, пов'язаних з поняттям часу, а також для практичних робіт.
1 Модель цього годинника запропонована О. Д. Могилком та описана у збірнику «Нові шкільні прилади з фізики та астрономії», вид. АПН РРФСР, 1959,
Часовий круг 1 встановлюється на горизонтальній підставці в площині екватора, тобто під кутом 90°-пор, де ф-широта місця. Олідада 2, що обертається на осі, має на одному кінці невеликий круглий отвір 3, а на іншому, на планці 4, графік рівняння часу у формі вісімки. Вказівником часу служать три стрілки, нанесені на планці алідади під отвором 3. При правильній установці годинника стрілка М показує місцеве, стрілка Я - поясне і стрілка Д - декретний час. Причому стрілка М наноситься точно під серединою отвору 3 перпендикулярно циферблату. Для нанесення стрілки Я знаю поправку %-п, де X-довгота місця, виражена в часовій мірі, п-номер часового поясу. Якщо виправлення позитивне, то стрілка Я встановлюється праворуч від стрілки М, якщо негативна - ліворуч. Стрілки Д встановлюють від стрілки Я ліворуч на 1 год. Висота отвору 3 від алідади визначається висотою h лінії екватора на графіку рівняння часу, нанесеному на планці 4.
Для визначення часу годинник ретельно орієнтують по меридіану лінією «0-12», встановлюють основу горизонтально за рівнями, потім повертають алідаду доти, поки промінь Сонця, що пройшов через отвір 3, не потрапить на відповідну дату спостереження гілка графіка. Стрілки на цей момент дадуть відліки часу.
Астрономічний куточок
Для вирішення завдань на уроках астрономії, для виконання ряду практичних робіт (визначення широти місця, визначення часу за Сонцем і зірками, спостереження супутників Юпітера та ін), а також для ілюстрації викладеного на уроках матеріалу, крім таблиць з астрономії, що видаються, корисно мати в класі виконані у великому масштабі довідкові таблиці, графіки, малюнки, результати проведених спостережень, зразки практичних робіт учнів та інші матеріали, що становлять астрономічний куточок. В астрономічному куточку необхідні і Астрономічні календарі (щорічник, що видається ВАГО, і Шкільний астрономічний календар), в яких містяться необхідні для занять відомості, вказані найважливіші астрономічні події, наведені дані про нові досягнення та відкриття в астрономії.
У тому випадку, коли календарів недостатньо, із довідкових таблиць та графіків в астрономічному куточку бажано мати такі: відмінювання Сонця (через кожні 5 днів); рівняння часу (таблиця або графік), зміна фаз Місяця та його відмін на даний рік; зміни супутників Юпітера та таблиці затемнень супутників; видимість планет цього року; відомості про затемнення Сонця та Місяця; деякі постійні астрономічні величини; координати найбільш яскравих зірок та ін.
Крім того, необхідні рухлива зіркова карта та навчальний зірковий атлас О. Д. Могилко, німа зіркова карта, модель небесної сфери.
Для реєстрації моменту справжнього полудня зручно мати спеціально встановлене фотореле по меридіану (рис. 11). Скринька, в якій розміщено фотореле, має дві вузькі щілини, орієнтовані точно по меридіану. Сонячне світло, що пройшло через зовнішню щілину (ширина щілин 3-4 мм) точно опівдні, потрапляє у другу, внутрішню щілину, падає на фотоелемент і включає електричний дзвінок. Як тільки промінь від зовнішньої щілини зміститься і перестане освітлювати фотоелемент, дзвінок вимикається. При відстані між щілинами 50 см тривалість сигналу близько 2 хв.
Якщо прилад встановлюється горизонтально, верхню кришку камери між зовнішньою і внутрішньою щілиною необхідно зробити з нахилом, щоб забезпечити потрапляння сонячних променів на внутрішню щілину. Кут нахилу верхньої кришки залежить від найбільшої висоти Сонця в даному місці.
Щоб скористатися сигналом для перевірки годинника, на ящику фотореле необхідно мати таблицю із зазначенням моментів справжнього полудня з проміжком через три дні1.
Оскільки якорь електромагнітного реле притягується при затемненні, то контактні пластини Я, через які включається ланцюг дзвінка, повинні бути нормально замкнутими, тобто замкнутими при відтиснутому якорі.
1 Обчислення моменту справжнього полудня дано у роботі № 3 (див. стор. 33).
Розділ II.
СПОСТЕРЕЖЕННЯ І ПРАКТИЧНІ РОБОТИ
Практичні заняття можна розділити на три групи: а) спостереження неозброєним оком; б) спостереження небесних тіл за допомогою телескопа та інших оптичних приладів; в) вимірювання за допомогою теодоліту, найпростіших кутомірних приладів та іншого обладнання.
Роботи першої групи (спостереження за зоряним небом, спостереження за рухом планет, спостереження за рухом Місяця серед зірок) виконують усі учні класу під керівництвом вчителя або індивідуально.
При виконанні спостережень з телескопом виникають труднощі, пов'язані з тим, що телескопів у школі зазвичай один-два, а учнів багато. Якщо ж врахувати у своїй, що тривалість спостереження кожним школярем рідко перевищує одну хвилину, стає очевидною необхідність поліпшення організації астрономічних спостережень.
Тому доцільно клас розділити на ланки по 3-5 чоловік і кожному ланці, залежно від наявності у школі оптичних приладів, визначити час спостереження. Наприклад, осінні місяці спостереження можна призначати з 20 годин. Якщо відвести кожній ланці по 15 хв, то навіть за наявності одного інструмента за 1,5-2 години спостереження зможе провести весь клас.
Враховуючи, що погода часто порушує плани проведення спостережень, роботи слід проводити в ті місяці, коли погода найбільш стійка. Кожна ланка при цьому має виконати 2-3 роботи. Це цілком можливо, якщо в школі є 2-3 інструменти і вчитель має можливість залучити на допомогу досвідченого лаборанта чи любителя астрономії з активу класу.
У деяких випадках для занять можна брати оптичні інструменти в сусідніх школах. Для деяких робіт (наприклад, спостереження супутників Юпітера, визначення розмірів Сонця та Місяця та інших) придатні різні зорові труби, теодоліти, призмінні біноклі, саморобні телескопи.
Роботи третьої групи можна проводити як ланками, і всім класом. p align="justify"> Для виконання більшості робіт цього виду можна використовувати спрощені прилади, що є в школі (кутори, екліметри, гномон та ін). (...)
Робота 1.
СПОСТЕРЕЖЕННЯ БАЧНОГО СУТОЧНОГО ОБЕРТАННЯ ЗІРКОВОГО НЕБА
I. За положенням навколополярних сузір'їв Малої та Великої Ведмедиць
1. Протягом вечора поспостерігати (через 2 год), як змінюється положення сузір'їв Малої та Великої Ведмедиць. "
2. Результати спостережень внести до таблиці, орієнтуючи сузір'я щодо вертикальної лінії.
3. Зробити висновок із спостереження:
а) де лежить центр обертання зоряного неба;
б) у якому напрямі воно обертається;
в) скільки градусів приблизно повертається сузір'я за 2 год.
ІІ. По проходженню світил через поле зору
нерухомої оптичної труби
Обладнання: телескоп або теодоліт, секундомір.
1. Навести трубу телескопа або теодоліту на якусь зірку, що знаходиться поблизу небесного екватора (восени, наприклад, на а Орла). Встановити трубу за висотою так, щоб зірка проходила поле зору діаметром.
2. Спостерігаючи видиме переміщення зірки, визначити за допомогою секундоміра час проходження нею поля зору труби1.
3. Знаючи величину поля зору (з паспорта або з довідників) і час, обчислити, з якою кутовою швидкістю обертається зоряне небо (на скільки градусів за годину).
4. Визначити, у якому напрямі обертається зоряне небо, з огляду на те, що труби з астрономічним окуляром дають зворотне зображення.
Робота 2.
СПОСТЕРЕЖЕННЯ РІЧНОЇ ЗМІНИ ВИДУ ЗІРКОВОГО НЕБА
1. Одночасно один раз на місяць спостерігати положення навколополярних сузір'їв Великої та Малої Ведмедиць, а також положення сузір'їв у південній стороні неба (провести 2 спостереження).
2. Результати спостережень навколополярних сузір'їв внести до таблиці.
1 Якщо зірка має відмінювання б, то знайдений час слід помножити на cos б.
3. Зробити висновок із спостережень:
а) чи залишається незмінним становище сузір'їв в одну й ту саму годину через місяць;
б) у якому напрямку переміщуються навколополярні сузір'я і скільки градусів на місяць;
в) як змінюється становище сузір'їв у південній стороні неба: у напрямі вони зрушуються і скільки градусів.
Методичні зауваження до проведення робіт № 1 та 2
1. Для швидкості нанесення сузір'їв у роботах № 1 та 2 учні повинні мати готовий шаблон цих сузір'їв, сколотий з картки або з малюнка 5 шкільного підручника астрономії. Приколюючи шаблон до точки а (Полярна) на вертикальну лінію, повертають його, поки лінія "а-р" Малої Ведмедиці не займе відповідне положення щодо вертикальної лінії, і переносять сузір'я з шаблону на малюнок.
2. Другий спосіб спостереження добового обертання піднебіння є швидшим. Однак у разі учні сприймають рух зоряного неба із заходу Схід, що потребує додаткових роз'яснень.
Для якісної оцінки обертання південної сторони зоряного неба без зорової труби можна рекомендувати такий спосіб. Треба встати на деякій відстані від вертикально поставленого жердини, або добре видимої нитки схилу, проектуючи жердину або нитку поблизу зірки. Вже через 3-4 хв буде добре видно переміщення зірки на захід.
3. Зміну положення сузір'їв у південній стороні неба (робота № 2) можна встановити зі зміщення зірок від меридіана приблизно за місяць. Як об'єкт спостереження можна взяти сузір'я Орла. Маючи напрямок меридіана (наприклад, 2 схилі), відзначають на початку вересня (приблизно о 20 годині) момент кульмінації зірки Альтаїр (а Орла). Через місяць, в той же час, проводять друге спостереження і за допомогою кутомірних інструментів оцінюють, на скільки градусів змістилася зірка на захід від меридіана (зміщення має бути близько 30 °).
За допомогою теодоліту зміщення зірки на захід можна помітити набагато раніше, оскільки воно становить близько 1 ° на добу.
4. Перше заняття з ознайомлення із зоряним небом проводиться на астрономічному майданчику після першого вступного уроку. Після ознайомлення із сузір'ями Великої та Малої Медведиць вчитель знайомить учнів із найбільш характерними сузір'ями осіннього неба, які треба твердо знати та вміти знаходити. Від Великої Ведмедиці учні здійснюють «подорож» через Полярну зірку до сузір'їв Кассіопеї, Пегаса та Андромеди. Звертають увагу на велику туманність у сузір'ї Андромеди, яку видно в безмісячну ніч неозброєним оком як слабку розмиту пляму. Тут же, у північно-східній частині неба, відзначають сузір'я Возничого з яскравою зіркою Капеллою та Персея зі змінною зіркою Алголь.
Знову повертаємось до Великої Ведмедиці і дивимося, куди вказує злам ручки «ковша». Невисоко над горизонтом у західному боці неба знаходимо яскраву помаранчевого кольору зірку Арктур (а Волопаса), а потім над нею у вигляді клина та все сузір'я. Зліва від Волопа-
са виділяється півколо неяскравих зірочок - Північна Корона. Майже в зеніті яскраво блищить Ліра (Вега), на схід уздовж Чумацького шляху лежить сузір'я Лебедя, а від нього прямо на південь - Орел з яскравою зіркою Альтаїр. Повернувшись Схід, знову знаходимо сузір'я Пегаса.
Наприкінці заняття можна показати, де проходить небесний екватор та початкове коло відмін. Це знадобиться учням при знайомстві з основними лініями та точками небесної сфери та екваторіальними координатами.
На наступних заняттях взимку та навесні учні знайомляться з іншими сузір'ями, проводять ряд астрофізичних спостережень (колір зірок, зміна блиску змінних зірок та ін.).
Робота 3.
СПОСТЕРЕЖЕННЯ ЗМІНИ ПОЛУДЕНОЇ ВИСОТИ СОНЦЯ
Обладнання: квадрант-висотомір, або шкільний кутомір, або гномон.
1. Протягом місяця раз на тиждень у справжній опівдні виміряти висоту Сонця. Результати вимірювань та дані про відмінювання Сонця в решту місяців року (взяті через тиждень) занести до таблиці.
2. Побудувати графік зміни полуденної висоти Сонця, відкладаючи осі X дати, а осі У - полуденную висоту. На графіку провести пряму, відповідну висоті точки екватора в площині меридіана на даній широті, відзначити точки рівнодення та сонцестояння і зробити висновок про характер зміни висоти Сонця протягом року.
Примітка. Обчислювати полуденну висоту Сонця за відмінюванням в інші місяці року можна за рівнянням
Методичні зауваження
1. Для вимірювання висоти Сонця опівдні треба мати або напрямок південної лінії, проведеної заздалегідь, або знати момент справжнього полудня за декретним часом. Розрахувати цей момент можна, якщо відомо рівняння часу на день спостереження, довгота місця та номер часового поясу (...)
2. Якщо вікна класу виходять на південь, то встановлений, наприклад, на підвіконні, по меридіану квадрант-висотомір дає можливість у справжній опівдні відразу отримувати висоту Сонця.
При вимірюваннях за допомогою гномона можна заздалегідь приготувати шкалу на горизонтальній підставі і по довжині тіні відразу отримати величину кута Iiq. Для розмітки шкали використовується співвідношення
де I – висота гномона, г – довжина його тіні.
Можна використовувати і метод плаваючого дзеркальця, вміщеного між рамами вікна. Зайчик, відкинутий на протилежну стіну, справжнього полудня перетинатиме нанесений на ній меридіан зі шкалою висот Сонця. І тут весь клас, спостерігаючи за кроликом, може відзначати полуденну висоту Сонця.
3. Враховуючи, що в цій роботі не потрібно великої точності вимірювань і що поблизу кульмінації висота Сонця змінюється незначно по відношенню до моменту кульмінації (близько 5" в інтервалі ±10 хв), то час виміру може відхилятися від справжнього півдня на 10-15 хв .
4. Корисно в цій роботі зробити хоча б один вимір за допомогою теодоліту. Слід врахувати, що з наведенні середньої горизонтальної нитки перехрестя під нижній край диска Сонця (фактично під верхній, оскільки труба теодолита дає зворотне зображення) треба від отриманого результату відняти кутовий радіус Сонця (приблизно 16"), щоб отримати висоту центру диска Сонця.
Результат, отриманий з допомогою теодолита, можна використовувати для визначення географічної широти місця, якщо з якихось причин цю роботу не можна буде поставити.
Робота 4.
ВИЗНАЧЕННЯ НАПРЯМКУ НЕБЕСНОГО МЕРИДІАНУ
1. Вибрати точку, зручну для спостереження південного боку піднебіння (можна у класі, якщо вікна виходять на південь).
2. Встановити теодоліт і під його схилом, опущеним з верхньої основи триноги, зробити постійну і добре помітну позначку обраної точки. При спостереженнях вночі необхідно злегка висвітлити розсіяним світлом поле зору труби теодоліту, щоб добре помітні окулярні нитки.
3. Оцінивши приблизно напрямок точки півдня (наприклад, за допомогою бусолі теодоліту або наведенням труби на Полярну зірку та поворотом її на 180°), навести трубу на досить яскраву зірку, що віддаляється трохи на схід від меридіана, закріпити алідаду вертикального кола та трубу. Зняти три відліки на горизонтальному лімбі.
4. Не змінюючи установки труби по висоті, стежити за рухом зірки, доки вона не опиниться на такій же висоті після проходження меридіана. Здійснити другий відлік горизонтального лімба і взяти середнє арифметичне значення цих відліків. Це і буде відлік на південь.
5. Навести трубу у напрямку точки півдня, тобто встановити нульовий штрих ноніуса на число, що відповідає знайденому відліку. Якщо в поле зору труби не потрапляє жодних земних предметів, які служили б орієнтиром точки півдня, то треба зробити «прив'язку» знайденого напрямку до добре помітного предмета (схід чи захід від меридіана).
Методичні зауваження
1. Описаний спосіб визначення напрямку меридіана за рівними висотами будь-якої зірки є більш точним. Якщо меридіан визначається за Сонцем, треба пам'ятати, що відмінювання Сонця безперервно змінюється. Це призводить до того, що крива, якою Сонце йде протягом дня, несиметрична щодо меридіана (рис. 12). Отже, знайдений напрямок, як напівсума звітів за рівних висот Сонця, дещо відрізнятиметься від меридіана. Помилка в цьому випадку може сягати 10".
2. Для більш точного визначення напрямку мери-
Діана беруть три відліки, використовуючи три горизонтальні лінії, що є в окулярі труби (рис. 13). Навівши трубу на зірку і діючи мікрометричними гвинтами, ставлять зірку трохи вище за верхню горизонтальну лінію. Діючи лише мікрометричним гвинтом алідади горизонтального кола і зберігаючи установку теодоліту по висоті, тримають зірку постійно на вертикальній нитці.
Як тільки вона торкнеться верхньої горизонтальної нитки, знімають перший відлік. Потім пропускають зірку через середню і нижню горизонтальні нитки Ь і з і знімають другий і третій відліки.
Після проходження зірки через меридіан зловити її на такій же висоті і знову зняти відліки на горизонтальному лімбі, тільки у зворотному порядку: спочатку третій, потім другий і перший відліки, так як зірка після проходження меридіана опускатиметься, а в трубі, що дає зворотне зображення, вона підніматиметься. При спостереженнях Сонця надходять аналогічно пропускаючи через горизонтальні нитки нижній край диска Сонця.
3. Щоб зробити прив'язку знайденого напряму до помітного предмета, треба навести трубу цей предмет (світу) і записати відлік горизонтального кола. Віднімаючи від нього відлік точки півдня, отримують азимут земного предмета. При повторній установці теодоліту на цю ж точку треба навести трубу на земний предмет і, знаючи кут між цим напрямком та напрямом меридіана, встановити трубу теодоліту у площині меридіана.
KOHEЦ ФPAГMEHTA ПІДРУЧНИКА
ЛІТЕРАТУРА
Астрономічний календар ВАГО (щорічник), вид. АН СРСР (з 1964 р. "Наука").
Барабашов Н. П., Інструкція для спостереження Марса, вид. АН СРСР, 1957.
БронштенВ. А., Планети та його спостереження, Гостехиздат, 1957.
Дагаєв М. М., Лабораторний практикум із загальної астрономії, «Вища школа», 1963.
Куликовський П. Р., Довідник любителя астрономії, Фізматгіз, 1961.
Мартинов Д. Я., Курс практичної астрофізики, Фізматгіз, 1960.
Могилко А. Д., Навчальний зірковий атлас, Учпедгіз, 1958.
Набоков М. Е., Астрономічні спостереження з біноклем, вид. 3, Учпедгіз, 1948.
Навашин М. С., Телескоп астронома-аматора, Фізматгіз, 1962.
Новиків І. Д., Шишаков Ст А., Саморобні астрономічні прилади та інструменти, Учпедгіз, 1956.
«Нові шкільні прилади з фізики та астрономії». Збірник статей, за ред. А. А. Покровського, вид. АПН РРФСР, 1959.
Попов П. І., Загальнодоступна практична астрономія, вид. 4, Фізматгіз, 1958.
Попов П. І., Баєв К. Л., Воронцов-Вельяминов Б. А., Куницький Р. Ст, Астрономія. Підручник для педвузів, вид. 4, Учпедгіз, 1958.
«Викладання астрономії у шкільництві». Збірник статей, за ред. Б. А. Воронцова-Вельяминова, вид. АПН РРФСР, 1959.
Ситинська Н. Н., Місяць та її спостереження, Гостехіздат, 1956.
Цесевич Ст П., Що і як спостерігати на небі, вид. 2, Гостехіздат, 1955.
Шаронов Ст Ст, Сонце та його спостереження, вид. 2, Гостехіздат, 1953.
Шкільний астрономічний календар (щорічник), «Освіта».
Loading...