Учебник по Астрономии (уровень стандарта). 11 класс. Пришляк

Лабораторные работы

Лабораторная работа № 1

Определение географической широты на местности с помощью Полярной звезды

Цель: научиться ориентироваться на местности с помощью Полярной звезды.

Оборудование: транспортир, штатив, нить, отвес.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Для ориентировки на поверхности Земли применяют горизонтальную систему координат, в которой основной плоскостью является математический горизонт и отвесная линия. Отвесную линию OZ (рис. 2.4) определяют с помощью обычного отвеса, подвешенного на нитке. Математический горизонт является плоскостью, которая перпендикулярна к отвесной линии в точке наблюдения.

Плоскость небесного меридиана (рис. 2.5) совпадает с географическим меридианом на поверхности Земли и пересекает горизонт в точках N (север) и S (юг), а точки пересечения небесного экватора и горизонта — Е (восток) и W (запад). Линия NS пересечения плоскостей меридиана и горизонта называется полуденной линией.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Найдите на небе с помощью карты звездного неба Полярную звезду в созвездии Малой Медведицы (см. рис. 2.8).

2. Прикрепите на штативе транспортир с отвесом (рис. Л.1.1).

Рис. Л.1.1. Определение географической широты при помощи Полярной звезды. Угол между плоскостью горизонта и направлением на полюс мира равняется географической широте места наблюдения

3. Направьте транспортир на Полярную звезду так, чтобы ваш глаз находился на одной прямой с линейкой транспортира и звездой. Плоскость транспортира при этом будет находиться в плоскости меридиана.

4. Измерьте угол φ между отметкой 90° на транспортире и нитью отвеса, который равен географической широте места наблюдения.

5. Отметьте на поверхности Земли направление полуденной линии.

6. Определите географическую долготу λκ и широту φк вашего населенного пункта при помощи карты или прил. 5.

7. Результаты запишите в таблицу.

Географические координаты населенного пункта на карте

Географическая широта места наблюдения φ

Широта φк

Долгота λκ

8. Сравните φκ и φ.

9. Сделайте вывод.

Лабораторная работа № 2

Определения географической долготы при помощи солнечных часов

Внимание! При выполнении этой работы нельзя смотреть на Солнце без специального светофильтра.

Цель: научиться ориентироваться на местности при помощи солнечных часов.

Оборудование: бумага, ножницы, клей.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

При измерении времени сохранились две системы отсчета — звездное время и солнечное время (§ 3). В повседневной жизни мы используем только солнечное время, которое можно определить при помощи солнечных часов — обычной палочки, тень от которой определяет местное время. Местный полдень — 12 часов по местному времени, наступает при верхней кульминации Солнца, когда тень от палочки самая короткая.

Разница географических долгот места наблюдения λм и Киева λκ определяется разницей между местным временем Тм и киевским временем Тк:

Δt = Tм - Тк = λм - λк.

Внимание! Весной, в последнее воскресенье марта, все часы в Европе переводят на один час вперед, поэтому летом киевское время будет опережать местное время всех городов Украины.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Сделайте солнечные часы. Для этого перенесите их выкройку (рис. Л.2.1) на лист бумаги, разрежьте отдельные полосы и склейте их, совмещая соответствующие буквы на них, как показано на рис. Л.2.2.

Рис. Л.2.1. Части солнечных часов. Пунктиром показаны линии, по которым надо разрезать выкройку

Рис. Л.2.2. Готовые солнечные часы

2. Установите часы в направлении на юг так, чтобы в момент кульминации Солнца «зайчик» от дырочки показывал 12 ч. Это будет соответствовать 12 ч по местному времени (Тм).

3. Вычислите Δt = Tм - Tк.

4. Найдите долготу места наблюдения λΜпо формуле (1).

5. Результаты измерений и вычислений запишите в таблицу:

Время

Δt

Долгота

киевское ТК

местное ТМ

Киева λК

места наблюдения λМ

6. Найдите географическую долготу места наблюдения λ вашего населенного пункта с помощью географической карты или прил. 5.

7. Сравните λ и λм.

8. Сделайте вывод.

Лабораторная работа №3

Солнечный свет — источник энергии*

Внимание! При выполнении этой работы нельзя смотреть на Солнце без специального светофильтра!

Цель: измерить количество солнечной энергии, которую получает определенный участок поверхности Земли в течение определенного времени.

Оборудование: карандаш, линейка.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Количество энергии, которую получает поверхность Земли от Солнца, зависит от угла падения солнечных лучей і:

E = qcosi,

где q ≈ 1,4 кВт/м2 — солнечная постоянная, или количество энергии, которую получает единица поверхности Земли, если солнечные лучи падают перпендикулярно к поверхности, то есть при i = 0° (см. § 12). На широте 50° (Харьков, Киев, Львов) количество энергии, которую получает поверхность за долгий летний день, достигает 7 (кВт · ч)/м2 = 25,2 · 106 Дж/м2, что больше даже той солнечной энергии, которую получает поверхность на экваторе, где круглый год продолжительность дня составляет 12 часов.

Для определения количества энергии, которую получает определенный участок площадью S за промежуток времени t, будем считать, что угол падения солнечных лучей за это время остается постоянным:

E = qStcosi.

ВЫПОЛНЕНИЕ РАБОТЫ

1. Измерьте длину карандаша Н и тени L от солнечного света. Для этого установите карандаш перпендикулярно к плоскости стола. Найдите угол падения солнечных лучей по формуле:

і = arctg (Н/L).

2. Определите площадь школьного двора S.

3. Вычислите по формуле (2) энергию, которую получает от Солнца школьный двор в течение 1 часа.

4. Результаты запишите в таблицу:

Н, м

L, м

і, °

S, м2

Е, кВт·ч

5. Определите, сколько времени сможет светиться электрическая лампа мощностью 100 Вт, если на ее работу будет потрачено 50% полученной солнечной энергии.

6. Сделайте вывод.

* Эту работу можно выполнить дважды в год — зимой и осенью или весной.