Фізика і астрономія. Рівень стандарту. 11 клас. Головко

§ 31. Спостереження зоряного неба й орієнтування по небесних світилах. Практична робота

Опрацювавши цей параграф, ви зможете використовувати карту зоряного неба для розв'язування практичних завдань; орієнтуватися на місцевості по Сонцю і Полярною зорею.

ЗМІНА ВИГЛЯДУ ЗОРЯНОГО НЕБА В РІЗНІ ПОРИ РОКУ. Якщо зафіксувати розміщення сузір'їв у певний час доби й повторити спостереження в той самий час через 1—2 місяці, то легко помітити, що сузір'я, які лежали високо в південній частині неба поблизу меридіана, опинилися на заході, а зорі, які були в західній ділянці неба, стали невидимі: вони разом із Сонцем зайшли за горизонт. Отже, Сонце за цей відтинок часу пересунулось назустріч добовому обертанню небесної сфери із заходу на схід.

Така зміна вигляду зоряного неба щороку повторюється, кожній порі року притаманна своя картина, наприклад, вечірніх сузір'їв.

У Північній півкулі Землі, зокрема і в Україні, найкраще споглядати зоряне небо у південній його частині: саме тут небесні світила перебувають найвище над горизонтом (кульмінують). У різні пори року після заходу Сонця тут можна бачити різні сузір'я. Восени — Лебідь, Орел, Пегас, Андромеда; взимку — Оріон, Телець, Близнята, Великий Пес, Малий Пес; навесні — Лев, Діва, Терези; влітку — Волопас, Геркулес, Скорпіон, Стрілець.

Зорі, Місяць і Сонце — це чудові дороговкази для орієнтування на місцевості. Щоб їх використовувати на практиці, треба вміти знаходити на небі найвідоміші сузір'я та найяскравіші зорі.

Знайдімо на небі семизоряний ківш сузір'я Великої Ведмедиці і проведімо через дві його крайні зорі пряму лінію. Продовжимо пряму на п'ять віддалей між цими зорями в напрямку від отвору ковша і знайдемо зорю альфа (а) Малої Ведмедиці — Полярну — найяскравішу в цій ділянці неба. Основна частина сузір'я Малої Ведмедиці, як і Великої, також має вигляд ковша, але менших розмірів. Полярна зоря вкаже нам напрямок на північ.

З іншого боку від Полярної, протилежно до Великої Ведмедиці, лежить сузір'я Кассіопеї. Його п'ять досить яскравих зір, з'єднаних ламаною лінією, нагадують літеру W. Взявши на небі напрямок, перпендикулярний до напрямку Велика Ведмедиця — Кассіопея, праворуч від Полярної знайдемо Капеллу — одну з найяскравіших зір північного неба із сузір'я Візничого, а ліворуч — Вегу — найяскравішу зорю із сузір'я Ліри (рис. 31.1).

Рис. 31.1. Навколополярні сузір'я

У полудень напрямок на південь нам вкаже Сонце, бо його верхня кульмінація відбувається якраз над точкою півдня. І тоді північ лежатиме за вашою спиною, праворуч — захід, а ліворуч — схід.

КАРТИ ЗОРЯНОГО НЕБА. Для практичної роботи нам потрібно докладніше ознайомитися з будовою карти зоряного неба. Карта зоряного неба — це зображення (проекція) небесної сфери на плоску поверхню.

Навчальні карти зоряного неба мають форму прямокутника або круга (рис. 31.2, а та 31, 2, б). На них зазначають небесні координати α і δ. На прямокутній карті по горизонталі відкладене пряме піднесення α, по вертикалі — схилення δ світил. На карті, яка має вигляд круга, Північний полюс світу міститься в центрі. Пряме піднесення а зір проставлене на обводі карти. Радіальні лінії, що сходяться до центра карти, — це проекції кіл схилень. Принаймні вздовж чотирьох із них проставляють схилення світил δ.

Рис. 31.2. Карта зоряного неба прямокутна (а) та у вигляді круга (б)

Робота з картами зоряного неба

1. На «німій» карті (рис. 31.4.а) подано відому вам ділянку зоряного неба. Позначте сузір'я, що є на цій карті: а) Велика Ведмедиця; б) Мала Ведмедиця; в) Кассіопея; г) Персей; д) Візничий.

Рис. 31.4. Карти зоряного неба: а — «німа»; б — із зорею Сиріус

2. Користуючись координатними шкалами, зазначеними на карті зоряного неба на рис. 31.4, б, визначте пряме піднесення α і схилення δ зорі Сиріус і внесіть його до таблиці.

Назва зорі

Пряме піднесення, α

Схилення, δ

h

m

°

Сиріус

3. На рис. 31.5. подано карту зоряного неба, на якій найяскравішим світилом є планета Марс. Що можна сказати про сузір'я, в якому перебуває планета: а) це сузір'я належить до тих, що ніколи не заходять за горизонт на нашій широті; б) це найбільше за площею сузір'я на зоряному небі; в) це сузір'я належить до зодіакальних?

Рис. 31.5. Карта зоряного неба з планетою Марс

Практична робота № 1

Вивчення зоряного неба з допомогою комп'ютерної програми «Stellarium»

Мета роботи: Розглянути можливість модельних спостережень зоряного неба з допомогою комп'ютерної програми «Stellarium». Навчитися визначати видимі на заданий момент часу сузір'я. Вміти знаходити найвідоміші сузір'я, найяскравіші зорі та планети Сонячної системи і знати їх назви.

Потрібне обладнання: Комп'ютерна програма «Stellarium», олівець, папір. Опис програми, а також рекомендації щодо моделювання навчальних астрономічних спостережень подано в статті «Як працювати з електронним планетарієм «Stellarium»» (http://www.astroosvita.kiev.ua/infoteka/articles/Yak-pratsiuvaty-z-Stellarium-1.php).

Методичні вказівки: Програму «Stellarium» треба встановити на комп'ютері, який буде використано для виконання практичної роботи. Учень мусить заздалегідь (до початку виконання роботи) ознайомитися з основними функціями цієї програми. Для цього можна використати статтю, про яку йшлося вище. Як варіант — учитель на початку виконання практичної роботи ознайомлює увесь клас з особливостями роботи програми «Stellarium».

Хід виконання роботи:

1. Перед виконанням роботи дайте відповідь на такі запитання:

  • Що таке сузір'я?
  • Що таке Зодіак?
  • Що таке сузір'я Зодіаку?
  • Чи всі сузір'я можна спостерігати протягом року в нашій місцевості?
  • Назвіть сузір'я осіннього (зимового, весняного, літнього) неба.
  • Назвіть кілька (3—5) найяскравіших зір на небі на задану дату, тобто на час виконання практичної роботи.
  • Що таке видима зоряна величина небесного об'єкта?
  • У чому для спостерігача полягає особливість Полярної зорі?
  • Що таке полюс світу?
  • Що таке небесний екватор?
  • Що таке точка весняного рівнодення?

2. Уважно ознайомтесь зі змістом § 29—31 підручника, а також рисунками зорного неба й картами зоряного неба, що наведені в цих параграфах.

3. Заповніть таблицю 1.

Таблиця 1

№ п/п

Запитання

Відповідь

1

Назвіть 5 сузір'їв, які можна бачити на небосхилі на час виконання практичної роботи

1

2

3

4

5

2

Назвіть три найяскравіші зорі, які можна спостерігати на небосхилі на час виконання практичної роботи.

1

2

3

3

За допомогою «Астрономічного календаря» або іншого визначте, які планети на час виконання роботи можна візуально бачити на небосхилі.

1

2

3

4

5

3. Встановіть у програмі «Stellarium» дату ваших спостережень (рекомендуємо встановити реальну дату, тобто ту, яка є на час виконання практичної роботи), а також час, наприклад, 21.00.

4. Уважно роздивіться зображення зоряного неба, зверніть увагу на яскраві зорі (не забувайте, що серед них можуть бути і планети). Перенесіть фігуру, яку можна зобразити на небі по яскравих зорях, на папір.

5. Намалюйте по найяскравіших зорях відомі вам з підручника фігури сузір'їв. Пригадайте назви яскравих зір та назви сузір'їв.

6. Установіть назви планет, які на момент спостережень на зоряному небі (для цього можна скористатись «Астрономічним календарем» — розділ «Планети», в якому описано їх видимість упродовж календарного року).

Висновки: У результаті практичної роботи на зоряному небі ототожнено такі зорі (запишіть їхні назви) ____, що входять до сузір'їв (запишіть назви) ____.

! Головне в цьому параграфі

Сузір'я — хороші орієнтири, бо впродовж тривалого часу зорі майже не зміщуються одна відносно одної. Знайти напрямок на Північ дає змогу Полярна зоря, найяскравіша в сузір'ї Малої Ведмедиці. У Північній півкулі Землі найкраще споглядати зоряне небо у південній його частині, де зорі бувають найвище над горизонтом (кульмінують). У різні пори року після заходу Сонця тут можна бачити різні сузір'я. Зміна вигляду зоряного неба в різні пори року зумовлена тим, що Земля рухається навколо Сонця.

? Запитання для самоперевірки

  • 1. Чому фігури сузір'їв не змінюються впродовж тривалого часу?
  • 2. Що можна сказати про час найсприятливіших умов для спостережень зір, зоряних скупчень, туманностей і галактик?
  • 3. Назвіть сузір'я, які можна спостерігати в різні пори року.
  • 4. Чим відрізняються карти зоряного неба, виконані у вигляді прямокутника і круга? Які координати наносять зазвичай на карти зоряного неба?
  • 5. Вам пропонують взяти участь у спостереженні планети Марс, що перебуває в сузір'ї Кассіопеї. Оцініть можливість таких спостережень.