Ученические карты звездного неба. Изучаем созвездия с детьми

Лето - удачное время для первых наблюдений звездного неба с детьми. Ночи хотя и короткие, но теплые. А светлое небо хорошо подходит для того, чтобы научить ребенка находить самые яркие звезды.

Сегодня полно различных мобильных приложений, которые покажут вам направление на любую звезду или планету. На их фоне бумажная карта звездного неба выглядит таинственным раритетом. Однако это простое приспособление позволяет определить, когда и в какой стороне света искать интересующее вас созвездие. С её помощью можно планировать наблюдения и выполнять исследовательские работы. Есть у нее и другие возможности, но о них в следующих статьях.

Монтаж звездной карты

Все устройство состоит из двух частей: карты и накладного круга. Прорезь в накладном круге делается в зависимости от широты местности.

1. Скачайте карту и накладной круг для своей широты. (Широту местности можно узнать, просто вбив в поисковую строку Яндекса «географические координаты ******»)

(cкачиваний: 8463)
(cкачиваний: 4540)
(cкачиваний: 4836)
(cкачиваний: 2969)

2. Распечатайте карту и круг. На формате А3 карта и круг получатся намного удобнее, но для начала сойдет и А4. Главное чтобы карта и круг были распечатаны в одном формате.

3. Карту можно не вырезать. Для прочности можно наклеить её на картон, или, ещё лучше, ламинировать. Ламинированная карта прослужит гораздо дольше, с нее не соскальзывает бумажный круг (т.к. электризуется и прилипает), на нее можно наклеивать прозрачные стикеры и делать на них необходимы отметки обычной шариковой ручкой.

4. Накладной круг надо вырезать по контуру, внутри вырезать отверстие (обозначено красной линией). Ламинировать круг не стоит, а вот распечатать на плотной бумаге было бы не плохо. В любом случае со временем можно изготовить новый.

5. С тыльной стороны карты между точками С и Ю надо приклеить нитку. Этой ниткой обозначается небесный меридиан. Наблюдать любое светило удобнее именно тогда, когда оно находится на небесном меридиане.

Установка звездной карты на определенное время

1. Сначала необходимо сделать поправку времени. Из того времени, которое показывают в данный момент часы, надо вычесть 1час 30 минут. (Это среднее значение, вполне пригодное для начальных наблюдений. Вообще поправка вычисляется исходя из долготы места наблюдения и номера часового пояса)

2. Найдите на краю карты месяц и число.

3. На накладном круге найдите время.

4. Совместите дату на карте и время на накладном круге. Следите, чтобы круг располагался посередине карты. В прорези круга будут находиться те созвездия, которые в указанный момент времени видны над горизонтом.

Делаем поправку времени, из 21 часа 30 минут вычитаем 1 час 30 минут. Получаем 20 часов.

Находим на накладном круге двадцать часов (красная отметка), а на карте 15 сентября (синяя отметка)

• " onclick="window.open(this.href,"win2","status=no,toolbar=no,scrollbars=yes,titlebar=no,menubar=no,resizable=yes,width=640,height=480,directories=no,location=no"); return false;" > Печать
• E-mail

Практическая работа № 1

Тема: Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты звёздного неба

Цель: познакомиться с подвижной картой звёздного неба,

научиться определять условия видимости созвездий

научиться определять координаты звезд по карте

Ход работы:

Теория.

Вид звёздного неба изменяется из-за суточного вращения Земли. Изменение вида звёздного неба в зависимости от времени года происходит вследствие обращения Земли вокруг Солнца. Работа посвящена знакомству со звёздным небом, решению задач на условия видимости созвездий и определении их координат.

Подвижная карта звёздного неба изображена на рисунке.

Перед началом работы распечатать подвижную карту звездного неба, овал накладного круга вырезать по линии, соответствующей географической широте места наблюдения. Линия выреза накладного круга будет изображать линию горизонта. Звёздную карту и накладной круг наклеить на картон. От юга к северу накладного круга натянуть нить, которая покажет направление небесного меридиана.

На карте:

• звёзды показаны чёрными точками, размеры которых характеризуют яркость звёзд;
• туманности обозначены штриховыми линиями;
• северный полюс мира изображён в центре карты;
• линии, исходящие от северного полюса мира, показывают расположение кругов склонения. На звёздной карте для двух ближайших кругов склонения угловое расстояние равно 1 ч;
• небесные параллели нанесены через 30°. С их помощью можно произвести отсчёт склонение светил δ;
• точки пересечения эклиптики с экватором, для которых прямое восхождение 0 и 12 ч., называются точками весеннего g и W равноденствий;
• по краю звёздной карты нанесены месяцы и числа, а на накладном круге – часы;
• зенит расположен вблизи центра выреза (в точке пересечения нити, изображающей небесный меридиан с небесной параллелью, склонение которой равно географической широте места наблюдения).

Для определения местоположения небесного светила необходимо месяц, число, указанное на звёздной карте, совместить с часом наблюдения на накладном круге.

Небесный экватор - большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора . Небесный экватор делит небесную сферу на два полушария: северное полушарие, с вершиной в северном полюсе мира, и южное полушарие, с вершиной в южном полюсе мира. Созвездия, через которые проходит небесный экватор, называют экваториальными. Различают созвездия южные и северные.

Созвездия Северного полушария: Большая и Малая Медведицы, Кассиопея, Цефей, Дракон, Лебедь, Лира, Волопас и др.

К южным относятся Южный Крест, Центавр, Муха, Жертвенник, Южный Треугольник.

Полюс мира - точка на небесной сфере, вокруг которой происходит видимое суточное движение звёзд из-за вращения Земли вокруг своей оси. Направление на Северный полюс мира совпадает с направлением на географический север, а на Южный полюс мира - с направлением на географический юг. Северный полюс мира находится в созвездии Малой Медведицы с поляриссимой (видимая яркая звезда, находящаяся на оси вращения Земли) - Полярной звездой, южный - в созвездии Октант.

Туманность - участок межзвёздной среды, выделяющийся своим излучением или поглощением излучения на общем фоне неба . Ранее туманностями называли всякий неподвижный на небе протяжённый объект. В 1920-е годы выяснилось, что среди туманностей много галактик (например, Туманность Андромеды). После этого термин «туманность» стал пониматься более узко, в указанном выше смысле. Туманности состоят из пыли, газа и плазмы.

Эклиптика - большой круг небесной сферы, по которому происходит видимое годичное движение Солнца . Плоскость эклиптики - плоскость обращения Земли вокруг Солнца (земной орбиты).

В зависимости от места наблюдателя на Земле меняется вид звездного неба и характер суточного движения звезд. Cуточные пути светил на небесной сфере - это окружности, плоскости которых параллельны небесному экватору.

Рассмотрим, как изменяется вид звездного неба на полюсах Земли. Полюс - это такое место на земном шаре, где ось мира совпадает с отвесной линией, а небесный экватор - с горизонтом.

Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе Земли, Полярная звезда будет располагаться в зените, звёзды будут двигаться по кругам, параллельным математическому горизонту, который совпадает с небесным экватором. При этом над горизонтом будут видны все звёзды, склонение которых положительно (на Южном полюсе, наоборот, будут видны все звезды, склонение которых отрицательно), а их высота в течение суток не будет изменяться.

Переместимся в привычные для нас средние широты. Здесь уже ось мира и небесный экватор наклонены к горизонту. Поэтому и суточные пути звёзд также будут наклонены к горизонту. Следовательно, на средних широтах наблюдатель сможет наблюдать восходящие и заходящие звёзды.

Под восходом понимается явление пересечения светилом восточной части истинного горизонта, а под заходом - западной части этого горизонта.

Помимо этого, часть звёзд, располагающихся в северных околополярных созвездиях, никогда не будут опускаться за горизонт. Такие звёзды принято называть незаходящими .

А звёзды, расположенные около Южного полюса мира для наблюдателя на средних широтах будут являться невосходящими .

Суточные пути всех, без исключения, звёзд перпендикулярны горизонту. Поэтому находясь на экваторе, наблюдатель сможет увидеть все звёзды, которые в течение суток восходят и заходят.

Вообще, для того, чтобы светило восходило и заходило, его склонение по абсолютной величине должно быть меньше, чем .

Если , то в Северном полушарии она будет являться незаходящей (для Южного - невосходящей).

Тогда очевидно, что те светила, склонение которых , являются невосходящими для Северного полушария (или незаходящими для Южного).

Экваториальная система координат - это система небесных координат, основной плоскостью в которой является плоскость небесного экватора.

1. Склонение (δ) - угловое расстояние светила М от небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения . Обычно выражается в градусах, минутах и секундах дуги. Склонение положительно к северу от небесного экватора и отрицательно к югу от него. Объект на небесном экваторе имеет склонение 0°. Склонение северного полюса небесной сферы равно +90° Склонение южного полюса равно −90°.

2. Прямое восхождение светила (α) - угловое расстояние, измеренное вдоль небесного экватора, от точки весеннего равноденствия до точки пересечения небесного экватора с кругом склонения светила .

Последовательность выполнения практической работы:

Задачи практической работы:

Задача 1. Определите экваториальные координаты Альтаира (α Орла), Сириуса (α Большого Пса) и Веги (α Лиры).

Задача 2. Используя карту звёздного неба, найдите звезду по её координатам: δ = +35о; α = 1ч 6м.

Задача 3. Определите, какой является звезда δ Стрельца, для наблюдателя, находящего на широте 55о 15ʹ. Определить, восходящей или невосходящей является звезда двумя способами: с использованием накладного круга подвижной карты звездного неба и с использованием формул условия видимости звезд.

Практический способ. Располагаем подвижный круг на звездной карте и при его вращении определяем, является звезда восходящей или заходящей.

Теоретичекий способ.

Используем формулы условия видимости звезд:

Если , то звезда является восходящей и заходящей.

Если , то звезда в Северном полушарии является незаходящей

Если , то звезда в Северном полушарии является невосходящей.

Задача 4. Установить подвижную карту звёздного неба на день и час наблюдения и назвать созвездия, расположенные в южной части неба от горизонта до полюса мира; на востоке – от горизонта до полюса мира.

Задача 5. Найти созвездия, расположенные между точками запада и севера, 10 октября в 21 час. Проверить правильность определения визуальным наблюдением звёздного неба.

Задача 6. Найти на звёздной карте созвездия с обозначенными в них туманностями и проверить, можно ли их наблюдать невооруженным глазом глазом на день и час выполнения лабораторной работы.

Задача 7. Определить, будут ли видны созвездия Девы, Рака. Весов в полночь 15 сентября? Какое созвездие в это же время будет находиться вблизи горизонта на севере?

Задача 8. Определить, какие из перечисленных созвездий: Малая Медведица, Волопас, Возничий, Орион - для вашей широты будут незаходящими?

Задача 9. На карте звёздного неба найти пять любых перечисленных созвездий: Большая Медведица, Малая Медведица, Кассиопея, Андромеда, Пегас, Лебедь, Лира, Геркулес, Северная корона – и определить приближённо небесные координаты (склонение, и прямое восхождение) a-звёзд этих созвездий.

Задача 10. Определить, какие созвездия будут находиться вблизи горизонта на Севере, Юге, Западе и Востоке 5 мая в полночь.

Контрольные вопросы для закрепления теоретического материала к практическому занятию:

1. Что такое звёздное небо? (Звёздное небо - множество небесных светил, видимых с Земли ночью, на небесном своде. В ясную ночь человек с хорошим зрением увидит на небосводе не более 2-3 тысяч мерцающих точек. Тысячи лет назад древние астрономы разделили звездное небо на двенадцать секторов и придумали им имена и символы, под которыми они известны и поныне .)

2. Что такое созвездия? (Созвездия - участки, на которые разделена небесная сфера для удобства ориентирования на звёздном небе. В древности созвездиями назывались характерные фигуры, образуемые яркими звёздами .)

3. Сколько на сегодняшний день созвездий? (Сегодня есть 88 созвездий. Созвездия различны по занимаемой площади на небесной сфере и количеству звезд в них .)

4. Перечислить основные созвездия или те, которые вы знаете. (Существуют большие созвездия и маленькие. К первым относятся Большая Медведица, Геркулес, Пегас, Водолей, Волопас, Андромеда. Ко вторым - Южный Крест, Хамелеон, Летучая Рыба, Малый Пёс, Райская Птица. Конечно, мы назвали лишь малую толику, наиболее известные .)

5. Что такое карта неба? (Это изображение звёздного неба или его части на плоскости. Карту неба астрономы разделили на 2 части: южную и северную (по аналогии с полушариями Земли .)

6. Что такое небесный экватор? (Большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира и совпадает с плоскостью земного экватора .)

По окончанию практической работы студент должен представить отчет.

Отчёт должен включать ответы на все указанные пункты порядка выполнения работы и ответы на контрольные вопросы.

Список литературы

1. Воронцов-Вельяминов Б. А., Страут Е. К. «Астрономия. 11 класс». Учебник с электронным приложением - М.: Дрофа, 2017

2. Р. А. Дондукова «Изучение звёздного неба с помощью подвижной карты» Руководство по проведению лабораторных работ М.: «Высшая школа» 2000

Пользоваться подвижной картой звездного неба очень просто. Наложите на нее круг, совместив текущую дату на лимбе карты с текущим временем на обрезе круга. В круглом вырезе Вы увидите звезды, находящиеся над горизонтом в данном пункте в данное время. Следует иметь в виду, внутренние цифры часов на накладном круге соответствуют летнему времени, а внешние (дальше от центра круга) - зимнему. Полезно натянуть на накладном круге нить от точки севера к точке юга, обозначив узелком место на полпути, немного ближе к точке севера.

Выйдя под звездное небо, расположите "настроенную" на текущий момент карту над головой в соответствии со сторонами света, указанными на накладном круге. Центр выреза (узелок на нити) будет соответствовать зениту (точке над Вашей головой). Мысленно продолжите и спроецируйте вниз до горизонта сектора карты спереди, сзади, слева и справа от себя, представив, что карта нарисована изнутри на куполе.

_________________________________________________________________________________________

_________________________________________________________________________________________

Эта карта вполне традиционна, она просто распечатывается на бумаге и также из бумаги вырезается накладной круг с отверстием, соответствующим широте места наблюдения. Но пользоваться такой картой удобнее. Недостатком такой карты являются только более сильные искажения созвездий южного полушария. Рекомендую наклеить карту на картон и заламинировать. Накладной круг тоже желательно заламинировать, маркером нанесите на пленку меридиан (он изобразится прямой, соединяющие точки севера и юга) и отметьте точку зенита (пересечение меридиана с линией склонений на звездной карте, соответствующей широте места наблюдения). Можно также сделать на меридиане отметки для определения угловой высоты светила над горизонтом (также ориентируясь по линиям склонений). Такая карта станет универсальным инструментом для решения очень многих практических задач! Рассмотрим некоторые из них.

Определение вида звездного неба

Для этого нужно совместить дату наблюдений на внешнем лимбе карты с нужным временем на накладном круге. Время на этой шкале указано местное. Следовательно , необходимо пересчитать поясное время по формуле:

t m =T n + n - λ , где

λ - географическая долгота в часовой мере (положительна для в.д.);

t m - местное время;

T n - поясное время n-го часового пояса.

Поправку (n-λ) для Вашего населенного пункта лучше записать где-то на самой карте - она будет нужна постоянно. Например, для Москвы λ = 37.5 °= 2 ч 30 мин, n = 3 (зимой) или 4 (летом). Соответственно, поправка для пересчета поясного времени в местное равна 30 мин или 1 ч 30 мин. (Да, полночь в Москве летом наступает не в 0 часов, как сообщает нам радио, а в 1 ч 30 мин).

Моменты кульминаций, захода и восхода светил

Для определения нужно поворачивать накладной круг, пока нужная звезда не окажется на меридиане (момент кульминации) - линии, соединяющей точки север - юг на накладном круге или не совпадет с краем прорезанного круга (момент восхода или захода). Проверьте соосность накладного круга и карты и считайте время напротив даты наблюдения.

Моменты кульминаций, захода и восхода Солнца

Все делается так же, как и в предыдущем пункте, только нужно предварительно отметить положение Солнца - оно приблизительно (без учета уравнения времени) находится как пересечение эклиптики с линией, проведенной от полюса к текущей дате.

Звездное время

Оно равно прямому восхождению светил, пересекающих меридиан на юге. Так как поправка для перехода к звездному времени меняется не очень быстро (4 минуты в сутки), для большинства задач можно использовать всю ночь поправку, определенную для полуночи - эта поправка есть координата (прямое восхождение), приходящаяся напротив даты наблюдения.

Не знаете где находится туманность Ориона? Хотите знать, где она сейчас? Посмотрите на нашу интерактивную онлайн карту космоса и звездного неба, чтобы увидеть всю обозримую Вселенную.

Используя современные технологии, точную визуализацию космических объектов, карта звездного неба с созвездиями онлайн и в реальном времени рассчитывает текущее положение каждой звезды и планеты видимой с Земли и показывает вам, где они находятся.

Какую возможности дает данное приложение

Главное — это целая библиотека снимков, которые получены самыми современными телескопами и объединены с картой созвездий воедино. В результате, получилась огромная карта с координатами и названиями объектов, нажав на которые вы получите исчерпывающие сведения о нем.

Вы можете можете увидеть различные объекты: галактики, туманности, звездные скопления, квазары и многое другое.

Вы можете пользоваться сервисом в любое время — так называемый режим онлайн.

Эта очень интересная и полезная находка для тех, кто интересуется тайнами космоса и астрономии, а также любителям чего-нибудь новенького.