Кр по астрономия. Контрольная+астрономия (1). Контрольная работа по дисциплине астрономия
 Скачать 1.66 Mb.
|
|
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ДИСЦИПЛИНЕ АСТРОНОМИЯ Задание № 1 Системы координат. Видимое движение Солнца Цель: Практическое закрепление теории астрономических координат. Содержание: Нарисовать основные точки, круги и линии небесной сферы. Изобразить небесную сферу в проекциях на плоскости небесного горизонта, небесного экватора и небесного меридиана. Сделать чертежи горизонтальной и экваториальных систем координат. Нанести на них астрономический объект по заданным координатам своего варианта. Нанести на чертеже небесной сферы точки, где находится Солнце в дни солнцестояний и равноденствий, а также примерное расположение Солнца на дату варианта. Исходные данные для выполнения задания № 1.
выполнения задания 1Контрольные вопросы. Что такое Зодиак? Перечислите названия двенадцати зодиакальных созвездий. Зодиак - 12 созвездий, расположенных вдоль эклиптики, видимого годового пути Солнца среди звёзд. Названия: Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Змееносец, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы. Где наблюдется Полярная звезда, если набдюдатель находится : на экваторе; на Северном полюсе; на широте города Новосибирска? Для наблюдателя, находящегося на северном полюсе, Полярная звезда окажется точно у него над головой — в зените. Чем южнее будет находится наблюдатель, тем ближе к горизонту будет для него Полярная звезда. На экваторе Полярная звезда будет видна ровно на линии математического горизонта. Высота Полярной звезды над горизонтом, выраженная в градусах, сообщит нам широту нашего местонахождения. Поэтому на широте города Новосибирска Полярная звезда будет на высоте, равной географической широте места наблюдения (550 ) Почему в разное время года на небе появляются разные созвездия? Перечислить созвездия летнего, зимнего, весеннего и осеннего неба (в северном полушарии на средних широтах). Из-за годового движения Солнца по небу, вид ночного звёздного неба меняется (особенно в южной стороне), в разные сезоны года видны различные созвездия Семь созвездий, которые можно наблюдать в Северном полушарии в зимнего сезона: Canis Major Кит Эридан Близнецы Орион Персей Телец Шесть созвездий, видимых из Северного полушария весной, включают в себя следующие: Волопас Рак Кратер Гидра Лео Дева Семь созвездий, которые составляют линейку Северного полушария летнем сезоне: Аквила Лебедь Геркулес Лира Змееносец Стрелец Скорпион Созвездия, которые видны осенью: Андромеда Водолей Козерог Пегас Рыбы Что такое нижняя и верхняя кульминация светила? Дайте определения восходящим и заходящим светилам, незаходящим, невосходящим. Нижняя и верхняя кульминация в астрономии - это соответственно максимально нижнее и максимально верхнее положение небесного тела (например, Солнца) относительно горизонта. В течение суток происходит две кульминации - верхняя и нижняя. В момент кульминации Солнце пересекает небесный меридиан - круг, проходящий через ось мира и отвесную линию. Верхнюю кульминацию называют астрономический полдень, а нижнюю - астрономическая полночь Восходящие светила — те, которые заходят и восходят, то есть верхняя кульминация их происходит над горизонтом, а нижняя — под горизонтом. Заходящие светила – те, у которых нмжняя кульминация происходит над горизонтом, а верхняя – под горизонтом Незаходящими считаются те светила, у которых обе кульминации происходят над горизонтом Невосходящими называют те светила, у которых даже верхние кульминации не удается наблюдать на данной широте Чем замечательны дни равноденствий и солнцестояний? 20–21 марта: день весеннего равноденствия. Солнце пересекает экватор в точке, переходя из южной полусферы в северную. Долгота дня равна долготе ночи на всем земном шаре; 21–22 июня: день летнего солнцестояния.. Солнце находится на максимальном удалении от небесного экватора и проходит в полдень через зенит на широте φ = 23,5º с. ш. (тропик Рака). В Северном полушарии самый длинный день и самая короткая ночь, в Южном полушарии – наоборот. 22–23 сентября: день осеннего равноденствия. Солнце пересекает экватор, переходя из северной полусферы в южную, и находится в зените в полдень на экваторе. Долгота дня равна долготе ночи на всем земном шаре; 21–22 декабря: день зимнего солнцестояния.. Солнце находится на максимальном удалении от небесного экватора и проходит через зенит на широте φ = 23,5º ю. ш. (тропик Козерога). В Южном полушарии самый длинный день и самая короткая ночь, в Северном полушарии – наоборот. Задание № 2 Системы измерения времени в астрономии. . Цель: Знакомство с различными системами измерения времени, приобретение навыков решения задач. Содержание: Задача 1. Определить Всемирное время UT, поясное время  и декретное время  , соответствующие моменту местного среднего солнечного времени m на дату d в пункте с долготой  . Задача 2. Определить местное среднее солнечное временя m, соответствующее декретному времени на дату d в пункте с долготой .Исходные данные для выполнения задания № 2.
выполнения задания 2.Контрольные вопросы. Что является причиной разницы между звездными и солнечными сутками? Причиной четырехминутной разницы между звездными и солнечными сутками является Обращение Земли вокруг Солнца. Неравномерность вращения Земли. В результате многочисленных исследований было установлено, что угловая скорость вращения Земли непостоянна, т.е. вращение Земли неравномерно. Изменения скорости вращения Земли делятся на три типа: Вековые, вызванные тормозящим действием лунных и солнечных приливов. В результате вековых изменений продолжительность одного оборота Земли увеличивалась за последние 2 000 лет в среднем на 0,0023s в столетие. Нерегулярные (или скачкообразные) могут увеличивать или уменьшать продолжительность суток на тысячные доли секунды за время в несколько месяцев. Природа нерегулярных изменений пока достоверно не установлена (землетрясения и активизация вулканов?). Сезонные (или периодические) изменения вызываются, по-видимому, сезонными перераспределениями воздушных и водных масс на поверхности Земли. В результате сезонных изменений скорости вращения Земли продолжительность суток в течение года может отличаться от средней за год на ±0,001s. Самые короткие сутки приходятся на июль-август, а самые длинные – на март. Перечислите процессы, положенные в основу единиц измерения времени. звездные сутки – промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия на меридиане места наблюдения Промежуток времени между двумя последовательными нижними кульминациями центра истинного Солнца на меридиане места наблюдения называется истинными солнечными сутками. Понятие о летоисчислении (юлианский и григорианский календари). Юлиа́нский календа́рь (старый стиль) — календарь, в основе которого лежат вычисления древних египетских астрономов длины года как равного 365 суткам и 6 часам, принятой за основу летосчисления при Юлии Цезаре. Юлианский календарь был введен римским императором Юлием Цезарем с 1 января 45 года до Рождества Христова. Автор календаря – Созиген – оценивал продолжительность года в 365,25 суток. В реальности это число составляет 365,2422. Ошибка юлианского календаря в 11 мин 14 сек в год привела к тому, что Рождество Христово справляется 7 января (8 января с 2100 г.). В основу современного календаря положен тропический год продолжительностью 365,242 2 солнечных суток. В большинстве стран принят григорианский календарь (новый стиль). Здесь количество суток в году округлено до 365,242 5, и расчет системы високосных лет выполнялся по следующей схеме: 365,242 5 = 365 + 0,25 – 0,01 + 0,0025 . Рассмотрим слагаемые в этой формуле: 365 – количество суток в обычном году; 30 +0,25 суток в году – добавляются 1 сутки раз в четыре года; –0,01 суток в году – минус одни сутки за сто лет; +0,0025 суток в году – плюс 1 сутки за 400 лет. Таким образом, можно сформулировать основы григорианского календаря (нового стиля). Обычный год содержит 365 суток, високосный – 366 (29 февраля); високосными являются годы, кратные 4 и 400; исключение из високосных лет – годы, кратные 100 (не делящиеся на 400). Погрешность календаря составляет примерно трое суток за 10 000 лет. Задание №3 Движение планет. Законы Кеплера. Параллакс. Цель: Освоить методику решения задач, используя законы движения планет. Содержание: 1. Как часто повторяются противостояния планеты, сидерический период которой известен? 2. Вычислить массу планеты, зная сидерический период обращения ее спутника и расстояние спутника от планеты. 3. За какое время планета совершает полный оборот вокруг Солнца, если известно ее расстояние от него? 4. Определить расстояние до небесного тела, если известен его горизонтальный параллакс. Исходные данные для выполнения задания 3.
Необходимые справочные сведения о планетах и их спутниках выбираются из практикума Астрономия или с использованием ресурсов Интернет выполнения работы. Задание № 4 ЗемляЦель: Освоить методику решения задач по определению параметров Земли. Содержание: Задана точность угловых измерений. Какой максимальной ошибке в километрах вдоль меридиана это соответствует? Чему равна масса Земли, если угловая скорость Луны 13,°2 в сутки, а среднее расстояние до нее 384 400 км? Орбиту Луны считать круговой. Определить период обращения искусственного спутника Земли, если наивысшая точка его орбиты над Землей 5000+Nкм, а наинизшая -300+Nкм. Сравните движение спутника с обращением Луны ( период обращения и среднее расстояние для Луны приведены в приложении 3). Определить длину дуги меридиана между пунктами А и В, если в пункте А полуденное Солнце находится в зените 21 марта и 23 сентября, а в пункте В - 22 июня, считая Землю шаром. R=6 371 км решения задач. Контрольные вопросы. Доказательства вращения Земли вокруг своей оси. ыДоказательствами вращения Земли вокруг оси являются: поворот плоскости качания свободного маятника (опыт Фуко), отклонение падающих тел к западу, кориолисово ускорение (в Северном полушарии левые берега рек более пологие, чем правые, а в Южном – наоборот), суточный параллакс и суточная аберрация. Доказательства движения Земли вокруг Солнца. Доказательства движения Земли вокруг Солнца: годичный параллакс, годичная аберрация и смещение в спектрах звезд, наблюдаемых рядом с эклиптикой. Смена времен года является следствием обращения Земли вокруг Солнца и наклона оси вращения Земли к плоскости эклиптики на 66,5º. При обращении Земли вокруг Солнца ось ее остается параллельна самой себе. Прецессия и нутация земной орбиты. прецессия – долгопериодическое колебание оси мира с периодом около 26 000 лет нутация – короткопериодические колебания с периодами от 18,666 года и менее. Прецессия и нутация оси вращения Земли вызваны действием сил тяготения Луны, Солнца и планет на вращающуюся эллипсоидальную Землю. Годичная и суточная аберрация. аберрация -- видимое угловое смещение небесного тела относительно его истинного положения, вызванное движением наблюдателя и тела; причиной аберрации является конечность скорости света. годичная -- составляющая звездной аберрации, обусловленная движением Земли относительно Солнца. суточная -- составляющая звездной аберрация, обусловленная суточным движением наблюдателя относительно центра Земли, т.е. вращением Земли. Понятие геоида. Истинная фигура Земли отличается от эллипсоида вращения и представляет собой геоид – уровенную поверхность поля силы тяжести, проходящую через начало отсчета высот Понятие о летоисчислении (юлианский и григорианский календари). Юлиа́нский календа́рь (старый стиль) — календарь, в основе которого лежат вычисления древних египетских астрономов длины года как равного 365 суткам и 6 часам, принятой за основу летосчисления при Юлии Цезаре. Юлианский календарь был введен римским императором Юлием Цезарем с 1 января 45 года до Рождества Христова. Автор календаря – Созиген – оценивал продолжительность года в 365,25 суток. В реальности это число составляет 365,2422. Ошибка юлианского календаря в 11 мин 14 сек в год привела к тому, что Рождество Христово справляется 7 января (8 января с 2100 г.). В основу современного календаря положен тропический год продолжительностью 365,242 2 солнечных суток. В большинстве стран принят григорианский календарь (новый стиль). Здесь количество суток в году округлено до 365,242 5, и расчет системы високосных лет выполнялся по следующей схеме: 365,242 5 = 365 + 0,25 – 0,01 + 0,0025 . Рассмотрим слагаемые в этой формуле: 365 – количество суток в обычном году; 30 +0,25 суток в году – добавляются 1 сутки раз в четыре года; –0,01 суток в году – минус одни сутки за сто лет; +0,0025 суток в году – плюс 1 сутки за 400 лет. Таким образом, можно сформулировать основы григорианского календаря (нового стиля). Обычный год содержит 365 суток, високосный – 366 (29 февраля); високосными являются годы, кратные 4 и 400; исключение из високосных лет – годы, кратные 100 (не делящиеся на 400). Погрешность календаря составляет примерно трое суток за 10 000 лет. Задание № 5Звезды и галактики. Цель: Освоить методику определения основных характеристик звезды и расстояний до удаленных космических объектов. Содержание: Используя значения видимой и абсолютной звездных величин для своего варианта, определить расстояние до звезды в парсеках. Выразить это расстояние в световых годах и астрономических единицах. Найти параллакс звезды. Известны период обращения двойной звезды, большая полуось видимой орбиты и параллакс. Определить сумму масс и массы звезд в отдельности. Определить расстояние до галактики и ее диаметр. Исходными данными являются : скорость удаления галактики и видимый угловой диаметр. Исходные данные для выполнения задания 5.
Пояснения к данным: m - видимая звездная величина; M - абсолютная звездная величина; Sp - спектральный класс; Т - период обращения; а - большая полуось орбиты, выраженная в секундах дуги; - параллакс; v - скорость удаления галактики; d - видимый диаметр галактики, выраженный в секундах дуги. Контрольные вопросы. Какаие единицы применяются при измерении расстояния до звезд? Каково соотношение между этими единицами? при измерении расстояния до звезд применяются следующие единицы измерения: парсек, световой год, астрономические единицы Соотношение между единицами измерения расстояний: 1 пк = 3,26 св. г. = 206 265 а. е. = 30,86 1013 км; 1 св. г. = 9,46 1012 км = 63 240 а. е. = 0,3 пк; Какие методы определения расстояний до звезд и галактик вы знаете? Расстояния до ближайших звезд измеряются методом годичного параллакса. Годичный параллакс – угол, под которым со звезды был бы виден средний радиус земной орбиты а, расположенный перпендикулярно направлению на звезду Перечислите типы двойных звезд. Какие способы классификации звезд вам известны? По светимости звезды распределяются на несколько основных классов. I. Сверхгиганты. II. Яркие гиганты. III. Гиганты. IV. Субгиганты. V. Карлики главной последовательности. VI. Субкарлики. VII. Белые карлики Так же существует деление звезд на спектральные классы   Что входит в состав галактики? Большинство звезд в Галактике – двойные, или кратные (две и более), обращающиеся относительно центра масс. Кроме того, в Галактике есть шаровые и рассеянные звездные скопления. Шаровые скопления располагаются в сферической составляющей Галактики, а рассеянные – в спиральных рукавах. Пример рассеянного скопления – Плеяды в созвездии Тельца, а шарового – в созвездии Геркулеса. Кроме звезд, большие пространства в Галактике занимают диффузные газопылевые туманности неправильной формы, а также планетарные туманности – сброшенные оболочки звезд в процессе их эволюции. Каково строение галактики? Галактика – это система звёздных скоплений, планет, пыли, межзвёздных газов, тёмной материи, звёзд, связанных между собой силами гравитации. Всё в ней движется относительно общего центра масс – ядра. несколько компонентов галактики: Ядро. Центром галактики считается ядро (сосредоточение массы). Оно является точкой гравитационного притяжения остальных её объектов. Это небольшая частичка звездообразования и звёздного скопления. Ядром может быть чёрная дыра или скопление пыли, групп звёзд, нескольких чёрных дыр или других обитателей галактического центра. Ядром Млечного Пути является массивная чёрная дыра. Диск. Следующим компонентом является диск. Это тонкий, плоский галактический слой, где находится большинство космических объектов. Диск занимает большую часть площади галактической системы, разделяется он на звёздную и газопылевую составляющие. В этом слое расположены галактические рукава – неплотные спиральные ответвления с большим количеством новообразованных звёзд.. Сфероидальный компонент. Часть газа и звёзд, находящаяся за пределами диска, образуют сфероидальный компонент. Он размещается по сфере притяжения вокруг центра. Внешний сфероидальный компонент называется гало. Спиральный рукав. Это спиралевидное уплотнение из молодых звёзд и межзвёздных газов. Балдж. Объёмная сферическая оболочка галактического ядра называется балдж (в переводе с английского «выпуклость»). Состоит она из звёздных скоплений, старых светил, звёздных гигантов. Балдж является самой яркой и концентрированной частью галактик. Около него располагается перемычка или бар, представляющая собой плотное образование из межзвёздного газа и звёзд прямой и вытянутой формы. Классификацмя галактик по Хабблу Существуют три основных типа галактик: эллиптические, спиральные, и нерегулярные (неправильные). Два, из этих трех типов, делятся и подразделяются на системы. Более подробное деление: E0—E7 — эллиптические галактики, имеют относительно равномерное распределение звёзд без явного ядра. Цифра показывает эксцентриситет: галактики E0 практически шарообразны, с увеличением номера развивается уплощение. Число показывает форму проекции на плоскость наблюдения, а не реальную форму галактики, которую может быть трудно установить. S0 — линзообразные галактики дискообразной формы с явно выраженным центральным балджем (выпуклостью), но без наблюдаемых рукавов. Sa, Sb, Sc, Sd — спиральные галактики, состоящие из балджа и внешнего диска, содержащего рукава. Буква показывает, насколько плотно расположены рукава. SBa, SBb, SBc, SBd — спиральные галактики с перемычкой, в которых центральный балдж пересекает яркий бар (перемычка), от которого отходят рукава. Irr — неправильные, или иррегулярные галактики, которые не могут быть отнесены ни к одному из перечисленных классов. Галактики типа IrrI содержат остатки спиральной структуры, а IrrII имеют совершенно неправильную форму.  | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
