ывеапп. астрономия. Основныеэлементынебеснойсферы. Системынебесныхкоординат
 Скачать 1.28 Mb.
|
|
: 1. Астрономическийкалендарь. Постояннаячасть. М., 1981 2. БакулинП.И., КононовичЭ.В., МорозВ.И. Курсобщейастрономии. М., 1983 3. БронштэнВ.А. Планетыиихнаблюдение. М. 1979. Дляполучениязачетанеобходимо: 1. Правильно выполнить задания к работе и предоставить отчет. 2. Знать названия самых ярких спутников Юпитера и Сатурна и основные за- кономерности движения спутников планет. 3. Знать основные характеристики колец Сатурна. Образецзаданий 1. С помощью компьютерной «CLEA — Exercise of Jupiter Moons» изучить движение четырех галилеевых спутников Юпитера за указанный период времени. 2. Нарисовать график движения спутников относительно Юпитера. 3. Определить время наступления затмений и покрытий за указанный период времени. 4. Ознакомиться с движением спутников Сатурна с помощью компьютерной программы "Satellites of Saturn" за указанный период времени. 5. Изучить движение колец Сатурна за этот же период времени и оценить сте- пень их раскрытия. 74 Лабораторнаяработа№ 15 ДВИЖЕНИЕЛУНЫ. СОЛНЕЧНЫЕИЛУННЫЕЗАТМЕНИЯ Цельработы: изучение движения Луны, смены лунных фаз, условий на- ступления солнечных и лунных затмений. Оборудование: персональная ЭВМ, компьютерные программы "RedShift3", "Stella 2000", Астрономический календарь (постоянная часть). Вопросыкдопуску: 1. Основные характеристики лунной орбиты, особенности движения Луны. 2. Основные понятия о затмениях. Условия наступления лунных и солнечных затмений. Основныетеоретическиесведения Луна в пространстве обращается вокруг Земли в прямом направлении (с за- пада на восток) по эллиптической орбите, в одном из фокусов которого нахо- дится Земля. Большая полуось лунной орбиты равна 384000 км. Это расстояние соответствует угловому диаметру Луны в 31 ′.1. Ближайшая к Земле точка орби- ты Луны называется перигей, а наиболее удаленная – апогей. Луна перемещается на фоне звезд по большому кругу – лунному пути (про- екция лунной орбиты на небесную сферу), который, как и эклиптика, проходит по зодиакальным созвездиям, но не совпадает с ней, а пересекается с ней под углом i=5 ° 9 ′ Точки пересечения, которые отстоят друг от друга на угловом расстоянии 180 °, называются луннымиузлами, восходящим инисходящим. В восходя- щем узле Луна пересекает эклиптику, поднимается над ней в северном направ- лении и удаляется от нее на i=5 °9′, затем приближается к ней, пересекает ее в противоположном нисходящем узле и отходит в южном направлении на то же угловое расстояние. Период обращения Луны вокруг Земли относительно звезд называется звездным, или сидерическим месяцем. Он равен 27.32 суток. Период вращения Луны вокруг оси равен сидерическому месяцу. А так как направление вращения Луны совпадает с направлением обращения, то, двига- ясь вокруг Земли, Луна всегда обращена к ней одной стороной. Такое движение называется синхронным. Промежуток времени между двумя последовательными прохождениями Луной через один и тот же узел называется драконическиммесяцем. 75 По причине возмущающего воздействия, в основном солнечного, лунная ор- бита все время поворачивается, и лунные узлы непрерывно перемещаются по эклиптике с востока на запад навстречу движению Луны на 1 °.5 за сидериче- ский месяц, совершая полный оборот по эклиптике за 18 лет и 7 месяцев. Движение узлов существенно отражается на условиях видимости Луны, так как заметно изменяет пределы склонения Луны. За сутки Луна смещается среди звезд по лунному пути с запада на восток почти на 13 °. Поэтому каждый последующий восход Луны наступает в среднем на 52 минуты позже (точное время запаздывания зависит от склонения Луны). Луна, двигаясь в про- странстве вокруг Земли, за- нимает по отношению к Земле и Солнцу, ее осве- щающему, различные поло- жения, которые сопровож- даются меняющимся видом Луны – луннойфазой – от тонкого серпа до полного диска и снова к тонкому серпу. Луннойфазойназывают видимую в солнечном освещении часть лунного диска и определяют отношени- ем наибольшей ширины b этой части к диаметруd. Выделяют 4 основные фазы Луны: 1. новолуние(Ф=0), 2. перваячетверть(Ф=0.5), 3. полнолуние(Ф=1), 4. последняячетверть(Ф=0.5). b d d b Ф = Рис 2 Лунный путь Эклиптика Орбита Луны i=5o9' Земля Луна Рис . 1. 76 Промежуток времени между двумя последовательными одноименными фазами Луны называется синодическиммесяцем.Он равен в среднем 29.53 суток. Затмения. В своем движении вместе с Землей вокруг Солнца Луна перио- дически частично или полностью заслоняет Солнце, – происходят солнечные затмения – или сама попадает в тень Земли, – происходят лунные затмения. Затмения могут происходить только вблизи лунных узлов или непосредст- венно в них. Кроме того, для солнечного затмения Луна должна находиться в новолунии, а для лунного – в фазе полнолуния. Освещаемая Солнцем Луна отбрасывает в пространство сходящийся конус тени и расходящийся конус полутени. Из мест земной поверхности, оказавшей- ся в лунной тени, видно полное солнечное затмение, а в лунной полутени – ча- стное. Рассмотрим на рисунке зону наступления солнечных затмений на эклипти- ке. Представим себе эклип- тику и пересекающийся с нею в восходящем узле лунный путь (рис.4.). При новолуниях, которые про- исходят вдали от лунных узлов (1, 6), солнечные за- тмения невозможны: Луна проходит на небе (1) ниже (южнее) или (6) выше (севернее) Солнца. Чтобы произошло частное затмение необходимо внешнее касание солнечного и лунного дисков (2, 5). Это может произойти при новолуниях, наступающих не далее 18 ° от лунного узла, а при l < 16 ° происходят обязательно. Полные и коль- цеобразные (цен- тральные) солнечные затмения происходят не далее 11 ° .5 от лунных узлов, и чем ближе к узлу, тем больше его продолжительность. Вблизи одного узла обязательно происходит одно затмение того или иного вида; редко возможно два частных. Двух цен- тральных затмений вблизи одного узла быть не может, так как синодический месяц больше продолжительности периода центральных затмений, за время ко- торого может произойти только одно новолуние. Лунное затмение – явление прохождения Луны сквозь земную тень, имеющую форму сходящегосяконуса и окруженную расходящимся конусом полутени (рис.5). Солнце Луна Рис . 3. Земля 1 2 3 4 5 6 16 -18 Солнце Луна в но- волунии Рис . 4. 77 Средняя длина земной тени 1380 тыс. км, т.е. всегда больше геоцентриче- ского расстояния Луны. Из рисунка видно: чтобы произошло лунное затмение, Луна должна противостоять Солнцу, т.е. чтобы она была в полнолунии. Угло- вой радиус земной тени изменяется от 38 ′ до 47′, а Луна отходит от эклиптики на угловое расстояние до i = 5 °9′ (рис.6), поэтому не при всех полнолуниях (a, b, g, h) может быть затмение, а только вблизи узлов (c, d, f) или в них (e). Участок эклиптики, на котором происходят лунные затмения, называется зоной лунных затмений. Он простирается на 11 ° -12 ° от лунных узлов. Полные затмения наступают не далее, чем 4 ° ,5 - 5 ° ,5 от узлов. Ежегодно наступают две эпохи затмений, разделенные примерно полугоди- ем. Промежуток времени между затмениями в противоположных узлах состав- ляет 177-178 суток. Промежуток времени, через который Солнце возвращается к одному и тому же узлу, называется драконическимгодом. Сарос – это продолжительность цикла затмений – промежуток времени (является наименьшим общим кратным драконического года, драконического месяца и синодического месяца), через который повторяется последовательность солнечных и лунных затмений. Солнце Земля Луна Рис . 5. Луна в полнолунии Тень Земли a b c d e f g h Рис . 6. 10 - 12 78 Образецзаданий 1. ОпределитьфазуЛуны, еслиугловоеудалениеЛуныотСолнца 60 ° . 2. ОпределитьфазуЛуны, еслифазовый «возраст» Луны 10 дней. 3. ВычислитьсредниезначениярасстоянийСолнцаиЛуныотлунногоузла, прикоторыхпроисходятчастныеиполныесолнечныезатмения. 4. ВычислитьсредниезначениярасстоянийСолнцаиЛуныотлунныхузлов, прикоторыхпроисходятлунныезатмения. 5. Порезультатампунктов 3 и 4 вычислитьдлительностьежегодныхперио- дов, втечениекоторыхмогутпроисходитьсолнечныеилунныезатмения, и сформулироватьвыводовозможномколичествекаждоготипазатменияв пределаходногопериода. 6. Вычислитьдатыдвухсолнечныхзатмений, являющихсяповторениемпол- ногосолнечногозатмения 11 августа 1999 года. 7. Спомощьюпрограммы "RedShift 3" определитьмоментыначалаиконца лунногозатмения 10 января 2001 годавМинске. Примерывыполнениянекоторыхзаданий 1. ОпределитьфазуЛуны, еслиугловоеудалениеЛуныотСолнца 60 ° . Рассмотрим рисунок. Пусть Е – центр Земли, L – центр Луны, γ — угол ме- жду направлениями на Солнце и на Луну (угловое удаление Луны от Солнца), АВ – лунный терминатор, CD = d – диаметр лунного диска, перпендикулярный лучу зрения земного наблюдателя. L B' B x b r A C γ γ E Лучи Солнца L1 L2 B (B') b от D D 79 При некотором значении γ с Земли видна освещенная часть BLD лунного диска, имеющая вид серпа, концы рогов которого L1 и L2 проецируются на чертеже в точку L; проекция точки В – точка B ′. Тогда ширина диска – b = B′D. Так как CD ⊥ EL и AB перпендикулярно к направлению на Солнце, то ∠ BLD = γ и γ cos r x = , где r = LB =LD – есть радиус лунного диска. Тогда ) cos 1 ( γ − = − = r x r b и лунная фаза 2 2 sin 2 cos 1 2 ) cos 1 ( γ γ γ = − = − = = r r d b Ф 75 0 60 sin 2 = = o Ф 2. ОпределитьфазуЛуны, еслифазовый «возраст» Луны 10 дней. Приближенное значение фазы Луны может быть найдено по количеству дней, прошедших со дня новолуния (фазовый «возраст»). Угловое удаление Луны от Солнца S t o 360 = γ , где S – синодический месяц. Тогда лунная фаза: 72 0 ) 54 29 10 360 ( sin ) 360 ( sin sin 2 2 2 = = = = o o S t Ф γ 80 ОГЛАВЛЕНИЕ Лабораторнаяработа№ 1 _____________________________________________________________ 2 ОСНОВНЫЕЭЛЕМЕНТЫНЕБЕСНОЙСФЕРЫ. СИСТЕМЫНЕБЕСНЫХКООРДИНАТ. УСЛОВИЯВИДИМОСТИСВЕТИЛНАРАЗЛИЧНЫХШИРОТАХ __________________________ 2 Основныетеоретическиесведения ____________________________________________________ 2 Образецзаданий ____________________________________________________________________ 6 Примерывыполнениянекоторыхзаданий _____________________________________________ 7 Лабораторнаяработа№ 2 _____________________________________________________________ 9 ЗВЕЗДНЫЕАТЛАСЫ, ПОДВИЖНАЯКАРТАЗВЕЗДНОГОНЕБА, АСТРОНОМИЧЕСКИЕ КАЛЕНДАРИИСПРАВОЧНИКИ ______________________________________________________ 9 Основныетеоретическиесведения ____________________________________________________ 9 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 12 Примерывыполнениянекоторыхзаданий ____________________________________________ 13 Лабораторнаяработа№ 3 ____________________________________________________________ 14 ИЗУЧЕНИЕСИСТЕМСЧЕТАВРЕМЕНИ ______________________________________________ 14 Основныетеоретическиесведения ___________________________________________________ 14 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 18 Примерывыполнениянекоторыхзаданий ____________________________________________ 18 Лабораторнаяработа№ 4 ____________________________________________________________ 20 ВИДИМОЕГОДОВОЕДВИЖЕНИЕСОЛНЦАИЕГОСЛЕДСТВИЯ _______________________ 20 Основныетеоретическиесведения ___________________________________________________ 20 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 23 Примерывыполнениянекоторыхзаданий ____________________________________________ 23 Лабораторнаяработа№ 5 ____________________________________________________________ 24 ЗАКОНЫКЕПЛЕРАИКОНФИГУРАЦИИПЛАНЕТ _____________________________________ 24 Основныетеоретическиесведения ___________________________________________________ 24 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 29 Примерывыполнениянекоторыхзаданий ____________________________________________ 30 Лабораторнаяработа№ 6 ____________________________________________________________ 31 ИЗУЧЕНИЕНЕБОЛЬШИХОПТИЧЕСКИХТЕЛЕСКОПОВ ______________________________ 31 Основныетеоретическиесведения ___________________________________________________ 31 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 37 Лабораторнаяработа№ 7 ____________________________________________________________ 38 ОПРЕДЕЛЕНИЕПОЛОЖЕНИЙИУСЛОВИЙВИДИМОСТИПЛАНЕТ ____________________ 38 Основныетеоретическиесведения ___________________________________________________ 38 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 40 Примерывыполнениянекоторыхзаданий ____________________________________________ 41 81 Лабораторнаяработа№ 8 ____________________________________________________________ 42 СПЕКТРЫИСВЕТИМОСТЬЗВЕЗД ___________________________________________________ 42 Основныетеоретическиесведения ___________________________________________________ 42 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 46 Лабораторнаяработа№ 9 ____________________________________________________________ 48 КРАТНЫЕЗВЕЗДЫ __________________________________________________________________ 48 Основныетеоретическиесведения ___________________________________________________ 48 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 52 Примерывыполнениянекоторыхзаданий ___________________________________________________ 53 Лабораторнаяработа№ 10 ___________________________________________________________ 55 СОБСТВЕННЫЕДВИЖЕНИЯИПРОСТРАНСТВЕННЫЕСКОРОСТИЗВЕЗД. ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯВЗАИМНОГОРАСПОЛОЖЕНИЯЗВЕЗД (ВИДИМЫХФИГУРСОЗВЕЗДИЙ) ИЗ-ЗАСОБСТВЕННОГОДВИЖЕНИЯЗВЕЗД ___________________________________________ 55 Основныетеоретическиесведения ___________________________________________________ 55 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 58 Примерывыполнениянекоторыхзаданий ____________________________________________ 58 Лабораторнаяработа№11 ____________________________________________________________ 61 ИЗУЧЕНИЕДЕТАЛЕЙПОВЕРХНОСТИИОПРЕДЕЛЕНИЕНЕКОТОРЫХХАРАКТЕРИСТИК БОЛЬШИХПЛАНЕТ _________________________________________________________________ 61 Основныетеоретическиесведения ___________________________________________________ 61 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 63 Лабораторнаяработа№12 ____________________________________________________________ 64 ИЗУЧЕНИЕСОЛНЕЧНОЙАКТИВНОСТИИОБЩЕГОИЗЛУЧЕНИЯСОЛНЦА ___________ 64 Основныетеоретическиесведения ___________________________________________________ 64 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 66 Лабораторнаяработа N13 ____________________________________________________________ 67 ИЗУЧЕНИЕКАРТЫИРЕЛЬЕФАЛУНЫИБОЛЬШИХСПУТНИКОВПЛАНЕТ ___________ 67 Основныетеоретическиесведения ___________________________________________________ 67 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 70 Лабораторнаяработа№14 ____________________________________________________________ 71 ИЗУЧЕНИЕДВИЖЕНИЯСПУТНИКОВЮПИТЕРАИСАТУРНА _________________________ 71 Основныетеоретическиесведения ___________________________________________________ 71 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 73 Лабораторнаяработа№ 15 ___________________________________________________________ 74 ДВИЖЕНИЕЛУНЫ. СОЛНЕЧНЫЕИЛУННЫЕЗАТМЕНИЯ ____________________________ 74 Основныетеоретическиесведения ___________________________________________________ 74 Образецзаданий ___________________________________________________________________ 78 Примерывыполнениянекоторыхзаданий ____________________________________________ 78 82 Учебное издание АлександрАльбертовичШимбалев, ВладимирСеменовичГончар Лабораторныйпрактикумпоастрономии Подписановпечать Формат Бумагаписчая. Офсетнаяпечать. Усл.печ.л. Уч.-изд.л. Тираж 100 экз. Заказ Цена Белорусскийгосударственныйпедагогическийуниверситет ИмениМаксиматанка Лицензия ____________________________________________________________________________ РотапринтБГПУим. М.Танка. 220050, Минск, ул. Советская, 18 |