От. Учебное пособие для общеобразовательных организаций Москва Просвещение 2018 астрономия методические рекомендации по проведению
 Скачать 2.71 Mb.
|
http://astro.elsu.ru/category/planetarium. 40 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРИЛОЖЕНИЕ 2 МЕТОДИКА ПОЛУЧЕНИЯ СНИМКОВ СУТОЧНЫХ ТРЕКОВ СОЛНЦА ИЛИ ЛУНЫ В работе 2 используется снимок (точнее, реалистичный фотомонтаж) су- точных треков Солнца, сделанный Д. Ю. Клыковым. Следующая информация приведена в случае, если потребуется объяс- нить заинтересованным учащимся способы получения таких снимков. • Выбирается примерная дата съёмки. Не всегда выдаётся подходящая погода, поэтому съёмка может состояться в какой-то другой день. Для пробы можно выбрать любой ясный день. • Для получения дневного трека требуется делать снимки через равные проме- жутки времени (удобно через один час), соответственно, нужно иметь возмож- ность периодически выходить на место съёмки, которое должно быть достаточ- но открытым, и делать снимки. Если это холодное время года, то нужно иметь возможность после съёмки прийти в тёплое помещение. • Для получения полного трека необходимо открытое место на улице (можно сде- лать это, например, во время загородного отдыха). Но можно получить и уча- сток трека в течение части дня, например, с балкона или из своего двора. Сам факт, что начинающий исследователь самостоятельно зафиксировал астроно- мическое явление над знакомыми им очертаниями зданий и деревьев, понижа- ет порог «недоступности» науки, позволяет связать изучаемую теорию с тем, что он видит в жизни. Также учащиеся могут соревноваться в получении таких снимков, совершенствоваться в подобных учебных исследованиях. • Треки Солнца можно снимать и простыми фотоаппаратами («мыльницами»), и телефонами. Качество при этом будет значительно худшим по сравнению со съёмкой фотоаппаратами со сменными объективами. Нужно помнить, что Солнце, если оно достаточно высоко, — это яркий объект, который может по- вредить матрицу фотоаппарата. Поэтому предпочтительнее использовать зер- кальную камеру, где свет фокусируется на матрицу только в момент снимка, а в остальное время отражается зеркалом в видоискатель. После того как снимок 41 ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ сделан следует сразу же закрыть объектив от яркого света или отвернуть каме- ру от Солнца. Также могут применяться плотные светофильтры. Если нет под рукой специальных фильтров — годится плёнка, извлечённая из старых дис- кет. Правда, тогда Солнце на снимках будет оранжевым. • Для получения снимков треков Солнца или Луны необходимо делать фотографии, где запечатлены детали местности (горизонт, дом, деревья…), чтобы по ним можно было выполнить последующее совмещение. Удобно делать вертикальные снимки, где в нижней части захватываются земные предметы, даже если Солнце невысоко. • Если снимается летнее полуденное Солнце, то нужно иметь в виду, что в сред- них широтах оно поднимается достаточно высоко (для Москвы это 57 ), поэтому должен использоваться достаточно широкоугольный объектив. Если использу- ется объектив с переменным фокусным расстоянием (zoom), то его нежелатель- но менять в процессе всей съёмки, иначе придётся изменять масштаб уже в ком- пьютере, что осложнит работу. • Если камера позволяет, следует подбирать ручные настройки выдержки и диа- фрагмы. В любом случае при съёмке Солнца местность получается тёмной. По- этому местность нужно снять отдельно, когда в этом секторе неба нет Солнца. Именно поэтому в рассматриваемом снимке Солнце на синем небе. • Для компьютерной обработки используются графические редакторы Adobe Photoshop или бесплатный аналог GIMP. С помощью них: — Выполните каждый снимок в отдельный слой. — Сначала объединяются снимки местности, если их несколько. Ис- пользуйте размытие маски для плавного перехода из одного снимка в другой, чтобы стык не был виден. — Снимки Солнца (Луны) при добавлении в отдельные слои нужно де- лать временно полупрозрачными. Тогда будут отчётливо видны очерта- ния земных объектов фона и добавляемого снимка. Нужно добиться их совмещения. — Для каждого добавляемого на фон снимка следует убрать и оставить только Солнце. Если использовались фильтры, то Солнце может полу- читься круглым (как и Луна). В противном случае вокруг Солнца будут «лучи». Можно в режиме быстрой маски применить нечёткое выделение Солнца и удалить всё, что вокруг него. Полупрозрачность слоя можно убрать. Можно применить специальные способы наложения слоёв, тогда только яркие пиксели отобразятся на фоне синего неба. • Разумеется, можно сделать яркость высоко поднявшегося Солнца выше, чем у положений у горизонта. Реально разница в световом потоке от Солнца (да ещё в разных положениях), неба и местности настолько различается, что этот ди- намический диапазон невозможно вместить на одном изображении. Но задача здесь — сделать изображение, которое будет смотреться. На снимках, где отображены восход и заход или два восхода (захода) с известными датами, можно делать измерения, потому что можно узнать масштаб расстояний между объектами на снимке и угловыми расстояниями на небе. Именно этот принцип используется в рассматриваемой работе. 42 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПРИЛОЖЕНИЕ 3 Основные физические и астрономические постоянные Гравитационная постоянная G = 6,672 10 –11 м 3 кг –1 с –2 Скорость света в вакууме c = 2,998 10 8 м/с Постоянная Больцмана k = 1,38 10 –23 м 2 кг с –2 K –1 Универсальная газовая постоянная ℜ = 8,31 м 2 кг с –2 K –1 моль –1 Постоянная Стефана—Больцмана σ = 5,67 10 –8 кг с –3 K –4 Масса протона m p = 1,67 10 –27 кг Масса электрона m e = 9,11 10 –31 кг Астрономическая единица 1 а.е. = 1,496 10 11 м Парсек 1 пк = 206 265 а.е. = 3,086 10 16 м Постоянная Хаббла H = 68 (км/c)/Мпк Данные о Солнце Радиус 697 000 км Масса 1,989 10 30 кг Светимость 3,88 10 26 Вт Видимая звёздная величина –26,78 m Абсолютная звёздная величина +4,72 m Эффективная температура 5800 K Спектральный класс G2 Солнечная постоянная на расстоянии Земли 1360 Вт/м 2 Данные о Земле Тропический год 365,24219 суток Средняя орбитальная скорость 29,8 км/с Период вращения 23 часа 56 минут 04 секунды Экваториальный радиус 6378,14 км Полярный радиус 6356,77 км Данные о Луне Среднее расстояние от Земли 384 400 км Средний эксцентриситет орбиты 0,055 Сидерический (звёздный) период обращения 27,321662 суток Синодический период обращения 29,530589 суток Радиус 1738 км Масса 7,348 10 22 кг Средняя плотность 3,34 г см –3 Видимая звёздная величина в полнолуние –12,7 m 43 ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ * — для наибольшей элонгации внутренних планет и среднего противостояния внешних планет. ** — обратное вращение. Планета Масса Радиус Плот- ность (г·см –3 ) Период вращения вокруг оси Наклон эквато- ра к плос- кости орбиты (граду- сы) Вид. звёзд- ная вели- чина* кг массы Земли км ради- усы Зем- ли Солнце Меркурий Венера Земля Марс Юпитер Сатурн Уран Нептун 1,989 10 30 3,302 10 23 4,869 10 24 5,974 10 24 6,419 10 23 1,899 10 27 5,685 10 26 8,683 10 25 1,024 10 26 332 946 0,05271 0,81476 1,00000 0,10745 317,94 95,181 14,535 17,135 697 000 2439,7 6051,8 6378,1 3397,2 71 492 60 268 25 559 24 746 109,3 0,3825 0,9488 1,0000 0,5326 11,209 9,4494 4,0073 3,8799 1,41 5,42 5,20 5,52 3,93 1,33 0,69 1,32 1,64 25,380 сут 58,646 сут 243,019 сут** 23,934 час 24,623 час 9,924 час 10,656 час 17,24 час** 16,11 час 7,25 0,00 177,36 23,45 25,19 3,13 26,73 97,86 28,31 –26,8 –0,1 –4,4 — –2,0 –2,7 0,4 5,7 7,8 ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СОЛНЦА И ПЛАНЕТ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОРБИТ ПЛАНЕТ Планета Большая полуось Эксцент- риситет Наклон к плоскости эклиптики (градусы) Период обращения Синоди- ческий период (сут.) млн км а.е. Меркурий 57,9 0,3871 0,2056 7,004 87,97 сут 115,9 Венера 108,2 0,7233 0,0068 3,394 224,70 сут 583,9 Земля 149,6 1,0000 0,0167 0,000 365,26 сут — Марс 227,9 1,5237 0,0934 1,850 686,98 сут 780,0 Юпитер 778,3 5,2028 0,0483 1,308 11,862 лет 398,9 Сатурн 1429,4 9,5388 0,0560 2,488 29,458 лет 378,1 Уран 2871,0 19,1914 0,0461 0,774 84,01 лет 369,7 Нептун 4504,3 30,0611 0,0097 1,774 164,79 лет 367,5 44 МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ СПУТНИКОВ ПЛАНЕТ Спутник Масса (кг) Радиус (км) Плот- ность (г/см 3 ) Радиус орбиты (км) Период обраще- ния (сут.) Геоме- трич. альбе до Видимая звёздная величина (m)* Земля Луна 7,348 10 22 1738 3,34 384 400 27,32166 0,12 –12,7 Марс Фобос Деймос 1,08 10 16 1,8 10 15 10 6 2,0 1,7 9380 23 460 0,31910 1,26244 0,06 0,07 11,3 12,4 Юпитер Ио Европа Ганимед Каллисто 8,94 10 22 4,8 10 22 1,48 10 23 1,08 10 23 1815 1569 2631 2400 3,55 3,01 1,94 1,86 421 800 671 100 1 070 400 1 882 800 1,769138 3,551181 7,154553 16,68902 0,61 0,64 0,42 0,20 5,0 5,3 4,6 5,7 Сатурн Тефия Диона Рея Титан Япет 7,55 10 20 1,05 10 21 2,49 10 21 1,35 10 23 1,88 10 21 530 560 765 2575 730 1,21 1,43 1,33 1,88 1,21 294 660 377 400 527 040 1 221 850 3 560 800 1,887802 2,736915 4,517500 15,94542 79,33018 0,9 0,7 0,7 0,21 0,2 10,2 10,4 9,7 8,2 11,0 Уран Миранда Ариэль Умбриэль Титания Оберон 6,33 10 19 1,7 10 21 1,27 10 21 3,49 10 21 3,03 10 21 235,8 578,9 584,7 788,9 761,4 1,15 1,56 1,52 1,70 1,64 129 900 190 900 266 000 436 300 583 500 1,413479 2,520379 4,144177 8,705872 13,46324 0,27 0,34 0,18 0,27 0,24 16,3 14,2 14,8 13,7 13,9 Нептун Тритон 2,14 10 22 1350 2,07 354 800 5,87685** 0,7 13,5 * — для полнолуния или среднего противостояния внешних планет. ** — обратное направление вращения. 45 ПО ПРОВЕДЕНИЮ ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ НАИБОЛЕЕ ЯРКИЕ ЗВЁЗДЫ НОЧНОГО НЕБА Название Обозначение в созвездии Прямое восхожде- ние, α Склонение, δ Звёздная величи- на, m Спек- траль- ный класс Рассто- яние, пк час мин ’ Сириус α Большого Пса 06 45,1 –16 43 –1,46 A1 2,64 Канопус α Киля 06 24,0 –52 42 –0,72 F0 96 Ригель Кентаурус α Центавра (A+B) 14 39,6 –60 50 –0,27 G2+K1 1,34 Арктур α Волопаса 14 15,7 +19 11 –0,04 K1 11,2 Вега α Лиры 18 36,9 +38 47 0,03 A0 7,8 Капелла α Возничего 05 16,7 +46 00 0,08 G5 12,9 Ригель β Ориона 05 14,5 –08 12 0,12 B8 260 Процион α Малого Пса 07 39,3 +05 14 0,38 F5 3,50 Ахернар α Эридана 01 37,7 –57 14 0,46 B3 43 Бетельгейзе α Ориона 05 55,2 +07 24 0,50 M1 200 Хадар β Центавра 14 03,8 –60 22 0,61 B1 120 Альтаир α Орла 19 50,8 +08 52 0,77 A7 5,15 Альдебаран α Тельца 04 35,9 +16 31 0,85 K5 20 Антарес α Скорпиона 16 29,4 –26 26 0,96 M1 190 Спика α Девы 13 25,2 –11 10 0,98 B1 80 Поллукс β Близнецов 07 45,3 +28 02 1,14 K0 10,3 Фомальгаут α Южной Рыбы 22 57,7 –29 37 1,16 A3 7,66 Мимоза β Южного Креста 12 47,7 –59 41 1,25 B0 86 Денеб α Лебедя 20 41,4 +45 17 1,25 A2 505 Акрукс α Южного Креста 12 26,6 –63 06 1,33 B0 98 Регул α Льва 10 08,4 +11 58 1,35 B7 23,8 46 ДЛЯ ЗАМЕТОК ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ 47 ДЛЯ ЗАМЕТОК ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ ______________________________________________________________________________ |