Визначення положення світил на небесній сфері.

Мета.

Навчальна. Ознайомити учнів з поняттям карти зоряного неба, з основними складовими та правилами роботи з рухомою картою зоряного неба.

Розвиваюча. Розвивати компетентність учнів, логічне та абстрактне мислення.

Виховна. Виховувати культуру наукового мислення, наполегливість у досягненні поставленої мети.

Тип уроку. Комбінований.

Дидактичні матеріали:

• Підручник. Астрономія: 11 кл.: підручник для загальноосвіт. навч. закл.: рівень стандарту/ В. Сиротюк, Ю. Мирошніченко.-К.: Вид-во “Генеза”, 2018 -165 с.: іл.
• Демонстрація. Основні елементи рухомої карти зоряного неба (демонстраційна рухома карта зоряного неба).
• Демонстрація. Робота з рухомою картою зоряного неба (демонстраційна рухома карта зоряного неба).
• Рухома карта зоряного неба (онлайн)
• Sky-map
• Вікіпедія. Список зір за сузір’ями.

План

Хід уроку

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.

Перевірка домашнього завдання.

2. Визначення положення світил на небесній сфері за допомогою карти зоряного неба.

Небесні світила. Перше враження від спосте­реження зоряного неба - це незліченність зір і хаотичність їхнього роз­ташування на небосхилі. Насправді ж зір, які можна побачити неозб­роєним оком на небі близько 6 000.

Видиме розташування зір на небі змінюється надзвичайно повільно. Без точних вимірів помітити його впродовж сотень і навіть тисяч років немож­ливо. Ця обставина дозволила за незапам'ятних часів намалювати по най­яскравіших зорях перші характерні «зоряні візерунки» - сузір'я.

Сузір'я — ділянка небесної сфери з чітко окресленими межами, що охоплює всі належні їй світила і яка має власну назву.

Більшість їхніх назв, які використовуються й сьогодні - це спадок від давніх греків. Так, у творі «Альмагест» Птолемея перелічено 48 сузір'їв. Нові сузір'я з'явилися на небі після перших подорожей у південну півкулю Землі під час великих географічних мандрівок XVI-XVII ст., а також після винайдення телескопа.

На початку XX ст. налічувалося 108 сузір'їв. Але на конгресі Міжнародного Астрономічного Союзу 1922 р. кількість сузірь було змен­шено до 88. Тоді ж було встановлено також нові межі сузір'їв, що існу­ють і досі.

У деяких сузір'ях виділяють менші групи зір, наприклад Плеяди та Пади в сузір'ї Тельця, Ківш у сузір'ї Великої Ведмедиці тощо.

Поряд із загальноприйнятими в астрономії назвами для окремих сузір'їв вживають і народні назви. Так, в Україні Велика Ведмедиця - це «Великий Віз», Мала Ведмедиця -«Малий Віз», Кассіопея -«Борона» чи «Пасіка», Дельфін - «Криниця», Пояс Оріона -«Ко­сарі», Орел - «Дівчина з відрами», зоряне скупчення Пади, що утворюють голову Тельця, - «Чепіги», а зоряне скупчення Плеяди - «Стожари». Про кожну істоту, яку давні люди уявляли у візерунку конкретної групи зір і ім'ям якої називали це сузір'я, було складено певну леген­ду.

Багатьом яскравим зорям давньогрецькі та арабські астрономи дали власні назви: Вега, Сіріус, Капелла, Альтаїр, Ригель, Альдебаран та ін. Надалі яскраві зорі в сузірях стали позначати літерами грецького алфавіту в міру зниження їхнього блиску.

З 1603 року діє система позначень зір, яку запропонував німецький астроном Йоганн Байєр (1572-1625). У цій системі назва зорі складається з двох частин: з назви сузір’я, якому належить зоря, і літери грецького алфавіту. При цьому перша літера грецького алфавіту  відповідає найяскравішій зорі в сузір’ї,  -  наступній за блиском зорі і т.д.

Рухома карта зоряного неба. 

Карта (атлас) зоряного неба — це проекція небесної сфери на площину. На карті вказується положення зірок, сузір'їв та інших астрономічних об'єктів. Зараз такі карти використовуються для наведення телескопа у потрібну ділянку неба, для відшукання об'єктів за їхніми координатами тощо.

Вікіпедія. Список зір за сузір’ями.

• Карта зоряного неба онлайн

Рухомою картою зоряного неба (РКЗН) називається пристрій, за допомогою якого можна визначити вид зоряного неба, умови спостереження світил для даної широти в будь-який час.

Використання рухомої карти зоряного неба значно полегшує орієнтування спостерігача при вивченні зоряного неба, дає можливість встановити положення Сонця на екліптиці в задану календарну дату, визначити початок, кінець і тривалість денної частини доби на географічній широті спостереження та з'ясувати, які світила з сталими екваторіальними координатами знаходитимуться над горизонтом уночі того чи іншого дня року.

За допомогою рухомої карти зоряного неба та розрахованих даних про рух планет і Місяця, взятих з астрономічного щорічника, можна наперед для будь-якої календарної дати визначити момент часу сходу, кульмінацій і заходу планет, з'ясувати умови видимості Меркурія, Венери, Місяця, визначити їх фази тощо.

На практиці можливість побачити на зоряній карті те, що можна буде спостерігати на нічному небі в майбутньому, часто використовується при складанні розкладу і графіків проведення занять з візуального вивчення небесних об'єктів, включених у програму спостережень.

Рухома карта зоряного неба складається із зоряної карти та накладного рухомого круга.

На карті показані всі зірки яскравіші 3-ої зоряної величини, а також деякі більш слабкі зірки, що доповнюють обриси сузір'їв до звичних. Зірки зображені чорними кружечками різних розмірів: чим яскравіші зірки, тим більш великі кружечки їх зображують. Зірки в сузір'ях, як правило, позначені в міру зменшення їх яскравості буквами грецького алфавіту α, β, γ і т.д. Яскраві зоряні скупчення представлені групами тісно розташованих крапок, а яскраві туманності — штрихуванням. Молочний Шлях зображений смугою, виконаною у вигляді крапок.

Демонстрація. Основні елементи рухомої карти зоряного неба (демонстраційна рухома карта зоряного неба)

 Добові паралелі на РКЗН зображуються у вигляді концентричних кіл, а кола схилень - променів, які виходять з Північного полюса світу, розміщеного в центрі карти. Отже, утворюється сітка екваторіальних координат (, δ). Схилення δ світил на карті відраховуються вздовж радіусів від краю карти до центра (від -45°  до 90° ). Прямі піднесення  проставлено поблизу краю карти (від 0h до 24h).

Небесним екватором на зоряній карті є добова паралель із схиленням, що дорівнює нулю. Область карти, яка міститься всередині небесного екватора, є північною небесною півсферою.

Екліптика зображена на карті ексцентричним овалом, що перетинається з небесним екватором у двох точках – весняного () і осіннього () рівнодень.

Якщо з полюса світу провести пряму на той чи інший день шкали календарних дат, то точка перетину цієї прямої з екліптикою покаже положення Сонця на небесній сфері в заданий день.

Накладний круг  на карті зоряного неба дає змогу виділити ту частину небосхилу, яку можна спостерігати в даному місці Землі в заданий момент часу.  Сузір’я, які містяться всередині овала накладного круга, у даний момент часу заданого дня будуть перебувати над горизонтом, решта - під горизонтом (їх спостереження у даний момент часу з даної точки Землі неможливе).

Уздовж краю карти нанесено шкалу календарних дат (лімб дат). Напрям відрахунку місяців, дат і прямого сходження здійснюється за обертанням стрілки годинника. У цьому ж напрямку переміщується по екліптиці Сонце. Відлік середнього сонячного часу () проводиться за годинною шкалою, яку нанесено вздовж краю накладного круга і проградуйовано в годинах від  до . Вона дає змогу проводити відлік місцевого середнього часу з точністю до 5 хв. Напрямок відрахунку часу на цьому лімбі проводять проти обертання стрілки годинника. Для переходу від показів годинника до середнього часу необхідно провести відповідний розрахунок.

Контур овала зображає математичний або істинний горизонт. На цьому контурі є шкала  азимутів (у градусах від 0°  до 360°), за якою можна наближено оцінювати значення азимутів світил.  На шкалі азимутів ще позначено основні точки горизонту: південь S (), захід W () , північ N () та схід E ().

Пряма, що проходить через точки півдня і півночі, зображає небесний меридіан. Світила, які перетинаються з небесним меридіаном, перебувають в кульмінації в даний момент часу.  У верхній кульмінації містяться ті світила, які перебувають на небесному меридіані між Північним полюсом світу та точкою Півдня. Сузір’я, які сходять над горизонтом, перебувають у східній частині істинного горизонту (поблизу дуги математичного горизонту від точки півночі через точку сходу до точки півдня). А сузір’я, що в даний час заходять, слід шукати поблизу західної частини  істинного горизонту.

Положення зеніту на накладному крузі визначається точкою перетину небесного меридіана і добової паралелі, яка має схилення, що дорівнює географічній широті місця спостереження.

Оскільки в дійсності діаметри небесних параллелей менші діаметра небесного екватора (на карті небесні паралелі південної півсфери вимушено зображені великих розмірів), то вигляд сузір'їв південного неба трохи спотворений, що варто мати на увазі при вивченні зоряного неба. Зображення сузір’їв південної півсфери у зв’язку з цим дуже розтягнуті і значно відрізняються від звичного вигляду тих же сузір’їв на зоряному небі.

Точки сонцестоянь на карті не зображені, але їх легко відшукати: точка літнього сонцестояння лежить у північній небесній півсфері, на перетині екліптики з 6-годинним колом схилення; точка зимового сонцестояння лежить у південній небесній півсфері, на перетині екліптики з 18-годинним колом схилення.

3. Вчимося працювати з рухомою картою зоряного неба.

• Рухома карта зоряного неба (онлайн)
• Sky-mар онлайн
• Інструкція роботи з онлайн РКЗН
• Технологічна карта виготовлення РКЗН
• Вікіпедія. Список зір за сузір’ями.

Завдання 09.1. Які сузір’я 20 жовтня о 18 год 40 хв. буде видно повністю, а які - частково. Вкажіть найяскравіші зорі, які видно в цей час на небі.

Завдання 09.2. Визначити, які сузір’я і яскраві зорі сходять, заходять, будуть у верхній і нижній кульмінаціях 20 жовтня о 18 год 40 хв.

Завдання 09.3. Визначте у якому сузір’ї перебуватиме Сонце 20 жовтня, час сходу і заходу Сонця, тривалість дня.

Завдання 09.4. Визначте координати зорі Альтаїр (- Орла). У який час зоря сходить та заходить 20 жовтня?

4. Запитання до уроку.

Запитання 09.4. Що розуміють під сузір’ям? Скільки сузір’їв налічується  на небосхилі? Наведіть приклади сузір’їв.

Запитання 09.2. У чому полягає відмінність між сузір’ям і зоряним скупченням?

Запитання 09.3. З яких елементів складається карта зоряного неба? Які позначення містяться на ній? Продемонструвати біля дошки.

Запитання 09.4. Як за допомогою карти зоряного неба визначити, які сузір’я у вибраний момент року буде повністю видно на небосхилі, які сходять та заходять? Продемонструвати біля дошки.

Запитання 09.5. Як за допомогою карти зоряного неба визначити, які зорі кульмінують? Де мають розташовуватись на карті зорі, що кульмінують у верхній та нижній кульмінаціях? Продемонструвати біля дошки.

Запитання 09.6. Як визначити, в якому сузір’ї перебуває Сонце в той чи інший день року, час сходу та заходу Сонця та тривалість дня? Продемонструвати біля дошки.

Запитання 09.7. Які координати світил нанесено на зоряні карти?

Запитання 09.8. Як за допомогою сузір’я Велика Ведмедиця знайти Північний полюс світу?

Запитання 09.9. У які сезони краще за все спостерігати вечірнє та ранішнє зодіакальне світло в середніх широтах Північної півкулі Землі? Чому?

5. Домашнє завдання.

Підручник. §2-4 - повторити.

Завдання 09.5.  Користуючись технологічною картою виготовлення виготовити рухому карту зоряного неба (РКЗН). Отвір накладного круга вирізайте для географічної широти 50°.

 Завдання 09.6. Навчитися визначати положення світил на небесній сфері за допомогою друкованої РКЗН чи онлайн РКЗН.

Усне опитування по запитаннях до уроку.

Взяти на урок: виготовлену РКЗН, кольорові олівці, прозору лінійку, смартфон.

6. Перевір себе.

Вправа 09.1. Вивчаємо сузір’я.

7. Для допитливих.

Творче завдання. Собачі дні.

Задачі підвищеної складності

Задача 09.1.О. На малюнку зображено фрагмент зоряної карти.

а) Що являє собою тісна група зірок, яка розташована у правій верхній частині фрагменту?

        А. сузір’я Малої ведмедиці                        Б. розсіяне зоряне скупчення Плеяди

        В. групу астероїдів Троянці                        Г. ескадру літаючих тарілок

б) Яке сузір’я зображено в центральній частині малюнка?

        А. Змія                                        Б. Стрілець

        В. Скорпіон                                        Г. телець

в) Чи можуть у цьому сузір’ї перебувати Місяць і Сонце?

        А. Місяць - так; Сонце - ні                        Б. Місяць - ні; Сонце - так

        В. і Місяць, і Сонце - так                        Г. і Місяць, і Сонце - ні

г) Яка навігаційна зоря знаходиться на зображеній ділянці неба?

        А. Полярна                                        Б. Бетельгейзе

        В. Альдебаран                                Г. Сіріус

д) Яскравий об’єкт, що знаходиться в центрі фрагменту, це…

        А. Сіріус                                        Б. Юпітер

        В. Місяць                                        Г. Сонце