Астрономічний складник

Розділ 1. Основи практичної астрономії

Тема: Небесні світила й небесна сфера. Сузір’я.

Мета: вивчити поняття небесної сфери, небесних світил, дати визначення та  історичне становлення поняття сузір’я
Обладнання та література:, комп’ютер, телефон,  мережа Інтернет, підручник «Фізика і астрономія 11 клас» В. Сиротюк, Ю. Мірошніченко, електронна сторінка https://www.youtube.com/watch?v=o6yn0HBOWhk
Тип уроку: лекція
Хід уроку
І. Викладення нового матеріалу
Небо над нами на відкритому місці простирається у вигляді купола. На ньому в  безхмарну ніч сяють тисячі зір, і, здається, неможливо розібратися в цій величній зоряній картині. У давнину спостерігачі  бачили на зоряному небі окремі поєднання яскравих зір і подумки уявляли їх  у
вигляді різних фігур.   Щоб було легше орієнтуватися на зоряному небі, групам зір, або сузір ям, люди давали назви тварин, птахів, різни предметів. У деяки фігурах давньогрецькі астрономи
«бачили» міфічних героїв. У праці «Альмагест» давньогрецький астроном Клавдій  Птолемей (бл. 87- 165 ) згадує 48 сузір їв. е Велика Ведмедиця і Мала Ведмедиця, Дракон, Лебідь, Орел, Телець, Терези та ін.
Найпомітніші сузір’я в багатьох народів мали свої назви. Так, стародавні слов’яни Велику Ведмедицю уявляли у вигляді Лося або Оленя. Часто ківш Великої Ведмедиці представляли візком, звідси й назви цього сузір’я: Віз, Колісниця. Між Великою Ведмедицею й Малою Ведмедицею є сузір’я Дракона.  За легендою, Дракон (Змій) викрадає  юну красуню, а красуня ця-  відома Полярна зоря.
Ще в III ст. до н. е. давньогрецькі астрономи звели назви сузір’їв у єдину систему, пов’язану з грецькою міфологією. Ці назви згодом запозичила європейська наука. Тому всі сузір’я, що містять яскраві зорі й видимі в середніх широта північної півкулі  Землі, отримали імена героїв давньогрець-ких міфів і легенд (наприклад, сузір’я Цефея,  Андромеди,  Пегаса, Персея).  Інші  зображення можна знайти на давніх зоряних  картах : Велика Ведмедиця й Мала Ведмедиця, небесний мисливець Оріон, голова зоряного
бика — Тельця тощо. А сузір’я Кассіопеї названо на честь міфічної цариці (мал. 1.1.)

Мал. 1.1


На сучасних астрономічних картах немає малюнків міфічних образів сузір’їв, але збережено їхні давні назви.
У 16-18 ст.  європейські астрономи назвали менш яскраві сузір’я. Усі сузір’я  Південної  півкулі  (невидимі  в Європі) отримали назви в епоху Великих географічних  відкриттів, коли  європейці почали освоювати Новий Світ (Америку). Однак у різних  країнах  використовувалися різні карти сузір’їв. Виникла необідність уніфікувати поділ зоряного неба. Остаточне число та межі сузір’їв було визначено на І з’їзді Міжнародного астрономічного союзу в 1922 р. Уся сферична поверхня зоряного неба була умовно поділена на 88 сузір’їв.
У наш час під сузір’ям розуміють ділянку зоряного неба з характерним спостережуваним угрупованням зір. Для полегшення запам’ятовування та
пошуку сузір’їв у підручниках з астрономії і астрономічних  атласах
яскраві зорі,  що утворюють сузір’я, сполучено умовними лініями. Сузір’я, зорі яких утворюють виділену на зоряному фоні конфігурацію, або ті, які містять яскраві зорі, належать до головних сузір’їв (мал. 1.2).

Мал. 1.2

Над горизонтом на ясному зоряному небі неозброєним оком побачити
близько 3000 зір. Вони відрізняються своїм блиском: одні помітні відразу, інші ледь помітні. Тому ще в ІІ ст.до н.е. Гіппарх (190-126 до н. е.), один з основоположників астрономії, увів умовну шкалу зоряних величин. Найяскравіші зорі вважалися зорями 1-ї величини, слабші приблизно в 2,5 раза — зорями 2-ї зоряної величини, а найслабкіші, видимі тільки в безмісячну ніч, — зорями 6-ї величини.
Багатьом яскравим зорям давньогрецькі й арабські астрономи дали назви: Вега, Сіріус, Капела, Альтаїр, Ригель, Альдебаран тощо. Згодом
яскраві зорі в сузір’ях стали позначати  буквами грецького алфавіту в
міру зменшення їхнього блиску.
З 1603 р. почала діяти система позначень зір, яку запропонував німець-
кий астроном Йоганн  Байер (1572- 1625 ). У цій системі назва зорі складалася з двох  частин: назви сузір’я, якому належить зоря, і літери грецького алфавіту.
Перша літера грецького алфавіту α відповідає  найяскравішій зорі в сузір’ї, β — другій за блиском зорі і т. д. Наприклад, Регул — α Лева — це найяскравіша зоря в сузір’ї Лева, Денебола — β Лева — друга за  лиском зоря в цьому сузір’ї.
З розвитком науки та винаходом телескопів кількість досліджуваних  зір зільшувалася. Для їхнього позначення вже не вистачало літер грецького
алфавіту. І тоді зорі почали позначати латинськими літерами. Коли закінчилися й вони, зорі стали позначати цифрами (наприклад, 61 Лебідь).
Спостерігаючи зоряне небо впродовж однієї-двох годин, переконуємося, що воно обертається як єдине ціле. Так, з одного боку зорі піднімаються, а з іншого — опускаються. Для жителів Північної півкулі зорі піднімаються зі східної частини горизонту й зміщуються праворуч. Далі вони досягають найвищого положення в південній частині неба, а потім опускаються в західній частині горизонту. Упродовж доби зоряне небо з  усіма світилами, що перебувають на ньому, робить один оберт. Отже, видиме добове обертання зоряного неба відбувається зі сходу на захід, якщо стояти обличчям до півдня, тобто за годинниковою стрілкою. У північній частині неба можна відшукати Полярну зорю. Здається, що все небо обертається навколо неї.
Насправді навколо своєї осі обертається Земля із заходу на схід, а весь
небосхил обертається у зворотному напрямку — зі сходу на захід. Полярна зоря для нашої місцевості залишається майже нерухомою на одній і тій самій висоті над горизонтом. Очевидно, що добовий рух зір (світил) — спостере- жуване явище обертання небесного схилу — відображає дійсне обертання земної кулі навколо осі. Нам здається, що всі зорі розміщені на деякій кульовій поверхні небосхилу й однаково віддалені від спостерігача. Насправді вони перебувають на різних відстанях від нас. Вони величезні, тому око не може помітити цю відмінність. Тому уявлювану кульову поверхню стали називати небесною сферою.
Небесна сфера – це уявна сфера, довільного радіуса, центр якої, залежно від розв’язуваного завдання, сполучається з  тією або іншою точкою простору.
На мал. 1.3 зображено небесну сферу: О – центр небесної сфери (місцезнаходження спостерігача); РN – Північний полюс світу; PS – Південний полюс світу; РNPS – вісь світу (полярна вісь); Z – зеніт; Z’ – надир; Е – схід; W- захід; N – північ; S – південь; Q – верхня точка небесного екватора;  Q’ – нижня точка небесного екватора; ZZ’ – вертикальна лінія; РNМ PS – коло схилення; NS – полуденна лінія; М – світило на небесній сфері.
Мал. 1.3

Центр небесної сфери може бути обрано в місці спостереження (око спостерігача), у центрі Землі або Сонця тощо. Поняття небесної сфери користуються для кутових вимірювань, для вивчення взаємного розміщення й руху космічних об’єктів на небі. На поверхню небесної сфери проектуються видимі положення всіх світил, а для зручності вимірювань будують на ній ряд точок і ліній. Наприклад, деякі із зір «ковша» Великої Ведмедиці перебувають далеко одна від одної, але для земного спостерігача вони проектуються на ту саму ділянку небесної сфери (мал. 1.4).
Мал. 1.4.

Пряма лінія (або вертикальна лінія) – пряма, що проходить через центр небесної сфери і збігається з напрямком сили тяжіння в місці спостереження.
Прямовисна лінія перетинає небесну сферу в точках: зеніті (верхня точка перетину прямовисної лінії з небесною сферою ) і надирі (точка небесної сфери, яка протилежна зеніту).
Площину, що проходить через центр небесної сфери перпендикулярно до прямої лінії, називають площиною дійсного, або математичного, горизонту.
Математични горизонт ділить поверхню небесної сфери на дві поло-вини: видиму для спостерігача, з вершиною в зеніті, і невидиму, з вершиною в надирі. Математичний горизонт не збігається з видимим горизонтом унаслідок нерівності поверхні Землі і у зв’язку з різною висотою точок спостереження, а також викривленням променів світла в атмосфері.
Вертикальне коло, або вертикал світила, — це велике коло небесної
сфери, що проходить через зеніт, світило та надир.
Вісь світу — пряма, що проходить через центр небесної сфери паралель-но осі обертання Землі, що перетинає небесну сферу у двох діаметрально протилежних точках. Точку перетину осі світу з небесною сферою, поблизу якої перебуває Полярна зоря, називають Північним полюсом світу, протилежну точку — Південним полюсом світу. Полярна зоря розміщена від Північного полюса світу на кутовій відстані близько 1° (точніше 44’).
Велике коло, що проходить через центр небесної сфери і перпендикулярне до осі світу, називають небесним екватором . Воно ділить небесну сферу на дві частини: Північну півкулю з вершиною в Північному полюсі світу та Південну з вершиною в Південному полюсі світу.
Коло схилення світила — велике коло небесної сфери, що проходить через полюси світу і світило. Добова паралель — мале коло небесної сфери, площина якого перпендикулярна до осі світу.
Велике коло небесної сфери,  що проходить через точки зеніту, надира й полюси світу, називають небесним   меридіаном . Він перетинається зі справжнім горизонтом у двох діаметрально протилежних точках. Точку перетину справжнього горизонту й небесного меридіана, найближчу до Північного полюса світу, називають точкою  півночі.
Точку перетину справжнього горизонту й небесного меридіана, найближчу до Південного полюса світу, називають точкою півдня.
Лінію, що сполучає точки півночі й півдня, називають полуденною лінією . Вона лежить на площині справжнього горизонту. За напрямком полуденної лінії падають тіні від предметів опівдні.
З небесним екватором справжній горизонт також перетинається у двох діаметрально протилежних точках — точці сходу і точці заходу. Для спо-стерігача, що перебуває в центрі небесної сфери обличчям до точки півночі, точка сходу буде розміщена праворуч, а точка заходу — ліворуч.
Пам’ятаючи це, легко орієнтуватися на місцевості.

ІІ. Закріплення нового матеріалу
1. Перегляньте відео

https://www.youtube.com/watch?v=o6yn0HBOWhk  https://www.youtube.com/watch?v=o6yn0HBOWhk

ІІІ. Домашнє завдання
1. Надати онлайн відповіді на запитання:
1. Що розуміють під сузір’ям?
2.На яку кількість сузір’їв розділено небесну сферу?
3. Як сузір’я отримали свої назви?
4. Що розуміють під небесною сферою?
5. Дайте означення основних точок, ліній і площин небесної сфери.

2. Підготуйте та надішліть електронну презентацію на тему «Міфи і легенди зоряного неба»

Всі матеріали надсилати на електронну адресу викладача bortnolga@gmail.com  або на вайбер за номером телефону 0987181459