Решетник по астрономия за 11 клас към урок № 2 ( работна книга) - Небесна сфера
1. Довършете изречението.
Съзвездието е част от звездното небе с характерна видима група от звезди.
2. Използвайки звездна карта, въведете диаграми на съзвездия с ярки звезди в съответните колони на таблицата. Във всяко съзвездие маркирайте най-ярката звезда и посочете нейното име.
3. Довършете изречението.
Звездните карти не показват позициите на планетите, тъй като картите са предназначени да опишат звезди и съзвездия.
4. Подредете следните звезди в низходящ ред според тяхната яркост:
1) Бетелгейзе; 2) Спика; 3) Алдебаран; 4) Сириус; 5) Арктур; 6) Параклис; 7) Процион; 8) Вега; 9) Алтаир; 10) Полукс.
| 4 | 5 | 8 | 6 | 7 | 1 | 3 | 9 | 2 | 10 |
5. Довършете изречението.
Звездите от 1-ва величина са 100 пъти по-ярки от звездите от 6-та величина.
Еклиптиката е видимият годишен път на Слънцето сред звездите.
6. Какво се нарича небесна сфера?
Въображаема сфера с произволен радиус.
7. Посочете имената на точките и линиите на небесната сфера, обозначени с номера 1-14 на фигура 2.1.
- Северен небесен полюс
- зенит; зенитна точка
- вертикална линия
- небесен екватор
- запад; западна точка
- център на небесната сфера
- обедна линия
- юг; южна точка
- силует
- Изток; източна точка
- Южен полюсмир
- надир; текущ надир
- Северна точка
- линиите на небесния меридиан
8. Използвайки фигура 2.1, отговорете на въпросите.
Как е разположена оста на света спрямо земната ос?
Паралелен.
Как е разположена оста на света спрямо равнината на небесния меридиан?
Лежи в самолет.
В кои точки небесният екватор пресича хоризонта?
В точките на изток и запад.
В какви точки небесният меридиан се пресича с линията на хоризонта?
В точки на север и юг.
9. Какви наблюдения ни убеждават в ежедневното въртене на небесната сфера?
Ако наблюдавате звездите дълго време, те ще изглеждат като една сфера.
10. Използвайки подвижна звездна карта, въведете в таблицата две или три съзвездия, видими на ширина 55° в Северното полукълбо.
Решението на задача 10 съответства на реалността на събитията от 2015 г., но не всички учители проверяват решението на задачата на всеки ученик на звездната карта за съответствие с реалността
Материал от Унциклопедия
Небесната сфера е въображаема сфера с произволен радиус, използвана в астрономията за описване на относителните позиции на светилата в небето. За простота на изчисленията неговият радиус се приема равен на единица; Центърът на небесната сфера, в зависимост от проблема, който се решава, се комбинира със зеницата на наблюдателя, с центъра на Земята, Луната, Слънцето или дори с произволна точка в пространството.
Идеята за небесната сфера възниква в древни времена. Тя се основаваше на визуалното впечатление за съществуването на кристален купол на небето, върху който сякаш бяха фиксирани звездите. Небесната сфера в съзнанието на древните хора е най-важният елемент от Вселената. С развитието на астрономията този възглед за небесната сфера изчезна. Въпреки това, геометрията на небесната сфера, заложена в древни времена, в резултат на развитие и усъвършенстване, получи модерен вид, в който за удобство на различни изчисления се използва в астрометрията.
Нека разгледаме небесната сфера такава, каквато изглежда за наблюдателя на средни ширини от повърхността на Земята (фиг. 1).
Две прави линии, чиято позиция може да бъде установена експериментално с помощта на физически и астрономически инструменти, играят важна роля в дефинирането на понятията, свързани с небесната сфера. Първият от тях е отвес; Това е права линия, която съвпада в дадена точка с посоката на гравитацията. Тази линия, прекарана през центъра на небесната сфера, я пресича в две диаметрално противоположни точки: горната се нарича зенит, долната се нарича надир. Равнината, минаваща през центъра на небесната сфера перпендикулярно на отвеса, се нарича равнина на математическия (или истинския) хоризонт. Линията на пресичане на тази равнина с небесната сфера се нарича хоризонт.
Втората права линия е оста на света - права линия, минаваща през центъра на небесната сфера, успоредна на оста на въртене на Земята; Има видимо дневно въртене на цялото небе около оста на света. Точките на пресичане на оста на света с небесната сфера се наричат Северен и Южен полюс на света. Най-забележимата от звездите близо до Северния полюс е Полярната звезда. В близост до южния полюс на света няма ярки звезди.
Равнината, минаваща през центъра на небесната сфера перпендикулярно на оста на света, се нарича равнина на небесния екватор. Линията на пресичане на тази равнина с небесната сфера се нарича небесен екватор.
Нека припомним, че окръжността, която се получава при пресичане на небесната сфера от равнина, минаваща през центъра й, в математиката се нарича голяма окръжност, а ако равнината не минава през центъра, тогава се получава малка окръжност. Хоризонтът и небесният екватор представляват големи кръгове на небесната сфера и я разделят на две еднакви полукълба. Хоризонтът разделя небесната сфера на видимо и невидимо полукълбо. Небесният екватор го разделя съответно на Северното и Южното полукълбо.
По време на дневното въртене на небето светилата се въртят около оста на света, описвайки малки кръгове върху небесната сфера, наречени дневни паралели; светила, отдалечени на 90° от полюсите на света, се движат по големия кръг на небесната сфера - небесния екватор.
След като определихме отвеса и оста на света, не е трудно да определим всички други равнини и кръгове на небесната сфера.
Равнината, минаваща през центъра на небесната сфера, в която лежат едновременно отвесът и оста на света, се нарича равнина на небесния меридиан. Големият кръг от пресечната точка на тази равнина с небесната сфера се нарича небесен меридиан. Тази точка на пресичане на небесния меридиан с хоризонта, която е по-близо до Северния полюс на света, се нарича северна точка; диаметрално противоположно - точката на юг. Правата линия, минаваща през тези точки, е обедната линия.
Точките на хоризонта, които са на 90° от северната и южната точка, се наричат източна и западна точка. Тези четири точки се наричат главни точки на хоризонта.
Преминаващите през отвес равнини пресичат небесната сфера в големи кръгове и се наричат вертикали. Небесният меридиан е един от вертикалите. Вертикалът, перпендикулярен на меридиана и минаващ през точките на изток и запад, се нарича първи вертикал.
По дефиниция трите основни равнини - математическият хоризонт, небесният меридиан и първият вертикал - са взаимно перпендикулярни. Равнината на небесния екватор е перпендикулярна само на равнината на небесния меридиан, образувайки с равнината на хоризонта двустенен ъгъл. При географските полюси на Земята равнината на небесния екватор съвпада с равнината на хоризонта, а при екватора на Земята тя става перпендикулярна на нея. В първия случай на географските полюси на Земята оста на света съвпада с отвес и всеки от вертикалите може да се приеме за небесен меридиан в зависимост от условията на поставената задача. Във втория случай, на екватора, оста на света лежи в равнината на хоризонта и съвпада с обедната линия; Северният полюс на света съвпада с точката на север, а Южният полюс на света съвпада с точката на юг (виж фигурата).
При използването на небесната сфера, чийто център съвпада с центъра на Земята или друга точка в пространството, също възникват редица особености, но принципът на въвеждане на основни понятия - хоризонт, небесен меридиан, първи вертикал, небесен екватор, и т.н. - остава същото.
Основните равнини и кръгове на небесната сфера се използват при въвеждане на хоризонтални, екваториални и еклиптични небесни координати, както и при описание на характеристиките на видимото дневно въртене на светилата.
Големият кръг, който се образува, когато небесната сфера се пресече от равнина, минаваща през нейния център и успоредна на равнината на земната орбита, се нарича еклиптика. Видимото годишно движение на Слънцето се извършва по еклиптиката. Точката на пресичане на еклиптиката с небесния екватор, в която Слънцето преминава от южното полукълбо на небесната сфера в северното, се нарича точка на пролетното равноденствие. Противоположната точка на небесната сфера се нарича есенно равноденствие. Права линия, минаваща през центъра на небесната сфера перпендикулярно на равнината на еклиптиката, пресича сферата на два полюса на еклиптиката: Северния полюс в Северното полукълбо и Южния полюс в Южното полукълбо.
Небесни тела- проекции на космически тела върху небесната сфера.
Поради огромното си разстояние от Земята, небесните тела изглеждат на еднакво разстояние от наблюдателя. Нужда от обяснение видимо движениеи определяне на положението на светилата доведоха до появата на концепцията за небесната сфера.
Небесна сферае въображаема спомагателна сфера с произволен радиус, върху която Небесна сферае въображаема спомагателна сфера с произволен радиус, върху която се проектират всички осветителни тела, както се виждат от наблюдател в определен момент от определена точка в пространството.
Пресечни точки на небесната сфера с отвесминаващи през центъра му се наричат: горна точка - зенит (z), долната точка - надир (z¢). Големият кръг на небесната сфера, чиято равнина е перпендикулярна на отвеса, се нарича математически, или истински хоризонт(Фиг. 1).
Преди десетки хиляди години е забелязано, че видимото въртене на сферата се извършва около някаква невидима ос. Всъщност видимото въртене на небето от изток на запад е следствие от въртенето на Земята от запад на изток.
Диаметърът на небесната сфера, около който се върти, се нарича ос на света. Оста на света съвпада с оста на въртене на Земята. Точките на пресичане на оста на света с небесната сфера се наричат полюси на света(фиг. 2).
Фиг.2. Небесна сфера: геометрично правилна
ортогонално проекционно изображение
Ъгъл на наклона на световната ос към равнината на математическия хоризонт (височината на небесния полюс) равен на ъгългеографската ширина на района.
Големият кръг на небесната сфера, чиято равнина е перпендикулярна на оста на света, се нарича небесен екватор (QQ).
Голямата окръжност, преминаваща през небесните полюси и зенита, се нарича небесен меридиан (PNQ¢ Z¢ P¢ SQZ).
Равнината на небесния меридиан се пресича с равнината на математическия хоризонт по права обедна линия, която се пресича с небесната сфера в две точки: север (н) И юг (С).
Небесната сфера е разделена на 88 съзвездия, различни по площ, състав, структура (конфигурацията на ярки звезди, които формират основния модел на съзвездието) и други характеристики.
съзвездие- основната структурна единица на разделение на звездното небе - част от небесната сфера в строго определени граници. Съзвездието включва всички светила - проекции на всякакви космически обекти (Слънце, Луна, планети, звезди, галактики и др.), Наблюдавани в даден момент от времето в дадена област на небесната сфера. Въпреки че положението на отделните тела на небесната сфера (Слънце, Луна, планети и дори звезди) се променя с времето, относителното положение на съзвездията върху небесната сфера остава постоянно.
Северният полюс на света се намира в съзвездието Малка мечка, на 0,51º от звездата Малка мечка, наречена Полярна звезда. Южният полюс на света се намира в незабележимото съзвездие Октант. Близостта на Полярната звезда до Северния полюс на света позволява да се ориентирате и да определите географската ширина на района въз основа на наблюдения на Полярната звезда.
Видимото годишно движение на Слънцето на фона на звездите се извършва по големия кръг на небесната сфера - еклиптика (ориз. 3). Посоката на това бавно движение (около 1º на ден) е противоположна на посоката на дневното въртене на Земята.
Оста на въртене на Земята има постоянен ъгъл на наклон спрямо равнината на въртене на Земята около Слънцето, равен на 66º 33¢. В резултат на това ъгълът e между равнината на еклиптиката и равнината на небесния екватор за земен наблюдател е: д= 23 ¢ 26 ¢ 25,5 ¢ ¢ .
Точките на пресичане на еклиптиката с небесния екватор се наричат пружинни точки(^) и есента(д) равноденствия. Точката на пролетното равноденствие се намира в съзвездието Риби (доскоро - в съзвездието Овен), датата на пролетното равноденствие е 20 (21) март. Есенното равноденствие се намира в съзвездието Дева (доскоро в съзвездието Везни); датата на есенното равноденствие е 22(23) септември.
Точките, отдалечени на 90º от пролетното равноденствие, се наричат слънцестоене. Лятното слънцестоене се пада на 22 юни, зимното слънцестоене - на 22 декември.
Небето изглежда на наблюдателя като сферичен купол, който го заобикаля от всички страни. В тази връзка още в древността възниква понятието небесна сфера (небесен свод) и се определят нейните основни елементи.
Небесна сферанаречена въображаема сфера с произволен радиус, на чиято вътрешна повърхност, както изглежда на наблюдателя, са разположени небесните тела. На наблюдателя винаги му се струва, че той се намира в центъра на небесната сфера (т.е. на фиг. 1.1).
Ориз. 1.1. Основни елементи на небесната сфера
Нека наблюдателят държи в ръцете си отвес - малка масивна тежест на конец. Посоката на тази нишка се нарича отвес. Нека начертаем отвес през центъра на небесната сфера. Тя ще пресича тази сфера в две диаметрално противоположни точки, наречени зенитИ надир. Зенитът се намира точно над главата на наблюдателя, а надирът е скрит от земната повърхност.
Нека начертаем равнина през центъра на небесната сфера, перпендикулярна на отвеса. Той ще пресече сферата в голям кръг, наречен математическиили истински хоризонт. (Припомнете си, че кръг, образуван от сечение на сфера от равнина, минаваща през центъра, се нарича голям; ако равнината пресича сферата, без да минава през нейния център, тогава се образува сечението малък кръг). Математическият хоризонт е успореден на видимия хоризонт на наблюдателя, но не съвпада с него.
През центъра на небесната сфера начертаваме ос, успоредна на оста на въртене на Земята и я наричаме ос на света(на латински - Axis Mundi). Оста на света пресича небесната сфера в две диаметрално противоположни точки, т.нар полюси на света.Има два полюса на света - северенИ южен. За северен небесен полюс се приема този, по отношение на който ежедневното въртене на небесната сфера, възникващо в резултат на въртенето на Земята около нейната ос, се извършва обратно на часовниковата стрелка, когато се гледа небето от вътрешността на небесната сфера (като ние го гледаме). Близо до северния полюс на света е Полярната звезда - Малката мечка - най-много ярка звездав това съзвездие.
Противно на общоприетото схващане, Полярната звезда не е най-ярката звезда в звездното небе. Той е от втора величина и не принадлежи към до най-ярките звезди. Малко вероятно е неопитен наблюдател да го намери бързо в небето. Не е лесно да се търси Полярната звезда по характерната форма на кофата на Малката мечка - другите звезди от това съзвездие са дори по-бледи от Полярната звезда и не могат да бъдат надеждни отправни точки. Най-лесният начин за начинаещ наблюдател да намери Полярната звезда в небето е да се ориентира по звездите на близкото ярко съзвездие Голяма мечка (фиг. 1.2). Ако мислено свържете двете най-външни звезди на кофата на Голямата мечка и и продължите правата линия, докато се пресече с първата повече или по-малко забележима звезда, тогава това ще бъде Полярната звезда. Разстоянието в небето от звездата Голямата мечка до Полярната звезда е приблизително пет пъти по-голямо от разстоянието между звездите и Голямата мечка.
Ориз. 1.2. Циркумполярни съзвездия Голяма мечка
и малката мечка
Южният небесен полюс е отбелязан в небето от едва видимата звезда Сигма Октанта.
Нарича се точката на математическия хоризонт, която е най-близо до северния небесен полюс Северна точка. Най-отдалечената точка на истинския хоризонт от северния полюс на света е южна точка. Освен това се намира най-близо до южния полюс на света. Линия в равнината на математическия хоризонт, минаваща през центъра на небесната сфера и точките на север и юг, се нарича обедна линия.
Нека начертаем равнина през центъра на небесната сфера, перпендикулярна на оста на света. Той ще пресече сферата в голям кръг, наречен небесен екватор. Небесният екватор се пресича с истинския хоризонт в две диаметрално противоположни точки изтокИ запад. Небесният екватор разделя небесната сфера на две половини - Северно полукълбос връх на северния небесен полюс и Южно полукълбос върха на южния небесен полюс. Равнината на небесния екватор е успоредна на равнината на земния екватор.
Точките север, юг, запад и изток се наричат страни на хоризонта.
Големият кръг на небесната сфера, преминаващ през небесните полюси и, зенит и надир Na, Наречен небесен меридиан. Равнината на небесния меридиан съвпада с равнината на земния меридиан на наблюдателя и е перпендикулярна на равнините на математическия хоризонт и небесния екватор. Небесният меридиан разделя небесната сфера на две полукълба - източен, с връх в източната точка , И уестърн, с връх в западната точка . Небесният меридиан пресича математическия хоризонт в точките север и юг. Това е основата на метода за ориентиране по звездите на земната повърхност. Ако мислено свържете зенитната точка, разположена над главата на наблюдателя, с Полярната звезда и продължите тази линия по-нататък, тогава точката на нейното пресичане с хоризонта ще бъде северната точка. Небесният меридиан пресича математическия хоризонт по обедната линия.
Нарича се малък кръг, успореден на истинския хоризонт алмукантарат(на арабски - кръг еднакви височини). Можете да изпълнявате колкото искате алмукантарати на небесната сфера.
Наричат се малки окръжности, успоредни на небесния екватор небесни паралели, те също могат да бъдат изпълнени безкрайно много. Денонощно движениезвезди се среща по небесните паралели.
Наричат се големите кръгове на небесната сфера, преминаващи през зенита и надира височинни кръговеили вертикални кръгове (вертикали). Вертикален кръг, минаващ през точките на изток и запад У, Наречен първи вертикал. Вертикалните равнини са перпендикулярни на математическия хоризонт и алмукантаратите.
Големи окръжности, преминаващи през небесните полюси и се наричат часови кръговеили деклинационни кръгове. Равнините на часовите кръгове са перпендикулярни на небесния екватор и небесните паралели.
Небесният меридиан е както вертикален кръг, така и кръг на деклинация, така че неговата равнина е перпендикулярна както на математическия хоризонт, така и на небесния екватор.
Без значение къде се намира наблюдателят на повърхността на Земята, той винаги вижда ежедневното въртене на небесната сфера около оста на света. На наблюдателя изглежда, че всяко светило в небето описва кръг около Полярната звезда през деня, тоест се движи по небесен паралел.
Нека наблюдателят е на повърхността на Земята в точка c географска ширина. Нека изобразим схематично земното кълбо и наблюдателя върху него (фиг. 1.3). Нека отбележим положението на основните елементи на небесната сфера в проекцията върху равнината на географския меридиан на наблюдателя.
От фиг. 1.3 се вижда, че ъгълът на наклона на световната ос спрямо равнината на математическия хоризонт е равен на . Това ни позволява да формулираме теорема за височината на Полярната звезда над хоризонта:
Небесната сфера е въображаема сфера, произволно
голям радиус, в центъра на който се намира наблюдателят.
Към небесната сфера
проектират се звезди
Слънце, Луна, планети.
Свойства на небесната сфера:
център на небесната сфера
се избира произволно.
За всеки наблюдател -
вашия център и наблюдатели
може би много.
ъглови измервания на
сфера не зависят от него
радиус.
Ъгловото разстояние между две точки на сфера е ъгълът между лъчите,
излъчващи се по посока на тези две точки от окото на наблюдателя.
Приемат се следните ъглови единици
разстояния:
радиан – централен ъгъл,
съответстваща на дъга, чиято дължина е равна на
нейния радиус. Има 57°17´45" в 1 радиан.
степен - централен ъгъл,
съответстващ на 1/360 от кръг.
Един дъгов градус 1° = 60´, един дъгов
минута 1´ = 60";
час е централния ъгъл, съответстващ на
1/24 от кръг.
1h = 15°, 1h = 60m, 1m = 60s.
Един радиан, десет градуса и един час
1 минута в часова мярка е равна на 15 дъги
минути, 1 секунда в часови единици е равна на
15 дъгови секунди: 1m = 15´, 1s = 15". Равнина, минаваща през центъра на небесната сфера и
перпендикулярна на отвеса се нарича
математически (истински) хоризонт. Отвесът пресича повърхността на небесната сфера в две точки:
в горната Z - зенит и в долната Z" - надир. Наблюдаваното дневно въртене на небесната сфера е очевидно явление,
отразяващи действителното въртене на земното кълбо около оста си.
Въртенето на Земята създава на наблюдателя илюзията за въртене на небесната сфера.
Всеки наблюдател вижда само половината
небесна сфера, другата й половина
скрит от земното кълбо.
Звездите правят кръгове през целия ден
с център близо до Полярната звезда.
Въртене на звездното небе през деня.
Обсерватория в Мауна Кеа, Хавай. Оста на видимото въртене на небесната сфера се нарича ос на света.
Оста на света пресича небесната сфера в точките P и P" - полюсите на света. Привличането на Слънцето и Луната води до прецесия на земната ос
точно както оста на наклонената прецесира бързо
въртящ се връх под въздействието на гравитацията. Земната ос се върти спрямо далечните звезди, като прави пълен оборот
за около 26 хиляди години (т.нар. Платонова година). В същото време тя описва
кръг с радиус 23,5° с център в съзвездието Дракон.
Преди 13 хиляди години полюс
свят посочи Вега.
Следва заглавието на Polar
алтернативно назначени
π, η и τ на Херкулес, звезди
Тубан и Кохаб.
α Малката мечка стана
полярната звезда при приблизително
1100 и най-близо до него
Полюсът ще премине през 2100 г.
Около 3200
звездите ще станат полярни
съзвездие Цефей, след това те
ще отстъпи първенството на Денеб и
Вега. Близо до северната
небесни полюси в
сегашно време
разположен
малка мечка -
Полярна звезда.
Разстояние
Северна звезда
от север
небесни полюси в
сегашно време
малко по-малко от 1'. Голям кръг на небесната сфера, преминаващ през зенита, северен полюс
свят, надир и южен полюс на света се нарича небесен меридиан
Равнина математическа
хоризонт и небесен
меридианите се пресичат
направо НС, нар
обедна линия (в това
посока отхвърлена
осветени в сянка обекти
слънце, по обяд).
Точка
Точка
NN
- точка
- точка
север.
север.
Точка S е южната точка. Небесният екватор се нарича голям кръг,
перпендикулярно на оста на света.
Небесен екватор
пресича
математически
хоризонт в точки
изток E и запад W. Преминаването на светилото през небесния меридиан се нарича кулминация.
При горната кулминация височината на осветителното тяло h е максимална,
при долната кулминация е минимална.
Интервалът между кулминациите на светилата е 12 часа (половин ден).
За наблюдателя,
намира се на
Северен полюс, горе
са на хоризонта
звезди само на север
полукълба на небето. Те
въртя се наоколо
Полярната звезда и не
отидете отвъд хоризонта.
наблюдател,
разположен на юг
стълб, вижда само
звезди от южното полукълбо.
На екватора могат
виж всички звезди,
намиращ се в
северна и южна
полукълба на небето.
Има звезди
влизащите и
възходящ към
дадена географска ширина
места за наблюдение,
и
невъзходящ и
без настройка.
Например в Русия
не се виждат звезди
Южно съзвездие
Кръстът е
съзвездие, на
нашите географски ширини
невъзходящ. А
съзвездие Дракон,
Малка мечка
– незадаване
съзвездия. Видимо движение на звезди на различни географски ширини Хоризонтална координатна система
Вертикалът е голям полукръг от небесната сфера, преминаващ през него
зенит, надир и точката, в която светилото се намира в момента.
Височината на осветителното тяло (h) е ъгловото разстояние на осветителното тяло от хоризонта
(измерено в градуси, минути и секунди в диапазона от 0 до 90o).
Азимут (A) е ъгловото разстояние на вертикала на осветителното тяло от южната точка
(измерено в градуси, минути и секунди в диапазона от 0 до 360°).
