Екліптика. Видимий рух Місяця і Сонця. Місячні і сонячні затемнення



Скачати 125.93 Kb.
Дата конвертації21.02.2016
Розмір125.93 Kb.
Урок 4
Тема: Екліптика. Видимий рух Місяця і Сонця. Місячні і сонячні затемнення.

Мета:сформувати уявлення учнів про причини видимих рухів Сонця та Місяця по небесній сфері; про види та умови спостереження затемнення Сонця та Місяця.

Основні поняття:екліптика, місячний шлях, сидеричний місяць, синодичний місяць, фаза Місяця, сарос.

Учні повинні мати уявлення про:причини змін фаз Місяця.

Учні повинні знати:причини видимого руху Сонця та Місяця; умови настання сонячних та місячних затемнень, зміст понять екліптика, сидеричний місяць, синодичний місяць.

Учні повинні вміти:розрізняти основні фази Місяця.


Структура та зміст уроку

І. Перевірка домашнього завдання


Зоря

Координати

Пряме сходження, α

Схилення, δ

αВеликого Пса (Сиріус)

6 год 40 хв

-17°

βВ. Ведмедиці (Мерак)

10 год 55 хв

56°

αОрла (Альтаїр)

19 год 50 хв



αЦефея (Альдерамін)

21 год 5 хв

65°

αЗмієносця (Рас Альфаг)

17 год 35 хв

13°

γ Ерідан (Забрак)

3 год 55 хв

-17°


Запитання. Якою буде тінь вертикальної жердини на екваторі Землі 21 березня опівдні?

Відповідь. Опівдні Сонце кульмінує, тобто перетинає небесний меридіан. 21 березня Сонце перебуває на небесному екваторі. Для спостерігача на земному екваторі точка перетину небесного меридіана та небесного екватора збігається із зенітом. Отже, у вказаний час для даного спостерігача Сонце в зеніті, а тому вертикальна жердина не матиме тіні.
Самостійна робота (8хв)

Варіант 1

  1. Скільки є годинних поясів? (2 бали)

  2. Що таке небесна сфера? (2 бали)

  3. Як називаються точки перетину полудневої лінії з небесною сферою? (2 бали)

  4. Визначити за допомогою карти:

  1. екваторіальні координати зорі α Овна; (2 бали)

  2. зорю, в якої пряме сходження дорівнює 7 год 40 хв, а схилення - 28°; (2 бали)

  3. у якої із зір - αМалого Пса чи αРака — більша зоряна величина? Відповідь поясніть. (2 бали)

Варіант 2

  1. У якому годинному поясі розташована Україна? (2 бали)

  2. Що таке вісь світу? (2 бали)

  3. Як називаються точки перетину вертикалі з небесною сферою? (2 бали)

  4. Визначте за допомогою карти:

  1. екваторіальні координати зорі α Гідри; (2 бали)

  2. зорю, в якої пряме сходження дорівнює 5 год 35 хв, а схилення -35°; (2 бали)

  3. у якої із зір - α Лева чи α Секстанта — більша зоряна величина? Відповідь поясніть. (2 бали)


II. Вивчення нового матеріалу

Визначаючи висоту Сонця у верхній кульмінації (у полудень), можна помітити, що вона змінюється з кожним днем приблизно на 15'. Якби була можливість бачити, в оточенні яких зір на небесній сфері перебуває Сонце, то ми помітили б, що воно протягом року постійно змінює місцезнаходження. Причиною видимого руху Сонця серед зір є дійсний рух Землі навколо Сонця. За рік наша планета робить повний оберт навколо Сонця, а воно, відповідно, за цей час проходить через ряд сузір'їв небесної сфери.

Уявна лінія, яку описує Сонце на небесній сфері за рік, називається екліптикою (із грецької — затемнення). До кінця уроку ви дізнаєтесь, про які затемнення йдеться. Дванадцять сузір'їв: Риби, Овен, Телець, Близнюки, Рак, Лев, Діва, Терези, Скорпіон, Стрілець, Козоріг, Водолій, які перетинає екліптика, називають зодіаком (від грецького zodiakos — коло тварин). Екліптика також проходить через сузір'я Змієносця (між Терезами та Скорпіоном), яке чомусь не вважають зодіакальним.

У таблиці подані позначення зодіакальних сузір'їв (знаки зодіаку).




Назва зодіакального сузір'я

Знак сузір'я

Термін дії зодіакального сузір'я

Козоріг



22 грудня — 20 січня

Водолій

c:\documents and settings\userxp\мои документы\мои рисунки\12.bmp

21 січня — 18 лютого

Риби

c:\documents and settings\userxp\мои документы\мои рисунки\13.bmp

19 лютого — 20 березня

Овен



21 березня — 20 квітня

Телець

c:\documents and settings\userxp\мои документы\мои рисунки\14.bmp

21 квітня — 20 травня

Близнюки

c:\documents and settings\userxp\мои документы\мои рисунки\15.bmp

21 травня — 20 червня

Рак



21 червня — 22 липня

Лев

c:\documents and settings\userxp\мои документы\мои рисунки\16.bmp

23 липня — 22 серпня

Діва

c:\documents and settings\userxp\мои документы\мои рисунки\17.bmp

23 серпня — 22 вересня

Терези



23 вересня — 22 жовтня

Скорпіон

c:\documents and settings\userxp\мои документы\мои рисунки\18.bmp

23 жовтня — 22 листопада

Стрілець

c:\documents and settings\userxp\мои документы\мои рисунки\19.bmp

23 листопада — 21 грудня

Тривалість перебування Сонця в зодіакальних сузір'ях різна. (За картою порівняйте довжину дуги екліптики у сузір'ях Овен та Стрілець). Тому екліптику умовно поділили на 12 рівних частин по 30°, які і відповідаютьзнакам зодіаку, і в кожній з яких Сонце перебуває близько місяця.

Сузір'я, в яких перебуває Сонце, на небосхилі не видно, бо світло від них губиться у сонячному. У цей час опівночі кульмінують діаметрально протилежні зодіакальні сузір'я. Наприклад, у травні-червні сузір'я Тельця сходить разом із Сонцем і перебуває на небосхилі вдень. Опівночі в цей час кульмінує Скорпіон, тому за ним найкраще спостерігати у травні (див. рис. 1).



Площина екліптики перетинає площину небесного екватора під кутом 23°27' = 23,5°. Двічі на рік — 20-21 березня та 22-23 вересня — Сонце перебуває на небесному екваторі в точках весняного (позначається знаком, бо лежить в сузір'ї Овна) та осіннього рівнодень (позначається). 22 червня Сонце найбільше віддаляється від небесного екватора (у бік північного полюса світу). У північній півкулі Землі це найдовший день у році — день літнього сонцестояння (позначається). Цього дня наше світило на 23°27' вище від небесного екватора. Аналогічно, 22 грудня — найкоротший день року (це для північної півкулі; для південної, навпаки, найдовший) — день зимового сонцестояння (позначається ). Тоді Сонце нижче небесного екватора на 23°27'.

Ще в давнину помітили, що Місяць, як і Сонце, рухається серед зір. Місячний шлях (траєкторія Місяця на небесній сфері) проходить теж через 12 зодіакальних сузір'їв. Причиною цього є дійсне обертання Місяця навколо Землі у площині, яка майже збігається із площиною орбіти нашої планети. Відповідно невеликий кут між площинами екліптики та місячного шляху — всього 5°9'.

Місяць обертається навколо Землі у тому ж напрямі, що і Земля навколо своєї осі. Час повного оберту (період обертання) Місяця навколо Землі відносно зір називається сидеричним (зоряним) місяцем (від латинського сідус — зоря). Він становить 27,32 доби.

Обертання Місяця навколо Землі є причиною постійної зміни видимості його освітленої частини. Видиму із Землі освітлену частину диска Місяця називають фазою Місяця. Є чотири фази: новий місяць (молодик, або новомісяччя), перша чверть, повний місяць (повня) і третя чверть.

На рис. 2 зображено зміну місячних фаз. Лінію, на диску Місяця (чи іншого небесного тіла), яка відокремлює його освітлену частину від неосвітленої, називають термінатором (від латинського терміне — обмежую).

Синодичним місяцем, або лунацією(від грецького синодос — з'єднання) називають проміжок часу між двома послідовними однаковими фазами Місяця. Він дорівнює 29,53 доби. Синодичний місяць триваліший за зоряний. Причиною цього є обертання Землі (разом із Місяцем) навколо Сонця. За 27,3 діб Місяць здійснює повний оберт навколо Землі, а вона за цей час проходить дугу приблизно 27° по орбіті. Понад дві доби потрібно для того, щоб Місяць знову зайняв відповідне місце відносно Сонця і Землі, тобто щоб знову наступила дана фаза.c:\documents and settings\userxp\мои документы\мои рисунки\4.bmp

Місяць обертається навколо свої осі з періодом, що дорівнює сидеричному місяцю. Тобто, день, як і ніч, на Місяці триває майже два земні тижні. Рівність періодів обертання місяця навколо своєї осі та навколо Землі зумовлює те, що він повернутий до нашої планети завжди однією і тією ж півкулею. Але завдяки лібрації (від латинського libratio — погойдування, коливання) Місяця земним спостерігачам видно близько 59% площі його поверхні.

Наслідком прямолінійного поширення світла є такі явища, зокрема, як сонячне затемнення Місяцем та місячне затемнення Землею. Земля і Місяць, освітлюючись Сонцем, утворюють конусоподібні тіні. Затемнення Сонця відбуваються тоді, коли місячна тінь проходить по поверхні Землі. Внаслідок того, що видимі радіуси Сонця та Місяця майже однакові, спостерігаються повні, кільцеподібні та часткові затемнення Сонця. Це залежить від розміщення в даний момент Сонця, Місяця і спостерігача на Землі. Ще в давнину помітили, що затемнення Сонця відбуваються тоді, коли Місяць заходить на екліптику (див. рис. 4) і це дало назву екліптиці.

Затемнення Сонця відбуваються лише у новомісяччя, тобто тоді, коли Місяць перебуває між Землею і Сонцем. Проте не у кожен молодик видно хоча б часткове затемнення. Причиною цього є те, що екліптика ї місячний шлях нележать в одній площині. Ці два кола перетинаються в точках, які називаються вузлами. Затемнення Сонця можуть відбуватися лише тоді, коли Місяць перебуває біля вузла або в ньому. Місячні вузли, відстань між якими 180°, рухаються по екліптиці на захід зі швидкістю близько 1,5° за місяць, тому Місяць перебуває у вузлі через кожні 13,6 доби. Якщо новомісяччя настало у місячному вузлі, то на певній частині земної поверхні спостерігатиметься повне (кільцеподібне) або часткове затемнення Сонця.

Під час фази повного затемнення все огортає напівморок, на небі з'являються найяскравіші зірки. На місці Сонця видно чорний місячний диск, оточений сріблясто-перлистим сяйвом — сонячною короною. Місячна тінь зі швидкістю 1 км/с ковзає по поверхні Землі. Ширина смуги повного затемнення, як правило, від 40 до 100 км, а час повної фази затемнення (коли диск Сонця повністю закритий диском Місяця — для повного, або диск Місяця міститься у диску Сонця — для кільцеподібного) — 2-3 хв. У рідкісних випадках смуга досягає максимально можливої ширини — 270 км, повна фаза триває 7 хв 31 с (а кільцеподібна — до 12 хв). Останній раз таке затемнення відбулося у VII столітті, а наступне спостерігатиметься на початку XXIII століття. У минулому столітті рекордним було затемнення Сонця 30 червня 1973 року. В Африці воно тривало 7 хв 10 с. На територіях, які межують зі смугою повного затемнення (іноді їх ширина сягає 3500 км) спостерігається часткове затемнення Сонця. За сприятливих обставин часткова фаза може тривати до 3,5 год.

Протягом року відбувається 2-3 сонячні затемнення, причому одне з них, як правило, повне або кільцеподібне. Іноді за рік є чотири, а дуже рідко — п'ять затемнень (у 1935 p., 2206 p.) Проте спостерігати їх можна в різних районах земної поверхні і тому для даної точки на планеті повне затемнення Сонця є явищем рідкісним. На території України часткове затемнення Сонця спостерігалось 11 серпня 1999 року. Фаза затемнення лежала в межах 77,7%-96,8%. Пам'ятайте, що спостерігати затемнення Сонця слід через затемнене скло, щоб не пошкодити зір.



Затемнення Місяця — явище проходження Місяця через конус земної тіні. Воно відбувається за умови, що центри Сонця, Землі та Місяця лежать на одній прямій (або поблизу однієї прямої), причому Земля перебуває між Сонцем та Місяцем (див. рис. 7).c:\documents and settings\userxp\мои документы\мои рисунки\6.bmp

Розрізняють повні та часткові затемнення Місяця. Тривалість фази повного місячного затемнення становить іноді близько 2 год. Під час повного затемнення диск Місяця набуває темно-червоного забарвлення. Причиною цього явища є заломлення сонячного світла земною атмосферою. Червона частина спектра найменше розсіюється в атмосфері, тому саме червоні промені потрапляють на Місяць і надають йому такого зловісного кольору. У давнину, не знаючи справжніх причин, стверджували, що Місяць «наливається кров'ю» і вбачали у затемненнях Місяця знак, який пророкує нещастя.

Протягом року може відбутися максимум три затемнення Місяця, а бувають роки, коли нема жодного. Кожне таке затемнення видно майже з усієї нічної півкулі Землі. Тому затемнення Місяця можна спостерігати значно частіше, ніж затемнення Сонця (хоча останніх буває і більше).

Древні єгиптяни визначили, що приблизно через 6 585,3 доби (приблизно 18 років 11 діб) сонячні і місячні затемнення повторюються у тій же послідовності. Цей період називається саросом і його існування пояснюється повторенням взаємного розміщення Сонця, Місяця і вузлів місячної орбіти на небесній сфері. Протягом одного сароса буває 43 затемнення Сонця і 28 — . Місяця. За допомогою сароса можна наближено передбачити сонячне затемнення, але важко точно назвати час і місце, де його буде видно.

Розроблена теорія затемнень забезпечує визначення моментів та умови спостережень цих явищ на тисячі років уперед і в минулому з точністю до однієї секунди. Вона базується на аналітичному методі, який запропонував німецький математик та астроном Ф. Бессель (1784—1846 p.). Суть цього методу полягає в тому, що за координатами центра Сонця і Місяця та їхніми радіусами складають рівняння колових конічних поверхонь, дотичних до сонячної та місячної поверхонь. Розв'язавши ці рівняння разом із рівнянням земної поверхні, визначають час настання, тривалість затемнень, регіони Землі, де вони спостерігатимуться і в якому вигляді це відбуватиметься.

За великої різниці у видимих кутових розмірах затемнюючого і затемнюваного тіл, кажуть не про затемнення, а про проходження по диску (наприклад, проходження Меркурія та Венери по диску Сонця).

Затемнення Сонця, особливо повні, дуже цікаві для науки. Протягом кількох хвилин повної фази є можливість дослідити зовнішні розрідженні оболонки Сонця, які неможливо безпосередньо побачити за інших умов.
III. Домашнє завдання

Опрацювати §7, §8.


Для допитливих

Найдавніше затемнення Сонця, зафіксоване в історичних хроніках, спостерігалося 22 жовтня 2137 р. до н.е. в Китаї. У Вавилонських архівах перші записи про затемнення зроблені у VIII ст. до н.е. Завдяки тривалим систематичним спостереженням у Вавилоні була встановлена періодичність затемнень Місяця. Через рідкісність сонячних затемнень їх повторюваність людство виявило значно пізніше. Австрійський учений Т. Оппольцер (1841-1886 pp.) у «Каноні затемнень» навів дані про всі затемнення з 1208 р. до н. е. до 2163 р. н.е. (близько 8 000 сонячних і 5 000 місячних затемнень). Бельгійські вчені у 1966 р. склали аналогічний канон затемнень із 1898 р. н.е. до 2510 р. н.е. (усього 1449 затемнень).



Про затемнення часто згадується в історичних хроніках. Маючи точний час затемнень та використовуючи згадки про них, можна встановити точні дати історичних подій. Панічний страх людей перед затемненнями та лихом, яке вони віщують, зумовлював припинення війн, відстрочення військових походів тощо. Так, за переказами, затемнення Сонця зупинило битву лідійців і мідян. Йдеться про сонячне затемнення 28 травня 585 р. до н.е., отже, встановлений точний час війни та інших подій, про які згадується в літописах, що відбувалися одночасно з нею.


База даних захищена авторським правом ©refs.in.ua 2016
звернутися до адміністрації

    Головна сторінка