Кутові розміри хвоста за координатами зірок приклад. Методи візуального спостереження комет. Сузір'я. Зоряні карти. Небесні координати

1. Сузір'я

Знайомитися зі зоряним небомтреба в безхмарну ніч, коли світло Місяця не заважає спостерігати слабкі зірки. Прекрасна картина нічного неба з розсипаними по ньому мерехтливими зірками. Число їх здається нескінченним. Але так тільки здається, поки ви не придивитеся і не навчитеся знаходити на небі знайомі групи зірок, незмінних за своїм взаємним розташуванням. Ці групи, названі сузір'ями, люди виділили тисячі років тому. Під сузір'ям розуміють область неба не більше деяких встановлених кордонів.Все небо розділене на 88 сузір'їв, які можна знаходити за характерним для них розташуванням зірок.

Багато сузір'їв зберігають свою назву з давніх-давен. Деякі назви пов'язані з грецькою міфологією, наприклад Андромеда, Персей, Пегас, деякі - з предметами, що нагадують фігури, що утворюються яскравими зіркамисузір'їв: Стріла, Трикутник,Терезита ін Є сузір'я, названі іменами тварин, наприклад Лев,Рак, Скорпіон.

Сузір'я на небосхилі знаходять, поєднуючи їх яскраві зірки прямими лініями в деяку фігуру, як показано на зіркових картах (див. зіркову карту в додатку VII, а також рис. 6, 7, 10). У кожному сузір'ї яскраві зірки здавна позначали грецькими літерами *, найчастіше найяскравішу зірку сузір'я - літерою α, потім літерами β, γ і т. д. у порядку алфавіту в міру спадання яскравості; наприклад, Полярна зіркає ж сузір'я Малої Ведмедиці.

* (Грецький алфавіт дано у додатку II.)

На рисунках 6 і 7 показано розташування головних зірок Великої Ведмедиці та фігура цього сузір'я, як його зображували на старовинних зіркових картах (спосіб знаходження Полярної зірки знайомий вам з курсу географії).

Неозброєним оком у безмісячну ніч можна побачити над горизонтом близько 3000 зірок. В даний час астрономи визначили точне місце розташування декількох мільйонів зірок, виміряли потоки енергії, що приходять від них, і склали списки-каталоги цих зірок.

2. Бачна яскравість та колір зірок

Вдень небо здається блакитним через те, що неоднорідності повітряного середовища найсильніше розсіюють блакитні промені сонячного світла.

Поза межами земної атмосфери небо завжди чорне, і на ньому можна спостерігати зірки та Сонце одночасно.

Зірки мають різну яскравість і колір: білий, жовтий, червоний. Чим червоніша зірка, тим вона холодніша. Наше Сонце відноситься до жовтих зірок.

Яскравим зіркам стародавні араби дали власні імена. Білі зірки: Вега в сузір'ї Ліри, Альтаїру сузір'ї Орла (видні влітку та восени), Сіріус- найяскравіша зірка піднебіння (видна взимку); червоні зірки: Бетельгейзеу сузір'ї Оріонаі Альдебарану сузір'ї Тельця (видні взимку), Антаресу сузір'ї Скорпіона (видний влітку); жовта Капелау сузір'ї Возничого (видна взимку) * .

* (Назви яскравих зірок дано у додатку IV.)

Найяскравіші зірки ще давнини назвали зірками 1-ї величини, а найслабші, видимі межі зору,- зірками 6-ї величини. Ця старовинна термінологія збереглася і зараз. До істинних розмірів зірок термін "зоряна величина" (позначається буквою m) відношення не має, вона характеризує світловий потік, що приходить на Землю від зірки. Прийнято, що з різниці в одну зіркову величину видима яскравість зірок відрізняється приблизно 2,5 разу. Тоді різниця в 5 зоряних величин відповідає різниці в яскравості рівно в 100 разів. Так, зірки 1-ї величини у 100 разів яскравіші за зірки б-ї величини. Сучасні методи спостережень дають змогу виявити зірки приблизно до 25 зіркової величини.

Точні виміри показують, що зірки мають як дробові, так і негативні зоряні величини, наприклад: для Альдебарана зіркова величина m=1,06, для Біги m=0,14, для Сіріуса m= - 1,58, для Сонця m= - 26,80.

3. Видимий добовий рух зірок. Небесна Сфера

Через осьового обертанняЗемлі зірки нам здаються такими, що переміщаються по небу. Якщо стати обличчям до південної сторони горизонту та спостерігати добовий рух зірок у середніх широтах північної півкулі Землі, то можна помітити, що зірки сходять на східній стороні горизонту, піднімаються понад усе над південною стороною горизонту та заходять на західній стороні, тобто вони рухаються ліворуч, по ходу годинникової стрілки (рис. 8). При уважному спостереженні можна побачити, що Полярна зірка майже змінює становища щодо горизонту. Все ж таки інші зірки описують протягом доби повні кола з центром поблизу Полярної. У цьому можна легко переконатися, проробивши в безмісячну ніч наступний досвід. Фотоапарат, встановлений на "нескінченність", направимо на Полярну зірку та надійно зміцнимо у цьому положенні. Відкриємо затвор при повністю відкритому об'єктиві на півгодини або на годину. Проявивши отриманий у такий спосіб знімок, побачимо у ньому концентричні дуги - сліди шляхів зірок (рис. 9). Загальний центр цих дуг - точка, яка залишається нерухомою при добовому русі зірок, умовно називається північним полюсомсвіту. Полярна зірка щодо нього дуже близька (рис. 10). Діаметрально протилежна йому точка називається південним полюсомсвіту. Для спостерігача північної півкулі Землі він перебуває під горизонтом.

Явлення добового руху зірок зручно вивчати, скориставшись математичною побудовою. небесною сферою, тобто уявною сферою довільного радіусу, центр якої знаходиться у точці спостереження. На поверхню цієї сфери проектують видимі положення всіх світил, а для зручності вимірювань будують ряд точок та ліній (рис. 11). Так, прямовисна лінія ZCZ", що проходить через спостерігача, перетинає небо над головою в точці зеніту Z. Діаметрально протилежна точка Z" називається надиром. Площина (NESW), перпендикулярна стрімкій лінії ZZ", є площиною горизонту - ця площина стосується поверхні земної кулі в точці, де розташований спостерігач (точка С на рис. 12). Вона ділить поверхню небесної сфери на дві півсфери: видиму, всі точки якої знаходяться над горизонтом і невидиму, точки якої лежать під горизонтом.

Ось видимого обертання небесної сфери, що з'єднує обидва поля світу(Р та Р") і проходить через спостерігача(С), називаютьвіссю миру(Рис. 11). Вісь світу для будь-якого спостерігача завжди буде паралельна осі обертання Землі (рис. 12). На горизонті під північним полюсом світу лежить точка півночі N (див. рис. 11 і 12), діаметрально протилежна їй точка S - точка півдня. Лінія NCS називається південною лінією(Рис. 11), так як уздовж неї на горизонтальній площині опівдні падає тінь від вертикально поставленого стрижня. (Як на місцевості провести полуденну лінію і як по ній і по Полярній зірці орієнтуватися на сторони горизонту, ви вивчали в. V класі в курсі фізичної географії.) Крапки сходуЕ та заходу W лежить на лінії горизонту. Вони відстоять від точок півночі N та півдня S на 90°. Через точку N, смуги світу, зеніт Z та точку S проходить площина небесного меридіана(див. рис. 11), що збігається для спостерігача С із площиною його географічного меридіана (див. рис. 12). Нарешті, площина (QWQ"E), що проходить через центр сфери (точку С) перпендикулярно до осі світу, утворює площину небесного екватора, Паралельну площині земного екватора (див. рис. 12). Небесний екватор ділить поверхню небесної сфери на дві півкулі: північнез вершиною в північному полюсі світу та південнез вершиною у південному полюсі світу.

4. Зіркові карти та небесні координати

Щоб зробити зіркову карту, що зображує сузір'я на площині, треба зазначити координати зірок. Координати зірок щодо горизонту, наприклад висота, хоч і наочні, але непридатні для складання карт, оскільки постійно змінюються. Потрібно використовувати таку систему координат, яка оберталася б разом із зоряним небом. Такою системою координат є екваторіальна система, вона так названа тому, що екватор служить тією площиною, від якої та в якій проводяться відліки координат. У цій системі однією координатою є кутова відстань світила від небесного екватора, звана відмінюванням δ (рис. 13). Воно змінюється в межах ±90° і вважається позитивним на північ від екватора та негативним на південь. Відмінювання аналогічне географічній широті.

Друга координата аналогічна географічній довготі і називається прямим сходженнямα.

Пряме сходження світила М вимірюється кутом між площинами великих кіл, один проходить через полюси світу і це світило М, а інший - через полюси світу і точку весняного рівнодення, що лежить на екваторі (див. мал. 13). Так назвали цю точку тому, що у ній Сонце буває (на небесній сфері) навесні 20-21 березня, коли день дорівнює ночі.

Пряме сходження відраховують по дузі небесного екватора від точки весняного рівнодення проти ходу годинникової стрілки, якщо дивитися з північного полюса. Воно змінюється в межах від 0 до 360 ° і називається прямим сходженням тому, що зірки, розташовані на небесному екваторі, сходять (і заходять) у порядку зростання їх прямого сходження. Оскільки це явище пов'язані з обертанням Землі, то пряме сходження прийнято виражати над градусах, а одиницях часу. За 24 години Земля (а нам здається, що зірки) здійснює один оборот - 360°. Отже, 360° відповідають 24 год, тоді 15°-1 год, 1°-4 хв, 15"-1 хв, 15"-1 с. Наприклад, 90° становлять 6 год, а 7 год 18 хв - 109°30".

В одиницях часу пряме сходження позначається на координатній сітці зіркових карт, атласів та глобусів, у тому числі і на карті, яка додається до підручника та "Шкільного астрономічного календаря".

Вправа 1

1. Що характеризує зоряна величина?

2. Чи є різниця між північним полюсом світу та точкою півночі?

3. Виразіть 9 год 15 хв 11 с у градусній мірі.

Завдання 1

1. За додатком VII ознайомтеся зі зверненням та монтажем рухомої картки зоряного неба.

2. За таблицею координат яскравих зірок, даною в додатку IV, знайдіть на зірковій карті деякі із зазначених зірок.

3. По карті відрахуйте координати декількох яскравих зірок і перевірте себе, використовуючи додаток IV.

ЯК СПОСТЕРІГАТИ КОМЕТИ

Віталій Невський

Спочатку розповім, що слід звертати увагу під час спостереження комети. Одна з найважливіших характеристик - зіркова величина комети, її необхідно оцінювати по одному з описаних нижче методів. Потім діаметр коми комети, ступінь конденсації, а за наявності хвоста - його довжина і позиційний кут. Це ті дані, які становлять цінність для науки.

Більше того, у коментарях до спостережень слід зазначити, чи спостерігалося фотометричне ядро ​​(не плутайте з істинним ядром, яке неможливо побачити в телескоп) і як воно виглядало: зіркоподібне або у вигляді диска, яскраве чи слабке. Для яскравих комет можливі такі явища як галоси, оболонки, відрив хвостів та плазмових утворень, наявність одразу кількох хвостів. Крім того, вже понад півсотні комет спостерігався розпад ядра! Трохи поясню ці явища.

• Галоси – концентричні дуги навколо фотометричного ядра. Вони добре помітні у відомої комети Hale-Bopp. Це пилові хмари, які регулярно викидаються з ядра, поступово віддаляються від нього і зникають на тлі атмосфери комети. Їх необхідно обов'язково замальовувати із зазначенням кутових розмірів та часу замальовки.
• Розпад ядра. Явище досить рідкісне, але вже спостерігалося більш ніж 50 комет. Початок розпаду можна помітити лише за максимальних збільшеннях, про що слід негайно повідомляти. Але потрібно бути обережним, щоб не сплутати розпад ядра з відривом плазмової хмари, що трапляється частіше. Розпад ядра зазвичай супроводжується різким збільшенням блиску комети.
• Оболонки - виникають на периферії кометної атмосфери (див. мал.), потім починають стискатися, ніби хлопаючись на ядрі. При спостереженні цього явища необхідно заміряти в кутових хвилинах висоту вертексу (V) - відстань від ядра до вершини оболонки і діаметр Р = Р1 + Р2 (Р1 і Р2 можуть бути нерівними). Ці оцінки необхідно робити кілька разів упродовж ночі.

Точність оцінки має бути не нижче +/-0.2 зіркової величини. Для того щоб досягти подібної точності спостерігач у процесі роботи протягом 5хв повинен робити кілька оцінок блиску бажано за різними зірками порівняння, знаходячи середнє значення зоряної величини комети. Саме таким чином отримане значення можна вважати досить точним, але ніяк не те, яке отримано в результаті лише однієї оцінки! У разі, коли точність не перевищує +/-0.3, після значення зоряної величини комети ставиться двокрапка (:). Якщо спостерігачеві не вдалося знайти комету, то він оцінює граничну зоряну величину для свого інструменту цієї ночі, при якій він ще зміг би спостерігати комету. В цьому випадку перед оцінкою ставиться ліва квадратна дужка ([).

У літературі наводиться кілька способів оцінок зоряної величини комети. Але найбільш застосовними залишаються метод Бобровнікова, Морріса та Сідгвіка.

Метод Бобровнікова.
Цей метод застосовується лише для комет, ступінь конденсації яких у межах 7-9! Його принцип полягає у виведенні окуляра телескопа з фокусу доти, доки позафокальні зображення комети і зірок порівняння не виявляться приблизно однакового діаметра. Повної рівності досягти неможливо, оскільки діаметр зображення комети завжди більший за діаметр зображення зірки. Слід враховувати, що позафокальне зображення зірки яскравість приблизно однакова, а комета виглядає плямою нерівномірної яскравості. Спостерігач повинен навчитися усереднювати яскравість комети по всьому її позафокальному зображенню та цю середню яскравість порівнювати із зірками порівняння. Порівняння яскравості позафокальних зображень комети та зірок порівняння можна проводити за методом Нейланд-Блажко.

Метод Сідгвіка.
Цей метод застосовується лише для комет, ступінь конденсації яких у межах 0-3! Його принцип полягає у порівнянні фокального зображення комети з позафокальним зображеннями зірок порівняння, що мають при розфокусуванні такі самі діаметри, що і фокальна комета. Спостерігач спочатку уважно вивчає зображення комети, "записуючи" її яскравість у пам'яті. Потім розфокусує зірки порівняння та оцінює записаний у пам'яті блиск комети. Тут потрібна певна навичка, щоб навчитися оцінювати блиск комети, записаний у пам'яті.

Метод Морріса.
Метод комбінує особливості методів Бобровнікова та Сідгвіка. його можна застосовувати для комет із будь-яким значенням ступеня конденсації! Принцип зводиться до наступної послідовності прийомів: набувають таке позафокальне зображення комети, яке має приблизно однорідну поверхневу яскравість; запам'ятовують розміри та поверхневу яскравість позафокального зображення комети; розфокусують зображення зірок порівняння таким чином, щоб їх розміри дорівнювали розмірам зображення комети, що запам'яталося; оцінюють блиск комети, порівнюючи поверхневі яскравості позафокальних зображень комети та зірок порівняння.

При оцінках блиску комет, у разі коли комета і зірки порівняння знаходяться на різній висоті над горизонтом, обов'язково повинна вводитися поправка на атмосферне поглинання! Особливо це суттєво, коли комета знаходиться нижче 45 градусів над горизонтом. Поправки слід брати з таблиці й у результатах обов'язково вказувати - вводилася чи поправка ні. При використанні поправки потрібно бути уважним, щоб не помилитися, чи слід додавати або віднімати. Припустимо, комета перебуває нижче зірок порівняння, у разі поправка віднімається з блиску комети; якщо комета вище зірок порівняння, то виправлення додається.

Для оцінок блиску комет використовують спеціальні зіркові стандарти. Не всі атласи і каталоги можна використовувати для цієї мети. З найдоступніших і найпоширеніших нині слід виділити каталоги Тихо2 і Дрепера. Не рекомендується, наприклад, такі каталоги як AAVSO чи SAO. Докладніше про це можна переглянути.

Якщо у вас немає рекомендованих каталогів, їх можна завантажити з інета. Прекрасним інструментом для цього є програма Cartes du Ciel.

Діаметр коми комети

Діаметр коми комети слід оцінювати, застосовуючи якомога менші збільшення! Помічено, що менше застосовується збільшення, тим більше діаметр коми, оскільки зростає контраст атмосфери комети стосовно фону неба. Сильно впливають на оцінку діаметра комети погана прозорість атмосфери та світлий фон неба (особливо при Місяці та міському засвіченні), тому в таких умовах необхідно бути дуже уважним при вимірі.

Існує кілька методів для визначення діаметра коми:

• За допомогою мікрометра, який нескладно зробити самому. Під мікроскопом натягнути у діафрагмі окуляра тонкі нитки через певні проміжки, а краще скористатися промисловим. Це найточніший метод.
• Метод "дрейфу". Заснований на тому, що при нерухомому телескопі комета, внаслідок добового обертання небесної сфери, буде повільно перетинати поле зору окуляра, проходячи за 1сек часу 15" дуги поблизу екватора. вздовж однієї нитки і, отже, перпендикулярно до іншої нитки хреста.Визначивши по секундоміру проміжок часу в секундах, за який кома перетинає перпендикулярну нитку, легко знайти діаметр коми в кутових хвилинах за формулою

  d = 0.25 * t * cos (б)

  де (б) – відмінювання комети, t – проміжок часу. Цей метод не можна застосовувати для комет, що у близполярной області при (б) > +70гр.!

• Спосіб порівняння. Його принцип заснований на вимірі коми комети за відомою кутовою відстанню між зірками, що знаходяться біля комети. Метод застосовується за наявності великомасштабного атласу, наприклад, Cartes du Ciel.

Її значення лежать у межах від 0 до 9.
0 – повністю дифузний об'єкт, рівномірної яскравості; 9 – практично зіркоподібний об'єкт. Найбільш наочно це можна уявити з малюнка

При визначенні довжини хвоста на вірність оцінки дуже впливають ті ж фактори, що і при оцінці коми комети. Особливо сильно дається взнаки міське засвічення, занижуючи значення і кілька разів, тому в місті свідомо не вийде точний результат.

Для оцінок довжини хвоста комети найкраще застосовувати метод порівняння по відомому кутовому відстані між зірок, так як при довжині хвоста в кілька градусів, можна використовувати доступні дрібномасштабні атласи. Для невеликих хвостів необхідний великомасштабний атлас, або мікрометр, оскільки метод "дрейфу" годиться лише у тому випадку, коли вісь хвоста збігається з лінією відмінювання, інакше доведеться виконувати додаткові обчислення. При довжині хвоста більше 10 градусів його оцінку необхідно проводити за формулою, тому що через картографічні спотворення помилка може досягти 1-2 градусів.

D = arccos * ,

де (а) і (б) - пряме сходження та відмінювання комети; (а") та (б") - пряме сходження і відмінювання кінця хвоста комети (а - виражено в градусах).

У комет існує кілька типів хвостів. Виділяють 4 основні типи:

I тип - прямий газовий хвіст, що майже збігається з радіус-вектором комети;

II тип - злегка відхиляється від радіус-вектора комети газово-пиловий хвіст;

III тип - пиловий хвіст, що стелиться вздовж орбіти комети;

IV тип - аномальний хвіст, спрямований у бік Сонця. Складається з великих порошин, які сонячний вітер не в змозі виштовхнути з коми комети. Дуже рідкісне явище, мені довелося його спостерігати лише в однієї комети C/1999H1 (Lee) у серпні 1999р.

Слід зазначити те що, що з комети то, можливо як один хвіст (найчастіше I типу) і кілька.

Однак для хвостів, довжина яких більше 10 градусів, зважаючи на картографічні спотворення, позиційний кут слід обчислювати за формулою:

Де (а) та (б) - координати ядра комети; (а") та (б") - координати кінця хвоста комети. Якщо виходить позитивне значення, воно відповідає шуканому, якщо негативне, то до нього необхідно додати 360, щоб отримати шукане.

Крім того, що ви отримали фотометричні параметри комети для того, щоб їх можна було опублікувати, потрібно вказати дату і момент спостереження за всесвітнім часом; характеристики інструменту та його збільшення; метод оцінки та джерело зірок порівняння, який використовувався для визначення блиску комети. Після чого ви можете зв'язатися зі мною, щоб надіслати ці дані.

Вузлові питання: 1. Поняття сузір'я. 2. Відмінність зірок по яскравості (світності), кольору. 3. Зоряна величина. 4. Видимий добовий рух зірок. 5. небесна сфера, її основні точки, лінії, площини. 6. Зіркова картка. 7. Екваторіальна СК.

Демонстрації та ТСО: 1. Демонстраційна рухлива карта піднебіння. 2. Модель небесної сфери. 3. Зірковий атлас. 4. Діапозитиви, фотографії сузір'їв. 5. Модель небесної сфери, географічний та зоряний глобуси.

Вперше зірки були позначені літерами грецького алфавіту. У сузір'ї атласу Байгера XVIII століття зникли малюнки сузір'їв. На карті вказуються зоряні величини.

Велика Ведмедиця - (Дубхе), (Мерак), (Фекда), (Мегрец), (Аліот), (Міцар), (Бенеташ).

Ліри – Вега, Лебедєва – Денеб, Волопаса – Арктур, Возничого – Капелла, Б. Пса – Сіріус.

Сонце, Місяць та планети на картах не вказані. Шлях Сонця показаний екліптикою римськими цифрами. На зіркових картах нанесено сітку небесних координат. Спостережуване добове обертання - явище здається - викликане дійсним обертанням Землі із заходу Схід.

Доказ обертання Землі:

1) 1851 фізик Фуко - маятник Фуко - довжина 67 м.

2) космічні супутники, фотографії.

Небесна сфера- уявна сфера довільного радіусу, що використовується в астрономії для опису взаємного положення світил на небосхилі. Радіус приймають за 1 Пк.

88 сузір'їв, 12 зодіакальних. Умовно можна поділити на:

1) літні – Ліра, Лебідь, Орел 2) осінні – Пегас з Андромедою, Кассіопея 3) зимові – Оріон, Б. Пес, М. Пес 4) весняні – Діва, Волопас, Лев.

Вертикальна лініяперетинає поверхню небесної сфери у двох точках: у верхній Z - зеніті- і в нижній Z" - надирі.

Математичний обрій - велике колона небесній сфері, площина якого перпендикулярна до прямовисної лінії.

Крапка Nматематичного горизонту називається точкою півночі, крапка S - точкою півдня. Лінія NS- називається південною лінією.

Небесним екваторомназивається велике коло, перпендикулярне осі світу. Небесний екватор перетинається з математичним горизонтом точках сходу Eі заходу W.

Небесним меридіаномназивається велике коло небесної сфери, що проходить через зеніт Z, полюс світу Р, південний полюс світу Р", Надір Z".

Домашнє завдання: § 2.

Сузір'я. Зоряні карти. Небесні координати.

1. Опишіть, які добові кола описували зірки, якби астрономічні спостереження проводилися: на Північному полюсі; на екваторі.

Видимо рух всіх зірок відбувається по колу, паралельному горизонту. Північний полюс світу під час спостереження з Північного полюса Землі перебуває у зеніті.

Всі зірки піднімаються під прямими кутами до горизонту у східній частині неба і також заходять за горизонт у західній. Небесна сфера обертається навколо осі, що проходить через полюси світу, розташовані на екваторі точно на лінії горизонту.

2. Виразіть 10 год 25 хв 16 з градусною мірою.

Земля за 24 год робить один оборот – 360 о. Отже, 360 про відповідає 24 год, тоді 15 про - 1 год, 1 про - 4 хв, 15 / - 1 хв, 15 / / - 1 с. Таким чином,

1015 про + 2515 / + 1615 // = 150 про + 375 / +240 / = 150 про + 6 про +15 / +4 / = 156 про 19 /.

3. Визначте за зірковою картою екваторіальні координати Веги.

Замінимо назву зірки літерним позначенням (Ліри) та знайдемо її положення на зірковій карті. Через уявну точку проводимо коло відміни до перетину з небесним екватором. Дуга небесного екватора, яка лежить між точкою весняного рівнодення і точкою перетину кола відмінювання зірки з небесним екватором, є прямим сходженням цієї зірки, відрахованим уздовж небесного екватора назустріч видимому добовому наверненню небесної сфери. Кутова відстань, відрахована по колу відміни від небесного екватора до зірки, відповідає відмінюванню. Таким чином, = 18 год 35 м = 38 о.

Накладне коло зіркової карти повертаємо так, щоб зірки перетнули східну частину горизонту. На лімбі, навпроти позначки 22 грудня, знаходимо місцевий час її сходу. Маючи в своєму розпорядженні зірку в західній частині горизонту, визначаємо місцевий час заходу зірки. Отримуємо

5. Визначити дату верхньої кульмінації зірки Регул о 21 год за місцевим часом.

Встановлюємо накладне коло так, щоб зірка Регул (Льва) знаходилася на лінії небесного меридіана (0 h - 12 hшкали накладного кола) на південь від північного полюса. На лімбі накладного кола знаходимо позначку 21 і навпаки на краю накладного кола визначаємо дату - 10 квітня.

6. Обчислити, у скільки разів Сіріус яскравіший за Полярну зірку.

Прийнято вважати, що з різниці в одну зіркову величину видима яскравість зірок відрізняється приблизно 2,512 разу. Тоді різницю в 5 зіркових величин складе відмінність у яскравості рівно в 100 разів. Так зірки 1-ї величини у 100 разів яскравіші за зірки 6-ї величини. Отже, різниця видимих ​​зоряних величин двох джерел дорівнює одиниці, коли один з них яскравіший за інший (ця величина приблизно дорівнює 2,512). У випадку відношення видимої яскравості двох зірок пов'язані з різницею їх видимих ​​зоряних величин простим співвідношенням:

Світила, яскравість яких перевершує яскравість зірок m, мають нульові та негативні зоряні величини.

Зіркові величини Сіріуса m 1 = -1,6 та Полярної зірки m 2 = 2,1, знаходимо у таблиці.

Прологарифмуємо обидві частини зазначеного вище співвідношення:

Таким чином, . Звідси. Т. е. Сиріус яскравіший за Полярну зірку в 30 разів.

Примітка: використовуючи статечну функцію, також отримаємо відповідь на питання задачі

7. Як ви вважаєте, чи можна долетіти на ракеті до якогось сузір'я?

Сузір'я - це умовно певний ділянку піднебіння, не більше якого виявилися світила, що від нас різних відстанях. Тому вираз «долетіти до сузір'я» не має сенсу.

Предмет: Астрономія.
Клас: 10 11
Вчитель: Єлакова Галина Володимирівна.
Місце роботи: Муніципальна бюджетна загальноосвітня установа
«Середня загальноосвітня школа№7» г Канаш Чуваської Республіки
Перевірна робота на тему «Комети, метеори та метеорити».
Перевірка та оцінка знань – обов'язкова умоварезультативності навчального процесу
Тестовий тематичний контроль може проводитися письмово або за групами з різним
рівнем підготовки. Подібна перевірка досить об'єктивна, економна за часом,
забезпечує індивідуальний підхід. Крім того, учні можуть використати тести
для підготовки до заліків та ВПР. Використання запропонованої роботи не виключає
застосування та інших форм та методів перевірки знань та умінь учнів, таких як
усне опитування, підготовка проектних робіт, рефератів, доповідей, есе тощо.
Варіант I:
1. Яким був загальний історичний погляд на комети?



2. Чому комета віддаляється від Сонця хвостом уперед?
А. Кометні хвости утворюються внаслідок тиску сонячного випромінювання, яке
завжди спрямовано від Сонця, тому хвіст комети завжди спрямований від Сонця.
Б. Кометні хвости утворюються внаслідок тиску сонячного випромінювання та сонячного
вітру, які завжди спрямовані від Сонця, так що хвіст комети також завжди спрямований
від сонця.
В. Кометні хвости утворюються в результаті сонячного вітру, який завжди спрямований
від Сонця, тому хвіст комети завжди спрямований від Сонця.
3. Що таке «падаюча зірка»?
А. Дуже маленькі тверді частинки, що обертаються навколо Сонця.
Б. Це смужка світла, яка стає видною в момент повного згоряння метеорного.
тіла.
В. Це шматок каменю або металу, що прилетів із космічних глибин.
4. Як можна відрізнити на зоряному небі астероїд від зірки?
А. По переміщенню щодо зірок.
Б. По витягнутих (з великим ексцентриситетом) еліптичних орбіт.
В. Астероїди не змінюють свого становища на зоряному небі.
5. Чи можна на Місяці спостерігати метеори?
А. Так, метеори можна спостерігати скрізь.
Б. Ні, через відсутність атмосфери.
В. Так, метеори можна спостерігати на Місяці, тому що відсутність атмосфери ролі не відіграє.
6. Де в Сонячній системі розташовані орбіти більшості астероїдів? Чим
Орбіти деяких астероїдів відрізняються від орбіт великих планет?
А. Між орбітами Урана та Юпітера. Орбіти відрізняються малим ексцентриситетом.
Б. Між орбітами Марса та Юпітера. Орбіти відрізняються малим ексцентриситетом.
В. Між орбітами Марса та Юпітера. Орбіти вирізняються великим ексцентриситетом.
7. Як виявили, що деякі астероїди мають неправильну форму?
А. За зміною їхньої видимої яскравості.
Б. По переміщенню щодо зірок.
В. По витягнутих (з великим ексцентриситетом) еліптичних орбіт.

8. У чому особливість астероїдів, що становлять групу «троянців»? Відповідь
обґрунтуйте.
А. Астероїди разом з Юпітером та Сонцем утворюють рівносторонній трикутник і
рухаються навколо Сонця так само, як Юпітер, але попереду нього.
Б. Астероїди разом з Юпітером та Сонцем утворюють рівносторонній трикутник і
рухаються навколо Сонця так само, як Юпітер, але або попереду нього, або позаду нього.
В. Астероїди разом з Юпітером та Сонцем утворюють рівносторонній трикутник і
рухаються навколо Сонця так само, як Юпітер, але тільки за ним.
9. Іноді у комети утворюється по два хвости, один з яких спрямований
Сонцю, а інший – від Сонця. Чим це можна пояснити?
А. Хвіст, спрямований до Сонця, складається з більших частинок, для яких сила
сонячного тяжіння більше сили, що відштовхує його променів.
10. Пролітає повз Землю з відривом 1 а.е. комета має хвіст з
кутовим
розміром 0°.5. Оцініть довжину хвоста комети за кілометри.
≈
1,3 ∙ 106 км.
А.
≈
Б.
13 ∙ 106 км.
≈
Ст.
0,13 ∙ 106 км.
Варіант ІІ:
1. Які сучасні астрономічні уявлення про комети?
А. Комети вважалися надприродними явищами, які приносять людям нещастя.
Б. Комети – це члени Сонячної системи, які у своєму русі підкоряються
закони фізики і не мають містичного значення.
2. Вкажіть правильні відповіді змін у зовнішньому вигляді комети в міру її
руху по орбіті навколо Сонця.
А. Комета далеко від Сонця, вона складається з ядра (замерзлих газів та пилу).
Б. У міру наближення до Сонця утворюється кома.
В. У безпосередній близькості від Сонця утворюється хвіст.
Г. У міру віддалення від Сонця кометна речовина замерзає.
Д. На великій відстані від Сонця кома та хвіст зникають.
Є. Усі відповіді вірні.
3. Підберіть до кожного опису правильну назву: (а) «Зірка, що падає». 1.
Метеор; (б) Маленька частинка, що обертається навколо Сонця. 2. Метеорит; (В)
Тверде тіло, що досягає поверхні Землі. 3. Метеорне тіло.
А. (а) 1; (б) 3; (в 2.
Б. (а) 3; (б) 1; (в 2.
В. (а) 2; (б) 1; (у 3.
4. Ахілес, Кваоар, Прозерпіна, Феміда, Юнона. Вкажіть зайве у цьому списку
та обґрунтуйте свій вибір.
Ахіллес ім'я, взяте з античної міфології, астероїд головного пояса.
Б. Кваоар - він належить поясу Койпера, названий ім'ям божества творця у
індіанців племені Тонгва.
В. Прозерпіна ім'я, взяте з античної міфології, астероїд головного поясу.
Г. Феміда ім'я, взяте з античної міфології, астероїд головного пояса.
Д. Юнона ім'я, взяте з античної міфології, астероїд головного пояса.
5. Які зміни у русі комет викликають обурення з боку
Юпітера?
А. Змінюється форма орбіти комети.
Б. Змінюється період обігу комети.

В. Змінюються форми орбіти та період звернення комети.
6. У якому стані знаходиться речовина, що становить ядро ​​комети та її
хвіст?
А. Ядро комети тверде тіло, Що складається з суміші замерзлих газів та твердих частинок
тугоплавких речовин, хвіст – розріджений газ та пил.
Б. Хвіст комети – тверде тіло, що складається із суміші замерзлих газів та твердих частинок
тугоплавких речовин, ядро ​​– розріджений газ та пил.
В. Ядро і хвіст комети – тверде тіло, що складається із суміші замерзлих газів та твердих
частинок тугоплавких речовин.
7. Які з перерахованих явищ можна спостерігати на Місяці: метеори, комети,
затемнення, полярні сяйва.
А. Через відсутність атмосфери на Місяці там не можна спостерігати метеори та полярні
сяйва. Комети та сонячні затемненняможна бачити.
Б. На Місяці там можна спостерігати метеори та полярні сяйва. Комети та сонячні
затемнення немає.
В. Можна спостерігати усі перелічені явища.
8. Як можна оцінити лінійні розміри астероїда, якщо його кутові розміри
не можна виміряти навіть за спостереженні в телескоп?
А. Знаючи відстань від Землі та від Сонця, і прийнявши деяку середню величину
Відбивної здатності поверхні астероїда можна оцінити його лінійні розміри.
Б. Знаючи відстань від Землі та від Сонця можна оцінити його лінійні розміри.
В. Знаючи деяку середню величину відбивної здатності поверхні астероїда
можна оцінити його лінійні розміри.
9. «Якщо хочеш побачити комету, варту уваги, треба вибратися за межі
нашої Сонячної системи, туди, де вони можуть розвернутися, розумієш? Я друг
мій, побачив там такі екземпляри, які б не могли влізти навіть у орбіти
наших найвідоміших комет – хвости у них обов'язково звисали назовні».
Чи правильне висловлювання?
А. Так, тому що за межами Сонячної системи і далеко від інших подібних систем
Комети мають такі хвости.
Б. Ні, тому що за межами Сонячної системи і далеко від інших подібних систем
комети не мають хвостів і мають нікчемні розміри.
10. Порівняйте причини світіння комети та планети. Чи можна помітити
відмінності у спектрах цих тіл? Дайте розгорнуту відповідь.
Відповіді:
Варіант I: 1 – А; 2 - Б; 3 – Б; 4 – А; 5 - Б; 6 – У; 7 – А; 8 - Б; 9 – А; 10 - А.
Варіант ІІ: 1 - Б; 2 – Е; 3-А; 4 Б; 5 - В; 6 – А; 7 – А; 8А; 9 - Б;
.α
Варіант I:
Розв'язання задач №10: Припустимо, що хвіст комети спрямований перпендикулярно до променя
зору. Тоді його довжину можна оцінити так. Позначимо кутовий розмір хвоста
/2α можна знайти з прямокутного трикутника, одним із катетів
Половину цього кута
якого є половина довжини хвоста комети p/2, а іншим - відстань від Землі до
° .5 малий, тому можна приблизно вважати, що
комети L. Тоді tg
його тангенс дорівнює самому куту (вираженому в радіанах). Тоді ми можемо записати, що α
≈
150 ∙ 106 км, отримуємо p
Звідси, згадуючи, що астрономічна одиниця становить
1,3 ∙ 106 км.
α
/2 = p/2 L. Кут 0
150 ∙ 106 ∙ (0.5/57)
p/L.
≈ α ≈
L ∙

Є й інший варіант оцінки. Можна помітити, що комета пролітає від Землі на
відстані, що дорівнює відстані від Землі до Сонця, а її хвіст має кутовий розмір,
дорівнює видимому кутовому діаметру Сонця на земному небі. Отже, лінійний
розмір хвоста дорівнює діаметру Сонця, величина якого близька до отриманого вище
результату. Однак у нас немає інформації про те, як орієнтований хвіст комети
просторі. Тому слід зробити висновок, що отримана вище оцінка довжини хвоста -
це мінімальне можливе значення. Таким чином, підсумкова відповідь виглядає так: довжина
хвоста комети не менше 1.3 мільйона кілометрів.
Варіант ІІ:
Вирішення задачі №4: Зайвий Кваоар, т.к. він належить до пояса Койпера. Усе
Інші об'єкти - астероїди головного пояса. Усі перелічені астероїди головного
пояси мають імена, взяті з античної міфології, а назва «Кваоар» явно має
інші семантичні коріння. Кваоар був названий ім'ям божества творця індіанців
племені Тонгва.
Розв'язання задачі №10: Ядро комети та пил, що знаходиться в голові та хвості комети,
відбивають сонячне світло. Гази, що входять до складу голови та хвоста, самі світяться за рахунок
енергії, що отримується від Сонця. Планети відбивають сонячне світло. Так що в обох
В спектрах будуть спостерігатися лінії поглинання, характерні для сонячного спектру. До
цим лініям у спектрі планети додається лінії поглинання газів, що становлять
атмосферу планети, а спектрі комети – лінії випромінювання газів, які входять до складу
комети.
Література:
1. Г. І. Малахова, Є.К. Страут « Дидактичний матеріалз астрономії»: Посібник для
вчителі. М: просвітництво, 1989.
2. Моше Д. Астрономія: Кн. для учнів. Пров. з англ. / За ред. А.А. Гурштейн. - М.:
Освіта, 1985.
3. В.Г. Сурдін. Астрономічні олімпіади. Завдання з рішеннями – Москва, Видавництво
Навчально-наукового центру довузівської підготовки МДУ, 1995.
4. В.Г. Сурдін. Астрономічні завдання з рішеннями - Москва, УРСС, 2002.
5. Завдання Московської астрономічної олімпіади. 19972002. За ред. О.С.
Угольникова, В.В. Чичмаря - Москва, МІТО, 2002.
6. Завдання Московської астрономічної олімпіади. 2003-2005. За ред. О.С.
Угольникова, В.В. Чичмаря - Москва, МІТО, 2005.
7. А.М. Романів. Цікаві питанняз астрономії і не тільки - Москва, МЦНМО,
2005.
8. Всеросійська олімпіада школярів з астрономії. Авт.сост. А.В. Засув та ін.
Москва, Федеральне агентство з освіти, АПК та ППРО, 2005.
9. Всеросійська олімпіада школярів з астрономії: зміст олімпіади та
підготовка конкурсантів Авт.сост. О. С. Угольников - Москва, Федеральне агентство
за освітою, АПК та ППРО, 2006 (у пресі).
Ресурси мережі Інтернет:
1. Офіційний сайт усіх Всеросійських олімпіад, створений за ініціативою
Міністерства освіти та науки Російської Федераціїта Федерального агентства з
освіті http://www.rusolymp.ru
2. Офіційний сайт Всеросійської астрономічної олімпіади
http://lnfm1.sai.msu.ru/~olympiad
3. Сайт Астрономічних олімпіад СанктПетербурга та Ленінградської області -
завдання та рішення http://school.astro.spbu.ru

«Існує лише один безпомилковий спосіб визначення місця та напрямки шляху судна в море – астрономічний, і щасливий той, хто знайомий з ним!», – цими словами Христофора Колумба ми відкриваємо цикл нарисів – уроків астронавігації.

Морська астронавігація зародилася в епоху великих географічних відкриттів, коли «на дерев'яних кораблях плавали залізні люди», протягом століть ввібрала досвід багатьох поколінь мореплавців. За останні десятиліття вона збагатилася новими вимірювальними та обчислювальними засобами, новими методами вирішення навігаційних завдань; супутникові навігаційні системи, що недавно з'явилися, у міру їх подальшого розвитку зроблять всі труднощі судноводіння надбанням історії. Роль морської астронавігації (від грецького астрою - зірка) залишається виключно важливою й у наші дні. Мета нашої серії нарисів - познайомити судноводіїв-любителів з доступними в умовах яхтового плавання сучасними способами астрономічного орієнтування, які найчастіше використовуються у відкритому морі, але можуть бути застосовані і в тих випадках прибережного плавання, коли берегові орієнтири не видно або їх не впізнати.

Спостереження небесних орієнтирів (зірок, Сонця, Місяця та планет) дозволяють мореплавцям вирішувати три основні завдання (рис. 1):

• 1) вимірювати час із достатньою для наближеного орієнтування точністю;
• 2) визначати напрямок руху судна навіть за відсутності компаса та поправку компаса, якщо він є;
• 3) визначати точне географічне місце судна та контролювати правильність його шляху.

Залежно від застосовуваних морехідних інструментів, посібників та обчислювальних засобів точність вирішення астронавігаційних завдань буде різною. Для можливості їх вирішення в повному обсязі та з цілком достатньою для плавання у відкритому морі точністю (похибка місця – не більше 2-3 миль, у виправленні компасу – не більше 1°) необхідно мати:

• навігаційний секстан і хороший вологозахищений годинник (краще електронні або кварцові);
• транзисторний радіоприймач для прийому сигналів часу та мікрокалькулятор типу «Електроніка» (цей мікрокалькулятор повинен мати введення кутів у градусній мірі, забезпечувати обчислення прямих та зворотних тригонометричних функцій, виконувати всі арифметичні операції; найбільш зручна «Електроніка» БЗ-34); за відсутності мікрокалькулятора можна користуватись математичними таблицями або спеціальними таблицями «Висоти та азимути світил» («ВАС-58»), виданими Головним управлінням навігації та океанографії;
• морський астрономічний щорічник (МАЙ) або інший посібник для розрахунку координат світил.

За відсутності на судні якогось із перерахованих вище засобів астронавігації сама можливість астронавігаційного орієнтування зберігається, але знижується його точність (залишаючись, однак, цілком задовільною для багатьох випадків плавання на яхті). До речі, деякі інструменти та обчислювальні засоби настільки прості, що можуть бути виготовлені самостійно.

Астронавігація - це наука, а й мистецтво - мистецтво спостерігати світила у морських умовах і безпомилково виконувати обчислення. Нехай початкові невдачі вас не розчаровують: трохи терпіння і з'являться необхідні навички, а разом із ними прийде високе задоволення мистецтвом плавання поза видимістю берегів.

Всі методи астронавігації, які ви освоюватимете, багаторазово перевірені на практиці, вони вже не раз послужили хорошу службу морякам у найкритичніших ситуаціях. Не відкладайте їх освоєння «на потім», опановуйте їх під час підготовки до плавання; успіх походу вирішується на березі!

Астронавігація, як і вся астрономія, – наука спостережлива. Її закони та методи виведені із спостережень видимого руху світил, із залежності між географічним місцем спостерігача та видимими напрямками на світила. Тому вивчення астронавігації ми і почнемо зі спостережень світил – навчимося їх упізнавати; принагідно ознайомимося з необхідними нам надалі початками сферичної астрономії.

Небесні орієнтири

Для орієнтування на морі використовуються лише найяскравіші зірки, їх називають навігаційними. Найчастіше навігаційні зірки, що спостерігаються, перераховані в табл. 1; повний каталог навігаційних зірок є в травні.

Картина зоряного неба неоднакова в різних географічних районах, у різні сезони року та у різний час доби.

Приступаючи до самостійного пошуку навігаційних зірок у північній півкулі Землі, за допомогою компаса визначте напрямок на точку Півночі, розташовану на горизонті (позначена літерою N на мал. 2). Над цією точкою на кутовому відстані, що дорівнює географічній широті вашого місця φ, розташована зірка Полярна - найяскравіша серед зірок сузір'я Малої Ведмедиці, що утворюють фігуру ковша з вигнутою ручкою (Малого Ківша). Полярну позначають грецькою літерою «альфа» і називають α Малої Ведмедиці; вона вже кілька століть використовується мореплавцями як основний навігаційний орієнтир. За відсутності компаса напрямок на північ легко визначається як напрямок на Полярну.

Як масштаб для грубого вимірювання кутових відстаней на небосхилі можна застосовувати кут між напрямками від вашого ока на кінчики великого та вказівного пальців витягнутої руки (рис. 2); це приблизно 20 °.

Видимий блиск зірки характеризується умовним числом, яке називають зірковою величиною та позначають буквою m. Шкала зоряних величин має вигляд:

Земна атмосфера спостерігається нами у формі небесного склепіння (рис. 3), плескатого над головою. У морських умовах вночі відстань до горизонту здається приблизно вдвічі більшою, ніж відстань до точки зеніту Z (від арабського замт - верх), що розташована над головою. Вдень видима плескатість небосхилу може зрости в півтора-два рази в залежності від хмарності та доби.

Внаслідок дуже великих відстаней до небесних світил вони видаються нам рівновіддаленими та розташованими на небосхилі. З цієї ж причини взаємне розташування зірок на небосхилі змінюється дуже повільно - наше зоряне небо мало чим відрізняється від зоряного неба Стародавньої Греції. Лише найближчі до нас небесні тіла – Сонце, планети, Місяць помітно переміщуються на фойє сузір'їв – фігур, утворених групами взаємонерухомих зірок.

Сплюснутість небосхилу призводить до спотворення окомірної оцінки величини видимої висоти світила. вертикального кута h між напрямком на горизонт та напрямком на світило. Ці спотворення особливо великі за малих величин висот. Отже, ще раз відзначимо: висота світила, що спостерігається, завжди більше істинної його висоти.

Напрямок на спостережуване світило визначається його істинним пеленгом ІП - кутом у площині горизонту між напрямком на Північ і лінією пеленга світила ОД, яка виходить перетином вертикальної площини, що проходить через світило, і площині горизонту. ІП світила вимірюється від точки Півночі по дузі горизонту у бік точки Сходу в межах 0-360°. Справжній пеленг Полярний дорівнює 0 ° з похибкою трохи більше 2 °.

Впізнавши Полярну, знайдіть на небосхилі сузір'я Великої Ведмедиці (див. рис. 2), яке іноді називають Великий Ківш: воно розташоване на відстані 30 ° -40 від Полярної, причому всі зірки цього сузір'я - навігаційні. Якщо ви навчилися впевнено розпізнавати Велику Ведмедицю, то зможете знаходити Полярну без допомоги компаса - вона знаходиться у напрямку від зірки Мерак (див. табл. 1) на зірку Дубге на відстані, що дорівнює 5 відстаней між цими зірками. Симетрично Великій Ведмедиці (щодо Полярної) розташоване сузір'я Кассіопеї з навігаційними зірками Кафф (β) та Шедар (α). У морях, що омивають береги СРСР, всі згадані нами сузір'я вночі видно над горизонтом.

Знайшовши Велику Ведмедицю та Кассіопею, неважко впізнати розташовані поблизу них інші сузір'я та навігаційні зірки, якщо скористатися картою зоряного неба (див. рис. 5). При цьому корисно знати, що дуга на небосхилі між зірками Дубге і Беветнаш приблизно дорівнює 25 °, а між зірками β і ε Кассіопеї - близько 15 °; ці дуги також можна застосовувати як масштаб для наближеної оцінки кутових відстаней на небі.

Внаслідок обертання Землі навколо своєї осі спостерігається видиме нами обертання небосхилу у бік Заходу навколо напряму на Полярну; щогодини зоряне небо повертається на 1 год = 15°, щохвилини на 1 м = 15", а за добу на 24 год = 360°.

2. Річний рух Сонця на небосхилі та сезонні зміни виду зоряного неба. Протягом року Земля здійснює в космічному просторі повний обіг навколо Сонця. Напрямок з Землі, що рухається, на Сонці з цієї причини безперервно змінюється; Сонце описує показану на зірковій карті пунктирну криву, яку називають екліптикою.

Очевидне місце Сонця робить за екліптикою свій річний рух у напрямку, протилежному видимому добовому обертанню зоряного неба. Швидкість цього річного руху невелика і дорівнює І/добу (або 4 м/добу). У різні місяці Сонце проходить різні сузір'я, що утворюють на небі зодіакальний пояс (коло тварин). Так, у березні Сонце спостерігається в сузір'ї Риб, а далі послідовно в сузір'ях Овна, Тельця, Близнюків, Рака, Лева, Діви, Терезів, Скорпіона, Стрільця, Козерога, Водолія.

Сузір'я, розташовані на одній півсфері із Сонцем, засвічуються ним і вдень не видно. Опівночі на півдні видно сузір'я, що віддаляються від місця Сонця в дану календарну дату на 180 ° = 12 год.

Сукупність швидкого видимого добового руху зірок і повільного річного руху Сонця призводить до того, що спостерігалася сьогодні в даний моменткартина зоряного неба завтра буде видно на 4 м раніше, через 15 діб – на

3. Географічне та видиме місце світила. Карта зоряного неба. Зоряний глобус. Наша земля має сферичну форму; тепер це наочно доводить її знімки, виконані космічними станціями.

У навігації вважають, що Земля має форму правильної кулі, на поверхні якої місце яхти визначають дві географічні координати:

Географічна широта φ (рис. 4) – кут між площиною земного екватора eqі напрямом прямовисної лінії (напрямком сили тяжіння) у точці спостережень О. Цей кут вимірюється дугою географічного меридіана місця спостерігача (коротко - місцевого меридіана) еОвід площини екватора у бік найближчого до місця спостережень полюса Землі не більше 0°-90°. Широта може бути північною (позитивною) або південною (негативною). На рис. 4 широта місця О дорівнює φ = 43 ° N. Широта визначає положення географічної паралелі - малого кола, паралельного екватору.

Географічна довгота λ - кут між площинами початкового географічного меридіана (згідно з міжнародною угодою він проходить через Грінвічську обсерваторію в Англії - Г на рис. 4) та площиною місцевого меридіана спостерігача. Цей кут вимірюється дугою земного екватора е гр у бік Сходу (або Заходу) в межах 0 ° -180 °. На рис. 4 довгота місця дорівнює λ = 70 ° O st. Довгота визначає становище місцевого меридіана.

Напрямок місцевого меридіана в точці спостережень визначається напрямом сонячної тіні опівдні від вертикально встановленого жердини; опівдні ця тінь має найкоротшу довжину, на горизонтальному майданчику вона утворює полуденну лінію N-S(Див. рис. 3). Будь-який місцевий меридіан проходить через географічні полюси Р n і P s , яке площину - через вісь обертання Землі P n P s і прямовисну лінію OZ.

Промінь світла від віддаленого світила * приходить у центр Землі за напрямом *Ц, перетинаючи земну поверхню у якійсь точці σ. Уявімо, що з центру Землі довільним радіусом описана допоміжна сфера (небесна сфера). Цей же промінь перетне небесну сферу в точці σ". Точку σ називають географічним місцем світила (ГМС), а точку σ" - видимим місцем світила на сфері. По рис. 4. видно, що положення ГМС визначають географічну шпроту φ* і географічну довготу λ*.

Аналогічно визначається положення видимого місця світила на небесній сфері:

• дузі меридіана ГМС φ* дорівнює дуга δ небесного меридіана, що проходить через видиме місце світила; ця координата па сфері називається відмінюванням світила, воно вимірюється так само, як широта;
• дуга земного екватора λ* дорівнює дузі t гр небесного екватора; у сфері ця координата називається гринвичским годинниковим кутом, він вимірюється як і, як довгота, чи, у круговому рахунку - завжди у бік Заходу, не більше від 0° до 360°.

Положення меридіана видимого місця світила на небесній сфері можна визначити не тільки щодо небесного мерідіана Грінвіча. Приймемо за початок відліку ту точку небесного екватора, де Сонце видно 21 березня. Цього дня починається весна для північної півкулі Землі, день дорівнює ночі; Згадана точка називається точкою Весни (або точкою Овна) і позначається знаком Овна - ♈, як показано на зірковій карті.

Дуга екватора від точки Весни до меридіана видимого місця світила, що вважається у бік видимого добового руху світил від 0° до 360°, називається зоряним кутом (або зоряним доповненням) і позначається τ*.

Дуга екватора від точки Весни до меридіана видимого місця світила, що вважається у бік власного річного руху Сонця по небесній сфері, називається прямим сходженням α (на рис. 5 воно дано у часовій мірі, а зоряний кут - у градусній мірі). Координати навігаційних зірок показані у табл. 1; очевидно, що знаючи τ°, завжди можна знайти

Дуга небесного екватора від місцевого меридіана (його південної частини P n ZEP s) до меридіана світила називається місцевим кутом годинника світилам позначається t. По рис. 4 видно, що t відрізняється від t гр на величину довготи місця спостерігача:

Внаслідок видимого добового руху світил їх годинникові кути безперервно змінюються. Зоряні кути з цієї причини не змінюються, оскільки початок їхнього відліку (точка Весни) обертається разом із небозводом.

Місцевий годинник точки Весни називають зоряним часом; воно завжди вимірюється у бік Заходу від 0 ° до 360 °. Глазомірно його можна визначити за становищем на небосхилі меридіана зірки Кафф (β Кассіопеї) щодо місцевого небесного меридіана. По рис. 5 видно, що завжди

Корисно знати, що при δ N > 90 ° - N N світило в північній півкулі Землі завжди рухається над горизонтом, при δ 90 ° - N N воно не спостерігається.

Механічною моделлю небесної сфери, що відтворює вигляд зоряного неба та всі розглянуті вище координати, є зоряний глобус (рис. 6). Цей навігаційний прилад дуже корисний у далекому плаванні: за його допомогою можна вирішувати всі завдання астронавігаційного орієнтування (при кутовій похибці результатів вирішення не більше 1,5-2° або при похибці в часі не більше 6-8 хв.) Перед роботою глобус встановлюють по широті місця спостережень (показано на рис. 6) і за місцевим зоряним часом t γ правила обчислення якого на термін спостережень будуть пояснені далі.

За бажання спрощений зоряний глобус можна виготовити зі шкільного глобуса, якщо нанести на його поверхню видимі місця зірок, керуючись табл. I та картою зоряного неба. Точність вирішення завдань на такому глобусі буде дещо нижчою, але достатня для багатьох випадків орієнтування у напрямку руху яхти. Зауважимо також, що зіркова карта дає пряме зображення сузір'їв (оскільки їх бачить спостерігач), але в зоряному глобусі видно їх зворотні зображення.

Впізнання навігаційних зірок

Кожна схема відповідає вечірнім спостереженням у певний час року: навесні (рис. 1), влітку (рис. 2), восени (рис. 3), та взимку (рис. 4) або - ранковим спостереженням навесні (рис. 2), влітку (рис. 3), восени (рис. 4) та взимку (рис. 1). Кожна сезонна схема може бути використана і в іншу пору року, але вже в інший час доби.

Для вибору підходящої до запланованого часу спостережень сезонної схеми служить табл. 1. Входити в цю таблицю треба за найближчою до наміченої вами календарною датою спостережень і так званим «меридіанним» часом доби ТМ.

Меридіанний час із допустимою похибкою трохи більше півгодини можна легко отримати, зменшивши прийняте біля СРСР з 1981 р. зимовий час на 1 годину, а літній час - на 2 години. Правила розрахунку Т морських умовах за прийнятим на борту яхти судовим часом пояснюються в наведеному нижче прикладі. У двох нижніх рядках таблиці для кожної сезонної схеми вказано відповідний їй зоряний час t М та відлік зоряного кута τ До за шкалами зіркової карти МАЕ; ці величини дозволяють визначити, який із меридіанів зіркової карти у намічений час спостережень збігається з меридіаном вашого географічного місця.

При початковому освоєнні правил розпізнавання навігаційних зірок необхідно підготуватися до спостережень заздалегідь; використовуються і мапа зоряного неба, і сезонна схема. Орієнтуємо зіркову карту біля; від точки півдня на горизонті по небосхилу у бік північного полюса світу розташується той меридіан екваторіальної зіркової карти, який оцифрований величиною t М, тобто для наших сезонних схем - 12 Ч, 18 Ч, 0(24) Ч і 6 Ч. Цей меридіан та показаний пунктиром на сезонних схемах. Півширина кожної із схем становить приблизно 90° = 6 год; тому через годину внаслідок обертання зоряного неба на захід пунктирний меридіан зміститься до лівої кромки схеми, а її центральні сузір'я - до правої.

Екваторіальна карта охоплює зоряне небо між паралелями 60 ° N і 60 ° S, але не всі показані на ній зірки обов'язково буде видно у вашій місцевості. Над головою, поблизу зеніту, видно ті сузір'я, у яких відмінювання зірок близькі за величиною до широти місця (і «одноіменні» з нею). Наприклад, у широті φ = 60° N при t М = 12 год над головою розташовується сузір'я Великої Ведмедиці. Далі, як вже було пояснено в першому нарисі, можна стверджувати, що при ?

Для спостерігача у північних географічних широтах екваторіальна зіркова карта показує переважно ті сузір'я, які спостерігаються на південній половині небосхилу. Для з'ясування видимості сузір'їв на північній половині небосхилу служить північна полярна карта, що охоплює ділянку, окреслену з північного полюса світу радіусом 60 °. Інакше висловлюючись, північна полярна карта перекриває екваторіальну карту у широкому поясі між паралелями 30° N і 60° N. Для орієнтування полярної карти біля необхідно її меридіан, оцифрований знайденої по табл. 1 величиною τ, розташувати над головою так, щоб він збігся з напрямком від зеніту до північного полюса світу.

Нагадаємо, що всі зірки на небі мають однакові розміри - вони видно як крапки, що світяться, і розрізняються лише за силою блиску і колірного відтінку. Розміри гуртків на зоряній карті вказують не видимий розмір зірки на небі, а відносну силу її блиску – зоряну величину. Крім того, зображення сузір'я завжди дещо спотворюється при розгортанні поверхні небесної сфери на площину карти. З цих причин вид сузір'я на небі дещо відрізняється від виду його на карті, проте це не створює суттєвих труднощів при упізнанні зірок.

Навчитися розпізнавати навігаційні зірки неважко. Для плавання в період вашої відпустки цілком достатньо знати розташування десятка сузір'їв і навігаційних зірок, що входять до них, з числа зазначених у табл. 1 першого нарису. Дві-три передпохідні нічні тренування додадуть вам впевненості при орієнтуванні зірок у морі.

Не намагайтеся впізнавати сузір'я, відшукуючи на собі фігури міфічних героїв або тварин, що відповідають їх привабливим назвам. Можна, звичайно, здогадатися, що сузір'я північних тварин – Великої Ведмедиці та Малої Ведмедиці найчастіше слід шукати у напрямку на північ, а сузір'я жителя півдня Скорпіона – на південній половині небосхилу. Проте вид тих же північних сузір'їв-«ведмедиць», що фактично спостерігається, краще передають відомі вірші:

Дві ведмедиці сміються:
- Ці зірки вас надули?
Нашим ім'ям звуться,
А схожі на каструлі.

Для мореплавця практичним путівником по зоряному небу можуть бути схеми - покажчики навігаційних зірок (рис. 1-4), що показують розташування цих зірок щодо легко розпізнаваних по зоряним картам кількох опорних сузір'їв.

Основним опорним сузір'ям є Велика Ведмедиця, ківш якої у наших морях завжди видно над горизонтом (при широті місця понад 40 ° N) і легко розпізнається навіть без карти. Запам'ятаємо власні імена зірок Великого Ківша (рис. 1): α – Дубге, β – Мерак, γ – Фекда, δ – Мегрец, ε – Аліот, ζ – Міцар, η – Бенетнаш. Ви вже знаєте сім навігаційних зірок!

У напрямку лінії Мерак - Дубге на відстані близько 30° розташована, як ми вже знаємо, Полярна - кінець ручки ковша Малої Ведмедиці, у денці якого видно Кохаб.

На лінії Мегрец - Полярна і на такій же відстані від Полярної видно «дівочі груди» Кассіопеї та її зірки Кафф та Шедар.

У напрямку Фекда - Мегрец і на відстані близько 30 ° знайдемо зірку Денеб, розташовану в хвості сузір'я Лебедя - одного з небагатьох, хоч певною мірою відповідних конфігурації своєю назвою.

У напрямку Фекда - Аліот в області, віддаленій приблизно на 60 °, видно найяскравішу північну зірку - блакитну красуню Вега (а Ліру).

У напрямку Міцар - Полярна і на відстані близько 50-60 ° від полюса розташовується сузір'я Андромеди - ланцюжок з трьох зірок: Альферрац, Мірах, Аламак однакової яскравості.

У напрямку Мірах - Аламак на такій же відстані видно Мірфак (α Персея).

У напрямку Мегрец - Дубге на відстані близько 50° видно п'ятикутну чашу Возничого і одну з найяскравіших зірок - Капела.

Ми знайшли таким чином майже всі навігаційні зірки, помітні на північній половині нашого небосхилу. Користуючись мал. 1, варто потренуватися у пошуках навігаційних зірок спочатку на зіркових картах. Тренуючись «на місцевості», тримайте рис. 1 "вгору ногами", направивши значком * до точки N.

Перейдемо до розгляду навігаційних зірок на південній половині весняного небосхилу на тому ж рис. 1.

По перпендикуляру до днища Великого Ківша на відстані близько 50 ° розташовується сузір'я Лева, в передній лапі якого розташований Регул, а на кінчику хвоста - Денебола. Деяким спостерігачам це сузір'я нагадує не лева, а праска з відігнутою ручкою. У напрямку хвоста Лева розташоване сузір'я Діви та зірка Спіка. На південь від сузір'я Лева в бідній зірками області у екватора буде помітний неяскравий Альфард (а Гідри).

На лінія Мегрец - Мерак з відривом близько 50° видно сузір'я Близнюків- дві яскраві зірки Кастор і Поллукс. На одному меридіані з ними і ближче до екватора видно яскравий Проціон (малого Пса).

Рухаючись поглядом по вигину ручки Великого Ківша, на відстані близько 30° побачимо яскраво-жовтогарячий Арктур ​​(α Волопаса - сузір'я, що нагадує парашут над Арктуром). Поряд з цим парашутом видно невелику і неяскраву чашу Північної Корони, в якій виділяється Альфакка,

Продовжуючи напрям цього ж вигину ручки Великого Ківша, неподалік горизонту виявимо Антарес - яскраве червоне око сузір'я Скорпіона.

Літнього вечора (рис. 2) на східній стороні небосхилу добре помітний «літній трикутник», утворений яскравими зірками Вега, Денеб та Альтаїр (α Орла). Сузір'я Орла як ромба легко перебуває у напрямку польоту Лебедя. Між Орлом та Волопасом спостерігається неяскрава зірка Рас-Альхаге із сузір'я Змієносця.

Осінні вечори на півдні спостерігається "Квадрат Пегаса", утворений вже розглянутою нами зіркою Альферрац і трьома зірками із сузір'я Пегаса: Маркаб, Шеат, Альгеніб. Квадрат Пегаса (рис. 3) легко знаходиться на лінії Полярна - Кафф на відстані близько 50° від Кассіопеї. Щодо Квадрата Пегаса легко знайти сузір'я Андромеди, Персея і Возничого на схід, а сузір'я «літнього трикутника» - на захід.

На південь від Квадрата Пегаса поблизу горизонту видно Діфда (β Кита) і Фомальхаут - «рот Південної Риби», яку має намір проковтнути Кіт.

На лінії Маркаб - Альгеїнбі на відстані близько 60° видно яскравий Альдебаран (α Тельця) у характерних «бризках» дрібних зірок. Між сузір'ями Пегаса і Тельця розташований Хамал (Овна).

На багатій яскравими зірками південній половині зимового неба (мал. 4) легко орієнтуватися щодо найкрасивішого сузір'я Оріона, яке розпізнається без карти. Сузір'я Возничого розташоване посередині між Оріоном та Полярною. Сузір'я Тельця знаходиться на продовженні дуги пояса Оріона (утвореного "трьома сестрами"-зірками ζ, ε, δ Оріона) на відстані близько 20 °. На південному продовженні тієї ж дуги на відстані близько 15° виблискує найяскравіша зірка - Сіріус (Великого Пса). У напрямку γ - α Оріона з відривом 20° спостерігається Порціон.

У сузір'ї Оріона навігаційними зірками є Бетельгейзе та Рігель.

Слід мати на увазі, що вид сузір'їв може спотворюватися планетами, що з'являються в них - «блукаючими зірками». Положення планет на зоряному небі в 1982 р. зазначено в табл. 2 Так, вивчивши цю таблицю, ми встановимо, що, наприклад, у травні Венера ввечері буде не видно, Марс і Сатурн - спотворять вид сузір'я Діви, а неподалік від них у сузір'ї Терезів буде видно дуже яскравий Юпітер (рідко спостерігається «парад планет» ). Відомості про видимі місця планет даються на кожен рік у МАЄ та Астрономічному календарі видавництва «Наука». Їх треба наносити на зіркову карту під час підготовки до походу, використовуючи зазначені у цьому посібнику прямі сходження і відмінювання планет на дату спостережень.

Пошук навігаційних зірок може бути осмисленим, вид сузір'я треба навчитися сприймати загалом - як образ, картину. Людина швидше і легше впізнає те, що вона бачить. Саме тому при підготовці до плавання треба вивчати зіркову карту так само, як турист вивчає картою маршрут прогулянки незнайомим містом.

Виходячи на спостереження, візьміть із собою зіркову карту і покажчик навігаційних зірок, а також кишеньковий ліхтар (його скло краще покрити червоним лаком для нігтів). Компас буде корисним, але можна обійтися і без нього, визначивши напрямок на Північ Полярною. Подумайте про те, що стане «масштабною лінійкою» для оцінки кутових відстаней на небосхилі. У куті, під яким видно утримуваний у витягнутій руці та перпендикулярний до неї предмет, міститься стільки градусів, скільки сантиметрів має цей предмет у висоту. На небосхилі відстань між зірками Дубге і Мегрец дорівнює 10 °, між зірками Дубге і Бенетнаш - 25 °, між крайніми зірками Кассіопея - 15 °, східна сторона Квадрата Пегаса - 15 °, між Рігелем і Бетельгейзе - близько 20 °.

Вийшовши на місцевість у призначений час - зорієнтуйтесь у напрямку на Північ, Схід, Південь і Захід. Знайдіть я розпізнайте сузір'я, що проходить над вашою головою, через зеніт або поблизу нього. Зробіть прив'язку до місцевості сезонної схеми та екваторіальної карти - по точці S та напрямку місцевого небесного меридіана, перпендикулярному до лінії горизонту у точці S; прив'яжіть до місцевості північну полярну карту - по лінії ZP. Знайдіть опорне сузір'я - Велику Ведмедицю (Квадрат Пегаса або Оріон) і попрактикуйтесь у пізнанні навігаційних зірок. При цьому треба пам'ятати про спотворення величин візуально спостерігаються висот світил внаслідок сплюснутості небосхилу, про спотворення кольору зірок на малих висотах, про збільшення розмірів сузір'їв поблизу горизонту і зменшення в міру наближення до зеніту, про зміну положення фігур сузір'їв протягом ночі відносно видимого гори -за обертання піднебіння.

А. Обчислення меридіанного часу

Б. Приклад розрахунку меридіанного часу та вибору сезонної схеми зоряного неба

На березі приблизно можна приймати Т М, рівним літньому, зменшеному на 2 год. У нашому прикладі:

Вибір сезонної схеми та її орієнтування

Місцевої дати 7 травня та моменту Т М = 22 Ч 09 М згідно з табл. 1 найближче відповідає сезонна схема на рис. 1. Але ця схема побудована для Т М = 21 ч 7 травня, а ми будемо вести спостереження на 1 ч 09 М пізніше (в градусній мірі 69 М: 4 М = 17 °). Тому місцевий меридіан (лінія S - P N) розташується ліворуч від центрального меридіана схеми на 17° (якби ми спостерігали не пізніше, а раніше, то місцевий меридіан змістився б праворуч).

У нашому прикладі через місцевий меридіан проходитиме сузір'я Діви над точкою Півдня і сузір'я Великої Ведмедиці біля зеніту, і від точки Півночі розташується Кассіопея (див. зіркову карту для tγ = 13 09 М і τ К = 163 °).

Для пізнання навігаційних зірок послужить орієнтування щодо Великої Ведмедиці (рис. 1).

Примітки

2. Назви цих книг. Р. Рей. Зірки. М., "Світ", 1969. (168 с.); Ю. А, Карпенка, Назви зоряного неба, М., "Наука", 1981 (183 с.).