Визначення географічної широти місця зі спостереження Полярної зірки
Робота ця дозволяє оцінити значення для практики теореми "висота полюса світу над горизонтом дорівнює широті місця". Зрозуміло, ще до спостережень теорема повинна бути вивчена в класі.
Визначення широти по Полярної зірки проводиться після того, як визначена довгота даного місця.
З огляду на те, що Полярна зірка не збігається з полюсом світу, а відстає від нього приблизно на 57 ', то і помилка у визначенні географічної широти за Полярної може досягати 57'. Таким чином, при точному визначенні широти по Полярної треба знати поправку на її положення на добової паралелі щодо висоти полюса.
Для випадків спостереження Полярної в кульминациях поправка становить 57 '. Вона відповідно віднімається з показання вертикального кола теодоліта або додається до цим показанням. Керівник гуртка шляхом розрахунків встановлює точні дати, коли у вечірні години Полярна буває в елонгації і кульминациях. Осінні спостереження Полярної є найзручнішими.
Але Полярну зірку можна спостерігати ввечері в будь-який день, т. Е. В будь-якій точці її добової паралелі. Тоді слід врахувати поправку на положення Полярної щодо полюса світу. Її знаходять по зоряному часу спостереження з "Допоміжних таблиць для визначення широти по Полярної", що друкуються в астрономічному календарі ВАГО.
При відсутності зоряних годин ми робили таким чином. Намічали декретний час, зручний в даний вечір для спостереження Полярної, переводили його в цивільне (знаючи пояс і довготу), а останнім -в зоряне. З цього зоряного часу знаходили поправку і перед виходом на майданчик повідомляли її учням, вказуючи на добової паралелі положення Полярної для моменту спостереження. Знявши висоту Полярної і знаючи поправку, учні тут же на майданчику отримують результат, а керівник має можливість підвести підсумки спостереження і оголосити отримані всіма ланками дані. Учні підписують їх і виводять середнє значення широти.
Географічна широта, якщо врахувати ще і поправку за рахунок впливу рефракції (а вона найбільшою -до 1 '-будет в південних широтах СРСР), може бути обчислена за формулою
де-висота Полярної по теодоліти, -поправка на положення Полярної щодо висоти полюса для моменту спостереження, R -атмосферні рефракція.
При наявності зоряних годин робота полегшується. Спостерігаючи Полярну, учень наводить хрест ниток на зірку і подає попередню команду "увагу, підготувати час". Учень, який спостерігає за годинами, при цьому починає стежити за секундною стрілкою годинника, а в момент команди "час" зауважує спершу секунди, а потім хвилини і годинник.
Для цього зоряного часу по "Допоміжним таблицями визначення широти по Полярної" ( "Астрономічний календар" на поточний рік) знаходимо поправку I, II, III, алгебраїчна сума яких дорівнює. Широта обчислюється за формулою, де замість слід підставити безпосередньо виміряну висоту Полярної на теодолите для моменту спостереження. Облік впливу рефракції проведений в таблиці величини II, тому що отримується на теодолите висоту не виправляють.
Визначення широти по Полярної при наявності зоряних годин є найбільш підходящою роботою для астрономічного гуртка середньої школи. По-перше, на виконання роботи витрачається мало часу; по-друге, робота дає велику точність результату; по-третє, вона дає поняття про точні методи визначення широти, що застосовуються на практиці, що особливо цінно для практичної підготовки учнів.
Поряд з вимірювальними роботами важливе місце в заняттях гуртка займало розглядання світил.
Ці спостереження у вигляді перевірочних або ілюстративних робіт проводяться після проходження в школі відповідних тем. Наприклад, після вивчення в класі теми "Фізична природа Місяця" на гурткових заняттях керівник демонструє карту Місяця, показуючи на ній моря, цирки, променеві системи та інші деталі, і ставить завдання по спостереженню.
Потім він пропонує учням знайти в підручнику малюнки N 81, 82, 83, розглянути їх і приготуватися до спостереження. Встановивши теодоліти, учні спостерігають Місяць, зіставляючи видиме в трубу з картою. При цьому вони ототожнюють з картою деякі деталі, наприклад: "Море Ясності", "Море Спокою", "Море Криз", цирки "Феофіл", "Кирило", "Катаріна" і ін. (В разі спостереження Місяця в першій чверті) . При повному місяці рекомендується спостерігати цирки "Тихо", "Коперник", "Кеплер" з їх променевими системами, "Море Дощів" і "Океан Бур".
Інтерес викликає спостереження дна цирку "Платон" у північного полюса Місяця, в якому зазначено поява нових дрібних кратерів, а також спостереження місця зниклого кратера "Лінней" в "Море ясності".
В осінні місяці можна спостерігати явище попелястого світла, коли тіньова частина Місяця добре видно в трубу теодоліта. Це спостереження використовується керівником для пояснення зміни видимої форми місячного диска від взаємного положення в просторі Землі, Сонця і Місяця. Таким чином з'ясовуються дійсні причини зміни фаз Місяця.
Спостереження місячної поверхні без всякого завдання малоефективно і безплідно. Вказівка керівника на те, що після загального огляду поверхні Місяця необхідно знайти деякі моря і цирки, про які йшла мова на уроці, приковує увагу учнів і викликає інтерес до спостереження.
Після заключної бесіди керівник пропонує нанести Місяць на невеличкий аркуш кальки, що представляє копію зоряної карти тієї області неба, в якій знаходиться Місяць. Дата і час спостереження відзначаються на карті нижче зображення Місяця.
Роботу зі спостереження Місяця учні продовжують вдома, відзначаючи положення її на карті щодня дотех пір, поки це дозволяє розмір карти. Ці листки використовуються потім при вивченні руху Місяця.
Подібна практика, коли самостійне спостереження передує поясненню вчителя, носить характер дослідницької роботи, яка привчає учнів до спостережливості, осмислення виявленого, дозволяє їм самостійно приходити до узагальнень і висновків.
Спостереження неозброєним оком і спостереження за допомогою теодоліта повинні доповнювати один одного і складати єдиний процес спостережень. Однак ми прагнемо не тільки привчати учнів до інструментальним спостереженням, а й віддавати перевагу цим спостереженням. Рух техніки вперед зобов'язує нас і в астрономічних спостереженнях орієнтувати випускників середньої школи на передові методи спостережень із застосуванням технічно сучасних інструментів.
Астрофізика займає дві третини обсягу програми з астрономії для середньої школи. Тому заняття типу ілюстративних робіт в основному містять астрофізичний матеріал третьої і четвертої тем програми, а вимірювальні роботи, про які говорилося вище, охоплюють матеріал першої і другої тем.
Обмеженість в часі штовхає нас на шлях одночасного проведення робіт обох видів.
Наприклад, при визначенні по Сонцю напряму меридіана можна одночасно провести спостереження сонячних плям. Сонячні плями спостерігають на екрані і гостро зачинення м'яким олівцем замальовують їх. Повторне спостереження сонячних плям може дати матеріал для ілюстрації осьового обертання Сонця. Як екран ми брали звичайний аркуш паперу з альбому для креслення.
Статистичні спостереження Сонця можуть проводитися систематично в астрономічному гуртку, якщо він працює і при школі. У гуртку при педінституті спостереження проводилися з метою ілюструвати і поглибити вивчене на уроці. Тому ми обмежувалися спостереженням сонячних плям і встановленням по їх переміщенню видимого обертання Сонця.
Таким чином погодившись із завданням вимірювальних робіт, а також з тим, які з вивчених на уроці,
небесних явищ можуть бути видимі в даний момент, ми проводили одночасно з кількісними і якісні спостереження.
При спостереженні в трубу теодоліта призахідного Сонця або висхідній повного Місяця добре демонструвати вплив атмосферної рефракції на вигляд їхніх дисків. Явно помітна сплюснутістю дисків.
На початку і в кінці практичної роботи може бути визначений горизонтальний або вертикальний кутовий діаметр Місяця.
Вимірювання горизонтального діаметра Місяця проводиться таким чином. Поєднавши нуль алідади з нулем горизонтального лімба, закріплюють алидаду. Потім, при відкріплення лімбі, наводять трубу на Місяць так, щоб вертикальна нитка стосувалася правого краю Місяця. Це досягається поворотом теодоліта за допомогою мікрометренного гвинта лімба. Після цього швидким обертанням мікрометренного гвинта алідади переводять вертикальну нитку на лівий край зображення Місяця. Знятий на горизонтальному лімбі відлік дає безпосередньо кутову величину горизонтального діаметра Місяця. Так само визначається горизонтальний діаметр Сонця.
Вертикальний діаметр Місяця або Сонця може бути визначений приблизно по далекомірної сітці труби. Кутова відстань між горизонтальними нитками сітки становить 35 ', а кутовий діаметр Сонця чи Місяця менше на кілька хвилин. Тому оцінка різниці між діаметром Сонця чи Місяця і відстанню між нитками сітки робиться на око.
Порівняння діаметру Місяця, виміряного на горизонті, з діаметром її на деякій висоті розвіює в учнів враження, що на горизонті Місяць набагато більше її звичайних розмірів.
Крім того, вимірювання кутового діаметра Місяця або Сонця є практичною роботою до уроку "Визначення дійсних розмірів небесних тіл сонячної системи". При відомому паралаксі лінійний радіус світила визначається з формули, де -кутовий радіус, а -параллакс світила, R -Лінійний радіус Землі.
З одним з гуртків ми визначали тривалість сутінків. Час, необхідний для занурення сонячного диска під горизонт, визначається зі спостережень по годинах, і таким чином практично встановлюється, на скільки хвилин завдяки рефракції подовжується день за рахунок ночі. Час від моменту зіткнення з горизонтом нижнього краю до моменту зникнення верхівки сонячного диска восени в середніх широтах не може перевищувати 5-6 хвилин. Звідси практично і знаходиться тривалість цивільних сутінків, як проміжок часу від заходу Сонця і до занурення його під горизонт на 7 °. Якщо занурення сонячного диска відбувається за 5 хвилин, а діаметр його дорівнює 32 ', то на 7 ° Сонце зануриться за.
Крім роботи зі спостереження Сонця і Місяця, ми відносимо до якісних робіт також спостереження планет, зірок і туманностей.
Труба теодоліта дозволяє спостерігати у Юпітера 4 галілеєвих супутника. Керівник, визначаючи конфігурацію супутників за методикою викладеною в астрономічному календарі ВАГО, підбирає такі моменти для спостереження, коли можна було б показати учням затемнення того чи іншого супутника (зникнення або поява його). Повторне через кілька днів спостереження супутників дає можливість встановити їх звернення навколо Юпітера. На самому диску планети в темні ночі можна помітити смуги, що йдуть паралельно екватору.
На Сатурні в трубу теодоліта смуги та інші деталі не спостерігаються. Кільце Сатурна можна бачити, а за сприятливих умов воно навіть добре проглядається.
Марс представляється у вигляді невеликого оранжевого диска без будь-яких деталей на ньому, і тому спостереження його залишає в учнів незадоволеність. Але і в такому випадку Марс ми не виключали з програми спостережень. Вже один той факт, що учні знають, де на небі знаходиться Марс і можуть стежити за його переміщенням серед зірок, зобов'язує нас прикувати увагу учнів до цієї планети. Спостереження Марса допоможуть ілюструвати і підтвердити наукове пояснення природи його видимого і дійсного руху.
Учні констатували наявність фаз у Венери, а на прикладі зміни фаз і конфігурації планети встановили справжнє рух її навколо Сонця. Таким чином, спостереження фаз допомагає учням глибше і більш усвідомлено зрозуміти рух планети в просторі.
З метою прищеплення певних навичок фотографування за допомогою оптичних труб можна провести заняття з фотографування Сонця чи Місяця.
Знімки Сонця ми отримували при окулярном фотографуванні. Для цього на окуляр труби надівається невелика, виготовлена з тонкої фанери камера, довжина якої розрахована на отримання зображення в 2-3 см на плівці 4,5X6 см. Експозиція для плівок різної чутливості підбирається заздалегідь. При фотографуванні повного Місяця експозиція для плівок чутливістю в 90-130 од. може перевищувати 1 секунду.
Для спостереження в трубу теодоліта доступні багато подвійні і кратні зірки осінньо-зимового неба. З туманностей для осінньо-зимових спостережень слід рекомендувати диффузную туманність Оріона, а також зоряні системи в сузір'ях Андромеди і Трикутника, які добре видно в трубу теодоліта.
Зоряні скупчення Плеяди, і Персея, кульове скупчення в сузір'ї Геркулеса також доступні спостереженню теодолітом в цей сезон.
У розпорядженні астрономічного гуртка, крім 6 теодолітів, було ще два телескопа і два польових бінокля (восьмикратний і десятикратний). Спостереження біноклями з рук вести неможливо навіть тоді, коли біноклі покладені на опори. Для біноклів обов'язково потрібні штативи. Нами були пристосовані штативи від фотоапаратів. Застосування штативів дозволяє спостерігачеві звільнити руки для ведення записів, а головне-нерухомість бінокля забезпечує розгляд дрібних деталей.