Лабораторна робота № 6.
Визначте екваторіальних координат зірок
за допомогою рухомої карти зоряного неба
Мета роботи: навчитися користуватися рухомий картою зоряного неба і визначати з її допомогою координати зірок.
Устаткування: рухома карта зоряного неба.
Теоретична частина.
Астрономія - наука про Всесвіт, що вивчає рух, будову, походження і розвиток небесних тіл.
Основні завдання астрономії:
Вивчення видимих, а потім дійсних положень і рухів небесних тіл в просторі, визначення їх розмірів і форми;
вивчення фізичної будови небесних тіл, хімічного складу, фізичних умов на поверхні і в надрах;
рішення проблем походження і розвитку небесних тіл.
Основні розділи астрономії:
астрометрія - вивчає положення небесних тіл і обертання Землі;
небесна механіка - вивчає рух небесних тіл і штучних супутників під дією тяжіння;
астрофізика:
а) космогонія - розглядає походження, будова, фізичний склад, хімічні властивості і еволюцію окремих тіл;
б) космологія - розглядає Всесвіт як ціле, її розвиток і походження.
Основні етапи розвитку астрономії
Стародавній (до телескопічний).
Телескопічний (з Г. Галілея).
Всехвильовий (з 1800 р).
Позаатмосферних (з 1961 р).
небесна сфера
Для вивчення видимого розташування світи і явищ, які можна спостерігати на небі протягом доби або багатьох місяців в астрономії застосовують поняття «небесна сфера».
Небесна сфера - уявна сфера довільного радіуса, в центрі якої знаходиться око спостерігача. На поверхню цієї сфери проектують видиме положення всіх світил, відволікаючись від дійсних відстаней, і розглядають лише кутова відстань між ними. А для зручності вимірювань будують ряд точок і ліній.
Основні лінії і точки небесної сфери.
ZZ / - стрімка лінія;
P - північний полюс світу;
P / - південний полюс світу;
PP / - вісь світу - вісь видимого обертання небесної сфери;
Площина перпендикулярна прямовисній лінії і проходить через центр небесної сфери називається площиною істинного математичного горизонту.
Ось світу для спостерігача завжди паралельна осі обертання Землі.
Площина, що проходить через центр небесної сфери, перпендикулярно осі світу називається небесним екватором.
Точки, в яких небесний екватор перетинає площину істинного математичного горизонту, називаються точками Сходу (E) і Заходу (W). Дві інші одно віддалені від них називаються точками Півночі (N) і Півдня (S).
SN - полуденна лінія.
Коло, що проходить через полюси світу, зеніт, надир, через точку Півночі і Півдня називається небесним меридіаном.
небесні координати
Системи координат:
- квазарная.
Горизонтальна система координат
Призначена для безпосередніх спостережень.
Основна лінія - стрімка (вертикальна) лінія.
Основна площину - площину істинного математичного горизонту.
Через зеніт, надир і точку, в якій в даний момент знаходиться світило M, можна провести велике півколо небесної сфери, який називається вертікалом або колом висоти. Миттєве положення світила M відносно горизонту і небесного меридіана визначається двома координатами: висотою і азимутом.
Висота світила (ho) - дуга вертикала від горизонту до світила (). Змінюється в межах від - 90 0 до +90 0. Вимірюється в градусах (хвилинах і секундах). Іноді замість висоти світила розглядають зенітне відстань (zo) - дуга вертикала від зеніту до світила (). Змінюється в межах від 0 0 до 180 0. Вимірюється в градусах (хвилинах і секундах).
Азимут (Ao) - дуга горизонту від точки Півдня до точки перетину вертикалі з горизонтом, за годинниковою стрілкою (т. Е. Від Півдня до Заходу) (). Змінюється в межах від 0 0 до 360 0. Вимірюється в градусах (хвилинах і секундах).
Перша екваторіальна система координат
Призначена для вимірювання часу.
Основна лінія - вісь світу.
Основна площину - площину небесного екватора.
Велике коло небесної сфери, що проходить через полюси світу і спостережуване світило, називається навкруги відмінювання світила.
Схиляння () - дуга кола відмінювання від екватора до світила (). Змінюється в межах від - 90 0 до +90 0. Вимірюється в градусах (хвилинах і секундах). Іноді замість відміни світила розглядають полюсное (або полярне) відстань (Po) - дуга кола відмінювання від північного полюса до світила (). Змінюється в межах від 0 0 до 180 0. Вимірюється в градусах (хвилинах і секундах). Схиляння позитивно для зірок північної півкулі і негативно для південного. На екваторі відхилення дорівнює нулю.
Часовий кут () - дуга небесного екватора від верхньої точки екватора Q до точки перетину кола відмінювання з екватором, за годинниковою стрілкою (т. Е. Від Півдня до Заходу або в напрямку добового руху небесної сфери) (). Змінюється в межах від 0 h до 24 h. Вимірюється в годинах (хвилинах і секундах).
Друга екваторіальна система координат
Призначена для складання зоряних карт, атласів і каталогів.
Основна лінія - вісь світу.
Основна площину - площину небесного екватора.
Велике коло небесної сфери, що проходить через полюси світу і спостережуване світило, називається навкруги відмінювання світила.
Схиляння () - дуга кола відмінювання від екватора до світила (). Змінюється в межах від - 90 0 до +90 0. Вимірюється в градусах (хвилинах і секундах). Іноді замість відміни світила розглядають полюсное (або полярне) відстань (Po) - дуга кола відмінювання від північного полюса до світила (). Змінюється в межах від 0 0 до 180 0. Вимірюється в градусах (хвилинах і секундах).
Пряме сходження () - дуга небесного екватора від точки весняного рівнодення до точки перетину кола відмінювання з екватором, проти годинникової стрілки (т. Е. Від Півдня до Сходу) (). Змінюється в межах від 0 h до 24 h. Вимірюється в годинах (хвилинах і секундах).
Сузір'я та зірки
Все небо розділене на 88 ділянок, що мають строго певні межі - сузір'я. Сузір'я - з'єднання зірок в різні фігури. Таке визначення давалося тисячі років тому. Зараз сузір'я ми можемо дати таке визначення. Сузір'я - ділянки зоряного неба, виділені для зручності орієнтування на небесній сфері і позначення зірок. У таблиці 1 представлено кілька сузір'я і деякі входять до їх складу зірки.
Таблиця 1.
екліптика
Уявна лінія річного руху Сонця називається екліптикою. Екліптика і небесний екватор перетинаються в точці весняного рівнодення і точці осіннього рівнодення. Всю екліптики Сонце проходить рівно за рік. З озвездія, через які проходить екліптика, називають зодіакальними (їх 12).
Кут між екліптикою і небесним екватором дорівнює.
Основи вимірювання часу
Верхня кульмінація - момент проходження світила через небесний меридіан над горизонтом (M3). Нижня кульмінація - момент проходження світила через небесний меридіан під горизонтом (M2). Світила, координати (горизонтальні) яких протягом доби безперервно змінюються і верхня кульмінація відбувається над горизонтом, а нижня - під горизонтом називаються заходять і висхідними (M1. M2. M3). Є заходять (M5) і н евосходящіе (M4) світила.
Добу - проміжок часу між двома послідовними однойменними кульмінаціями
- точки весняного рівнодення (зоряна доба);
- центру диска Сонця (справжні сонячні добу);
- «фіктивні точки середнього сонця», що рухаються по екватору з постійною швидкістю, з періодом, що дорівнює періоду обігу істинного сонця (середня сонячна доба).
Добу - період зміни днів (в основі доби - період обертання Землі навколо своєї осі).
Місяць пов'язаний з періодом зміни місячних фаз (в основі - період обертання Місяця навколо Землі).
Рік пов'язаний з періодом зміни пір року (в основі - період обертання Землі навколо Сонця).
Середнє екваторіальна Сонце - фіктивна точка, яка рівномірно рухається по екватору з постійною швидкістю середнього екліптичні Сонця і одночасно з ним проходить точку весняного рівнодення.
Проміжок часу між двома послідовними однойменними нижніми кульмінаціями середнього екваторіального Сонця на одному і тому ж географічному меридіані називається середніми сонячними цілодобово або просто середніми цілодобово (ними ми і користуємося).
Час, що минув від нижньої кульмінації середнього екваторіального Сонця до будь-якого іншого його положення, виражене в частках середньої сонячної доби (годинах, хвилинах, секундах) називається середнім сонячним часом або просто середнім часом ():
де - часовий кут.
Середній сонячний час на даному меридіані:
де - номер часового поясу;
- всесвітній час (на нульовому грінвічському меридіані).
Практична частина.
1.) Знайдіть на карті зоряного неба наступні сузір'я і замалюйте їх: Андромеда, Близнюки, Велика Ведмедиця, Великий Пес, Ваги, Візник, Волопас, Діва, Кассіопея, Лебідь, Лев, Ліра, Мала Ведмедиця, Малий Пес, Орел, Оріон, Пегас, Північна Корона, Скорпіон, Телець.
2.) У яких сузір'ях знаходяться зірки, екваторіальні координати яких дорівнюють:
11.,; 12.,.
3.) По карті зоряного неба визначте екваторіальні координати зірок:
1. Альтаира; 2. Кастор;
3. Капела; 4. Беллатрикс;
5. Алнілам; 6. Алиот;
9. Мірфак; 10. Вега;
11. Нат; 12. Алнітак.
4.) Координати точки, де спалахнув метеор такі:,, а погас в точці з координатами,. Через які сузір'я пролетів метеор?
5.) Встановіть зоряну карту на північ того числа, коли виконується це завдання. Запишіть кілька сузір'їв, які будуть видні в цей час в південній, західній, північній та східній стороні над горизонтом. Потім встановіть зоряну карту на північ тієї дати, яка відрізняється від першої рівно на півроку, знову запишіть сузір'я, видимі в різних частинах горизонту.
6.) Визначення координати зірки, яка була в зеніті в момент народження.
Я народився (лась) (день.місяць.рік) в (час.мінут) в місті (назва).
Визначимо місцеве середній час:
Щоб визначити треба спочатку знайти. Запишемо формулу (4) (або (5)):
де = 2 - номер часового поясу.
Тоді - зимовий час
Таким чином, отримуємо підсумкову розрахункову формулу:
Але щоб їй можна було скористатися треба довготу перевести з градусів в годинник:
Тепер можна визначити місцеве середній час в момент народження в м Калузі.
Потім на рухомий карті зоряного неба вирівняйте місяць і число свого народження з місцевим середнім часом народження. Після чого з'єднайте точку Півдня і точку розташування Полярної зірки. Визначте чому дорівнює пряме сходження, якщо схилення (для м Калуги) (, так як визначаємо координати зірки, що знаходиться в зеніті).
Яка зірка в момент народження була в поблизу у верхній кульмінації?
Зробіть висновок про виконану роботу.
Питання для захисту лабораторної роботи.
Лабораторна робота № Визначте екваторіальних координат зірок з допомогою рухомої карти зоряного неба