Робота з рухомою картою зоряного неба. Визначення положення світил на небесній сфері за допомогою карти зоряного неба

Мета роботи: ознайомитися з картою зоряного неба, навчитися використовувати її для визначення положень на небі залежно від дати та часу, визначати моменти часу сходу та заходу світил.

Обладнання: рухома карта зоряного неба, шкільний астрономічний календар.

Теоретичні відомості

Найпростіший астрономічний прилад, який дає змогу стежити за добовою зміною положень світил відносно небесного меридіана та горизонту – рухома карта зоряного неба (РКЗН). За допомогою неї можна (хоч і наближено) досить швидко і без жодних теоретичних розрахунків розв’язувати низку задач практичної астрономії.

Модель рухомої карти зоряного неба

Рухома карта складається із зоряної карти та накладного рухомого круга (мал. 1.32).

Добові паралелі на РКЗН зображаються у вигляді концентричних кіл, а кола схилень – променів, які виходять з Північного полюса світу, розміщеного в центрі карти. Отже, утворюється сітка екваторіальних координат (α, δ). Схилення світил на карті відраховуються уздовж радіусів від краю карти до центра (від -45° до 90°). Прямі піднесення проставлено поблизу краю карти (від 0 до 24 h ). Уздовж краю карти нанесено шкалу календарних дат (лімб дат).

Небесним екватором на зоряній карті є добова паралель зі схиленням, що дорівнює нулю. Область карти, яка міститься всередині небесного екватора, є північною небесною півсферою.

Ексцентричний овал, який перетинається з небесним екватором у двох діаметрально протилежних точках (весняного рівнодення: α = 0 h , і осіннього рівнодення: α = 12 h ), зображає екліптику (на рухомій карті зображається зазвичай червоним кольором). Якщо з полюса світу провести пряму на той чи інший день шкали календарних дат, то точка перетину цієї прямої з екліптикою покаже положення Сонця на небесній сфері в заданий день.

Накладний круг на карті зоряного неба дає змогу виділити ту частину небосхилу, яку можна спостерігати в даному місці Землі в заданий момент часу. За винятком овала, круг фарбують напівпрозорою блакитною фарбою. Сузір’я, які містяться всередині овала, у даний момент часу заданого дня року будуть перебувати над горизонтом, решта – під горизонтом (їх спостереження у даний момент часу з даної точки Землі неможливе).

Відлік часу проводиться за годинною шкалою, яку нанесено вздовж краю накладного круга і проградуйовано в годинах від 0 до 24 h . Вона дає змогу проводити відлік місцевого середнього часу з точністю до 5 хв.

Мал. 1.32. Рухома карта зоряного неба

Контур овала зображає математичний або істинний горизонт. На цьому контурі є шкала азимутів (у градусах від 0 до 360°), за якою можна наближено оцінювати значення азимутів світил. На шкалі азимутів ще позначено основні точки горизонту: південь S (А = 0°), захід W(А = 90°), північ N (А = 180°) та схід E (А = 270).

Пряма, що проходить через точки півдня та півночі, зображає небесний меридіан. Світила, які перетинаються з небесним меридіаном, перебувають в кульмінації в даний момент часу. У верхній кульмінації містяться ті світила, які перебувають на небесному меридіані між Північним полюсом світу та точкою півдня. Сузір’я, які в даний момент часу сходять над горизонтом, перебувають в східній частині істинного горизонту (поблизу дуги математичного горизонту від точки півночі через точку сходу до точки півдня). А сузір’я, що в даний час заходять, слід шукати поблизу західної частини істинного горизонту.

Положення зеніту на накладному крузі визначається точкою перетину небесного меридіана і добової паралелі, яка має схилення, що дорівнює географічній широті місця спостереження.

Порядок виконання роботи

Завдання 1

1. Установіть накладний круг у положення, яке відповідає моменту виконання роботи.

2. Визначте, які сузір’я і яскраві зорі в цей час сходять, заходять, будуть у верхній і нижній кульмінаціях, які видно повністю, а які частково. Установіть за допомогою зоряного атласу, як називаються найяскравіші зорі, які видно в цей час на небі.

3. Визначте для вказаної нижче дати:

Світловий день: тривалість за місяцями

Користь і необхідність сонячного світла для людського організму не піддається сумніву. Будь-кому з нас відомо, що без нього неможливе існування. Взимку всі ми відчуваємо більш-менш сильний його дефіцит, що негативно позначається на самопочутті і підриває без того нестійкий імунітет.

• Що відбувається зі світловим днем
• Світловий день: тривалість, терміни
• Чому так буває
• Як рух Землі по орбіті впливає на клімат
• Даєш сонячне світло!
• Коли світла недостатньо
• Що таке довгота дня
• Осіннє і весняне рівнодення
• Тривалість світлового дня в Москві

Що відбувається зі світловим днем

З настанням холодного сезону світловий день, тривалість якого стрімко зменшується, все більше поступається правом. Ночі робляться довшими і довшими, а дні, навпаки – коротшими. Після періоду зимового рівнодення ситуація починає змінюватися в зворотний бік, чого більшість з нас чекає з нетерпінням. Безліч людей бажає точно орієнтуватися в тривалості світлового дня в даний час і в найближчій перспективі.

Як відомо, кількість світлових годин в добі починає збільшуватися після закінчення періоду так званого зимового сонцестояння. На його піку щорічно буває зафіксований світловий день, тривалість якого найнижча. З наукової точки зору пояснення полягає в знаходженні сонця саме в цей час в найбільш віддаленій точці орбіти нашої планети. Вплив на це робить еліптична (тобто витягнута) форма орбіти.

У північній півкулі день зимового сонцестояння буває в грудні і припадає на 21-22 число. Невелике зміщення даної дати залежить від динаміки Місяця і зрушень у високосні роки. Водночас південна півкуля переживає зворотний період літнього сонцестояння.

Світловий день: тривалість, терміни

За кілька днів до і після дати кожного сонцестояння денне світило не змінює свого положення. Лише через два або три дні по завершенні найтемнішої доби світлий проміжок починає потроху збільшуватися. Причому спочатку цей процес практично не видно, оскільки додавання відбувається всього лише на кілька хвилин на день. Надалі починає світліти швидше, пояснюється це зростанням швидкості сонячного обертання.

Фактично збільшення тривалості світлового дня в північній півкулі Землі починається не раніше 24-25 грудня, і відбувається воно до самої дати літнього сонцестояння. Цей день по черзі припадає на один з трьох: з 20 по 22 червня. Збільшення світлового дня надає помітний позитивний ефект на стан здоров ‘я людей.

На думку астрономів, зимовим сонцестоянням вважається момент досягнення сонцем найменшої кутової висоти над рівнем горизонту. Після нього протягом декількох днів сонце може починати свій схід навіть трохи пізніше (на кілька хвилин). Зростання тривалості світлового дня спостерігається вечорами і відбувається за рахунок все більш пізнього заходу сонця.

Чому так буває

Цей ефект також пояснюється збільшенням швидкості руху Землі. Переконатися в цьому можна, поглянувши на таблицю, де відображені сонячні сходи і заходи. Як кажуть астрономи, день додається ввечері, а нерівномірно з обох сторін. Графік тривалості світлового дня дає наочне уявлення про динаміку цього процесу.

Щодня захід сонця зсувається на кілька хвилин. Точні дані легко простежити за відповідними таблицями і календарями. Як пояснюють вчені, ефект цей викликаний поєднанням добового і річного рухів сонця по небу, яке взимку трохи швидше, ніж влітку. У свою чергу, викликано це тим, що, поводячись з постійною швидкістю навколо власної осі, Земля в зимовий час розташована ближче до Сонця і рухається по орбіті навколо нього трохи швидше.

Еліпсоподібна орбіта, якою пересувається наша планета, має яскраво виражений ексцентриситет. Цей термін позначає величину витягнутості еліпса. Максимально наближена до Сонця точка даного ексцентриситету називається перигелієм, а найвіддаленіша – афелієм.

Закони Кеплера стверджують, що для рухається по орбіті у формі еліпса тіла характерна максимальна швидкість в тих точках, які максимально наближені до центру. Саме тому рух сонця по небоскладу взимку трохи швидший, ніж влітку.

Як рух Землі по орбіті впливає на клімат

Як вважають астрономи, точку перегелія Земля проходить приблизно 3 січня, а афелія – 3 липня. Можливо зміни цих дат на 1-2 дні, що пов ‘язано з додатковим впливом руху Місяця.

Еліпсоподібна форма орбіти Землі впливає також на клімат. Під час зими в Північній півкулі наша планета розташована ближче до Сонця, влітку ж – далі. Цей фактор робить трохи менш помітною різницю між кліматичними сезонами нашої північної півкулі.

Водночас у Південній півкулі ця різниця більш помітна. Як встановлено вченими, один оборот точки перегелія відбувається приблизно за 200 000 років. Тобто приблизно через 100 000 років ситуація зміниться на прямо протилежну. Що ж, доживемо – побачимо!

Даєш сонячне світло!

Якщо повернутися до поточних проблем, то найважливіше для нас той факт, що емоційний, психічний і фізичний стан жителів Землі поліпшується прямо пропорційно до зростання тривалості світлового часу доби. Навіть незначне (на кілька хвилин) подовження дня відразу після зимового сонцестояння має серйозний моральний ефект на втомлених від темних зимових вечорів людей.

З медичної точки зору, позитивний вплив сонячного світла на організм пояснюється зростанням вироблення гормону серотоніну, завідувача емоціями щастя і радості. На жаль, у темряві він виробляється вкрай погано. Саме тому збільшення тривалості світлового проміжку шляхом впливу на емоційну сферу веде до загального поліпшення самопочуття і зміцнення людського імунітету.

Чималу роль у відчуттях кожного з нас відіграють добові внутрішні біоритми, які енергетично прив ‘язані до триваючого з моменту створення світу чергування дня і ночі. Вчені впевнені, що адекватно працювати і справлятися із зовнішніми перевантаженнями наша нервова система може, лише регулярно отримуючи цілком певну дозу сонячного світла.

Коли світла недостатньо

Якщо ж сонячних променів не вистачає, наслідки можуть бути найсумнішими: від регулярних нервових зривів до серйозних психічних розладів. При гострій нестачі світла може розвинутися справжнісінький депресивний стан. А сезонні розлади афективного характеру, які виражаються в пригніченості, поганому настрої, загальному зниженні емоційного фону спостерігається суцільно і поруч.

Крім того, сучасні городяни схильні до ще однієї напасті. Світловий день, тривалість якого занадто мала для сучасного міського життя, вимагає коригування. Йдеться про величезну, найчастіше зайву кількість штучного освітлення, яке отримує майже будь-який житель мегаполісу. Наш організм, непристосований до такої кількості штучного світла, здатний заплутатися в часі і впасти в стан десинхронозу. Це веде не тільки до ослаблення нервової системи, а й до загострення будь-яких наявних хронічних захворювань.

Що таке довгота дня

Розгляньмо тепер поняття довготи дня, актуального для кожного з нас в перші дні після зимового сонцестояння. Цим терміном позначається той проміжок часу, що триває від сходу до заходу сонця, тобто час, протягом якого наше світило видно над горизонтом.

Величина ця знаходиться в прямій залежності від сонячного схиляння і географічної широти точки, де її потрібно визначити. У районі екватора величина довготи дня не змінюється і становить рівно 12 годин. Ця цифра є прикордонною. Для північної півкулі навесні і влітку день триває довше 12 годин, взимку і восени – менше.

Осіннє і весняне рівнодення

Дні, коли тривалість ночі збігається з тривалістю дня, іменуються днями весняного рівнодення, або осіннього. Це відбувається 21 березня і 23 вересня відповідно. Зрозуміло, що найвищої цифри довгота дня досягає в момент літнього сонцестояння, а найнижчої – в день зимового.

За полярними колами кожної з півкуль величина довготи дня зашкалює за 24 години. Йдеться про все відоме поняття полярного дня. На полюсах він має тривалість у цілих півроку.

Довготу дня в будь-якій точці півкулі можна визначити досить точно за спеціальними таблицями, що містять розрахунок тривалості світлового дня. Зрозуміло, ця цифра щодня змінюється. Іноді для приблизної оцінки використовує таке поняття, як середня тривалість світлового дня по місяцях. Для наочності розглянемо ці цифри для тієї географічної точки, де розташована столиця нашої країни.

Тривалість світлового дня в Москві

У січні світловий день на широті нашої столиці становить в середньому 7 годин 51 хвилину. У лютому – 9 годин 38 хвилин. У березні його тривалість сягає 11 годин 51 хвилини, у квітні – 14 годин 11 хвилин, у травні – 16 годин 14 хвилин.

Протягом трьох літніх місяців: червня, липня і серпня – ці цифри становлять 17 годин 19 хвилин, 16 годин 47 хвилин і 14 годин 59 хвилин. Ми бачимо, що червневі дні найдовші, що відповідає літньому сонцестоянню.

Восени світловий день продовжує скорочуватися. У вересні та жовтні його тривалість 12 годин 45 хвилин і 10 годин 27 хвилин відповідно. Рекордно короткими світлими днями славляться останні холодні темні місяці року – листопад і грудень, середня тривалість дня яких не перевищує 8 годин 22 хвилин і 7 годин 16 хвилин відповідно.