Презентация по теме "Практические основы астрономии. Часть 1

ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АСТРОНОМИИ

5/21/18

1. ЗВЁЗДЫ И СОЗВЕЗДИЯ

ЗВЕЗДНОЕ НЕБО

В безоблачную и безлунную  ночь вдали от населенных пунктовможно различить около  3000 звезд.

Вся небесная сфера  содержит около  6000 звезд, видимых невооруженным глазом.

Звездное небо в районе созвездия Возничего

  Астрономы древности разделили звездное небо на созвездия.

Большая часть созвездий, названных во времена Гиппарха и Птолемея, имеет названия животных или героев мифов.

  ГИППАРХ  (ок. 180 или 190 – 125 до н.э.),

древнегреческий астроном,

один из основоположников астрономии.

Составил звездный каталог из 850 звезд,

зафиксировал их яркость при помощи 

введенной им шкалы звездных величин.

Все звезды он распределил по 28 созвездиям.

ПТОЛЕМЕЙ Клавдий  (ок. 90 – ок. 160),

древнегреческий ученый,

последний крупный астроном античности.

Соорудил специальные астрономические

инструменты: астролябию, армилярную сферу,

трикветр. Описал положение 1022 звезд.

Система Птолемея изложена в его главном 

труде «Альмагест» («Великое математическое 

построение астрономии в ХIII книгах») – 

энциклопедии астрономических знаний древних.

Тысячи лет назад яркие звезды условно  соединили в фигуры, которые назвали  созвездиями

Созвездия "Змееносец" и "Змея"  из атласа Флемстида.

Изображения созвездий 

из старинного атласа Гевелия

"Телец"

"Кассиопея"

"Кит"

Созвездием называется участок небесной сферы,

границы которого определены специальным решением 

Международного астрономического союза (МАС).

Всего на небесной сфере  –  88 созвездий.

Все звёзды, видимые на небе невооружённым глазом, Гиппарх во II веке до н.э., разделил на шесть величин. Самые яркие стали считать звёздами первой величины (их менее 20). Наиболее слабые, едва различимые невооружённым глазом – звёздами шестой величины.

Самая яркая звезда – СИРИУС

(её величина: -1,46)

В 1603 году Иоганн Байер  начал обозначать яркие звезды 

каждого созвездия  буквами греческого алфавита:

α  (альфа), β  (бета), γ   (гамма), δ  (дельта) и так далее,

в порядке убывания их блеска.

Эти обозначения используются до сих пор.

Самые яркие звезды имеют собственные названия

До изобретения компаса звезды были основными ориентирами: именно по ним древние путешественники и мореходы находили нужное направление.

Астронавигация (ориентирование по звездам) сохранила свое значение и в наш век спутников и атомной энергии.

Она необходима для штурманов и космонавтов, капитанов и пилотов.

Навигационными называют 25 ярчайших звезд,

с помощью которых определяют местонахождение корабля.

Интересно, что:

• Только в 58 созвездиях самые яркие  звезды называются α (альфа).

В 13 созвездиях самые яркие звезды – β  (бета),

а в некоторых других – и другие буквы греческого алфавита.

•   Самые большие размеры имеет созвездие  Гидра  

(1303 квадратных градуса).

•   Самые маленькие размеры имеет созвездие  Южный Крест  

  (68 квадратных градусов).

•   Самые большие размеры из видимых в северном полушарии имеет 

созвездие  Большая Медведица  (1280 квадратных градусов).

• Самое большое число звезд ярче второй звездной величины содержит 

созвездие  Орион  – 5 звезд.

•   Самое большое количество звезд ярче четвертой звездной величины 

содержит  созвездие  Большая Медведица  – 19 звезд.

Самая известная группа звезд в северном полушарии – 

ковш Большой Медведицы

Созвездие Большой Медведицы может служить хорошим помощником для запоминания ярчайших звезд Северного полушария

По ковшу Большой Медведицы легко определить северное направление

Звезды, составляющие ковш Большой Медведицы,

в пространстве расположены очень далеко друг от друга

и никакой связанной группы не образуют

Зимний треугольник   составляют 

ярчайшие звезды  Ориона ,

Большого Пса  и  Малого Пса .

Яркие звезды  Вега , Денеб   и  Альтаир  

образуют  Летний треугольник .

СЕВЕРНОЕ ПОЛУШАРИЕ

Изменение вида звездного неба в течение суток

Небесная сфера – это воображаемая сфера сколь угодно большого радиуса, в центре которой находится наблюдатель.

На небесную сферу проецируются звезды, Солнце, Луна, планеты.

Свойства небесной сферы:

• центр небесной сферы выбирается произвольно. Для каждого наблюдателя – свой центр, а наблюдателей может быть много.

• угловые измерения на сфере не зависят от ее радиуса.

На небесной сфере рассматривают лишь угловые расстояния.

Угловое расстояние между двумя точками сферы – это угол между лучами, исходящими в направлении двух этих точек из глаза наблюдателя.

Приняты следующие единицы угловых расстояний:

радиан – центральный угол, соответствующий дуге, длина которой равна ее радиусу. В 1 радиане 57°17´45".

градус – центральный угол, соответствующий 1/360 части окружности. Один дуговой градус 1° = 60´, одна дуговая минута 1´ = 60";

час – центральный угол, соответствующий 1/24 части окружности.

1h = 15°, 1h = 60m, 1m = 60s.

1 минута в часовой мере равна 15 дуговым минутам, 1 секунда в часовой мере равна 15 дуговым секундам: 1m = 15´, 1s = 15".

Один радиан, десять градусов и один час

Плоскость, проходящая через центр небесной сферы и перпендикулярная отвесной линии называется математическим (истинным) горизонтом .

Отвесная линия пересекает поверхность небесной сферы в двух точках: в верхней Z – зените и в нижней Z' – надире .

Наблюдаемое суточное вращение небесной сферы – кажущееся явление, отражающее действительное вращение земного шара вокруг оси.  

Вращение Земли вызывает у наблюдателя иллюзию вращения небесной сферы.

Любой наблюдатель видит лишь половину 

небесной сферы, другая половина от него

заслоняется земным шаром.

Звезды в течение суток описывают круги

Вращение звездного неба в течение суток.

с центром недалеко от Полярной звезды .

Обсерватория в Мауна-Кеа, Гавайи.

Ось видимого вращения небесной сферы называется осью мира .

Ось мира пересекает небесную сферу в точках Р и Р' – полюсах мира .

Притяжение Солнца и Луны заставляет земную ось прецессировать так же, как прецессирует ось наклонившегося быстро вращающегося волчка под действием силы тяжести.

Ось Земли вращается относительно далеких звезд, делая полный оборот примерно за 26 тысяч лет (т.н. платонический год ). При этом она описывает окружность радиусом 23,5° с центром в созвездии Дракона .

13 тысяч лет назад полюс мира указывал на Вегу .

Дальше титул Полярной поочередно присваивался

π , η и τ Геркулеса , звездам Тубан и Кохаб .

α Малой Медведицы стала полярной звездой примерно в 1100 году, а ближе всего к ней полюс пройдет в 2100 году.

Приблизительно в 3200 году полярными станут звезды созвездия Цефей , затем они уступят первенство Денебу и Веге .

Вблизи северного полюса мира в настоящее время находится

 Малой Медведицы – Полярная звезда .

Расстояние Полярной звезды от северного полюса мира в настоящее время чуть меньше 1’.

Большой круг небесной сферы, проходящий через зенит, северный полюс мира, надир и южный полюс мира называется небесным меридианом

Плоскости математического горизонта и небесного меридиана пересекаются по прямой NS , называемой полуденной линией (в этом направлении отбрасывают тень предметы, освещаемые Солнцем, в полдень).

Точка N - точка севера.

Точка N – точка севера .

Точка S – точка юга .

Небесным экватором  называется большой круг, перпендикулярный оси мира.

Небесный экватор 

пересекается с 

математическим 

горизонтом в точках 

востока  E и запада  W .

Прохождение светила через небесный меридиан называется кульминацией .

В верхней кульминации высота светила h максимальна,

в нижней кульминации – минимальна.

Промежуток между кульминациями светил равен 12 часам (половине суток).

Звезды бывают заходящими и восходящими на данной широте места наблюдения, а также невосходящими и незаходящими .

Для наблюдателя, находящегося на Северном полюсе, над горизонтом находятся звезды только северного полушария неба. Они вращаются вокруг Полярной звезды и не заходят за горизонт.

Например, в России не видны звезды созвездия Южный Крест – это созвездие, на наших широтах невосходящее. А созвездия Дракона, Малой Медведицы – незаходящие созвездия.

Наблюдатель, находящийся на Южном полюсе, видит только звезды южного полушария.

На экваторе могут наблюдаться все звезды, расположенные и в северном, и в южном полушариях неба.

Видимое движение звезд на разных широтах

Изменение вида звездного неба в течение года

При суточном вращении небесной сферы положение звезд по отношению к небесному экватору не изменяется. Поэтому экваториальные координаты используются для создания звездных карт и атласов.

Положение светил на небесной сфере определяется

экваториальными координатами

Круг склонения – большой круг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и наблюдаемое светило.

Склонение светила ( δ ) – угловое расстояние от плоскости небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения.

Прямое восхождение ( α ) – угловое расстояние отсчитанное от точки весеннего равноденствия вдоль небесного экватора в сторону, противоположную суточному вращению небесной сферы.

Экваториальная система координат

Эклиптика – видимый годовой путь центра солнечного диска по небесной сфере.

Перемещение Солнца по эклиптике вызвано годовым движением Земли вокруг Солнца.

Центр солнечного диска пересекает небесный экватор два раза в году – в марте и в сентябре.

Взаимное расположение небесного экватора и эклиптики

Точки пересечения эклиптики с небесным экватором называются

точками весеннего и осеннего равноденствия .

Через точку весеннего равноденствия Солнце переходит из южного полушария небесной сферы в северное (21 марта).

Через точку осеннего равноденствия Солнце переходит из северного полушария небесной сферы в южное (23 сентября).

В точке летнего солнцестояния 22 июня Солнце имеет максимальное склонение.

В точке зимнего солнцестояния 22 декабря Солнце имеет минимальное склонение.

Дни солнцестояния, как и дни равноденствия, могут меняться.

Связано это с тем, что в году не 365 суток, а немного больше.

Точки солнцестояния отстоят от точек равноденствия на 90°.

Экваториальные координаты Солнца в течении года непрерывно изменяются.

В день летнего солнцестояния 22 июня склонение Солнца δ = +23°27´.

В день зимнего солнцестояния 22 декабря склонение Солнца δ = -23°27´.

В день весеннего равноденствия 21 марта и осеннего равноденствия 23 сентября склонение Солнца δ = 0°.

Видимый годовой путь Солнца проходит через тринадцать созвездий, начиная от точки весеннего равноденствия:

Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Змееносец, Стрелец, Козерог, Водолей, Рыбы .

По древней традиции только двенадцать из них называются зодиакальными .

Созвездие Змееносца к зодиакальным созвездиям не причисляют.

В каждом зодиакальном созвездии Солнце проводит примерно месяц

Движение Земли вокруг Солнца и 

кажущееся годичное движение Солнца по эклиптике

Пояс шириной около 9 градусов по обе стороны от эклиптики называется зодиаком .

По этой зоне проходят видимые пути Солнца, звезд и большинства планет.

Зодиак проходит через 13 созвездий и делится на 12 знаков зодиака.

Около 2 тысяч лет назад знаки зодиака совпадали с одноименными зодиакальными созвездиями. В ту далекую эпоху, во времена Гиппарха, точка весеннего равноденствия находилась в созвездии Овна , поэтому была обозначена знаком этого созвездия, знаком Овна. Аналогично точка летнего солнцестояния находилась в созвездии Рака и обозначена его знаком, точка осеннего равноденствия в созвездии Весов , а точка зимнего солнцестояния –

в созвездии Козерога .

Но затем они постепенно сместились к западу и давно уже находятся:

точка весеннего равноденствия

в созвездии Рыб ,

а точка осеннего равноденствия

в созвездии Девы .

Точка летнего солнцестояния с 1988 года находится

в созвездии Тельца .

Смещение точки весеннего равноденствия происходит навстречу годичному движению Солнца примерно на 50" в год.

Причиной смещения знаков зодиака относительно одноименных зодиакальных созвездий является установленная еще Гиппархом Родосским во II веке до нашей эры прецессия , или предварение равноденствий.

Звезды, лежащие на этой окружности или около нее, поочередно будут полярными.

Раньше около полюса мира находились звезды Тубан , Кохаб , в настоящее время – Полярная звезда .

Подготовить сообщения:

• Звёзды и созвездия.
• Небесные координаты.
• Звёздные карты.
• Видимое движение звёзд на различных широтах.
• Годичное движение Солнца. Эклиптика.