Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Волынский Б.А. Задачи и упражнения по астрономии для средней школы пособие для учащихся

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
29.10.2023
Размер:
3.64 Mб
Скачать

первой и последней четвертях Луны при косом освещении их солнечными лучами. В полнолуние, когда весь лунный диск освещен отвесно падающими солнечными лучами и все его детали сливаются с общим фоном, удобнее наблю­ дать моря и системы светлых лучей.

Перед началом наблюдения тщательно изучите карту обращенного к Земле полушария Луны, приведенную в стационарном учебнике. Учитывая, что телескоп дает об­ ратное изображение объекта, отождествите на лунной по­ верхности кратеры Тихо, Арзахель, Альфонс, цирки Птоломей, Гиппарх, Альбатегний, горные цепи Альпы, Апен­ нины, Карпаты и моря Дождей, Ясности и Спокойствия.

12.Наблюдение планет в телескоп

Спомощью телескопа школьного типа можно убедиться, что планеты имеют диски, в отличие от звезд, которые оста­

ются точками при наблюдении в любой телескоп, что являет­ ся следствием большой разницы в расстояниях планет и звезд от Земли.

Ограниченные средства наблюдения позволяют выпол­ нить небольшое число работ: установить фазу Венеры, де­ тали диска Юпитера, количество и расположение его спут­ ников и положение кольца Сатурна.

Перед наблюдением Венеры начертите на листе бумаги окружность диаметром 5 см и, определив из наблюдений фазу Венеры, нанесите на изображение ее диска положение терминатора (границы света и тени). Наиболее интересными являются такие наблюдения Венеры, при которых она вид­ на в форме полукруга или очень узкого серпа.

Из всех планет Юпитер является единственной плане­ той, доступной для изучения деталей ее поверхности — об­ лачных атмосферных образований, размеры, положение и цвет которых постоянно изменяются. При наблюдениях

80

Юпитера определите положение облачных образований — полос — и зарисуйте их на диске планеты.

Из 12 известных спутников Юпитера для наблюдений в школьный телескоп доступны только четыре: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто, открытые Галилеем в 1610 г. Эти спут­ ники движутся вокруг Юпитера в плоскости его экватора по почти круговым орбитам. Периоды их обращений во­ круг Юпитера совпадают с периодами осевых вращений. Основные сведения об этих спутниках даются в таблице.

Видимая

Период

Наибольшее

Наименование

обращ ения,

угловое расстояние

зв езд н ая

спутника

сут

от планеты

величина

Ио ............................

5,5

1,77

2',3

Европа ..................

6,1

3,55

3,7

Ганимед ..................

5,1

7,15

5,9

Каллисто . . . .

6,2

16,69

10,3

Систематические наблюдения спутников Юпитера по­ зволяют увидеть некоторые интересные явления: прохож­ дение спутников по диску Юпитера, покрытие спутников его диском и затмения спутников, происходящие при их вхождении в тень планеты. Наилучшие периоды для на­ блюдения затмений спутников Юпитера наступают в то время, когда видимое угловое расстояние между Солнцем и Юпитером близко к 90°. Наблюдение затмений спутни­ ков Юпитера позволили Рёмеру в 1676 г. определить вели­ чину скорости света.

Детали поверхности Сатурна в малый телескоп не видны, поэтому наблюдения его ограничиваются определением ви­ димого положения и зарисовкой кольца.

81

13. Наблюдение переменных звезд

Для изучения переменных подходящими являются яркие звезды с небольшим периодом изменения блеска, доступные наблюдению невооруженным глазом или в призменный би­

нокль. К таким звездам

относятся затменная

переменная

Р Персея (Альголь) и 3

Лиры, а также цефеиды 8 Цефея

и т] Орла.

 

 

Для того чтобы убедиться в изменении блеска этих

звезд, достаточно в разное время провести

несколько

(5—6) оценок их видимых звездных величин.

 

Перед наблюдением,

пользуясь Школьным

астрономи­

ческим календарем, определите положение переменной звез­ ды на небесной сфере, пределы колебаний блеска — звезд­ ные величины в максимуме и в минимуме, а также тип и период переменной звезды. Отыскав переменную звезду на небе, подберите звезды сравнения, расположенные как можно ближе к переменной звезде. Блеск звезд сравнения должен возможно меньше отличаться от блеска переменной звезды. Одни из звезд сравнения должны быть ярче переменной, другие — слабее. Необходимое количест­ во наблюдений и интервалы между ними определяются периодом колебаний блеска: для звезд типа Альголя вбли­

зи минимума наблюдения надо делать через

5—10 минут,

а для указанных цефеид — несколько раз

в сутки. При

всех наблюдениях переменных необходимо возможно точ­

нее отмечать

время.

 

Результаты наблюдений занесите в таблицу.

Момент

Звезды

Оценка

Д а т а

наблю де­

Примечание

п /п

блеска

сравнения

 

ния .

 

82

При достаточном количестве результатов наблюдений составьте график колебания блеска звезды.

14.Наблюдение в телескоп двойных звезд, звездных скоплений и туманностей

Эти наблюдения производятся

с целью

ознакомления

с некоторыми объектами звездного

неба, не

видимыми не­

вооруженным глазом.

В телескоп можно наблюдать двойные звезды, которые невооруженному глазу кажутся одиночными. Среди таких объектов встречаются не только двойные, но и кратные си­ стемы, состоящие из трех и более звезд. Часто наблюдают­ ся сочетания различных цветов у звезд пары: рядом с жел­ той или оранжевой звездой можно видеть голубую или зе­ леную.

Рекомендуемые для наблюдения кратные звезды ука­

заны

в таблице.

 

 

 

 

 

 

 

У гло­

Звездная

Цвета

Время, удобное

 

Н азвание звезды

вое

 

рас­

величина

компонентов

для

 

 

 

наблюдения

 

 

 

стояние

 

 

 

9 и g

Б. Медведицы

707"

2,2

Белый, золотистый

Весь год

7

Андромеды . .

10

2,2

Оранжевый, голубой

Осень, зима

Ориона . . . .

52

2,8

Голубой

Зима

Е Л и р ы ...................

207

4,5

Белый

Весна

На небесной сфере встречаются также тесные группы звезд — звездные скопления. Они разделяются на шаровые и рассеянные; первые из них меньше по размерам и богаче

83

звездами. Звездные скопления, рекомендуемые для наблю­ дений, приводятся в таблице.

Н азвание

 

Види­

Х арактер

Число

Время, удобное д л я

 

или

Созвездие

мый

обозначе­

ди а­

скопления

звезд

наблюдения

 

ние

 

метр

 

скопления

 

 

 

 

 

Плеяды

Телец

1100'

Рассеянное

160

Осень — зима

М

34

Персей

42

Рассеянное

70

Осень — зима

М

37

Возничий

34

Рассеянное

270

Осень, зима, весна

М

13

Геркулес

21

Шаровое

Лето — осень

В различных частях неба видны также светлые пятна, представляющие собой газово-пылевые галактические ту­ манности или звездные системы, подобные нашей Галактике.

Галактические туманности и галактики, наиболее доступные для наблюдения в школьный телескоп, помеще­ ны в следующей таблице.

Н азвание

Созвездие

Диа-

Х арактер туманности

Время, удоб­

туманности или

метр

ное для

галактики

 

 

наблюдения

 

 

 

Большая

туман­

Орион

 

Галактическая

Зима

ность

Ориона

30'

Туманность

 

100'

Галактическая

Весна, лето

Америка . . .

Лебедь

Планетарная

Лира

60"

 

Осень, зима

туманность

Галактическая

Галактика

М 31

Андро­

2 0 0 '

Внегалактическая

Осень, зима

меда

 

 

 

 

 

ОТВЕТЫ И РЕШЕНИЯ

Небесная сфера и видимые движения светил

6 . Созвездие Змеи. 7. Созвездие Гидры. 9. Ригель (3 Ориона), Ка­ пелла ( а Возничего), Бетельгейзе Ориона), Сириус Б. Пса), Про-

цион

М. Пса), Арктур (а Волопаса), Вега (а Лиры), Альтаир

(а Ор­

ла).

10.

В (2.512)3 = 15,9

раза.

11. 6,3 раза. 12. На небесном экваторе —

точки востока и запада,

на небесном меридиане — точки

севера

и юга.

13. По

небесному

экватору; в точках востока и запада.

16.

В

точках

востока

и запада

(горизонт,

небесный экватор и первый

вертикал).

4-п R* — R h

 

 

 

 

 

17. ---------AtTR*-------- ’ Где 2” ^

_

площадь

невидимого сегмента небесной сферы. По­

лагая R =

1,

имеем

h =

1

— Cos 35°

 

 

2 D __ Д

 

 

 

 

 

(рис. 13), далее ■—^ —

• 100%

=

90,5%.

19. Остается неподвижным. 20. Против

хода часовой стрелки. 22. Не

будут рав­

ны. 29. Рыбы, Пегас, Водолей.

30.

Близ­

нецы, М. Пес, Б. Пес. 31. 13°11'. 32. Мо­

гут. 33. Покрытие — на

восточном.

34.

С

восточным. 35.

Прямое — с мая

по август;

обратное — с

сентября по декабрь. 36. Не­

сколько раз

в течение

ночи

направление

движения планеты изменяться не может.

37. На юго-восток. 38.

На северо-запад

и Рис. 13. К решению задачи

на северо-восток.

 

 

 

 

№ ^

85

Истинное движение планет, определение размеров тел солнечной системы и расстояний до них

39. 436 111 к м /сек,

т. е. больше скорости света,

что невозможно.

40. В 2,4 • 106 раза. 41.

Центром движения системы

планет является

Солнце; видимое суточное движение светил объясняется вращением

Земли вокруг оси, а видимые движения Солнца и планет — орбиталь­

ным движением Земли вокруг Солнца. 42. Открытие вращения Солнца,

фаз Венеры и спутников Юпитера.

43. Коперник принимал эллиптичес­

кие орбиты планет за круговые,

а неравномерные движения

планет

по орбитам за равномерные. 44. Невозможно, так как Венера

нижняя

планета. 45. Верхняя, так как для Меркурия наибольшее угловое уда­

ление от Солнца

составляет 28°, а для Венеры — 48°. 46. Наибольшее

угловое удаление

Венеры

к северу и к югу от

точек востока и

запа­

да в моменты ее восхода и захода для наблюдателя на экваторе

Зем­

ли будет равно удалению Венеры от небесного

экватора, т. е.

27°,5.

47. Наибольшее

угловое

удаление Земли 'от

Солнца — а (рис.

14).

Рис. 14. К решению задачи № 47

*Г»2

1 У

при а 3 = 1 а. е.

гр2

.

а3

 

41°. 48. Для

решения

Sin а =

— ; а

■-

 

“М

 

 

 

1

1

воспользуемся

 

 

 

уравнением

1

Откуда

 

*^ф :

~ Ф

*Тф *■ Ф

- f r .

 

 

1 м

 

 

24,6

 

: 11,5 с у т . п

=

 

 

11,5 •= 2 ,1 3 ,

т. е. Фо-

бос восходит

2 раза на западе. 49.780

с у т . 50. 49,4

к м /сек . 51.

34,8 к м /с е к

52. 1,1 г. 53.

224,7

с у т .

54.

Противо­

стояние

произойдет

через синодический

период,

равный 780

с у т ,

т. е. в начале

марта 1965 г. 55. 5,2 а. е. 56.

9,5 а. е.

57.

По

третьему

закону

Кеплера

и

Т 3

1 г, Т \ = 4

. Откуда

= 19,2

а.

е. 58. 164, 5 г . 59. 1 с у т 6 ч

48

м ин . 60. 1:6,5.

61.

В

2,3

раза. 62.0,74 а. е. 63. 0,4 а.

е. 64. 0°,5. 65.

От 42 млн. к м

до

258 млн. км .

66 . 78 млн. км и 378 млн.

км . 67. Так как

изменяется

расстояние

от

до

R ■ 206 265"

=

149,5 • 106 км .

69. В

янва-

Земли

Венеры. 6 8 . а =

------- -гг,-------; а

86

ре и в июле в результате изменения

расстояния от

Земли до

Солнца.

70.

0",01

составляет 0 , 11% от 8 ",8,

следовательно,

ошибка в

расстоя­

нии

 

составляет

 

0,11%

от

149,5

10е к м , т.

 

е. 164,4 ■ 103 км.

71.

384,7

тыс. км .

72. Угол O A L x =

90° +

7

 

+ Л.

Из

треугольников

O A L l

и

 

O A L

 

 

 

(рис.

15)

имеем:

sin р

 

 

R

"

sin р„

 

 

 

cos h

 

 

D

sin 90°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

 

 

_ R

 

откуда

sin p =

sin p0 cos fv,

p

=

47'.

 

 

 

 

 

 

 

 

D ’

тыс. к м

(в перигее) и

405,3 тыс.

 

 

 

73.

363,5

 

 

 

к м

(в апогее). 74. 57,1

• 10е км .

76.

1391 X

 

 

 

X Ю3 км .

77. 3456 км . 78.

30,3

 

с у т .

 

 

 

79.

1°54'.

80. 44'.

81.

В

11

раз

и

в 2,5 ра­

 

 

 

за.

82. R

= 6200

 

км ,

S

=

6084

10»

 

к м 2.

 

 

 

 

 

А.

л~ п2

3902

....

 

Ус

 

 

 

83.

 

 

 

= 3902; т г =

 

 

 

 

 

 

 

4r. R t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= -

Rt

3903

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г = - п г - = 3903.

 

 

 

 

 

 

 

Q я R*

 

Rt

 

I3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Форма,

размеры и движения Земли

 

 

 

84. Из бесконечности. 85.

С =

 

- ^ х

 

в

 

 

 

 

 

 

 

X 360°,

где

L — линейная

величина

ду­

 

 

 

ги

А В ,

а

п — угловая;

С =

40 010

км .

 

 

 

л

п

Рис. 17. К решению

Рис. 16. К решению задачи

№ 89

задачи № 90

87

£ = 6371 км . 86. D =

Y ^ R h

,

откуда

£

 

=

6371

 

км ;

С =

40 010

км .

87.

D =

16 км .

8 8 . D

=

2041

 

км .

 

89.

Площадь

прямоугольного

тре-

угольника О Б А

(рис.

16)

можно

определить

по

 

формулам: S =

 

R D

 

— ^—

 

 

(R +

h ) - r

 

Учитывая,

что

 

=

 

* ____

 

находим

 

 

: г =

и S = --------- g---------•

D

у

2R h .

г

 

=

R V 2 R h

С — 2 к г

=

388

км.

90.

Из

 

прямоугольного

треугольни­

■■^

^— I

 

ка О А В

имеем: D 2 =

4£ 2 — £ а =

3 £ 2,

откуда

D

=

R У

3

(рис.

17).

S cm s =

R D

 

R 2V H ~

 

и

^одй =

1

 

 

 

=

£г.

Отсюда

 

г =

—2~ =

 

2-------

~2 ~

■ 2 R r

 

 

£ У" 3

0 = 2*

R V 3

=

34 609 /ш.

91.

1,85 км .

92. Разность ши-

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

рот Д

=

23°27'; /х =

С •

4

 

•; /j =

2606

к м ( С — длина меридиана);

 

360°

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/2 =

4790

км .

93.

8085,4

 

км .

94.

Разность

долгот

Д X =

105°;

/ =

 

С

 

 

 

 

 

( С — длина параллели,

 

 

 

2 ~ R cos с)

(рис. 18).

= 360°" ' “ ^ — 8251

к м

С =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

95. Площадь сегмента S =

2* £ /г,

где /г — вы­

 

 

 

 

 

 

 

 

сота сегмента.

Отсюда

 

S =

127 451 855

к м 2.

 

 

 

 

 

 

 

 

96.

360 942 577

к м 2;

148 863 315

к м 2. 97. 40%,

 

 

 

 

 

 

 

 

52% и 8 % соответственно. 98. У =

11 • 1019 ж3;

 

 

 

 

 

 

 

 

Л4 =

5,98

• 1024

кг. 99.

У я =

4

те • 3 4703 X

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

X Ю9 м 3;

М я =

 

12 000 •

Уя

кг;

м3

100% =

 

 

 

 

 

 

 

 

=

35%.

100. Длина параллели С =

2* £

cos <р,

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

оэк =

 

463,2

 

м / с е к ,

г>тр_ =

424,8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

Рис. 18.

К решению за­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

дачи №

94

 

 

л/сек, оп кр

=

 

184,3 м /с е к .

101.

а =

где

v — линейная

скорость,

для

определения

которой

см. задачу 100.

Отсюда

а эк =

0,34

м / с е к 2,

атр =

0,31

м / с е к 2,

а п .

кр. =

0,13

м / с е к 2.

102.

l =

g t 2

 

 

/п = 0,9972

м .

 

/эк =

 

0,9919

 

м .

103.

ёп

 

ёж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ёп

8 8

mxfl

,—

v

У R g

T

У R g

или 0,5%. 104. m g

o = / 7 ? g ; —

= — с

=

2т. R ~ 17~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T “

 

 

 

 

105.

Со скоростью 926,4

ж/сек

на запад.

106.

13°; 7°,5.

107. 0°;

12°;

27°,

6 ; 30°.

108. 31

м м .

109. tg p =

d

=

0 ,0 2 2 f t/7 T c o s 3 0 °

p =

4'.

- j -

------------------------------ ;

110.

45°.

111.

Из

 

'

 

 

a =

a —

b

имеем:

 

=

b

отсюда

выражения

— - —

a

 

a b

=

b

 

 

a b

 

21 382 m

. 112. a =

^

1

113. 6417,5 k m ;

-j-------- b

 

------- =

, - f

 

 

 

1 —

a

 

1 —

a

 

 

 

 

 

 

303,7

 

 

 

6375,3

 

k m ;

 

6338,8

k m .

114.

’ Движением

Земли

вокруг

Солнца.

115.

Отрезки

прямых.

116. 29,7

км /сек .

117.

Точки пересечения

оси

Земли с небесной сферой сохраняют

неизменными

положения

среди

звезд.

118. 2378,3 км . 119. 7675,5 км ; 7978,6

км .

120.

3,5 ч.

 

 

 

 

Закон всемирного

тяготения и движение искусственных

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

небесных тел

 

 

 

 

 

 

 

121.. g

=

7 m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

_

 

 

—g £ - — ускорение силы тяжести на поверхности

Земли;

g , =

 

т m

— ускорение

силы

тяжести

на

расстоянии Луны,

равном

 

'(0Q^ 2

£1

607?,

 

 

=

боа;

gi =

0,0027

м / с е к 2;

а

= ш2 607?;

а =

0,0027

м / с е к 2.

122.

g =

7

М

7 = 6 ,7 -1 0 -“

м 2/ к г - с е к 2.

123. 7 =

6,7 •

10- ™ м 2/ к г - с е к 2.

т г ;

124.

 

а)

 

35,7

■ Ю217

и;

б)

35,7 •

1021

н;

 

в)

0,006

м / с е к 2;

г)

178 •

10~ 10

 

125.

1,64

 

 

 

126.

В

2,6

раза.

127.

 

gc

=

м /сек * .

м /сек*.

 

45900.

128.

1 , 3 . 1 0 - * м / с е к 2.

129.

F — 7

« = 1 1 , 4 . 10н.

 

гг

 

 

 

М

 

130.

В

177

раз.

131. М

g7?2

=

5,9

1024

кг.

132.

о,2 7? =

7

 

 

 

 

 

 

 

R3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

М

=

 

 

= 5,9 - 1024 кг,

где

7? — расстояние до

Луны.

133.

М

=

=

1,9 •

1030 кг.

134.

ТЦМ

 

 

= -^f-, откуда,

пренебрегая

т ,

и

7 2 (M 2 +

 

m2) -

а \

 

 

 

 

 

 

 

 

89

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ