Задания:

1. Установить подвижную карту звездного неба на день и час занятий и указать расположение созвездий на небесном своде, отдельно отметив восходящие и заходящие в это время созвездия.

2. Изучить контуры созвездий Большой Медведицы, Малой Медведицы, Кассиопеи, Лебедя, Льва, Пегаса, Возничего и Ориона.

3. Установить подвижную карту звездного неба последовательно на 0^ч, 6^ч, 12^ч и 18^ч 1 октября, указать расположение в эти моменты времени созвездий Большой Медведицы, Кассиопеи, Ориона и Лебедя и сформулировать выводы о характере и причине изменения вида звездного неба в течение суток.

4. Определить день года, в который в 8^ч30^м вечера в верхней кульминации находится звезда: 1) Вега; 2) Альдебаран; 3) Арктур; 4) Денеб; 5) Капелла; 6) Алголь; 7) Спика; 8) Регул.

5. Определить дату, в которую та же звезда в тот же момент суток находится в нижней кульминации.

6. В дни 21 марта, 22 июня, 23 сентября и 22 декабря найти моменты времени восхода, верхней кульминации, захода и нижней кульминации звезды: 1) Альтаира; 2) Сириуса; 3) Поллукса; 4) Ригеля; 5) Антареса; 6) Бетельгейзе; 7) Проциона; 8) Кастора.

7. Определить время восхода и захода Большой Медведицы и Кассиопеи в произвольно выбранный день года.

8. Из анализа результатов пунктов 4 – 7 сформулировать выводы:

9. а) о продолжительности промежутка времени между моментами верхней и нижней кульминации одних и тех же звезд в пределах суток;

б) об изменении моментов времени восхода, кульминаций и захода звезд на протяжении года, указав направление и величину этого изменения за полгода, за месяц, за полмесяца и за сутки;

в) об условиях видимости различных созвездий в данном месте Земли.

Библиографический список

1. Кононович Э.В., Мороз В.И.Общий курс астрономии. – М.: УРСС, 2001. – 542 с.

2. Воронцов-Вельяминов Б.А. Сборник задач и практических упражнений по астрономии. 7-е изд. М.: Наука, 1977. – 272 с.

3. Дагаев М.М.Лабораторный практикум по курсу общей астрономии. – М.: Высшая школа, 1972.

4. Дагаев М.М., Демин В.Г., Климишин И.А., Чаругин В.М.Астрономия.– М.: Просвещение, 1983. – 384 с.

5. Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии. М.: УРСС, 2002. – 688 с.

6. Миннарт М. Практическая астрономия. (Практические занятия по общей астрономии.). М.: Мир, 1971. – 240 с.

7. Школьный астрономический календарь на 2009/2010 учебный год. – М.: Дрофа, 2009. – 95 с.

8. Угольников О.С. Небо начала века. 2001-2012. – М.: Сельянов А.Д., 2000. – 320 с.

Лабораторная работа № 6

Видимое годовое движение Солнца

Вследствие годового обращения Земли вокруг Солнца в направлении с запада на восток нам кажется, что Солнце перемещается среди звезд с запада к востоку по большому кругу небесной сферы, который называется эклиптикой, с периодом 1 год. Плоскость эклиптики (плоскость земной орбиты) наклонена к плоскости небесного (а также земного) экватора под углом . Этот угол называютнаклонением эклиптики.

Положение эклиптики на небесной сфере, то есть экваториальные координаты иточек эклиптики и ее наклонениек небесному экватору определяются из ежедневных наблюдений Солнца. Измеряя зенитное расстояние (или высоту) Солнца в момент его верхней кульминации на одной и той же географической широте,

,	(6.1)
,	(6.2)

можно установить, что склонение Солнца в течение года изменяется в пределах от до. При этом прямое восхождение Солнца на протяжении года изменяется отдо, или отдо.

Рассмотрим подробнее изменение координат Солнца.

В точке весеннего равноденствия , которую Солнце проходит ежегодно 21 марта, прямое восхождение и склонение Солнца раны нулю. Затем с каждым днем прямое восхождение и склонение Солнца увеличиваются.

В точке летнего солнцестояния , в которую Солнце попадает 22 июня, его прямое восхождение равно 6^h, а склонение достигает максимального значения + . После этого склонение Солнца уменьшается, а прямое восхождение по-прежнему растет.

Когда Солнце 23 сентября приходит в точку осеннего равноденствия , его прямое восхождение станет равным, а склонениеснова станет равно нулю.

Далее, прямое восхождение, продолжая увеличиваться, в точке зимнего солнцестояния , куда Солнце попадает 22 декабря, становится равным , а склонение достигает своего минимального значения-. После этого склонение возрастает, и Солнце через три месяца приходит вновь в точку весеннего равноденствия.

Рассмотрим изменение местоположения Солнца на небе в течение года для наблюдателей, находящихся в разных местах на поверхности Земли.

Для наблюдателя находящегося на северном полюсе Земли , в день весеннего равноденствия (21.03) Солнце совершает круг по горизонту. (Напомним, что на Северном полюсе земли не существует явлений восхода и захода светил, то есть любое светило движется параллельно горизонту, не пересекая его). Это знаменует начало полярного дня на Северном полюсе. На следующий день Солнце, чуть-чуть поднявшись по эклиптике, опишет круг, параллельный горизонту, на немного большей высоте. С каждым днем оно будет подниматься все выше и выше. Максимальной высоты Солнце достигнет в день летнего солнцестояния (22.06) –. После этого начнется медленное уменьшение высоты. В день осеннего равноденствия (23.09) Солнце опять окажется на небесном экваторе, который совпадает с горизонтом на Северном полюсе. Совершив прощальный круг вдоль горизонта в этот день, Солнце на полгода опускается под горизонт (под небесный экватор). Длившийся полгода полярный день завершен. Начинается полярная ночь.

Для наблюдателя находящегося на северном полярном круге наибольшей высоты Солнце достигает в полдень в день летнего солнцестояния – . Полуночная высота Солнца в этот день равна 0°, то есть Солнце в этот день не заходит. Такое явление принято называтьполярным днем.

В день зимнего солнцестояния его полуденная высота минимальна – , то есть Солнце не восходит. Это называетсяполярная ночь. Широта северного полярного круга – наименьшая в северном полушарии Земли, где наблюдаются явления полярных дня и ночи.

Для наблюдателя находящегося на северном тропике , Солнце каждый день восходит и заходит. Максимальной полуденной высоты над горизонтом Солнце достигает в день летнего солнцестояния – в этот день оно проходит точку зенита (). Северный тропик – самая северная параллель, где Солнце бывает в зените. Минимальная полуденная высота,, наблюдается в день зимнего солнцестояния.

Для наблюдателя находящегося на экваторе , абсолютно все светила заходят и восходят. При этом любое светило, в том числе и Солнце, ровно 12 часов проводят над горизонтом и 12 часов – под горизонтом. Это значит, что продолжительность дня всегда равна продолжительности ночи – по 12 часов. Дважды в году – в дни равноденствий – полуденная высота Солнца становится 90°, то есть проходит через точку зенита.

Для наблюдателя находящегося на широте Стерлитамака ,то есть в умеренном поясе, Солнце никогда не бывает в зените. Наибольшей высоты достигает в полдень 22 июня, в день летнего солнцестояния, – . В день зимнего солнцестояния, 22 декабря, его высота минимальна –.

Итак, сформулируем следующие астрономические признаки тепловых поясов:

1. В холодных поясах (от полярных кругов до полюсов Земли) Солнце может быть и незаходящим, и невосходящим светилом. Полярный день и полярная ночь могут длиться от 24 часов (на северном и южном полярных кругах) до полугода (на северном и южном полюсах Земли).

2. В умеренных поясах (от северного и южного тропиков до северного и южного полярных кругов) Солнце каждый день восходит и заходит, но никогда не бывает в зените. Летом день длиннее ночи, а зимой – наоборот.

3. В жарком поясе (от северного тропика до южного тропика) Солнце всегда восходящее и заходящее. В зените Солнце бывает от одного раза – на северном и южном тропиках, до двух раз – на других широтах пояса.

Регулярная смена времен года на Земле является следствием трех причин: годового обращения Земли вокруг Солнца, наклона земной оси к плоскости земной орбиты (плоскости эклиптики) и сохранения земной осью своего направления в пространстве на протяжении длительных промежутков времени. Благодаря совместному действию этих трех причин происходит видимое годовое движение Солнца по эклиптике, наклоненной к небесному экватору, и поэтому положение суточного пути Солнца над горизонтом различных мест земной поверхности на протяжении года изменяется, а следовательно, изменяются условия их освещения и обогревания Солнцем.

Неодинаковое обогревание Солнцем областей земной поверхности с различной географической широтой (или этих же областей в разное время года) легко выясняется простым подсчетом. Обозначим черезколичество тепла, передаваемого единице площади земной поверхности отвесно падающими солнечными лучами (Солнце в зените). Тогда при другом зенитном расстоянии Солнцата же единица площади получит количество тепла

(6.3)

Подставляя в эту формулу значения Солнца в истинный полдень разных дней года и деля полученные равенства друг на друга, можно найти отношение количества тепла, получаемого от Солнца в полдень в эти дни года.