МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ МОСКОВСКОЙОБЛАСТИ
Государственное Бюджетное Образовательное Учреждение
Среднего Профессионального Образования
«Московский областной медицинский колледж №1»
Коломенский филиал
МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА
Дисциплина: Астрономия
«Звёздное небо»
|
|
|
Преподаватель: Ю.В. Косяков
2023 г.
Цель урока: Овладеть инструментамиориентировки на звездном небе.
Задачи урока:
· определить ииспользовать понятие «видимая звездная величина»;
· определятьразницу освещенностей, создаваемых светилами, по известным значениям звездныхвеличин;
· использоватькарту звездного неба для поиска созвездий и звезд на небе;
· научитьсяопределять экваториальные координаты астрономических объектов с использованиемзвездной карты.
Видыдеятельности:
· cтроить логичные устные высказывания;
· выполнятьлогические операции — анализ, сравнение, обобщение;
· организовыватьсамостоятельную познавательную деятельность; применять полученные знания вновых условиях;
· осуществлятьрефлексию познавательной деятельности.
Ключевыепонятия:
· Созвездие
· видимаязвездная величина
· светимость
· освещенность
· картазвездного неба
· экваториальнаясистема координат
· склонение
· прямоевосхождение.
СОДЕРЖАНИЕ
1. Некоторые определения.
2. Объекты звездного неба.
3. Созвездия. Мифы и легенды.
4. Звездные карты. Обозначениеобъектов.
5. Угловые измерения на небе.
1. Некоторые определения.
Астрометрия раздел астрономии, задачейкоторого является построение основной инерциальной системы отсчета дляастрономических измерений, определение точных положений и движений различныхнебесных объектов, изучение вращения Земли, движения ее полюсов, измерениепараллаксов и угловых диаметров небесных светил, составление каталоговположений и собственных движений звёзд.
Космическиеобъекты -это космические тела и обладающие определенной организацией системы космическихтел. Под космическими телами мы будем понимать всерассматриваемые астрономией физические тела — структурные элементыВселенной. В число основных типов космических тел входят планетныетела, коричневые карлики, звезды, релятивистские объекты, туманности,межзвездная среда, темная масса и темная энергия.
Космические тела,входящие в состав космических систем, обычно имеют общеепроисхождение, взаимосвязаны гравитационными и электромагнитными полями иперемещаются в пространстве как единое целое. В число основных типовкосмических систем входят планетные системы, звездные системы (двойные икратные звезды, звездные скопления), галактики, скопления и сверхскоплениягалактик и, наконец, вся Вселенная.
2. Объекты звездного неба.
Если бы мы с вамипроводили урок в вечернее время на смотровой площадке нашей обсерватории, даеще в безоблачную и безлунную ночь, то нашему взору открылась бы величественнаякартина звездного неба. Какие же космические объекты мы с вами можем увидеть нанебе? Конечно в первую очередь звезды. Общеизвестно, что на ночном небосводеневооруженным глазом можно видеть от 3 до 4,5 тысяч звезд. Все эти звездыпринадлежат нашей галактике Млечный Путь. Самая близкая к нам звезда нашеСолнце до него 150 млн км, следующая по удаленности от нас звезда ПроксимаЦентавра ( 4,25 с.г.) в 270 тыс раз от нас дальше чем Солнце. Остальные звездыеще дальше, поэтому даже в самые большие телескопы звезды видны как точечныеобъекты за исключением двух супергигантов: Бетельгейзе и Мирра Кита. Звездыэто раскаленные газовые шары с температурой поверхности от 3000К до30000К. Есть звезды, в сотни раз превышающие по размеруСолнце и во столько же раз уступающие ему в этом показателе. Однако, массызвезд меняются в гораздо более скромных пределах — от одной двенадцатой массыСолнца до 100 его масс. Более половины видимых звезд являются двойными итройными системами, т.е. связаны силами гравитации и совместно перемещаются впространстве.
Следующие объекты,которые мы можем видеть на звездном небе – это планеты нашей солнечнойсистемы. Теперь их всего восемь, визуально с Земли они мало чем отличаются отзвезд, но светят не своим светом, а отраженным от Солнца. Для наблюденияневооруженным глазом доступно пять планет: Меркурий, Венера, Марс, Юпитер иСатурн. Конечно, прекрасным объектом для наблюдения является наш естественныйспутник Луна.
Экзопланета
За последние годыобнаружено более сотни планет у ближайших к нам звезд. Их называют экзопланеты.Но наблюдать их непосредственно практически невозможно, так как они находятся вореоле света родительских звезд. Известен пока только один случай наблюденияпланеты у коричневого карлика, которая образовалась в результате столкновения ислияния двух планет. Это космическое тело расположено в 170 световых годах отЗемли, в созвездии Центавра.
Далее мы можемнаблюдать за спутниками планет солнечной системы, на настоящий момент ихизвестно 160, хотя даже в вашем учебнике 2001 года издания их всего 63.Конечно, для наблюдения спутников необходим телескоп, хотя люди с очень острымзрением видят четыре галилеевых спутника Юпитера и невооруженным глазом.
Следующие объектыэто десятки тысяч астероидов из Главного пояса астероидов,расположенного между орбитами Марса и Юпитера, для наблюдения которых внекоторых случаях достаточно простого бинокля.
Галилеевы спутникиЮпитера: Ио, Европа, Ганимед, Каллисто
Далее следуютобъекты семейства Кентавров, сейчас их известно больше 20 штук. Всеони в ближайшей от Солнца точке (перигелии) находятся за орбитой Юпитера -их перигелийные расстояния больше 5 а. е.
Второй пояс малыхтел находится в занептунной области Солнечной системы и носит название поясаКойпера. Транснептуновые объекты – это сотни малых тел, обитающих наокраинах нашей солнечной системы. Их можно наблюдать только с помощью большихтелескопов. Кстати, Плутон теперь также относится к транснептуновым элементам.Самый далекий объект Солнечной системы, известный в настоящее время – этоСедна, она удаляется от Солнца на 900 а.е.
Следующие объекты –это «падающие звезды». Общее их название метеорные тела — это крошечныеобъекты величиной зачастую с песчинку, обычно беглецы с комет. Если метеорноетело сгорает в верхних слоях атмосферы, то это явление называют метеором. Еслиобъект достаточно велик, чтобы пронзить атмосферу и упасть на Землю, мыназываем его метеоритом.
Часто можно видетьна небе очень интересные объекты – кометы. Ежегодно наблюдается порядка 25новых комет, которые прилетают во внутренние области солнечной системы,облетают вокруг Солнца у ходят обратно на окраины, иногда на тысячи лет. Этосамые протяженные объекты Солнечной системы, они движутся по вытянутым орбитам,являясь сохранившимися до наших дней планетеземалями, — строительнымикирпичиками, из которых сформировались планеты.
Что мы можем видетьза пределами солнечной системы? Конечно Млечный Путь — нашуГалактику, в которой насчитывается порядка 100 миллиардов звезд.
ТуманностьАндромеды
При изучении неба стелескопом кроме звезд себя обнаруживали еще неясные туманные пятна. Их так иназвали — туманности. Со временем, выяснилось, что природа ихотнюдь неодинакова. Некоторые из них оказались скоплениями газа и пыли,принадлежащими нашей Галактике. Однако некоторые туманности разительноотличались от остальных. Однажды, исследуя одну из них -Туманность Андромеды, Эдвин Хаббл смог увидеть в ней отдельныезвезды и доказать, что она является гигантским их скоплением, не уступающим помасштабу Млечному Пути. Оказалось, что существуют звездные системы,подобные Галактике! Теперь известно, что они удалены на миллионы и миллиардысветовых лет, их число измеряется миллиардами, а разнообразие поражаетвоображение. Такие туманности, не мудрствуя лукаво, назвалигалактиками, но уже с маленькой буквы.
Пространство между звездами непустует. В очень малых концентрациях в нем присутствуют самые разнообразныечастицы, в том числе и атомы многих веществ. В галактиках, вроде нашейсобственной, наибольшее скопление межзвездного вещества находится вблизи ихплоскости в спиральных рукавах. В направлении на Млечный Путь мы видиммежзвездное вещество. Плотность его в среднем такова, что на один кубическийсантиметр приходится всего одна частица. Однако, десятки, сотни и тысячисветовых лет, на протяжении которых распылены эти частицы, делают межзвездныйгаз ощутимым. Он поглощает и рассеивает свет звезд, делая его краснее(так же, как на заре более толстая земная атмосфера делает краснее светСолнца). Кроме того, это межзвездное вещество способно образовывать в тысячураз более плотные газовые облака. Их-то мы и видим как истинные туманности.
Планетарнаятуманность
Кроме обычныхтуманностей существуют планетарные туманности, которые образуются приумирании звезд. «Стандартная» планетарная туманность — сферическая внешняяоболочка звезды, которая расширяется в пространстве. Вид кольца получается из-затого, что разреженный газ туманности хорошо пропускает излучение, и только покраям видимой туманности луч зрения встречает на своем пути значительный потолщине слой газа. В результате, центральную часть мы видим прозрачной, авнешний край образует кольцо. Для большего понимания, надуйтевоздушный шар и посмотрите сквозь него на лампу. Полупрозрачные стенки шаразаменят нам газ туманности. Вы увидите, что по краям шар выглядит гораздотемнее.
В составе галактик звезды частообъединены в группы, которые называют звездными скоплениями. Газопылевыеоблака могут обладать массами в тысячи и миллионы масс Солнца. Из их веществаможет родиться множество звезд. В этом случае они расположатся нанекотором отдалении друг от друга внутри облака. Такую группу, редкопринимающую правильные очертания, принято называть рассеянным звезднымскоплением.
Шаровые звездныескопления, в отличие от рассеянных, значительно богаче звездами. Их там можетбыть больше миллиона. Кроме того, шаровые скопления очень компактны, и звезды вних удалены на малые расстояния друг от друга. Считается, что они образовалисьвместе с Галактикой из чрезвычайно плотных и массивных газовых облаков. Всего внашей Галактике известно 147 шаровых скоплений.
Шаровоескопление
Интереснейшие длянаблюдения объекты сверхновые звезды. Есть возможность наблюдать ихвспышки и ближайшие последствия. C другой стороны, можно увидеть туманности,являющиеся остатками взрывов многолетней давности. Вспышки сверхновых вгалактиках происходят, в среднем, с промежутком в 400 лет. Ясно, почему мы невидим на дневном небе сверхновых нашей звездной системы. Самая известнаявспышка сверхновой, принадлежащей Млечному Пути, произошла в 1054-м году, онабыла отмечена и описана, в частности, китайскими астрономами. На ее местесейчас наблюдается Крабовидная Туманность — остатки взрыва звезды –разлетающиеся в пространстве, разогретые энергией взрыва и потомусветящиеся.
Крабовиднаятуманность
Кромевышеперечисленного, в космосе существуют такие объекты как, белые карлики,нейтронные звезды, пульсары, барстеры, магнетары, черные дыры, квазары. Ждутсвоего открытия белые и серые дыры, темная масса и темная энергия. Вот какоеразнообразие Вселенной заключено всего лишь в двух словах — «звездное небо».
3.Созвездия. Мифы и легенды.
Для того чтобыориентироваться в этом большом количестве ночных огней, человек издавна пыталсяразделить их на отдельные группы – созвездия, дав им названия в зависимости оттого, какую картину он себе представлял, мысленно соединяя линиями звезды вгруппе. В течение веков этот процесс носил довольно хаотичный характер, отражаяв себе творчество и предания различных народов. В 1922 году состоялсяМеждународный астрономический съезд, на котором астрономы приняли окончательноерешение утвердить 88 созвездий, проведя между ними строгиеграницы. Созвездие — это участок неба с четкими границами.
Созвездия имеют очень красивые, азачастую и необычные названия. Откуда же они появились? Сорок шесть названийпришли к нам из древнего мира, они упоминаются в библии, в работах древнихастрономов. Это Большая и Малая Медведицы, Лира, Лебедь, Орел, Персей, Телец,Орион, Андромеда, Пегас, Большой и Малый Псы, Волопас, Скорпион, Дева, Рак,Лев, Цефей, Дракон, Геркулес, Козерог, Волосы Вероники, Весы, Гидра, Центавр,Кит. Эти созвездия изображены в старинном атласе Гевелия. Оставшиеся 42созвездия возникли уже стараниями конкретных астрономов в период 17–18 веков.Очень интересные мифы и легенды связаны с каждым древним созвездием.
Один из наиболее интересныхмифов связан сразу с шестью созвездиями. В Эфиопии правилицарь Цефей и царица Кассиопея. Достаточно вздорная красавицаКассиопея похвасталась своей красотой перед нереидами – дочерьми морского богаПосейдона. Те пожаловались отцу, и он наслал на Эфиопию морское чудовище– Кита, который пожирал все живое. Оракул предсказал царю и царице, чтоспасти страну можно, только пожертвовав их дочерью Андромедой. Девушкуприковали к скале, оставив на съедение чудовищу. В это время мимо на крылатомконе Пегасе пролетал легендарный герой Персей. Чудовищебыло повержено, у молодых людей родилась любовь, и все закончилось свадьбой.
Еще одна легендасвязана с созвездиями Большой и Малой Медведицы. Согласно легенде, Зевс –верховный бог древних греков – полюбил дочь правителя Аркадии Каллисто, иродился у них сын – Аркад. Тогда супруга Зевса – Гера превратила возлюбленнуюсвоего мужа в Медведицу, и однажды Аркад, ставший отличным охотником, бродя полесам, столкнулся с медведицей и захотел убить ее, так как не знал, что это егомать. Не допустил этого Зевс, и по его приказу они были подняты на небо. Аркадбыл пастухом и превратился в созвездие Волопаса рядом с БольшойМедведицей. А главная звезда в созвездии Волопаса называется Арктуром, отгреческого «арктофилакс» — «страж медведицы». Служанка Каллисто, сопровождавшаяхозяйку в ее скитаниях, стала Малой Медведицей.
Надо сразузаметить, что к созвездию относятся не только звезды, по которым строитсяобраз, а все звезды, которые находятся на его территории. Многие яркие звездына небе имеют и свои собственные имена. Так, например, Альфа Волопасаназывается Арктур, бета Ориона – Бетельгейзе.
4.Звездные карты. Обозначение объектов.
Конечно, для тогочтобы быстро находить объекты на звездном небе, необходимы звездные карты. Чтоже такое звездная карта? Начнем со звездного глобуса. Поместим условно Землю вцентр мироздания, вокруг себя мы увидим проекцию звездного неба навоображаемой сфере – это и есть звездный глобус. Теперь поставим себямысленно снаружи этой воображаемой сферы и посмотрим на нее. Мы увидим на нейпроекции созвездий. Чтобы получить карту звездного неба, необходимо сделатьразворот сферы на плоскость. Эта непростая проблема в свое время была решенакартографами, которые научились воспроизводить на плане обширные участкиземного шара. Обратите внимание, вы не найдете на звездных картах ни Солнца, ниЛуны, ни планет. Почему? Да потому же, почему на карте Земли вы не находитедаже огромных айсбергов. Эти объекты перемещаются по звездному небу, как и айсбергипо поверхности Земли.
Для обозначениязвезд используются буквы греческого алфавита, причем, первоначально, когдасоздавались каталоги, наиболее яркая звезда получала имя альфа, следующая заней имя бета и так далее. Современные каталоги включают более миллиарда звезд.Естественно букв греческого алфавита астрономам не хватило и позднее, для вновьоткрываемых звезд были придуманы другие способы обозначения.
5.Угловые измерения на небе.
Давайте еще разобратимся к созвездию Большой Медведицы и посмотрим на 7 звезд ковша. Мы, какбы, видим их проекцию на воображаемую небесную сферу. Мы можем измеритьтолько угловые расстояния в градусах между звездами, аналогично тому, как мыможем измерить расстояние между объектами на глобусе Земли, но не можем сказатьна какой высоте над уровнем моря находится наш объект или который из объектоввыше. Это происходит потому, что точки на глобусе описываются двумякоординатами – широтой и долготой, а мир наш трехмерный и для однозначногоопределения точки в пространстве необходимо задать все три координаты. Так и нанебесной сфере объекты описываются двумя угловыми координатами, а для тогочтобы понять близко или далеко находится объект необходимо ввести третьюкоординату – расстояние до звезды. На рисунке мы видим ковш Большой Медведицы.Ощущение, что все 7 звезд находятся от нас на одинаковом расстоянии оченьобманчиво. На лучах, идущих от Земли к звездам, мы видим, что реально всезвезды находятся от нас на разных расстояниях, они показаны белыми точками.Сказать, на каком расстоянии от нас реально находятся звезды, по их видимомурасположению на небе, мы не можем. Для определения расстояний до объектов вкосмосе используются сложные, а иногда просто невообразимо хитроумные методы.
Вопросы
1. Что такое звездный глобус?
2. Сколько существует созвездий на небе?
3. Почему на звездных картах неотображаются Солнце, Луна и планеты?
4. Какой греческой буквой обозначаетсясамая яркая звезда в созвездии?
5. Что такое звезда?
6. Что такое созвездие?
7. В каких единицах измеряются расстояниямежду объектами на картах?
8. Какая астрономическая ошибка закраласьв строке песни Владимира Высоцкого: «В далеком созвездии тау Кита….»?
Греческий алфавит
α — альфа η –эта ν – ню τ — тау
β – бета θ –тета ξ Ξ – кси υ — ипсилон
γ – гамма ι –иота ο – омикрон φ — фи
δ Δ – дельта κ –каппа π – пи χ — хи
ε – эпсилон λ Λ –ламбда ρ – ро ψ — пси
ζ— дзета μ – мю σ Σ –сигма ω Ω – омега
