Урок презентация по астрономии небесная сфера. Презентация на тему "системы небесных координат"

Урок 3. Небесные координаты

Небесный экватор и небесный меридиан

Экваториальная система координат

Горизонтальные и экваториальные координаты

Кульминации светил

Из-за осевого вращения Земли звезды нам кажутся перемещающимися по небу

концентрические дуги на фото - следы путей звезд

Явления суточного движения звезд удобно изучать, воспользовавшись математическим построением - небесной сферой

Небесная сфера - воображаемая сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные светила

За центр небесной сферы, как правило, принимают глаз наблюдателя

Для находящегося на поверхности Земли наблюдателя вращение небесной сферы воспроизводит суточное движение светил на небе

У древних народов:

наличие реальной сферы, ограничивающей весь мир и несущей на своей поверхности многочисленные звёзды

Центр небесной сферы:

• где находится наблюдатель (топоцентрическая небесная сфера),
• в центр Земли (геоцентрическая небесная сфера),
• в центр той или иной планеты (планетоцентрическая небесная сфера),
• в центр Солнца (гелиоцентрическая небесная сфера) или в любую др. точку пространства.

Отвесная линия (или вертикальная линия)

- прямая, проходящая через центр небесной сферы и совпадающая с направлением нити отвеса в месте наблюдения

Отвесная линия пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках – зенит е, над головой наблюдателя, и надир е – диаметрально противоположной точке

Важнейшие точки и дуги на небесной сферы

Плоскость, проходящая через центр небесной сферы и проведенная перпендикулярно отвесной линии, пересекает небесную сферу по большому кругу -

истинный горизонт или математический

делит поверхность небесной сферы на две полусферы: видимую, все точки которой находятся над горизонтом, и невидимую, точки которой лежат под горизонтом

Важнейшие точки и дуги на небесной сферы

Ось мира

Ось мира - ось видимого вращения небесной сферы

Ось мира пересе­кает небесную сферу в двух точках Р и Р ₁ - полюс ах мира

Вблизи северного полюса мира в настоя­щее время находится α Малой Медведицы - Полярная звезда

Важнейшие точки и дуги на небесной сферы

Небесный экватор - большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира.

Небесный экватор делит поверхность небесной сферы на два полушария:

северное полушарие, с вершиной в северном полюсе мира,

и южное полушарие, с вершиной в южном полюсе мира

Небесный экватор

Небесный экватор пересекается с математическим горизонтом в двух точках: точке востока и точке запада. Точка востока Е - точка, в которой точки вращающейся небесной сферы пересекают математический горизонт, переходя из невидимой полусферы в видимую

W - точка запада

Важнейшие точки и дуги на небесной сферы

Небесный меридиан - большой круг небесной сферы, плоскость которого проходит через отвесную линию и ось мира.

Небесный меридиан делит поверхность небесной сферы на два полушария -

восточное полушарие, с вершиной в точке востока, и

западное полушарие, с вершиной в точке запада

Небесный меридиан

Важнейшие точки и дуги на небесной сферы

Полуденная линия - линия пересечения плоскости небесного меридиана и плоскости математического горизонта

Полуденная линия

Небесный меридиан пересекается с математическим горизонтом в двух точках: точке севера и точке юга . Точкой севера называется та, которая ближе к северному полюсу мира

NS - полуденная линия (в этом направлении отбрасывают тень предметы, освещаемые Солнцем, в полдень)

Важнейшие точки и дуги на небесной сферы

Малый круг небесной сферы, плоскость которого параллельна плоскости небесного экватора - небесная или суточная параллель светила М

Видимые суточные движения светил совершаются по суточным параллелям

Большой полукруг небесной сферы, проходящий через полюсы мира и через светило М, называется часовым кругом или кругом склонения светила

Большой полукруг небесной сферы, проходящий через зенит, светило М и надир, называется кругом высоты,

вертикальным кругом или вертикалом

светила

Важнейшие точки и дуги на небесной сферы

Эклиптика

Эклиптика - траектория видимого годичного движения Солнца по небесной сфере.

Эклиптика

Плоскость эклиптики пересекается с плоскостью небесного экватора под углом

ε = 23°26".

Важнейшие точки и дуги на небесной сферы

Эклиптика пересекается с небесным экватором в двух точках - весеннего и осеннего равноденствия

В точке весеннего равноденствия (♈) Солнце переходит из южного полушария небесной сферы в северное, в точке осеннего равноденствия (♎) - из северного полушария небесной сферы в южное

Прямая, проходящая через эти две точки - линия равноденствий

♈ - знак Овна ♎ - знак Весов

Важнейшие точки и дуги на небесной сферы

Две точки эклиптики, отстоящие от точек равноденствия на 90° и максимально удалённые от небесного экватора - точки солнцестояния

Точка летнего солнцестояния (♋)

находится в северном полушарии,

точка зимнего солнцестояния (♑)

в южном полушарии

♑ - знак Козерога ♋ - знак Рака

Основной плоскостью является плоскость небесного экватора

Координата склонение δ светила М - дуга mM часового круга РMmP" от небесного экватора до светила

или центральный угол mOM (в плоскости часового круга).

Q ΄

Отсчитываются в пределах от 0° до +90° к северному полюсу мира и от 0° до -90° к южному полюсу мира

P ΄

Z ΄

Иногда склонение заменяется полярным расстоянием p (также либо дуга РМ, либо центральный угол РОМ). Отсчитываются от 0° до 180° от северного полюса мира к южному. p + δ = 90°

Первая экваториальная система координат

Вторая координата - часовой угол t светила М - дуга небесного экватора Qm от верхней точки Q небесного экватора до часового круга PMmP", проходящего через светило,

или центральный угол QOm (в плоскости небесного экватора)

Часовые углы отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, т.е. к западу от верхней точки Q небесного экватора, в пределах от 0° до 360° или от 0 ʰ до 24 ʰ

Q ΄

P ΄

Z ΄

В процессе суточного вращения небесной сферы склонения δ светил

не изменяются (если пренебречь собственным движением звёзд), а часовые углы t увеличиваются.

Вторая экваториальная система координат

Одна координата склонение δ , другая прямое восхождение α

Прямое восхождение α светила М - дуга небесного экватора ♈m от точки весеннего равноденствия ♈ до часового круга, проходящего через светило

или центральный угол ♈Оm (в плоскости небесного экватора)

Q ΄

Отсчитывается в сторону противоположную суточному вращению в пределах от 0° до до 360° или от 0 ʰ до 24 ʰ

P ΄

Z ΄

Система используется для определения звёздных координат и составления каталогов. Определяет годичное движение Солнца и других светил.

Горизонтальная система координат

Основной плоскостью является плоскость математического горизонта

Одна координата - зенитное расстояние z, или высота светила над горизонтом h

Высота h светила М - дуга вертикального круга mM от математического горизонта до светила

Q ΄

или центральный угол mOM

Высоты отсчитываются в пределах от 0° до +90° (к зениту) и от 0° до –90° (к надиру)

P ΄

Z ΄

Зенитное расстояние z светила М - дуга вертикального круга ZM от зенита до светила или центральный угол ZOM. Зенитные расстояния отсчитываются в пределах от 0° до 180° в направлениях от зенита к надиру. z + h = 90°

Горизонтальная система координат

Вторая координата - азимут А

- дуга математического горизонта Sm от точки юга S до вертикального круга, проходящего через светило

или центральный угол SOm (в плоскости математического горизонта)

Q ΄

Азимуты отсчитываются в сторону суточного вращения небесной сферы, т. е. к западу от точки юга S, в пределах от 0° до 360°

P ΄

Z ΄

Система координат используется для непосредственных определений видимых положений светил с помощью угломерных инструментов

Определение географической широты

Угол (высота полюса мира над горизонтом

) равен углу (географическая широта места φ ),

как углы со взаимно перпендикулярными сторонами ОС ⟘ CN; ОR⟘CP

Равенство этих углов дает простейший способ определения географической широты местности: угловое расстояние полюса мира от горизонта равно географической широте местности

Чтобы определить географическую широту местности, достаточно измерить высоту полюса мира над горизонтом:

= φ

На полюсе Земли

полюс мира находится в зените, и звезды движутся по кругам, параллельным горизонту

Здесь звезды не заходят и не восходят,

их высота над горизонтом неизменная

Суточное движение светил на различных широтах

На средних географических широтах

существуют восходящие и

заходящие звезды и те, которые никогда не опускаются под горизонт

Околополярные созвездия

на географических широтах России никогда не заходят

Созвездия, лежащие около южного полюса мира, являются невосходящими.

Суточное движение светил на различных широтах

На экваторе все звезды восходят и заходят перпендикулярно плоскости горизонта

Каждая звезда здесь проходит над горизонтом ровно половину своего пути

Северный полюс мира совпадает с точкой севера, а южный полюс мира - с точкой юга.

Ось мира расположена в плоскости горизонта

Высота светил в кульминации

Кульминации - явления прохождения светил через небесный меридиан

В верхней кульминации высота светила максимальна,

в нижней кульминации - минимальна.

Промежуток времени между кульминациями равен половине суток

Момент верхней кульминации центра Солнца - истинный полдень ,

момент нижней кульминации - истинная полночь

Высота светил в кульминации

У не заходящего на данной широте φ светила видны (над горизонтом) обе кульминации,

у звезд, которые восходят и заходят , нижняя кульминация происходит под горизонтом.

У светила, находящегося далеко к югу от небесного экватора, обе кульминации могут быть невидимы (светило не восходящее )

h - высота светила М в верхней кульминации

δ - склонение светила

φ - широта местности

∠ PON = = φ

∠ QOZ = ∠PON как углы с взаимно перпендикулярными сторонами

90°- φ

h = 90° - φ + δ

Географическую широту можно определить, измеряя высоту любого светила с известным склонением δ в верхней кульминации

Q ʹ

В нижней кульминации: -h = 90° - φ - δ или

h = δ + φ - 90°

P ʹ

Z ʹ

Определите географическую широту места наблюдения, если звезда Вега проходит через точку зенита.

Дано:

δ = +38°47 ′

h = 90°

h = 90° - φ + δ

φ = 90° - h + δ

φ = 90° - 90° + 38°47 ′ = 38°47 ′

Сириус был в верхней кульминации на высоте 10°. Чему равна широта места наблюдения?

h = 90° - φ + δ

Дано:

δ = -16°39 ′

φ = 90° - h + δ

φ = 90° - 10° + (-16°39 ′) = 63°21 ′

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Цель урока: познакомить учащихся со звездными координатами, привить навыки определения этих координат на макете небесной сферы.

Оборудование : видеопроектор, макет небесной сферы

Ход урока

Учитель: С незапамятных времен люди выделяли на звездном небе отдельные группы ярких звезд, объединяли их в созвездия, присваивая им названия, в которых отражали быт и особенности своего мышления. Так поступали древнекитайские, вавилонские, египетские астрономы. Многие названия созвездий, используемые нами сегодня, пришли из Древней Греции, где они складывались на протяжении столетий.

Таблица 1 Хроника названий

На конгрессе Международного астрономического союза в 1922 году количество созвездий было уменьшено до 88. Тогда же были установлены существующие нынче границы между ними.

Следует особо выделить. Что соседство звезд в созвездиях кажущееся, так их видит наблюдатель с Земли. На самом деле звезды отстают друг от друга на большие расстояния, а для нас их видимость как бы проецируется на небесную сферу – воображаемый прозрачный шар, в центре которого находится Земля (наблюдатель), на поверхность которой проецируются все светила так, как их видит наблюдатель в определенный момент времени из определенной точки пространства. Презентация.Cлайд 1

Причем звезды в созвездиях различные, они отличаются видимыми размерами и светом. Наиболее яркие в созвездиях звезды обозначают буквами греческого алфавита по убыванию (a, b, g, d, e и т.д.) блеска.

Такую традицию ввел Алессандро Пикколомини (1508 – 1578 гг/), а закрепил Иоганн Байер (1572–1625).

Потом Джон Флемстид (1646–1719) в пределах каждого созвездия обозначил звезды порядковым номером (например, звезда 61 Лебедя). Звезды с переменным блеском обозначают латинскими буквами: R, S, Z, RR, RZ,AA.

Теперь мы рассмотрим, как определяется расположение светил на небе.

Представим себе небо в виде гигантского глобуса произвольного радиуса, в центре которого находится наблюдатель.

Однако, тот факт, что одни светила расположены ближе к нам, а другие дальше на глаз не улавливается. Поэтому предположим, что все звезды находятся на одинаковом расстоянии о наблюдателя – на поверхности небесной сферы . Презентация.Cлайд 1

Так как звезды в течение суток изменяют свое положение, можно сделать вывод о суточном вращении небесной сферы (это объясняется вращением Земли вокруг своей оси). Небесная сфера вращается вокруг некоторой оси PP` с востока на запад. Ось видимого вращения сферы – это ось мира. Она совпадает с земной осью или параллельна ей. Ось мира пересекает небесную сферу в точках P – северный полюс мира и P`- южный полюс мира . Вблизи северного полюса мира расположена Полярная звезда (a Малой Медведицы). С помощью отвеса определим вертикаль и изобразим ее на чертеже. Презентация.Cлайд 1

Это прямая ZZ` называется отвесной линией . Z – зенит , Z`- надир . Через точку О – пересечения отвесной линии и оси мира – проведем прямую перпендикулярную ZZ`. Это NS – полуденная линия (N-север , S – юг) . В направлении вдоль этой линии отбрасывают тень предметы, освещаемые Солнцем в полдень.

По полуденной линии пересекаются две взаимно перпендикулярные плоскости. Плоскость перпендикулярная отвесной линии, которая пересекает небесную сферу по большому кругу – это истинный горизонт . Презентация.Cлайд 1

Плоскость, перпендикулярная истинному горизонту, проходящая через точки Z и Z`, называется небесный меридиан .

Мы нарисовали все необходимые плоскости, теперь введем другое понятие. Расположим на поверхности небесной сферы произвольно звезду М, проведем через точки Z и Z` и М большой полукруг. Это – круг высоты или вертикал.

Мгновенное положение светила относительно горизонта и небесного меридиана определяется двумя координатами: высотой (h) и азимутом (A). Эти координаты называют горизонтальными .

Высота светила – это угловое расстояние от горизонта, измеряется в градусах, минутах, секундах дуги в пределах от 0° до 90°. Еще высоту заменяют равноценной ей координатой – z – зенитным расстоянием .

Вторая координата в горизонтальной системе А – угловое расстояние вертикала светила от точки юга. Определяется в градусах минутах и секундах от 0° до 360°.

Обратите внимание, как изменяются горизонтальные координаты. Светило М в течение суток описывает на небесной сфере суточную параллель – это круг небесной сферы, плоскость которой перпендикулярна оси мира .

<Отработка навыка определения горизонтальных координат на небесной сфере. Самостоятельная работа учащихся>

При движении звезды по суточной параллели самая наивысшая точка подъема называется верхняя кульминация. Двигаясь под горизонтом светило, окажется в точке, которая будет являться точкой нижней кульминации. Презентация.Cлайд 1

Если рассмотреть путь выбранной нами звезды, то можно заметить, что она является восходящее – заходящей, но существуют незаходящие и не восходящие светила. (Здесь - относительно истинного горизонта.)

Рассмотрим изменение вида звездного неба в течение года. Эти изменения не так заметны для большинства звезд, но они происходят. Существует звезда, у которой положение довольно сильно изменяются, это Солнце.

Если провести плоскость через центр небесной сферы и перпендикуляр оси мира PP`, то эта плоскость пересечет небесную сферу по большому кругу. Этот круг называется небесный экватор. Презентация.Cлайд 2

Этот небесный экватор пересекается с истинным горизонтом в двух точках: востока (Е) и запада (W). Все суточные параллели расположены параллельно экватору.

Теперь проведем круг через полюсы мира и наблюдаемое светило. Получился круг – круг склонения. Угловое расстояние светила от плоскости небесного экватора, измеренное вдоль круга склонения, называется склонением светила (d). Склонение выражается в градусах, минутах и секундах. Так как небесный экватор делит небесную сферу на два полушария (северное и южное), то склонение звезд северного полушария могут изменяться от 0° до 90°, а южного полушария – от 0° до -90°.

Склонение светила – это одна из так называемых экваториальных координат .

Вторая координата в этой системе – прямое восхождение (a). Она аналогична географической долготе. Отсчет прямого восхождения ведут от точки весеннего равноденствия (g). В точке весеннего равноденствия бывает Солнце 21 марта. Прямое восхождение отсчитывается вдоль небесного экватора в сторону противоположную суточному вращению небесной сферы. Презентация.Cлайд 2 . Прямое восхождение выражается в часах, минутах и секундах времени (от 0 до 24 ч) или в градусах, минутах и секундах дуги (от 0° до 360°). Так как при движении небесной сферы положение звезд относительно экватора не изменяется, то экваториальные координаты используются для создания карт, атласов и каталогов.

Еще издревле было замечено, что Солнце движется среди звезд и описывает полный круг за один год. Этот круг древние греки назвали эклиптикой , что сохранилось в астрономии до сих пор. Эклиптика наклонена к плоскости небесного экватора под углом 23°27`и пересекается с небесным экватором в двух точках: весеннего равноденствия (g) и осеннего равноденствия (W). Всю эклиптику Солнце проходит за год, в сутки оно проходит 1°.

Созвездия, через которые проходит эклиптика, называют зодиакальными . Каждый месяц Солнце переходит из одного созвездия в другое. Увидеть созвездие, в котором в полдень находится Солнце, фактически невозможно, так как оно затмевает свет звезд. Поэтому на практике в полночь мы наблюдаем зодиакальное созвездие, которое выше всех находится над горизонтом, и по нему определяем то созвездие, где в полдень находится Солнце (рис № 14 учебника Астрономия 11).

Не следует забывать, что годичное движение Солнца по эклиптике – есть отражение действительного движения Земли вокруг Солнца.

Рассмотрим на модели небесной сферы положение Солнца и определим его координаты относительно небесного экватора (повторение).

<Отработка навыка определения экваториальных координат на небесной сфере. Самостоятельная работа учащихся>

Домашнее задание.

1. Знать содержание параграфа 116 учебника Физика-11
2. Знать содержание параграфов 3, 4 учебника Астрономия -11
3. Подготовить материал по теме “Зодиакальные созвездия”

Литература.

1. Е.П.Левитан Астрономия 11 класс – Просвещение, 2004 г.
2. Г.Я.Мякишев и др. Физика 11 класс – Просвещение, 2010 г.
3. Энциклопедия для детей Астрономия – РОСМЭН, 2000 г

Проверка д.з

• Сколько всего созвездий на небе? Запишите название известных вам околополюсных созвездий. Зарисуйте его вид любого околополюсного созвездия Какой буквой обозначается самая яркая звезда в созвездии? В состав какого созвездия входит Полярная звезда? Назовите самую яркую звезду на небе. Чем характеризуется звезда на небе в зависимости от видимой яркости. Как определить направление на север? Что такое эклиптика. Сколько зодиакальных созвездий существует? А знаков зодиака?
• Сколько всего созвездий на небе?
• Запишите название известных вам околополюсных созвездий.
• Зарисуйте его вид любого околополюсного созвездия
• Какой буквой обозначается самая яркая звезда в созвездии?
• В состав какого созвездия входит Полярная звезда?
• Назовите самую яркую звезду на небе.
• Чем характеризуется звезда на небе в зависимости от видимой яркости.
• Как определить направление на север?
• Что такое эклиптика.
• Сколько зодиакальных созвездий существует? А знаков зодиака?

Практическая работа№1

Созвездие

Схема созвездия, альфа

Большая Медведица

Созвездие

Малая Медведица

Схема созвездия

Кассиопея

Возничий

Практическая работа№1

• Используя карту звездного неба, внесите в соответствующие графы таблицы схемы созвездий с яркими звездами. В каждом созвездии выделите наиболее яркую звезду и укажите ее название.

Созвездие

Схема созвездия, альфа

Большая Медведица

Малая Медведица

Созвездие

Полярная звезда

Кассиопея

Схема созвездия

Возничий

Мирфак (Альфа Персея / α Per) - ярчайшая звезда в созвездии Персея. В переводе с арабского Мирфак ас-Сурая - локоть,

Шедар (Альфа Кассиопеи)

Капе́лла (α Aur / α Возничего / Альфа Возничего)

Работа с подвижной картой звездного неба

• 1.Какие созвездия будут видны 17 февраля в 22 ч.
• 2. Будет ли видно созвездие Ориона30 марта в полночь.
• 3. Можно ли увидеть созвездие девы в ночь с 17 на 18 февраля?

Положение точки на Земле однозначно определяется географическими координатами –долготой (λ) и широтой (φ).

Положение светила на небе однозначно определяется экваториальными координатами –прямым восхождением (α) и склонением (δ)

Основные точки и линии

• Небесная сфера - воображаемая сфера произвольного радиуса, описанная вокруг наблюдателя на Земле, на внутренней поверхности которой нанесены светила.
• Ось мира- ось, вокруг которой вращается Земля, двигаясь в мировом пространстве
• Полюсы мира- воображаемая ось видимого вращения небесной сферы.
• Небесным экватором называется большой круг, перпендикулярный оси мира. Небесным меридианом называется большой круг небесной сферы, проходящий через полюс мира Р, южный полюс мира Р".

Экваториальная система координат - система используется для определения звёздных координат и составления каталогов. Определяет годичное движение Солнца и других светил.

• Склонение -дуга mM часового круга от небесного экватора до светила. Отсчитываются от 0 до +90 к северному полюсу и от 0 до -90 к южному. p + = 90 .

• Прямое восхождение α - называется дуга небесного экватора ♈ от точки весеннего равноденствия ♈ до часового круга, проходящего через светило(против часовой стрелки) от 0 до до 360 или от 0 до 24 часов.

Положение звезды Х указывается координатами – прямым восхождением α (угловое расстояние вдоль небесного экватора от точки весеннего равноденствия ϓ до направления на звезду) и склонением δ (угловое расстояние от небесного экватора вдоль большого круга, проходящего через полюсы мира).

Прямое восхождение измеряется в часах и может быть только положительной величиной, склонение – в градусах и может принимать как положительное, так и отрицательное значение.

Величина прямого восхождения одного и того же светила не меняется вследствие суточного вращения небосвода и не зависит от места наблюдений на поверхности Земли.

Из-за вращения Земли 15° соответствует 1 ч, а 1° – 4 мин, поэтому прямое восхождение равное 12 ч. составляет 180°, а 7 ч 40 мин – 115°.

Экваториальные координаты звезд не меняются столетиями,

поэтому система экваториальных координат используется

при создании звёздных глобусов, карт и атласов.

На звёздном глобусе изображаются не только звёзды,

но и сетка экваториальных координат.

• Альфа Южной рыбы
• Бетта Андромеды
• Альфа Тельца (Альдебаран)
• Альфа Весов

Горизонтальная система координат используется для непосредственных определений видимых положений светил с помощью угломерных инструментов

h – высота – угловое расстояние светила от горизонта (Ð МОА, измеряется в градусах, минутах, секундах; от 0 о до 90 о)

А - азимут – угловое расстояние вертикала светила от точки юга (Ð SOА) в направлении суточного движения светила, т.е. по часовой стрелке; измеряется в градусах минутах и секундах от 0 о до 360 о).

Кульминация – явление пересечения светилом небесного меридиана

• По суточному движению светила делятся на:
• 1 - невосходящие
• 2 - (восходяще - заходящие ) восходящие и заходящие
• 3 - незаходящие .

Практическая работа№2

Спика –а Девы +1,04

• Что такое небесная сфера?
• Какие линии и точки небесной сферы вы знаете?
• Какие наблюдения доказывают суточное вращение небесной сферы (служит ли это доказательством вращения Земли вокруг оси).
• Можно ли, используя горизонтальную систему координат, создать карты звездного неба?
• Что такое кульминация?
• Исходя из кульминации дайте понятие незаходящим, не восходящим, - восходяще-заходящим светилам.

Дом. Задание

• пар.4, выучить основные точки и линии небесной сферы, системы координат

Небесная сфера

Когда мы наблюдаем небо, все астрономические объекты кажутся расположенными на куполообразной поверхности, в центре которой находится наблюдатель.

Этот воображаемый купол образует верхнюю половину воображаемой сферы, которую называют «небесной сферой».

Элементы небесной сферы

Р – северный полюс мира

Истинный горизонт

N – точка севера

S – точка юга

Небесный меридиан

Р ’ – южный полюс мира

Полуденная линия

Z’ - надир

Небесная сфера играет фундаментальную роль при указании положения астрономических объектов.

Горизонтальные координаты

В горизонтальной системе координат положение объекта определяется относительно горизонта и относительно направления на юг (S).

Вертикал – круг высоты

Горизонтальные координаты

Положение звезды М задается ее высотой h (угловое расстояние от горизонта вдоль большого круга – вертикала) и азимутом А (измеренное к западу угловое расстояние от точки юга до вертикала).

Высота изменяется: от 0 ° до +90 ° (над горизонтом) от 0 ° до -90 ° (под горизонтом)

Азимут изменяется: от 0 ° до 360 °

Кульминации небесных тел

Двигаясь вокруг оси мира, светила описывают суточные параллели.

Кульминация – прохождение светила через небесный меридиан.

Кульминации небесных тел

В течении суток происходит две кульминации: верхняя и нижняя

У незаходящего светила обе кульминации над горизонтом. У невосходящего светила обе кульминации под горизонтом.

Но для некоторых задач астрономии система координат должна быть независимой от положения наблюдателя и времени суток. Такую систему называют «экваториальной».

Экваториальные координаты

Из-за вращения Земли звезды постоянно перемещаются относительно горизонта и сторон света, а их координаты в горизонтальной системе изменяются.

Небесный экватор

Склонение

α – прямое восхождение

Точка весеннего равноденствия

Круг склонения

Экваториальные координаты

Эклиптика - видимый путь Солнца по небесной сфере.

Экваториальные координаты

«Склонение» звезды измеряется ее угловым расстоянием к северу или югу от небесного экватора.

«Прямое восхождение» измеряется от точки весеннего равноденствия до круга склонения звезды.

«Прямое восхождение» изменяется от 0 ° до 360 ° или от 0 до 24 часов.

Эклиптика

Ось вращения Земли наклонена примерно на 23,5° относительно перпендикуляра, проведенного к плоскости эклиптики.

Пересечение этой плоскости с небесной сферой дает круг – эклиптику, видимый путь Солнца за год.

Эклиптика

Каждый год в июне Солнце высоко поднимается на небе в Северном полушарии, где дни становятся длинными, а ночи короткими.

Переместившись на противоположную сторону орбиты в декабре у нас на севере дни становятся короткими, а ночи – длинными.

Эклиптика

Всю эклиптику Солнце проходит за год, перемещаясь за сутки на 1 ° , побывав в течение месяца в каждом из 12 зодиакальных созвездий.

Урок по астрономии
Тема: «Небесные координаты» (технологическая карта урока)

Предмет	Астрономия
Класс	10
Тема урока	Небесные координаты
	Астрономия. 10-11. Базовый уровень. В. М. Чаругин
ТСО (оборудование)	Компьютер, проектор, доска
Средства ИКТ (ЭФУ, программы, приложения, ресурсы сети Интернет)

Планируемые образовательные результаты

Предметные	воспроизводить определения терминов и понятий: небесный экватор и небесный меридиан; горизонтальные, экваториальные координаты; кульминации светил. Горизонтальная система координат. Экваториальная система координат
Метапредметные	поиск и выделение необходимой информации, умение определять понятия, устанавливать аналогии, строить логические рассуждения и делать выводы, содействие развитию мыслительных операций: сравнения, анализа, синтеза, обобщения. помощь в развитии познавательной активности, интеллектуальных способностей.
Личностные	самоопределение, способность к самооценке своих действий, определение значимости информации для себя лично, принятие социальной роли обучающегося. Развитие мотивов учебной деятельности и формирование личностного смысла учения. Развитие навыков сотрудничества с учителем и сверстниками в разных учебных ситуациях.

Организация и структура урока
Этап урока	Образовательные задачи (планируемые результаты)	Используемые ресурсы	Деятельность учителя	Деятельность обучающихся	Прдолжительность
Организационный момент	Поприветствовать учащихся. Как определить местоположение тела в пространстве?	Слайд 1; 2 Небесные координаты	Переходит к теме занятия, дает возможность самим спланировать свою работу, предлагает поставить цель занятия, предлагает записать в тетради, что хотели бы узнать, понять, уточнить обучающиеся на уроке.	Постановка темы и цели, запись в тетради, что хотели бы узнать, понять, уточнить	5 мин
Актуализация опорных знаний	Актуализировать знания учащихся по физике и астрономии. Знать что называется созвездием. Умение определять созвездия и знать названия некоторых созвездий северного полушария ,	Слайд 3. Вопрос-ответ «Что там за горизонтом»	Помочь вспомнить что называется созвездием как определять созвездия и знать названия некоторых созвездий .		10 мин
Работа в группах	Рассмотреть основные точки, линии и круги на небесной сфере: Горизонт, Полуденная линия, Небесный меридиан, Небесный экватор, Эклиптика, Зенит, Полюс мира, Ось мира, Точки равноденств. Ответить на вопросы.	Карточки с раздаточным материалом.	Предлагает, исходя из цели урока, разделиться на три группы. Раздает задание - инструкцию каждой группе, в них три задания, которые делит между учениками.	Изучают материал на карточках. Отвечают на поставленные вопросы. По истечении времени с помощью слайдов презентации отвечают на вопросы.	10 мин
Отчет групп	воспитать умения выстраивать взаимоотношения учащихся между собой и учителем.	Слайды презентации.	Организация выступления групп по очереди.	Ответы на вопросы.	10 мин
Итог	Делать обобщения, систематизировать знания по теме «Механика» Применить знание законов к решению задач. Рефлексия	Задачи на карточках	Акцентирует внимание на цели, которые были записаны на доске в начале урока, раздает лист рефлексии	Заполнение листов рефлексии.	5 мин
Домашнее задание	Закрепить пройденный материал	§ 4 Задачи на карточках	Задает домашнее задание, карточки с вопросами.	Записывают домашнее задание, разбирают карточки.	5 мин

Конспект урока

Выбираем картинку, отвечаем на вопрос. Проверяем правильность и полноту ответа.
1. Как называется данное созвездие? Что называется созвездием и сколько созвездий на небесной сфере?
Созвездием называется участок небесной сферы, границы которого определены специальным решением Международного астрономического союза (МАС). Всего на небесной сфере 88 созвездий.

2. Как называется данное созвездие?
Созвездие Водолея.

3. Как называется созвездие? И каково его происхождение?
Весы. Одно из неживых зодиакальных созвездий. Происхождение названия этого созвездия связывают также миф о богине Фемиде. Не только громовержец Зевс хранит законы Олимпа, но и мать Прометея, богиня Фемида. Она созывает на вечном Олимпе собрания богов и следит за порядком и законом. В руках у нее весы - знак правосудия.
4. Что такое небесная сфера?
Воображаемая сфера произвольного радиуса с центром в произвольной точке, на поверхности которой нанесены положения светил так, как они видны на небе в некоторый момент времени из данной точки.

5. Как называется кажущееся явление? Что такое ось мира?
Кажущееся явление вращения небесной сферы вокруг полярной звезды отражает действительное вращение земного шара вокруг своей оси. Ось параллельная оси видимого вращения небесной сферы, называют осью мира.

6 . Как называется самая яркая звезда в созвездии Волопаса .
Созвездие Волопаса, самая яркая звезда этого созвездия Арктур. Её можно найти по продолжению хвоста Большой медведицы.

7. Что называют эклиптикой?
Годичный путь Солнца, проходящего через 12 зодиакальных созвездия.

8. Чем отличаются планеты от звёзд при наблюдении невооружённым глазом?
И планета, и звезда характеризуются свечением, по которому, могут быть замечены с Земли. Однако звезда - это самосветящийся объект. В то время как планета светится за счет света, отраженного от звезд. Стало быть, излучение планет в разы слабее звездного. Для звезд более характерно мерцание, вызванное колебанием воздуха. Планеты, в свою очередь, светят равномерно, хоть и более тускло.

9. Что такое видимая звёздная величина?
Видимая звёздная величина m указывает поток излучения вблизи наблюдателя, т. е. наблюдаемую яркость небесного источника, которая зависит не только от реальной мощности объекта, но и от расстояния до него.

Основная часть:
Как точно описать положение светила на небе? Куда направить свой взгляд или телескоп, чтобы увидеть то, что интересует наблюдателя.
Математики давно применяют способ описания точки в пространстве с помощью системы координат. Существуют такие системы координат, в которых положение объекта характеризуется не линейные, а угловые. (Географические координаты - широта и долгота - являются углами, определяющими положение точки на поверхности Земли.
Для описания взаимных положений видимых движений светил удобно разместить все светила на внутренней поверхности воображаемой сферы в центре наблюдатель. Такая сфера получила название небесной.
Ось, параллельная оси видимого вращения небесной сферы, называют осью мира.
Ось мира пересекает небесную сферу в двух точках - полюсах мира.

Из «Небесного атласа» А. Целлариуса 1660 г. Армиллярная сфера Тихо Браге

Небесный экватор и небесный меридиан.
Небесным экватором называется большой круг, перпендикулярный оси мира.
Небесным меридианом называется большой круг небесной сферы, проходящий через полюс мира Р, южный полюс мира Р".

Горизонтальная система координат: Основной плоскостью горизонтальной системы координат является математический горизонт NWSE , а отчёт ведётся от Z зенита и от одной из точек математического горизонта. Одной координатной является зенитное расстояние z (Зенитное расстояние к югу zв = φ - δ; к северу zн = 180 - φ - δ) или высота светила над горизонтом h . Высотой h светила М называется высота вертикального круга mМ от математического горизонта до светила, или центральный угол mOM между плоскостью математического горизонта и направлением на светило М . Высоты отсчитываются от 0 до 90 к зениту и от 0 до -90 к надиру. Зенитным расстоянием светила называется дуга вертикального круга ZM от светила до зенита . z + h = 90 (1). Положение самого вертикального круга определяется дугой координатной - азимутом А . Азимутом А называется дуга математического горизонта Sm от точки юга S до вертикального круга, проходящего через светило. Азимуты отсчитывается в сторону вращения небесной сферы , т.е. к западу от точки юга, в пределах от 0 до 360. Система координат используется для непосредственных определений видимых положений светил с помощью угломерных инструментов.

Первая экваториальная система координат: Начало отсчёта - точка небесного экватора Q . Одной координатной является склонение. Склонением называется дуга mM часового круга PMmP′ от небесного экватора до светила. Отсчитываются от 0 до +90 к северному полюсу и от 0 до -90 к южному. p + = 90 . Положение часового круга определяется часовым углом t . Часовым углом светила М называется дуга небесного экватора Qm от верхней точки Q небесного экватора до часового круга PMmP′, проходящего через светило. Часовые углы отсчитываются в сторону суточного обращения небесной сферы, к западу от Q в пределах от 0 до360 или от 0 до 24 часов. Система координат используется в практической астрономии для определения точного времени и суточного вращения неба. Определяет Суточное движение Солнца, Луны и других светил.

Вторая экваториальная система координат: Одной координатной является склонение , другой прямое восхождение α . Прямое восхождение α светила М называется дуга небесного экватора ♈ m от точки весеннего равноденствия ♈ до часового круга, проходящего через светило. Отсчитывается в сторону противоположную суточному вращению в пределах от 0 до до 360 или от 0 до 24 часов. Система используется для определения звёздных координат и составления каталогов. Определяет годичное движение Солнца и других светил.

Высота полюса мира над горизонтом, высота светила в меридиане
Высота полюса мира над горизонтом всегда равна астрономической широте места наблюдателя:
Если склонение светила меньше географической широты, то оно кульминирует к югу от зенита на z = φ - δ или на высоте h = 90 - φ + δ
Если склонение светила равно географической широте, то оно кульминирует в зените и z = 0, а h = + 90
Если склонение светила больше географической широты, то оно кульминирует к северу от зенита на z = с - φ или на высоте h = 90 + φ - с

Задача 1.
Звезды с каким склонением будут кульминировать в зените на широте Москвы (55° 45′ с.ш. 37° 37′ в.д.)?

Вспоминаем самые необходимые формулы для решения задач на связь широты, высоты и склонения:
К югу от зенита - h вк =90 ∘ −φ+δ , или иначе h вк =90 ∘ +(δ−φ) &
h нк =δ−(90 ∘ −φ) , или иначе h нк =δ+φ−90 ∘ .
К северу от зенита - h вк =90 ∘ −δ+φ , или иначе h вк =90 ∘ −(δ−φ) .
h нк =δ−(90 ∘ −φ) , или иначе h нк =δ+φ−90 ∘ .
В зените на широте Москвы светила будут в верхней кульминации. Подумайте, а могут быть в нижней? Поэтому мы применяем формулу для верхней кульминации. Какую? К югу или к северу от зенита? Очевидно, что формулы высоты верхней кульминации к югу или к северу от зенита не должны иметь разрыва в переходной точке (h = 90°). Из формул видно, что можно применять любую.
h ю =90 ∘ +(δ−φ)=h с =90 ∘ −(δ−φ)=90 ∘ - высота зенита. Из формул видно, что δ = φ . Ответ 55° 45′
Задача 2.
На какой высоте находится Полюс мира на широте Москвы (55° 45′ с.ш. 37° 37′ в.д.)?

Полюс мира примечателен тем, что имеет склонени δ = 90 ∘ .
Звезда, находящаяся в полюсе мира будет иметь постоянную высоту h = φ .
Попробуйте это вывести из формул верхней и нижней кульминации. Какую формулу надо выбрать? Подойдет ли любая формула и почему?
Задача 3.
Какое склонение имеет незаходящая звезда, которая едва касается горизонта на широте Москвы (55° 45′ с.ш. 37° 37′ в.д.)? Оптическими эффектами пренебречь.

По условию звезда на широте Москвы незаходящая, но тем не менее иногда касается горизонта. В какой момент это может случиться? Видно, что в момент нижней кульминации, т.к. в момент верхней кульминации ее высота будет не меньше. Запишем формулу высоты в нижней кульминации: h нк =δ+φ−90 0
Чему равна высота на горизонте? Правильно, нулю. Отсюда склонение и широта комплементарны до 90 0 (δ+φ=90 0 ). Ответ: 37° 37′

Д.З. § 4
Карточка 1. Чему равно склонение точки зенита на географической широте Минска (ᵠ = 53 о 54 / )?
Карточка 2. В каком созвездии сегодня находится Полюс Эклиптики? На каких географических параллелях звезда Капелла (δ=+45°58") не заходит за горизонт, никогда не видна и в нижней кульминации проходит в надире?

Карточка 3. Определить зенитное расстояние, высоту, азимут и часовой угол звезды Капеллы (а Возничего) в верхней и нижней кульминации на северном тропике (φ=+23°27"), на географической широте φ=+45°58" и на северном полярном круге (φ=+66°33"). Склонение Капеллы δ=+45°58".