Урок 6

Тема урока по астрономии: Основы измерения времени.

Ход урока астрономии в 11 классе

1. Повторение изученного

а) 3 человека по индивидуальным карточкам.

• 1. На какой высоте в Новосибирске (?= 55?) кульминирует Солнце 21 сентября?
• 2. Где на земле не видно никаких звезд южного полушария?

• 1. Полуденная высота Солнца 30?, а его склонение 19?. Определить географическую широту места наблюдения.
• 2. Как располагаются суточные пути звезд относительно небесного экватора?

• 1. Каково склонение звезды, если она кульминирует в Москве (?= 56?) на высоте 69??
• 2. Как располагается ось мира относительно земной оси, относительно плоскости горизонта?

б) 3 человека у доски.

1.Вывести формулу высоты светила.

2. Суточные пути светил (звезд) на разных широтах.

3. Доказать, что высота полюса мира равна географической широте.

в) Остальные самостоятельно.

• 1. Какой наибольшей высоты достигает Вега (?=38о47") в Колыбельке (?=54о05")?
• 2. Выбрать по ПКЗН любую яркую звезду и запишите ее координаты.
• 3. В каком созвездии находится Солнце сегодня и каковы его координаты?

г) в "Red Shift 5.1"

Найти Солнце:

Какую информацию можно получить о Солнце?

Каковы его координаты сегодня и в каком созвездии находится?

Как меняется склонение?

Какая из звезд, имеющих собственное имя, наиболее близка по угловому расстоянию к Солнцу и каковы её координаты?

Докажите что Земля в данный момент двигаясь по орбите приближается к Солнцу

2. Новый материал

Нужно обратить внимание учеников:

1. Продолжительность суток и года зависит от того, в какой системе отсчета рассматривается движение Земли (связана ли она с неподвижными звездами, Солнцем и т.д). Выбор системы отсчета отражается в названии единицы счета времени.

2. Продолжительность единиц счета времени связана с условиями видимости (кульминациями) небесных светил.

3. Введение атомного стандарта времени в науке было обусловлено неравномерностью вращения Земли, обнаруженной при повышении точности часов.

4. Введение поясного времени обусловлено необходимостью согласования хозяйственных мероприятий на территории, определяемой границами часовых поясов.

Системы счета времени.

Связь с географической долготой. Тысячи лет назад люди заметили, что многое в природе повторяется. Именно тогда возникли первые единицы времени - день, месяц, год. С помощью простейших астрономических приборов было установлено, что в году около 360 дней, и приблизительно за 30 дней силуэт Луны проходит цикл от одного полнолуния к следующему. Поэтому халдейские мудрецы приняли в основу шестидесятеричную систему счисления: сутки разбили на 12 ночных и 12 дневных часов, окружность - на 360 градусов. Каждый час и каждый градус были разделены на 60 минут, а каждая минута - на 60 секунд.

Однако последующие более точные измерения безнадежно испортили это совершенство. Оказалось, что Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365 суток 5 часов 48 минут и 46 секунд. Луне же, чтобы обойти Землю, требуется от 29,25 до 29,85 суток.

Периодические явления, сопровождаемые суточным вращением небесной сферы и видимое годовое движение Солнца по эклиптике лежат в основе различных систем счета времени. Время - основная

физическая величина, характеризующая последовательную смену явлений и состояний материи, длительность их бытия.

Короткие - сутки, час, минута, секунда

Длинные - год, квартал, месяц, неделя.

1. "Звездное" время , связанное с перемещением звезд на небесной сфере. Измеряется часовым углом точки весеннего равноденствия.

2. "Солнечное" время , связанное: с видимым движением центра диска Солнца по эклиптике (истинное солнечное время) или движением "среднего Солнца" - воображаемой точки, равномерно перемещающейся по небесному экватору за тот же промежуток времени, что и истинное Солнце (среднее солнечное время).

С введением в 1967 году атомного стандарта времени и Международной системы СИ в физике используется атомная секунда .

Секунда - это физическая величина, численно равная 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

В повседневной жизни используется среднее солнечное время. Основной единицей звездного, истинного и среднего солнечного времени являются сутки. Звездные, средние солнечные и иные секунды мы получаем делением соответствующих суток на 86400 (24h, 60m, 60s). Сутки стали первой единицей измерения времени свыше 50000 лет назад.

Звездные сутки - это период вращения Земли вокруг своей оси относительно неподвижных звезд, определяется как промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия.

Истинные солнечные сутки - это период вращения Земли вокруг своей оси относительно центра диска Солнца, определяемый как промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями центра диска Солнца.

Ввиду того, что эклиптика наклонена к небесному экватору под углом 23о26", а Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической (слегка вытянутой) орбите, скорость видимого движения Солнца по небесной сфере и, следовательно, продолжительность истинных солнечных суток будет постоянно изменяться на протяжении года: наиболее быстро вблизи точек равноденствий (март, сентябрь), наиболее медленно вблизи точек солнцестояний (июнь, январь). Для упрощения расчетов времени в астрономии введено понятие средних солнечных суток - периода вращения Земли вокруг своей оси относительно "среднего Солнца".

Средние солнечные сутки определяются как промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями "среднего Солнца". Они на 3m55,009s короче звездных суток.

24h00m00s звездного времени равны 23h56m4,09s среднего солнечного времени. Для определенности теоретических расчетов принята эфемеридная (табличная) секунда, равная средней солнечной секунде 0 января 1900 года в 12 часов равнотекущего времени, не связанного с вращением Земли.

Около 35000 лет назад люди обратили внимание на периодическое изменение вида Луны - смену лунных фаз. Фаза Ф небесного светила (Луны, планеты и т.д.) определяется отношением наибольшей ширины освещенной части диска d к его диаметру D: Ф=d/D. Линия терминатора разделяет темную и светлую часть диска светила. Луна движется вокруг Земли в ту же сторону, в какую Земля вращается вокруг своей оси: с запада на восток. Отображением этого движения является видимое перемещение Луны на фоне звезд навстречу вращению неба. Каждые сутки Луна смещается к востоку на 13,5o относительно звезд и за 27,3 суток совершает полный круг. Так была установлена вторая после суток мера времени - месяц.

Сидерический (звездный) лунный месяц - период времени, в течение которого Луна совершает один полный оборот вокруг Земли относительно неподвижных звезд. Равен 27d07h43m11,47s.

Синодический (календарный) лунный месяц - промежуток времени между двумя одноименными последовательными фазами (обычно новолуниями) Луны. Равен 29d12h44m2,78s.

Совокупность явлений видимого движения Луны на фоне звезд и смены фаз Луны позволяет ориентироваться по Луне на местности (рис). Луна появляется узеньким серпиком на западе и исчезает в лучах утренней зари таким же узким серпом на востоке. Мысленно приставим слева к лунному серпу прямую линию. Мы можем прочесть на небе либо букву "Р" - "растет", "рога" месяца повернуты влево - месяц виден на западе; либо букву "С" - "стареет", "рога" месяца повернуты вправо - месяц виден на востоке. В полнолуние Луна в полночь видна на юге.

В результате наблюдений за изменением положения Солнца над горизонтом в течение многих месяцев возникла третья мера времени - год .

Год - это промежуток времени, в течение которого Земля делает один полный оборот вокруг Солнца относительно какого-либо ориентира (точки).

Звездный год - это сидерический (звездный) период обращения Земли вокруг Солнца, равный 365,256320... средних солнечных суток.

Аномалистический год - это промежуток времени между двумя последовательными прохождениями среднего Солнца через точку своей орбиты (обычно, перигелий), равен 365,259641... средних солнечных суток.

Тропический год - это промежуток времени между двумя последовательными прохождениями среднего Солнца через точку весеннего равноденствия, равный 365,2422... средних солнечных суток или 365d05h48m46,1s.

Всемирное время определяется как местное среднее солнечное время на нулевом (Гринвичском) меридиане (То, UT - Universal Time). Так как в повседневной жизни местным временем пользоваться нельзя (так как в Колыбельке оно одно, а в Новосибирске другое (разные?)), поэтому и утверждено было Конференцией по предложению канадского инженера-железнодорожника Сэнфорда Флеминга (8 февраля 1879 при выступлении в Канадском институте в г.Торонто) поясное время, разделив земной шар на 24 часовых зоны (по 360:24=15о, по 7,5о от центрального меридиана). Нулевой часовой пояс расположен симметрично относительно нулевого (гринвичского) меридиана. Нумерация поясов дается от 0 до 23 с запада на восток. Реальные границы поясов совмещены с административными границами районов, областей или государств. Центральные меридианы часовых поясов отстоят друг от друга ровно на 15о (1 час), поэтому при переходе из одного часового пояса в другой время изменяется на целое число часов, а число минут и секунд не изменяется. Новые календарные сутки (и Новый год) начинаются на линии перемены даты (демаркационной линии), проходящей в основном по меридиану 180о восточной долготы вблизи северо-восточной границы Российской Федерации. Западнее линии перемены дат число месяца всегда на единицу больше, нежели к востоку от нее. При пересечении этой линии с запада на восток календарное число уменьшается на единицу, а при пересечении линии с востока на запад календарное число увеличивается на единицу, что исключает ошибку в счете времени при кругосветных путешествиях и перемещениях людей из Восточного в Западное полушария Земли.

Поэтому Международной меридианной Конференцией (1884г, Вашингтон, США) в связи с развитием телеграфа и железнодорожного транспорта вводится:

Начало суток с полуночи, а не с полудня, как это было.

Начальный (нулевой) меридиан от Гринвича (Гринвичская обсерватория возле Лондона, основанная Дж. Флемстид в 1675г, через ось телескопа обсерватории).

Система счета поясного времени

Поясное время определяется по формуле: Tn = T0 + n , где Т0 - всемирное время; n - номер часового пояса.

Декретное время - это поясное время, измененное на целое число часов правительственным распоряжением. Для России равно поясному, плюс 1 час.

Московское время - это декретное время второго часового пояса (плюс 1 час): Tм = T0 + 3 (часа).

Летнее время - декретное поясное время, изменяемое дополнительно на плюс 1 час по правительственному распоряжению на период летнего времени с целью экономии энергоресурсов. По примеру Англии, которая в 1908г впервые вводит переход на летнее время, сейчас 120 стран мира, в том числе и Российская Федерация осуществляет ежегодно переход на летнее время.

Далее следует кратко ознакомить учеников с астрономическими методами определения географических координат (долготы) местности. Вследствие вращения Земли разность между моментами наступления полдня или кульминаций (кульминация. Что это за явление?) звезд с известными экваториальными координатами в 2 пунктах равна разности географических долгот пунктов, что дает возможность определения долготы данного пункта из астрономических наблюдений Солнца и других светил и, наоборот, местного времени в любом пункте с известной долготой.

Например: один из Вас находится в Новосибирске, второй в Омске (Москве). Кто из Вас раньше будет наблюдать верхнюю кульминацию центра Солнца? А почему? (замечание, имеется ввиду что Ваши часы идут по времени Новосибирска). Вывод - в зависимости от местонахождения на Земле (меридиана - географической долготы) кульминация любого светила наблюдается в разное время, то есть время связано с географической долготой или Т= UT+?, а разность во времени для двух пунктов, расположенных на разных меридианах будет Т1-Т2= ?1- ?2. Географическая долгота (?) местности отсчитывается к востоку от "нулевого" (гринвичского) меридиана и численно равна промежутку времени между одноименными кульминациями одного и того же светила на гринвичском меридиане (UT) и в пункте наблюдения (Т). Выражается в градусах или часах, минутах и секундах. Чтобы определить географическую долготу местности, необходимо определить момент кульминации какого-либо светила (обычно Солнца) с известными экваториальными координатами. Переведя с помощью специальных таблиц или калькулятора время наблюдений из среднего солнечного в звездное и зная по справочнику время кульминации этого светила на гринвичском меридиане, мы без труда определим долготу местности. Единственную сложность вычислений составляет точный перевод единиц времени из одной системы в другую. Момент кульминации можно не "караулить": достаточно определить высоту (зенитное расстояние) светила в любой точно зафиксированный момент времени, но вычисления тогда будут довольно сложными.

Для измерения времени служат часы. От простейших, применяемые еще в древности, - это гномон - вертикальный шест в центре горизонтальной площадки с делениями, затем песочные, водные (клепсидры) и огневые, до механических, электронных и атомных. Еще более точный атомный (оптический) стандарт времени был создан в СССР 1978 году. Ошибка в 1 секунду происходит раз в 10 000 000 лет!

Система счета времени в нашей стране.

2) В 1930г устанавливается Московское (декретное) время 2-го часового пояса в котором находится Москва, переводом на один час вперед по сравнению с поясным временем (+3 к Всемирному или +2 к среднеевропейскому). Отменено в феврале 1991г и опять восстановлено с января 1992г.

3) Этим же Декретом 1930г отменяется действующее с 1917г переход на летнее время (20 апреля и возврат 20 сентября), впервые введено в Англии в 1908г.

4) В 1981г возобновляется в стране переход на летнее время.

5) В 1992г восстановлено Указам Президента, отмененное в феврале 1991г, декретное (Московское) время с 19 января 1992г с сохранением перевода на летнее время в последнее воскресенье марта в 2 часа ночи на час вперед, а на зимнее время в последнее воскресенье сентября в 3 часа ночи на час назад.

6) В 1996г Постановлением Правительства РФ №511 от 23.04.1996г летнее время продлевается на один месяц и заканчивается теперь в последнее воскресенье октября. Новосибирская область переводится из 6-го часового пояса в 5-й.

Итак, для нашей страны в зимнее время Т= UT+n+1ч, а в летнее время Т= UT+n+2ч

3. Служба точного времени.

Для точного счета времени необходим эталон, из-за неравномерности движения Земли по эклиптике. В октябре 1967г в Париже 13 Генеральная конференция Международного комитета мер и весов определяет продолжительность атомного секунды - промежутка времени, за который совершается 9 192 631 770 колебаний, соответствующих частоте излечения (поглощения) атомом Цезия - 133. Точностью атомных часов - ошибка в 1с за 10000 лет.

С 1 января 1972г СССР и многие страны мира перешли на атомный стандарт времени. Транслируемые по радио сигналы точного времени передаются по атомным часам для точного определения местного времени (т.е географической долготы - местонахождения опорных пунктов, находя моменты кульминации звезд), а также для авиационной и морской навигации.

4. Летоисчисления, календарь.

ЛЕТОСЧИСЛЕНИЕ - система исчисления больших промежутков времени. Во многих системах летосчисления счет велся от какого-либо исторического или легендарного события.

Современное летоисчисление - "наша эра", "новая эра" (н.э.), "эра от Рождества Христова" (Р.Х.), Anno Domeni (A.D. - "год господа") - ведется от произвольно выбранной даты рождения Иисуса Христа. Поскольку ни в одном историческом документе она не указана, а Евангелия противоречат друг другу, ученый монах Дионисий Малый в 278г эры Диоклетиана решил "научно", на основе астрономических данных вычислить дату эпохи. В основу расчетом была положены: 28-летний "солнечный круг" - промежуток времени, за который числа месяцев приходятся точно на те же дни недели, и 19-летний "лунный круг" - промежуток времени, за который одинаковые фазы Луны приходятся на одни и те же дни месяца. Произведение циклов "солнечного" и "лунного" круга с поправкой на 30-летнее время жизни Христа (28 х 19 + 30 = 572) дало начальную дату современного летоисчисления. Счет лет согласно эре "от Рождества Христова" "приживался" очень медленно: вплоть до XV века (т.е. даже 1000 лет спустя) в официальных документах Западной Европы указывалось 2 даты: от сотворения мира и от Рождества Христова (A.D). Сейчас эта система летосчисления (новая эра) принята в большинстве стран.

Начальная дата и последующая система летоисчисления называются эрой. Начальную точку отсчета эры называют ее эпохой. У народов, исповедующих ислам, летосчисление ведется от 622 н.э. (от даты переселения Мухаммеда - основателя ислама - в Медину).

На Руси летоисчисление "От сотворения мира"("Древнерусская эра") велось от 1 марта 5508г до НЭ вплоть до 1700г.

КАЛЕНДАРЬ (лат. calendarium - долговая книжка; в Древнем Риме должники платили проценты в день календ - первый день месяца) - система счисления больших промежутков времени, основан на периодичности видимых движений небесных тел .

Выделяют три основных типа календарей:

1. Лунный календарь, в основе которого лежит синодический лунный месяц продолжительностью 29,5 средних солнечных суток. Возник свыше 30000 лет назад. Лунный год календаря содержит 354 (355) суток (на 11,25 суток короче солнечного) и делится на 12 месяцев по 30 (нечетные) и 29 (четные) суток в каждом (мусульманский, турецкий и т.д). Лунный календарь принят в качестве религиозного и государственного в мусульманских государствах Афганистане, Ираке, Иране, Пакистане, ОАР и других. Для планирования и регулирования хозяйственной деятельности параллельно применяются солнечный и лунно-солнечный календари.

2. Солнечный календарь, в основу которого положен тропический год. Возник свыше 6000 лет назад. В настоящее время принят в качестве мирового календаря. Например Юлианский солнечный календарь "старого стиля" содержит 365,25 суток. Разработан александрийским астрономом Созигеном, введен императором Юлием Цезарем в Древнем Риме в 46 г. до НЭ и распространился затем по всему миру. На Руси был принят в 988 г. НЭ. В юлианском календаре продолжительность года определяется в 365,25 суток; три "простых" года насчитывают по 365 суток, один високосный - 366 суток. В году 12 месяцев по 30 и 31 день каждый (кроме февраля). Юлианский год отстает от тропического на 11 минут 13,9 секунды в год. Ошибка в сутки накапливалась за 128,2 лет. За 1500 лет его применения накопилась ошибка в 10 суток.

В григорианском солнечном календаре "нового стиля" продолжительность года составляет 365, 242500 суток (на 26 с превышает тропический год). В 1582 году юлианский календарь по указу Папы Римского Григория XIII был реформирован в соответствие с проектом итальянского математика Луиджи Лилио Гаралли (1520-1576). Счет дней передвинули на 10 суток вперед и условились каждое столетие, не делящееся на 4 без остатка: 1700, 1800, 1900, 2100 и т. д. не считать високосным. Тем самым исправляется ошибка в 3 суток за каждые 400 лет. Ошибка в 1 сутки "набегает" за 3323 лет. Новые столетия и тысячелетия начинаются с 1 января "первого" года данного столетия и тысячелетия: так, XXI век и III тысячелетие нашей эры (н.э.) начался 1 января 2001 года по григорианскому календарю.

В нашей стране до революции применялся юлианский календарь "старого стиля", ошибка которого к 1917 году составляла 13 суток. 14 февраля 1918 году в стране был введен принятый во всем мире григорианский календарь "нового стиля" и все даты сдвинулись на 13 суток вперед. Различие между старым и новым стилями составляет в 18в 11 сут, в 19в 12 сут и в 20в 13 сут (сохраниться до 2100 г).

Другими разновидностями солнечных календарей являются:

Персидский календарь , определявший продолжительность тропического года в 365,24242 суток; 33-летний цикл включает в себя 25 "простых" и 8 "високосных" лет. Значительно точнее григорианского: ошибка в 1 год "набегает" за 4500 лет. Разработан Омаром Хайямом в 1079 году; применялся на территории Персии и ряда других государств до середины XIX века.

Коптский календарь похож на юлианский: в году насчитывается 12 месяцев по 30 суток; после 12 месяца в "простом" году добавляется 5, в "високосном" - 6 дополнительных дней. Используется в Эфиопии и некоторых других государствах (Египет, Судан, Турция и т.д.) на территории проживания коптов.

3. Лунно-солнечный календарь, в котором движение Луны согласовывается с годичным движением Солнца. Год состоит из 12 лунных месяцев по 29 и по 30 суток в каждом, к которым для учета движения Солнца периодически добавляются "високосные" годы, содержащие дополнительный 13-й месяц. В результате "простые" годы продолжаются 353, 354, 355 суток, а "високосные" - 383, 384 или 385 суток. Возник в начале I тысячелетия до НЭ, применялся в Древнем Китае, Индии, Вавилоне, Иудее, Греции, Риме. В настоящее время принят в Израиле (начало года приходится на разные дни между 6 сентября и 5 октября) и применяется, наряду с государственным, в странах Юго-Восточной Азии (Вьетнаме, Китае и т.д).

Все календари неудобны тем, что нет постоянства между датой и днем недели. Возникает вопрос, как придумать постоянный всемирный календарь. В ООН решается данный вопрос и в случае принятия такой календарь можно ввести, когда 1 января выпадет на воскресенье.

Закрепление материала

1. Пример 2, стр. 28

2. Исаак Ньютон родился 4 января 1643г по новому стилю. Какова дата его рождения по старому стилю.

3. Долгота Колыбельки?=79о09" или 5ч16м36с. Найдите для Колыбельки местное время и сравните со временем, по которому мы живем.

Итог:

• 1) Каким календарем мы пользуемся?
• 2) Чем старый стиль отличается от нового?
• 3) Что такое всемирное время?
• 4) Что такое полдень, полночь, истинные солнечные сутки?
• 5) Чем объясняется введение поясного времени?
• 6) Как определить поясное, местное время?
• 7) Оценки

Домашнее задание к уроку астрономии: §6; вопросы и задания для самоконтроля (стр29); стр29 "Что знать" - главные мысли, повторить полностью всю главу "Введение в астрономию", Контрольная работа №1 (если нет возможности провести отдельным уроком).

1. Составить кроссворд, используя изученный материал первого раздела.

2. Подготовить доклад об одном из календарей.

3. Составить опросник по материалу первого раздела (не менее 20 вопросов, ответы в скобках).

Окончание урока по астрономии

Содержание статьи

ВРЕМЯ, понятие, позволяющее установить, когда произошло то или иное событие по отношению к другим событиям, т.е. определить, на сколько секунд, минут, часов, дней, месяцев, лет или столетий одно из них случилось раньше или позже другого. Измерение времени подразумевает введение временнóй шкалы, пользуясь которой можно было бы соотносить эти события. Точное определение времени базируется на дефинициях, принятых в астрономии и отличающихся высокой точностью.

Сейчас используются три основные системы измерения времени. В основе каждой из них конкретный периодический процесс: вращение Земли вокруг своей оси – всемирное время UT; обращение Земли вокруг Солнца – эфемеридное время ЕТ; и излучение (или поглощение) электромагнитных волн атомами или молекулами некоторых веществ при определенных условиях – атомное время АТ, определяемое с помощью высокоточных атомных часов. Всемирное время, обычно обозначаемое как «гринвичское среднее время», представляет собой среднее солнечное время на нулевом меридиане (с долготой 0° ), который проходит через город Гринвич, входящий в конурбацию Большого Лондона. На основе всемирного времени определяется поясное время, используемое для счета гражданского времени. Эфемеридное время – временнáя шкала, используемая в небесной механике при исследовании движения небесных тел, где требуется высокая точность расчетов. Атомное время – физическая временнáя шкала, применяемая в тех случаях, когда требуется чрезвычайно точное измерение «временн х интервалов» для явлений, связанных с физическими процессами.

Поясное время.

В повседневной практике на местах используется поясное время, которое отличается от всемирного на целое число часов. Всемирное время используется для счета времени при решении гражданских и военных задач, в астронавигации, для точного определения долготы в геодезии, а также при определении положения искусственных спутников Земли относительно звезд. Поскольку скорость вращения Земли вокруг своей оси не является абсолютно постоянной величиной, всемирное время не является строго равномерным по сравнению с эфемеридным или атомным временем.

Системы счета времени.

Единицей используемого в повседневной практике «среднего солнечного времени» являются «средние солнечные сутки», которые, в свою очередь, делятся следующим образом: 1 средние солнечные сутки = 24 средним солнечным часам, 1 средний солнечный час = 60 средним солнечным минутам, 1 средняя солнечная минута = 60 средним солнечным секундам. Одни средние солнечные сутки содержат 86 400 средних солнечных секунд.

Принято, что сутки начинаются в полночь и продолжаются 24 часа. В США для гражданских нужд принято сутки делить на две равные части – до полудня и после полудня, и соответственно в этих рамках вести 12-часовой счет времени.

Поправки к всемирному времени.

Сигналы точного времени по радио передаются в системе координированного времени (UTC), аналогичного среднему гринвичскому времени. Однако в системе UTC ход времени не вполне равномерен, там возникают отклонения с периодом ок. 1 года. В соответствии с международным соглашением в передаваемые сигналы вводится поправка, учитывающая эти отклонения.

На станциях службы времени определяется местное звездное время, по которому вычисляется местное среднее солнечное время. Последнее преобразуется в единое всемирное время (UT0) путем прибавления соответствующего значения, принятого для долготы, на которой расположена станция (к западу от Гринвичского меридиана). Таким образом устанавливается координированное всемирное время.

С 1892 известно, что ось земного эллипсоида испытывает колебания по отношению к оси вращения Земли с периодом примерно 14 мес. Расстояние между этими осями, измеренное на любом полюсе, составляет ок. 9 м. Следовательно, долгота и широта любой точки на Земле испытывают периодические вариации. Для получения более однородной шкалы времени в вычисленную для конкретной станции величину UT0 вводится поправка за изменение долготы, которая может достигать 30 мс (в зависимости от положения станции); таким образом получается время UT1.

Скорость вращения Земли подвержена сезонным изменениям, вследствие которых время, измеряемое вращением планеты, оказывается то «впереди», то «позади» звездного (эфемеридного) времени, причем отклонения в течение года могут достигать 30 мс. UT1, в которое внесена поправка, учитывающая сезонные изменения, обозначается UT2 (предварительное равномерное, или квазиравномерное, всемирное время). Время UT2 определяется на основе средней скорости вращения Земли, но на нем сказываются долгопериодные изменения этой скорости. Поправки, позволяющие рассчитать время UT1 и UT2 по UТ0, вводятся в унифицированной форме Международным бюро времени, находящимся в Париже.

АСТРОНОМИЧЕСКОЕ ВРЕМЯ

Звездное время и солнечное время.

Для определения среднего солнечного времени астрономы используют наблюдения не самого солнечного диска, а звезд. По звездам же определяется т.н. звездное, или сидерическое (от лат. siderius – звезда или созвездие), время. С помощью математических формул по звездному времени рассчитывается среднее солнечное время.

Если воображаемую линию земной оси продлить в обе стороны, она пересечется с небесной сферой в точках т.н. полюсов мира – Северного и Южного (рис. 1). На угловом расстоянии 90° от этих точек проходит большой круг, называемый небесным экватором, который является продолжением плоскости земного экватора. Видимый путь движения Солнца называется эклиптикой. Плоскости экватора и эклиптики пересекаются под углом ок. 23,5° ; точки пересечения носят название точек равноденствия. Ежегодно, примерно 20–21 марта, Солнце пересекает экватор при движении с юга на север в точке весеннего равноденствия. Эта точка почти неподвижна по отношению к звездам и используется в качестве репера для определения положения звезд в системе астрономических координат, а также звездного времени. Последнее измеряется величиной часового угла, т.е. угла между меридианом, на котором находится объект, и точкой равноденствия (отсчет производится на запад от меридиана). В пересчете на время один час соответствует 15 дуговым градусам. По отношению к наблюдателю, находящемуся на определенном меридиане, точка весеннего равноденствия ежедневно описывает на небосводе замкнутую траекторию. Промежуток времени между двумя последовательными пересечениями этого меридиана называется звездными сутками.

С точки зрения наблюдателя, находящегося на Земле, Солнце каждый день перемещается по небесной сфере с востока на запад. Угол между направлением на Солнце и небесным меридианом данной местности (измеряемый в западном направлении от меридиана) определяет «местное видимое солнечное время». Именно такое время показывают солнечные часы. Промежуток времени между двумя последовательными пересечениями Солнцем меридиана называется истинными солнечными сутками. За год (примерно 365 дней) Солнце «совершает» полный оборот по эклиптике (360° ), а значит за сутки смещается по отношению к звездам и точке весеннего равноденствия почти на 1° . Вследствие этого истинные солнечные сутки длиннее звездных на 3 мин 56 с среднего солнечного времени. Поскольку видимое движение Солнца по отношению к звездам неравномерно, истинные солнечные сутки также имеют неодинаковую продолжительность. Эта неравномерность движения светила происходит вследствие эксцентриситета земной орбиты и наклона экватора к плоскости эклиптики (рис. 2).

Среднее солнечное время.

Появление в 17 в. механических часов привело к необходимости введения среднего солнечного времени. «Среднее (или среднее эклиптическое) солнце» – это фиктивная точка, равномерно движущаяся по небесному экватору со скоростью, равной средней за год скорости движения истинного Солнца по эклиптике. Среднее солнечное время (т.е. время, протекшее от нижней кульминации среднего солнца) в любой момент на данном меридиане численно равно часовому углу среднего солнца (выраженному в часовой мере) минус 12 ч. Разность между истинным и средним солнечным временем, которая может достигать 16 мин, называется уравнением времени (хотя фактически уравнением не является).

Как отмечалось выше, среднее солнечное время устанавливается с помощью наблюдений за звездами, а не за Солнцем. Среднее солнечное время строго определяется угловым положением Земли относительно ее оси, вне зависимости от того, постоянна или переменна скорость ее вращения. Но именно потому, что среднее солнечное время является мерой вращения Земли, оно используется для определения долготы местности, а также во всех других случаях, когда требуются точные данные о положении Земли в пространстве.

Эфемеридное время.

Движение небесных тел описывается математически уравнениями небесной механики. Решение этих уравнений позволяет установить координаты тела в виде функции времени. Время, входящее в эти уравнения, по определению, принятому в небесной механике, является равномерным, или эфемеридным. Существуют специальные таблицы эфемеридных (теоретически вычисленных) координат, которые дают расчетное положение небесного тела через определенные (обычно одинаковые) промежутки времени. Эфемеридное время может быть установлено по движению любой планеты или ее спутников в Солнечной системе. Астрономы определяют его по движению Земли по орбите вокруг Солнца. Оно может быть найдено путем наблюдений за положением Солнца по отношению к звездам, но обычно для этого следят за движением Луны вокруг Земли. Видимый путь, который Луна проходит в течение месяца среди звезд, может рассматриваться как своеобразные часы, в которых звезды образуют циферблат, а Луна служит часовой стрелкой. При этом эфемеридные координаты Луны должны быть вычислены с высокой степенью точности, и столь же точно должно быть определено ее наблюдаемое положение.

Положение Луны обычно определялось по времени прохождения через меридиан и покрытию звезд лунным диском. Наиболее современный метод представляет собой фотографирование Луны среди звезд с помощью специальной фотокамеры. В этой камере используется плоскопараллельный светофильтр из темного стекла, которому во время 20-секундной экспозиции придается наклон; вследствие этого изображение Луны смещается, и это искусственное смещение как бы компенсирует действительное движение Луны по отношению к звездам. Таким образом, Луна сохраняет строго фиксированное положение относительно звезд, и все элементы на снимке получаются отчетливыми. Поскольку положение звезд известно, измерения по снимку позволяют точно определить координаты Луны. Эти данные сводятся в виде эфемеридных таблиц Луны и позволяют рассчитать эфемеридное время.

Определение времени с помощью наблюдений за вращением Земли.

В результате вращения Земли вокруг оси происходит кажущееся движение звезд с востока на запад. В современных методах определения точного времени используются астрономические наблюдения, заключающиеся в регистрации моментов прохождения звезд через небесный меридиан, положение которого строго определено по отношению к астрономической станции. Для этих целей обычно использовался т.н. «малый пассажный инструмент» – телескоп, смонтированный таким образом, что его горизонтальная ось ориентирована по широте (с востока на запад). Труба телескопа может быть направлена в любую точку небесного меридиана. Для наблюдения прохождения звезды через меридиан в фокальной плоскости телескопа помещается крестообразная тонкая нить. Время прохождения звезды фиксируется с помощью хронографа (устройства, регистрирующего одновременно сигналы точного времени и импульсы, возникающие внутри самого телескопа). Таким образом определяется точное время прохождения каждой звезды через данный меридиан.

Значительно бóльшую точность измерения времени вращения Земли дает использование фотографической зенитной трубы (ФЗТ). ФЗТ представляет собой телескоп с фокусным расстоянием 4,6 м и входным отверстием диаметром 20 см, обращенным прямо в зенит. Небольшая фотографическая пластинка размещается под линзой на расстоянии ок. 1,3 см. Еще ниже, на расстоянии, равном половине фокусного, расположена ванна с ртутью (ртутный горизонт); ртуть отражает свет звезд, фокусирующийся на фотопластинке. И линза, и фотопластинка могут поворачиваться как единый блок на 180° вокруг вертикальной оси. При фотографировании звезды делается четыре 20-секундных экспозиции при различных положениях линзы. Пластинка перемещается с помощью механического привода таким образом, чтобы компенсировать видимое суточное движение звезды, удерживая ее в поле зрения. При движении каретки с фотокассетой автоматически регистрируются моменты прохождения ее через определенную точку (например, путем замыкания контакта часов). Отснятая фотопластинка проявляется, и полученное на ней изображение измеряется. Данные измерений сопоставляются с показаниями хронографа, что дает возможность установить точное время прохождения звезды через небесный меридиан.

В другом инструменте для определения звездного времени – призменной астролябии (не следует путать этот прибор со средневековым угломерным инструментом того же названия), 60-градусная (равносторонняя) призма и ртутный горизонт помещаются перед линзой телескопа. В призменной астролябии получаются два изображения наблюдаемой звезды, которые совпадают в момент, когда звезда находится на высоте 60° над горизонтом. При этом автоматически регистрируется показание часов.

Во всех этих инструментах используется один и тот же принцип – для звезды, координаты которой известны, определяется время (звездное или среднее) прохождения через определенную линию, например небесный меридиан. При наблюдениях специальными часами фиксируется время прохождения. Разность между вычисленным временем и показаниями часов дает поправку. Величина поправки показывает, сколько минут или секунд нужно прибавить к показаниям часов, чтобы получить точное время. Например, если расчетное время 3 ч 15 мин 26,785 с, а на часах 3 ч 15 мин 26,773 с, то часы отстают на 0,012 с и поправка составляет 0,012 с.

Обычно за ночь проводится наблюдение за 10–20 звездами, и по ним вычисляется средняя поправка. Последовательная серия поправок позволяет определить точность хода часов. При помощи таких инструментов, как ФЗТ и астролябия, за одну ночь устанавливается время с точностью ок. 0,006 с.

Все эти инструменты предназначены для определения звездного времени, по которому устанавливается среднее солнечное время, а последнее переводится в поясное время.

ЧАСЫ

Чтобы следить за течением времени, необходим простой способ его определения. В древности для этого использовались водяные или песочные часы. Точное определение времени стало возможным после того, как Галилей в 1581 установил, что период колебаний маятника почти не зависит от их амплитуды. Однако практическое использование этого принципа в маятниковых часах началось лишь спустя сто лет. Самые совершенные маятниковые часы сейчас имеют точность хода ок. 0,001–0,002 с в сутки. Начиная с 1950-х годов, маятниковые часы перестали использоваться для точных измерений времени и уступили место кварцевым и атомным часам.

Кварцевые часы.

Кварц обладает т.н. «пьезоэлектрическими» свойствами: при деформации кристалла возникает электрический заряд, и наоборот под действием электрического поля происходит деформация кристалла. Контроль, осуществляемый с помощью кристалла кварца, позволяет получить почти постоянную частоту электромагнитных колебаний в электрическом контуре. Пьезокварцевый генератор обычно создает колебания с частотой 100 000 Гц и выше. Специальное электронное устройство, известное под названием «делитель частоты», позволяет снизить частоту до 1000 Гц. Сигнал, полученный на выходе, усиливается и приводит в действие синхронный электромотор часов. Фактически, работа электромотора синхронизирована с колебаниями пьезокристалла. С помощью системы зубчатых передач мотор может быть соединен со стрелками, показывающими часы, минуты и секунды. По существу, кварцевые часы представляют собой сочетание пьезокварцевого генератора, делителя частоты и синхронного электромотора. Точность хода лучших кварцевых часов достигает нескольких миллионных долей секунды в сутки.

Атомные часы.

Для отсчета времени могут быть использованы также процессы поглощения (или излучения) электромагнитных волн атомами или молекулами некоторых веществ. Для этого применяется сочетание атомного генератора колебаний, делителя частоты и синхронного мотора. Согласно квантовой теории, атом может находиться в различных состояниях, каждое из которых соответствует определенному энергетическому уровню Е , представляющему дискретную величину. При переходе с более высокого энергетического уровня на более низкий возникает электромагнитное излучение, и наоборот, при переходе на более высокий уровень излучение поглощается. Частота излучения, т.е. число колебаний в секунду, определяется формулой:

f = (E 2 – E 1)/h ,

где E 2 – начальная энергия, E 1 – конечная энергия и h – постоянная Планка.

Многие квантовые переходы дают очень высокую частоту, примерно 5ґ 10 14 Гц, и возникающее излучение находится в диапазоне видимого света. Для создания атомного (квантового) генератора необходимо было найти такой атомный (или молекулярный) переход, частота которого могла бы быть воспроизведена с помощью электронной техники. Микроволновые устройства, подобные используемым в радиолокаторе, способны генерировать частоты порядка 10 10 (10 млрд.) Гц.

Первые точные атомные часы, в которых использовался цезий, были разработаны Л.Эссеном и Дж.В.Л.Парри в Национальной физической лаборатории в Теддингтоне (Великобритания) в июне 1955. Атом цезия может существовать в двух состояниях, причем в каждом из них он притягивается или одним, или другим полюсом магнита. Атомы, выходящие из нагревательной установки, проходят по трубке, расположенной между полюсами магнита «А». Атомы, находящиеся в состоянии, условно обозначаемом 1, отклоняются магнитом и ударяются о стенки трубки, тогда как атомы, находящиеся в состоянии 2, отклоняются в другую сторону таким образом, что проходят вдоль трубки через электромагнитное поле, частота колебаний которого соответствует радиочастоте, и затем направляются ко второму магниту «В». Если радиочастота подобрана правильно, то атомы, переходя в состояние 1, отклоняются магнитом «В» и улавливаются детектором. В противном случае атомы сохраняют состояние 2 и отклоняются в сторону от детектора. Частота электромагнитного поля изменяется до тех пор, пока счетчик, присоединенный к детектору, не покажет, что генерируется нужная частота. Резонансная частота, генерируемая атомом цезия (133 Cs), составляет 9 192 631 770 ± 20 колебаний в секунду (эфемеридного времени). Эта величина называется цезиевым эталоном.

Преимущество атомного генератора перед кварцевым пьезоэлектрическим заключается в том, что его частота не меняется со временем. Однако он не может непрерывно функционировать столь же долго, как кварцевые часы. Поэтому принято комбинировать в одних часах пьезоэлектрический кварцевый генератор с атомным; частота кварцевого генератора время от времени проверяется по атомному генератору.

Для создания генератора используется также изменение состояния молекул аммиака NH 3 . В устройстве, называемом «мазер» (микроволновом квантовом генераторе), внутри полого резонатора генерируются колебания в радиодиапазоне с почти постоянной частотой. Молекулы аммиака могут находиться в одном из двух энергетических состояний, различно реагирующих на электрический заряд определенного знака. Пучок молекул проходит в поле электрически заряженной пластины; при этом те из них, которые находятся на более высоком энергетическом уровне, под воздействием поля направляются в небольшое входное отверстие, ведущее в полый резонатор, а молекулы, находящиеся на более низком уровне, отклоняются в сторону. Часть молекул, попавших в резонатор, переходит на более низкий энергетический уровень, испуская при этом излучение, на частоту которого оказывает воздействие конструкция резонатора. По результатам экспериментов в Невшательской обсерватории в Швейцарии, полученная частота составила 22 789 421 730 Гц (в качестве эталона при этом использовалась резонансная частота цезия). Проводившееся в международных масштабах с помощью радио сопоставление частот колебаний, измеренных для пучка атомов цезия показало, что величина расхождений частот, получаемых в установках различной конструкции, составляет примерно две миллиардных. Квантовый генератор, в котором используется цезий или рубидий, известен под названием газонаполненного фотоэлемента. В качестве квантового генератора частот (мазера) применяется также водород. Изобретение (квантовых) атомных часов в значительной степени способствовало исследованиям изменений скорости вращения Земли и разработке общей теории относительности.

Секунда.

Использование атомной секунды в качестве эталонной единицы времени было принято 12-й Международной конференцией по мерам и весам в Париже в 1964. Она определяется на основе цезиевого эталона. С помощью электронных устройств осуществляется подсчет колебаний цезиевого генератора, и время, за которое происходит 9 192 631 770 колебаний, принимается за эталон секунды.

Гравитационное (или эфемеридное) время и атомное время. Эфемеридное время устанавливается по данным астрономических наблюдений и подчиняется законам гравитационного взаимодействия небесных тел. Определение времени с помощью квантовых стандартов частоты основано на электрических и ядерных взаимодействиях внутри атома. Вполне возможно несовпадение масштабов атомного и гравитационного времени. В таком случае частота колебаний, генерируемых атомом цезия, будет изменяться по отношению к секунде эфемеридного времени в течение года, и это изменение нельзя отнести за счет ошибки наблюдения.

Радиоактивный распад.

Хорошо известно, что атомы некоторых, т.н. радиоактивных, элементов самопроизвольно распадаются. В качестве показателя скорости распада используется «период полураспада» – промежуток времени, за который число радиоактивных атомов данного вещества уменьшается вдвое. Радиоактивный распад также может служить мерой времени – для этого достаточно подсчитать, какая часть от общего числа атомов подверглась распаду. По содержанию радиоактивных изотопов урана оценивается возраст горных пород в пределах нескольких миллиардов лет. Большое значение имеет радиоактивный изотоп углерода 14 С, образующийся под воздействием космического излучения. По содержанию этого изотопа, имеющего период полураспада 5568 лет, можно датировать образцы возрастом несколько более 10 тыс. лет. В частности, его используют для определения возраста объектов, связанных с деятельностью человека, как в историческое, так и в доисторическое время.

Вращение Земли.

Как предполагали астрономы, период вращения Земли вокруг своей оси изменяется во времени. Поэтому оказалось, что течение времени, отсчет которого ведется на основе вращения Земли, иногда бывает ускоренным, а иногда – замедленным по сравнению с тем, которое определяется по орбитальному движению Земли, Луны и других планет. За последние 200 лет ошибка в отсчете времени на основе суточного вращения Земли по сравнению с «идеальными часами» достигала 30 с.

За сутки отклонение составляет несколько тысячных долей секунды, однако за год накапливается ошибка в 1–2 с. Различают три типа изменения скорости вращения Земли: вековые, являющиеся следствием приливов под воздействием лунного притяжения и приводящие к увеличению продолжительности суток примерно на 0,001 с в столетие; малые скачкообразные изменения продолжительности суток, причины которых точно не установлены, удлиняющие или укорачивающие сутки на несколько тысячных долей секунды, причем такая аномальная продолжительность может сохраняться на протяжении 5–10 лет; наконец, отмечаются периодические изменения, главным образом с периодом в один год.

8 февраля 1919 года в РСФСР был опубликован декрет Совета Народных Комиссаров (СНК) "О введении счета времени по международной системе часовых поясов" "в целях установления однообразного со всем миром счета времени в течение суток, обусловливающего на всем земном шаре одни и те же показания часов в минутах и секундах и значительно упрощающего регистрацию взаимоотношений народов, общественных событий и большинства явлений природы во времени".

Впервые идею об упорядочивании времени путем введения часовых поясов предложил канадский инженер-связист Сэндфорд Флеминг в начале 1880‑х годов. Прологом послужила идея одного из авторов Декларации независимости США Бенджамина Франклина об экономии энергетических ресурсов. В 1883 году идею Флеминга приняло правительство США. В 1884 году на международной конференции в Вашингтоне 26 стран подписали соглашение о часовых поясах и поясном времени.

Система поясного времени основана на теоретическом разделении поверхности земного шара на 24 часовых пояса (по 15 градусов каждый) с разницей во времени между смежными поясами в один час. Время основного меридиана принимается за время всех точек данного часового пояса. За начало отсчета принят нулевой, "Гринвичский" меридиан. Практически границы часовых поясов проходят не строго по меридианам, а согласуются с государственными или административными границами.

Ширина часового пояса в разных странах мира и даже в пределах территории одной страны может значительно отличаться от условно принятого распределения "поясного времени" на Земле. Например, в США и Канаде есть часовые пояса, превышающие по ширине условно принятые в 1,5‑2 раза, а на территории Китая, находящегося в пределах пяти условных часовых поясов, действует время одного из часовых поясов.

Декретом от 8 февраля 1919 года "О введении счета времени по международной системе" "поясное время" было введено на всей территории РСФСР, а страна была разделена на 11 часовых поясов (со второго по двенадцатый).

В связи с техническими трудностями в апреле 1919 года реализация декрета была отсрочена до 1 июля 1919 года.

После образования в 1924 году Советского Союза постановлением СНК СССР от 15 марта 1924 года исчисление времени по международной системе часовых поясов было введено на всей территории СССР.

До 1930 года в СССР действовало летнее время, введенное в 1917 году Временным правительством. В 1930 году стрелки часов были переведены на один час вперед относительно поясного времени, а обратно в 1931 году их не вернули. Это время стали называли "декретным", так как оно было введено Декретом Совнаркома 16 июня 1930 года. Такой порядок существовал до 1981 года. Начиная с апреля 1981 года Постановлением Совмина СССР в дополнение к "декретному времени" на летний период был установлен перевод стрелок на один час вперед. Таким образом, летнее время оказалось уже на два часа впереди поясного. В течение десяти лет на зимний период стрелки часов отводились на час назад по сравнению с летним временем, а летом вновь возвращались на место.

В 1991 году Кабинет министров СССР по предложению властей Литвы, Латвии, Эстонии и Украины отменил действие "декретного времени". Однако 23 октября 1991 года, "декретное время" было восстановлено, и в 1992 году вновь был осуществлен переход на режим "летнего времени".

Повторительно –обобщающий урок по астрономии в 10 классе

по теме «ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АСТРОНОМИИ»

Составила учитель физики

ГБОУ «школа №763» г. Москвы

Князева Елена Николаевна

Цели урока:

Повторить и обобщить знания учащихся материала по теме «Практические основы астрономии».

Закрепить у учащихся навыки решения задач: расчетных, качественных, экспериментальных.

Подготовить учащихся к контрольной работе по данному разделу.

Закрепить практические навыки работы со звездной картой, моделью небесной сферы.

Развитие интереса к изучению физики и астрономии.

Развитие логического мышления.

1.Тип урока: Обобщение, систематизация и повторение материала.

2.Структура мер o приятия.

Продолжи

тельность,

мин.

Организационный момент.

Вступительное слово учителя.

o да устных и письменных заданий обобщающего, систематизирующего характера, вырабатывающих обобщённые умения, формирующих обобщённо понятийные знания на основе обобщения фактов, явлений.

Контрольная работа

Подведение итогов

3.Общие методы:

устного контроля и самоконтроля, письменного контроля, самостоятельной познавательной деятельности учащихся, частично-поисковые, наглядные, стимулирования и мотивации к учению.

Оборудование:

Подвижная карта звездного неба, модель небесной сферы, калькулятор, компьютер, проектор.

Ход урока

Организационный момент.

Подготовить учащихся к работе на уроке.

Вступительное слово учителя.

Учитель сообщает цели и задачи урока, а также зачем проводиться

данный урок, где можно применять знания и умения, полученные

на уроке.

Выполнение учащимися индивидуально и коллективно различного р o да устных и письменных заданий обобщающего, систематизирующего характера, вырабатывающих обобщённые умения, формирующих обобщённо понятийные знания на основе обобщения фактов и явлений.

Вопросы для фронтального опроса.

1.Что называется созвездием?

2. Перечислите известные вам созвездия.

3.Звездная величина Веги равна 0,03, а звездная величина Денеба составляет 1,25. Какая из этих звезд ярче?

4. Во сколько раз звезда первой величины ярче звезды второй величины?

5.Какие вам известны горизонтальные координаты светила?

6. Что такое азимут? Как его определить? Какие единицы измерения имеет азимут?

7. Что такое высота? Как ее определить? Какие единицы измерения имеет высота?

8. Какие координаты светила называются экваториальными?

9.По координатам, приведенным в списке ярких звезд (приложение 5 в учебнике), найдите некоторые из них на звездной карте.

10.Найдите на модели небесной сферы ее основные круги, линии и точки.

11. Какой круг небесной сферы звезды пересекают дважды?

12. Как можно определить высоту светила в верхней и нижней кульминации?

13. Что такое эклиптика?

14. Какие вам известны зодиакальные созвездия?

15.Почему полуденная высота Солнца в течение года меняется?

16. Определите положение Солнца на эклиптике и его экваториальные координаты на сегодняшний день.

17. Что такое сидерический и синодический месяц? Чему равны эти месяцы для Луны?

18. Почему с Земли видна лишь одна сторона Луны?

19. Почему затмения Луны и Солнца не происходят каждый месяц?

20. Чем объясняется введение поясной системы счета времени?

Контрольная работа по теме

«ПРАКТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ АСТРОНОМИИ».

1 вариант.

Рассчитайте, во сколько раз звезда второй звёздной величины ярче звезды шестой величины.

а) Выразите в часовой мере 120°.

б) Выразите в угловой мере прямое восхождение, равное 5ч 30 мин.

а) Как располагается ось мира относительно земной оси?

б) В каких точках небесный экватор пересекается с линией горизонта?

Географическая широта Санкт-Петербурга 60°. На какой высоте в этом городе происходит верхняя кульминация звезды, склонение которой равно -16°?

Высота звезды в верхней кульминации составляла 15°, склонение этой звезды равно -9°. Какова географическая широта места наблюдения?

Козерог, Дракон, Рыбы, Лев, Весы, Рак, Скорпион.

а) Чему равен период обращения Луны вокруг Земли в системе отсчёта, связанной со звёздами?

б) Сколько в среднем в году можно наблюдать солнечных затмений?

Всемирное время 10ч 45 мин. Какое время будут показывать часы в Москве?

Какой дате по старому стилю соответствует 1 января 2018 года по новому стилю?

2 вариант.

Рассчитайте, во сколько раз звезда первой звёздной величины ярче звезды пятой величины.

а) Выразите в часовой мере 150 °.

б) Выразите в угловой мере прямое восхождение, равное 18ч 30мин.

а) Как располагается полуденная линия относительно отвесной линии?

б) В каких точках небесный меридиан пересекается с линией горизонта?

Географическая широта Москвы 56°. На какой высоте в этом городе происходит верхняя кульминация звезды, склонение которой равно -20°?

Определите склонение звезды, верхняя кульминация которой наблюдалась в Москве (географическая широта 56°) на высоте 37°.

Овен, Лебедь, Дева, Телец, Близнецы, Водолей, Стрелец.

Найдите лишнее в этом списке. Обоснуйте свой ответ.

а) Чему равен полный цикл смены лунных фаз?

б) Сколько в среднем в году можно наблюдать лунных затмений?

Московское время 10ч 45 мин. Чему равно всемирное время?

Какой дате по новому стилю соответствует 1 января 2018 года по старому стилю?

Ответы

а)8ч

б)82°30‘

а) параллельно

б)в точках востока и запада

14°

66°

23,5°

0°

9°

Дракон не является зодиакальным созвездием

а)27,3 суток

б)2-3

13ч45

мин

2в

а)10ч

б)277°30‘

а) перпендикулярно

б)в точках севера и юга

14°

3°

23,5°

0°

7°

Лебедь не является зодиакальным созвездием

а)29,5 суток

б)1-2

7ч45

мин

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд

Описание слайда:

2 слайд

Описание слайда:

Информационная справка Календарь – система счисления длительных промежутков времени, основанная на периодичности таких явлений природы как смена дня и ночи (сутки), смена фаз Луны(месяц), смена времен года (год). Составлять календари, следить за летоисчислением всегда было обязанностью служителей церкви. Выбор начала летоисчисления (установление эры) является условным и связан чаще всего с религиозными событиями – сотворение Мира, всемирный потоп, рождение Христа и т.д. Месяц и год не содержат целого числа суток, все эти три меры времени несоизмеримы, и невозможно достаточно просто выразить одну из них через другую.

3 слайд

Описание слайда:

Лунный календарь В основе календаря лежит синодический лунный месяц продолжительностью 29,5 средних солнечных суток. Возник свыше 30000 лет назад. Лунный год календаря содержит 354 (355) суток (на 11,25 суток короче солнечного) и делится на 12 месяцев по 30 (нечетные) и 29 (четные) суток в каждом. Поскольку календарный месяц на 0,0306 суток короче синодического и за 30 лет разница между ними достигает 11 суток, в арабском лунном календаре в каждом 30-летнем цикле насчитывается 19 "простых" лет по 354 суток и 11 "високосных" по 355 суток (2-й, 5-й, 7-й, 10-й, 13-й, 16-й, 18-й, 21-й, 24-й, 26-й, 29-й годы каждого цикла). Турецкий лунный календарь менее точен: в его 8 –летнем цикле 5 "простых" и 3 "високосных" года. Новогодняя дата не фиксируется (медленно перемещается из года в год). Лунный календарь принят в качестве религиозного и государственного в мусульманских государствах Афганистане, Ираке, Иране, Пакистане, ОАР и других. Для планирования и регулирования хозяйственной деятельности параллельно применяются солнечный и лунно-солнечный календари.

4 слайд

Описание слайда:

Юлианский календарь – старый стиль Современный календарь берёт начало от древнеримского солнечного календаря, который был введён с 1 января 45 года до нашей эры в результате реформы, осуществлённой в 46 году до нашей эры Юлием Цезарем. День 1 января стал также началом нового года (до этого в римском календаре новый год начинался 1 марта). Точность юлианского календаря невысока: каждые 128 лет накапливается лишний день. Из-за этого, например, Рождество, первоначально почти совпадавшее с зимним солнцестоянием, постепенно сдвигалось в сторону весны. Наиболее заметной разница становилась весной и осенью вблизи дней равноденствия, когда скорость изменения продолжительности суток и положения солнца максимальна.

5 слайд

Описание слайда:

Григорианский календарь – новый стиль Вследствие того, что продолжительность юлианского календаря была больше солнечного в конце XVI века весеннее равноденствие, которое в 325 году нашей эры приходилось на 21 марта, наступало уже 11 марта. Ошибка была исправлена в 1582 году, когда на основе буллы папы Римского Григория XIII была произведена реформа юлианского календаря для его исправления, счёт дней был передвинут на 10 суток вперёд. Исправленный календарь получил название «нового стиля», а за старым юлианским укрепилось название «старый стиль». Новый стиль также не является совершенно точным, но ошибка в 1 сутки накопится по нему только через 3300 лет.

6 слайд

Описание слайда:

Другие солнечные календари Персидский календарь, определявший продолжительность тропического года в 365,24242 суток; 33-летний цикл включает в себя 25 "простых" и 8 "високосных" лет. Значительно точнее григорианского: ошибка в 1 год "набегает" за 4500 лет. Разработан Омаром Хайямом в 1079 году; применялся на территории Персии и ряда других государств до середины XIX века. Коптский календарь похож на юлианский: в году насчитывается 12 месяцев по 30 суток; после 12 месяца в "простом" году добавляется 5, в "високосном" – 6 дополнительных дней. Используется в Эфиопии и некоторых других государствах (Египет, Судан, Турция и т.д.) на территории проживания коптов.

7 слайд

Описание слайда:

Лунно-солнечный календарь Лунно-солнечный календарь, в котором движение Луны согласовывается с годичным движением Солнца. Год состоит из 12 лунных месяцев по 29 и по 30 суток в каждом, к которым для учета движения Солнца периодически добавляются "високосные" годы, содержащие дополнительный 13-й месяц. В результате "простые" годы продолжаются 353, 354, 355 суток, а "високосные" - 383, 384 или 385 суток. Возник в начале I тысячелетия до н.э., применялся в Древнем Китае, Индии, Вавилоне, Иудее, Греции, Риме. В настоящее время принят в Израиле (начало года приходится на разные дни между 6 сентября и 5 октября) и применяется, наряду с государственным, в странах Юго-Восточной Азии (Вьетнаме, Китае и т.д.).

8 слайд

Описание слайда:

Восточный календарь 60-летний календарь основан на периодичности движения Солнца, Луны и планет Юпитера и Сатурна. Возник в начале II тысячелетия до н.э. в Восточной и Юго-Восточной Азии. В настоящее время используется в Китае, Корее, Монголии, Японии и некоторых других странах данного региона. В 60-летнем цикле современного восточного календаря насчитывается 21912 суток (в первых 12-ти годах содержится 4371 суток; во вторых и четвертых – 4400 и 4401суток; в третьих и в пятых – 4370 суток). В этот промежуток времени укладывается два 30-летних цикла Сатурна (равных сидерическим периодам его обращения Т Сатурна = 29,46 ≈ 30 лет), приблизи-тельно три 19-летних лунно-солнечных цикла, пять 12-летних циклов Юпитера (равных сидерическим периодам его обращения Т Юпитера = 11,86 ≈12 лет) и пять 12-летних лунных циклов. Количество дней в году непостоянно и может составлять в "простые" годы 353, 354, 355 суток, в високосные 383, 384, 385 суток. Начало года в разных государствах приходится на различные даты с 13 января по 24 февраля. Текущий 60-летний цикл начался в 1984 году.

9 слайд

Описание слайда:

Календарь Майя и Ацтеков Центральноамериканский календарь культур индейцев майя и ацтеков применялся в период около 300–1530 гг. н.э. Основан на периодичности движения Солнца, Луны и синодических периодов обращения планет Венеры (584 d) и Марса(780 d). "Длинный" год продолжительностью 360 (365) суток состоял из 18 месяцев по 20 суток в каждом и 5 праздничных дней - «смены власти богов». Параллельно в культурно-религиозных целях использовался "короткий год" из 260 суток(1/3 синодического периода обращения Марса) делился на 13 месяцев по 20 суток в каждом; "номерные" недели состояли из 13 дней, имевших свой номер и название. Сочетание всех этих промежутков повторялось каждые52 года. За начало летоисчисления у майя бралась мифическая дата 5 041738 г. д.н.э. Периоды времени у майя: 1 кин=1 день, 1 виналь - 20 кин,1тун= 1 виналь * 18 = 360кинов, катун = 20 тун (20 лет), алавтун = 64000000 лет! Продолжительность тропического года была определена с высочайшей точностью в 365,2420 d (ошибка в 1 сутки накапливается за5000 лет, а в нынешнем в григорианском - 2735 лет!); лунного синодического месяца –29,53059 d .

10 слайд

Описание слайда:

Идеальный календарь Существующие календари имеют многочисленные недостатки в виде: недостаточного соответствия продолжительности тропического года и датам астрономических явлений, связанных с движением Солнца по небесной сфере, неравной и непостоянной продолжительности месяцев, несогласованности чисел месяца и дней недели, несоответствия их названий положению в календаре и т.д. Идеальный вечный календарь обладает неизменной структурой, позволяющей быстро и однозначно определять дни недели по любой календарной дате летоисчисления. Одним из наилучших проектов вечных календарей был рекомендован к рассмотрению Генеральной Ассамблеей ООН в1954 году: при схожести с григорианским календарем он был проще и удобнее. Тропический год делится на 4 квартала по 91сутки (13 недель). Каждый квартал начинается с воскресения и кончается субботой; состоит из 3 месяцев, в первом месяце 31 сутки, во втором и третьем – 30 суток. В каждом месяце 26 рабочих дней. Первый день года всегда воскресение. Он оказался не реализован по религиозным соображениям. Введение единого Всемирного вечного календаря остается одной из проблем современности.

11 слайд

Описание слайда:

Летоисчисление: эпохи Начальная дата и последующая система летоисчисления называются эрой. Начальную точку отсчета эры называют ее эпохой. С древних времен начало определенной эры (известно более 1000 эр в различных государствах различных регионов Земли, в том числе 350 – в Китае и 250 в Японии) и весь ход летоисчисления связывался с важными легендарными, религиозными или (реже)реальными событиями: временем царствования определенных династий и отдельных императоров, войнами, революциями, олимпиадами, основанием городов и государств, "рождением" бога (пророка) или "сотворением мира". За начало китайской 60-летней цикловой эры принята дата 1-го года царствования императора Хуанди - 2697 г. до н.э. В Древней Греции счет времени велся по олимпиадам, с эпохи 1 июля 776 г.до н.э. В Древнем Вавилоне"эра Набонассара" началась 26 февраля 747 г. до н.э

12 слайд

Описание слайда:

Летоисчисление: эпохи В Римской империи счет велся от "основания Рима" с 21 апреля 753 г. до н.э. и с дня воцарения императора Диоклетиана 29 августа 284 г. н.э. В Византийской империи и позднее, по традиции, на Руси – с принятия христианства князем Владимиром Святославовичем (988 г. н.э.) до указа Петра I (1700 г.н.э.) счет лет велся "от сотворения мира": за начало отсчета была принята дата 1 сентября 5508 г. до н.э (первый год "византийской эры"). В Древнем Израиле(Палестине) "сотворение мира" произошло попозже: 7 октября 3761 г. до н.э (первый год "еврейской эры"). Существовали и другие, отличные от наиболее распространенных вышеуказанных эр "от сотворения мира". Рост культурно-экономических связей и широкое распространение христианской религии на территории Западной и Восточной Европы породили необходимость в унификации систем летоисчисления, единиц измерения и счета времени.

13 слайд

Описание слайда:

Летоисчисление: эры Современное летоисчисление – "наша эра", "эра от Рождества Христова" (Р.Х.), Anno Domeni (A.D.– "год господа") – ведется от произвольно выбранной даты рождения Иисуса Христа. Поскольку ни в одном историческом документе она не указана, а Евангелия противоречат друг другу, ученый монах Дионисий Малый в 278 г. эры Диоклетиана решил "научно", на основе астрономических данных вычислить дату эпохи. В основу расчетом была положены:28-летний "солнечный круг" – промежуток времени, за который числа месяцев приходятся точно на те же дни недели, и 19-летний "лунный круг"– промежуток времени, за который одинаковые фазы Луны приходятся на одни и те же дни месяца. Произведение циклов "солнечного"и "лунного" круга с поправкой на 30-летнее время жизни Христа(28’19S + 30 = 572) дало начальную дату современного летоисчисления. Счет лет согласно эре "от Рождества Христова" "приживался" очень медленно: вплоть до XV века н.э. (т.е.даже 1000 лет спустя) в официальных документах Западной Европы указывалось 2 даты: от сотворения мира и от Рождества Христова(A.D.).

14 слайд

Описание слайда:

Летоисчисление: эры В мусульманском мире за начало летоисчисления принято 16 июля 622 года нашей эры– день "хиджжры" (переселения пророка Мохаммеда из Мекки в Медину). Перевод дат из "мусульманской"системы летоисчисления ТМ в христианскую" (григорианскую) ТГ можно осуществить по формуле: ТГ = ТМ –ТМ /33 + 621 (лет). Для удобства астрономических и хронологических расчетов с конца XVI века применяется предложенное Ж. Скалигером летоисчисление юлианского периода (J.D.). Непрерывный счет дней в нем ведется с1 января 4713 г. до н.э. Моменты минимумов и максимумов переменных звезд в справочниках приводятся в JD.