Изучение астрофизических вопросов в школьном курсе физики

Суточные движения светил совершаются по суточным параллелям (рис. 18).

Небесная сфера: небесный меридиан и суточные параллели светил: светила А, В, С в верхней кульминации; светила А' , В' , С' в нижней кульминации; светило А - в

осходящее и заходящее, светило В - незаходящее, светило С - невосходящее

На полюсах Земли суточные параллели светил (за исключением Луны и Солнца) параллельны математическому горизонту. Все светила (кроме Солнца и Луны) являются незаходящими или невосходящими. Небесный экватор параллелен (совпадает) с математическим горизонтом. Верхняя и нижняя кульминации совпадают (рис. 19 а).

а) Северный полюс Земли б) Средние широты Земли в) Экватор Земли

Вид небесной сферы и условия видимости небесных светил из разных точек земной поверхности

В средних широтах Земли небесный экватор пересекается с математическим горизонтом под углом: 90o-j (рис. 19 б). Для верхней кульминации к югу от зенита: h = 90o-j + d; z = j - d.

Если склонение светила (угол между плоскостью небесного экватора и светилом): d < -(90o - j), то оно будет невосходящим.

Если склонение светила: d > (90o - j), оно будет незаходящим.

На экваторе Земли суточные параллели небесных светил перпендикулярны математическому горизонту. Все светила являются восходяще-заходящими. Верхняя кульминация происходит вблизи зенита, нижняя - вблизи надира (рис. 19 в).

Движение Солнца по эклиптике является отображением вращения Земли вокруг Солнца. Эклиптика пролегает через 13 созвездий, называемых зодиакальными (Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей и Змееносец), а их совокупность - Поясом Зодиака. В каждом зодиакальном созвездии Солнце находится около 1 месяца (кроме Змееносца и Скорпиона). По традиции с времен Древнего Вавилона Змееносец не считается зодиакальным созвездием, хотя и лежит на эклиптике.

Движение Солнца по эклиптике связано со сменой времен года на Земле и климатическими поясами. В Северном полушарии астрономическая весна наступает с пересечением Солнцем небесного экватора 20 (21) марта. Пути Солнца над и под горизонтом равны, поэтому равны и продолжительность дня и ночи. 22 июня Солнце дальше всего от экватора к северу - день летнего солнцестояния, начало астрономического лета. 22 декабря в день зимнего солнцестояния Солнце отходит дальше всего к югу от экватора - день самый короткий, в полдень Солнце стоит низко над горизонтом, начало астрономической зимы (рис. 20).

Видимое перемещение Солнца по небу в течение года

Знакомство школьников с методами ориентации на местности по Солнцу позволяет ученикам немного отдохнуть от восприятия сложного материал и демонстрирует практическую "повседневную" пользу от изучения астрономии. Учащихся физико-математических классов следует ознакомить с обоими способами ориентации по Солнцу; учащихся обыкновенных и гуманитарных классов – только со вторым, упрощенным способом.

1) В истинный полдень Солнце пересекает линию небесного меридиана, проекцией которого на плоскости математического горизонта является полуденная линия "север-юг". Ближайшая к Солнцу точкой горизонта является точка юга. Точное значение момента истинного полудня – момента верхней кульминации Солнца определяется при помощи Астрономического календаря по формуле:

где Т0 – момент восхода или захода Солнца для данной даты данного года, xj - поправка на географическую широту, l - долгота местности, Т1 и Т2 – моменты восхода и захода Солнца сутками раньше и сутками позже. Все эти данные указаны в эфемериде Солнца и соответствующих таблицах Астрономического календаря.

Ориентация по местности по Солнцу с помощью ручных часов

2) Приближенная ориентация по Солнцу при помощи наручных часов: циферблат располагается горизонтально так, чтобы часовая стрелка указывала на точку горизонта под Солнцем. Направление север-юг показывает биссектриса угла между этой стрелкой и направлением из центра циферблата к 13 часам зимой и к 14 часам летом (рис. 21).

Ознакомление учеников с явлением прецессии земной оси играет важную роль в "антиастрологической" пропаганде:

Прецессионное движение земной оси РР'

Медленное конусообразное вращение земной оси с периодом 26000 лет под действием сил тяготения со стороны Луны и Солнца называется прецессией(рис. 22).

Прецессия меняет положение небесных полюсов. 2700 лет назад вблизи Северного полюса мира находилась звезда a Дракона, названная китайскими астрономами Царственной звездой. В настоящее время Полярной звездой является a Малой Медведицы. К 10000 году Северный полюс мира сблизится со звездой Денеб, a Лебедя. В 13600 году полярной звездой станет Вега, a Лиры (рис.23).

В результате прецессии точки весеннего и осеннего равноденствий, летнего и зимнего солнцестояний медленно перемещаются по созвездиям зодиакальным. 5000 лет назад точка весеннего равноденствия находилась в созвездии Тельца, затем переместилась в созвездие Овна, а сейчас находится в созвездии Рыб. Не знающие азов астрономии астрологи предлагают своим доверчивым читателям сведения, устаревшие на 2000 лет.