Учебник для 10 класса

§5.2. Высота светил в кульминации

Найдем зависимость между высотой h светила М в верхней кульминации, его склонением δ и широтой местности φ.

Рис. 20. Высота светила в верхней кульминации.

На рисунке 20 изображены отвесная линия ZZ" ось мира РР" и проекции небесного экватора EQ и линии горизонта NS (полуденная линия) на плоскость небесного меридиана (PZSP"N) Угол между полуденной линией NS и осью мира РР" равен, как мы знаем, широте местности φ. Очевидно, наклон плоскости небесного экватора к горизонту, измеряемый углом EOS, равен 90° - φ (рис. 20). Звезда М со склонением δ, кульминирующая к югу от зенита, имеет в верхней кульминации высоту

h = 90° - φ + δ.

Из этой формулы видно, что географическую широту можно определить, измеряя высоту любой звезды с известным склонением δ в верхней кульминации. При этом следует учитывать, что если звезда в момент кульминации находится к югу от экватора, то ее склонение отрицательно.

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

   Для нижеследующих упражнений географические координаты городов можно отсчитать по географической карте.

2. Каково склонение звезд, которые в вашем городе кульминируют в зените? в точке юга?
3. Определите полуденную высоту Солнца в Архангельске и в Ашхабаде в дни летнего и зимнего солнцестояния.

Цель: сформировать умения ориентироваться по солнцу, определять полуденную линию, высоту полуденного солнца над горизонтом.
Оборудование : гномон (ровный шест длиной 1-1,5 м), вертикальный угломер-эклиметр или транспортир с отвесом, тонкая рейка или отрезок шпагата длиной 2 м.

Методические рекомендации
В течение года высота солнца над горизонтом изменяется: 22 июня - в день летнего солнцестояния - оно занимает самое высокое положение, 22 декабря - в день зимнего солнцестояния -– самое низкое, а в дни равноденствия - 21 марта и 23 сентября - промежуточные. В Северном и Южном полушариях изменение высоты полуденного солнца имеет противоположную направленность.

Ход работы

Задание 1 . Определение полуденной линии.
На ровной площадке ближе к полудню вертикально установите гномон. Зафиксируйте первым колышком конец падающей от него тени и радиусом (точка 1), равным длине тени и очертите другим колышком окружность. Внимательно следите за тем, как тень будет укорачиваться. Через определенное время тень начнет удлиняться и второй раз коснется окружности, но уже в другой точке (точка 2) (см. рис. 1) .

Рис. 1. Определение полуденной линии
В торой колышек вбейте в эту точку. Натяните шпагат от первого колышка ко второму колышку. Найдите середину этого отрезка. Вбейте третий колышек. Соедините этот колышек шпагатом с основанием гномона. Это будет полуденная линия, которая показывает направление на север и совпадает с местным меридианом. Проверьте направление по компасу.

Задание 2 . Определение высоты стояния солнца над горизонтом.
Установите рейку так, чтобы она одним концом упиралась в основание третьего колышка, а другим легла на верхний конец гномона, образовав угол с горизонтальной поверхностью. Определите его величину с помощью эклиметра или вертикального угломера. Таким образом вы определите высоту солнца над горизонтом в полдень.

Задание 3 . Ответьте на вопросы.

1. Как изменяется высота солнца над горизонтом в течение суток
и года?

2. Определите по часам время солнечного полудня. Совпадает ли время полудня (12 ч) с солнечным? Объясните причину.

Ориентирование в пространстве

Цель: научить приемам ориентирования в пространстве по местным признакам и компасу.
Оборудование : компас, мерная лента или 15-метровая рулетка, часы наручные механические, дальномер школьный, планшет.

Методические рекомендации
Ориентирование в пространстве - это определение на местности своего местоположения или точки стояния относительно сторон горизонта, окружающих объектов местности, а также направлений и расстояний движения.

Ориентирование в пространстве включает:
1) соотнесение реальной местности с планом и картой;
2) определение на местности сторон горизонта и своего положения по отношению к объектам местности: населенному пункту, реке, железной дороге и т. д.;
3) определение расстояния на местности и их графическое выражение на бумаге.
4) выбор необходимого направления движения.

Ход работы
Задание 1 . Определение направления сторон горизонта по компасу.
Самым точным способом общего ориентирования на местности является ориентирование по компасу. Для того чтобы определить направление сторон горизонта по компасу необходимо сделать следующее:
1. Удалить на расстояние 1-2 м от компаса все металлические предметы;

2.Установить компас в горизонтальной плоскости на ладони или планшете;

3.Вращая компас в горизонтальной плоскости, добиться совмещения северного конца магнитной стрелки компаса с буквой С. В этом положении компас сориентирован и теперь по нему можно определять стороны горизонта.

Задание 2 . Ориентирование по солнцу с помощью часов.
С помощью наручных механических часов вы можете определить направление линии север - юг в данный момент времени. Для этого необходимо сделать следующее:

1. положить часы в горизонтальной плоскости и направить часовую стрелку на солнце;

2. мысленно построить угол между маленькой часовой стрелкой
и цифрой 11 на циферблате часов. Биссектриса этого угла и будет местным меридианом.

Движение по азимуту

Цель: научить приемам ориентирования в пространстве и определения направления движения по азимуту.
Оборудование : компас, мерная лента или 10-15-метровая рулетка, часы наручные механические, дальномер школьный, планшет.

Методические рекомендации
Пользуясь компасом, можно определить стороны горизонта, направление движения по азимуту. Азимут - это угол между направлением на север и направлением на заданный предмет, который отсчитывается по часовой стрелке.
Например, зная, что азимут из точки А в точку Б составляет 45º (А = 45º), вы, сориентировав компас, определяете азимут и идете в нужном направлении.
При движении он или задается, или его определяется. Для определения азимута движения из одного пункта (точки стояния) в другой необходима карта.

Для ориентирования на местности важно уметь определять не только направление, но и расстояние. Измеряют расстояние с помощью различных методов: счета шагов и времени движения, визуальных, инструментальных. Визуальная (на глаз) оценка расстояний - это наблюдение объектов местности и их видимость в зависимости от удаленности от наблюдателя (см. табл. 1). Такой метод позволяет определять расстояние приблизительно, для этого необходима постоянная тренировка.

Таблица 1

Глазомерное определение расстояний

Расстояние	Наблюдаемые объекты
10 км	Трубы больших заводов
5 км	Общие очертания домов (без дверей и окон)
4 км	Очертания окон и дверей едва различимы
2 км	Высокие одинокие деревья; человек - едва различимая точка
1 500 м	Крупные машины на дороге, человек различается еще в виде точки
1 200 м	Отдельные деревья средней величины
1 000 м	Телеграфные столбы; в постройках различимы отдельные бревна
700 м	Фигура человека без деталей одежды уже вырисовывается
400 м	Движения рук человека заметны, различаются цвет одежды, переплеты на рамах окон
200 м	Очертания головы
150 м	Кисти рук, линия глаз, подробности одежды
70 м	Глаза в виде точек

Ход работы

Задание 1 . Определение азимута 90º, 145º, 225º с помощью компаса.
Пройдите в этих направлениях небольшое расстояние. Чтобы
не сбиться с выбранного направления движения, запишите заметные объекты местности, это будут ориентиры направления, по которому вы должны двигаться.

Задание 2 . Определение расстояния до выбранных объектов местности.
Для точного определения расстояний в профессиональной деятельности применяют рулетки, мерные ленты, теодолиты, радиопеленгаторы
и другие инструменты. В обычной жизни применяют неинструментальные методы.
1. Выберите объект на открытой местности и визуально определите расстояние до него, пользуясь таблицей 1.
2. Чтобы более точно определить расстояние на глаз можно использовать прием, который основан на простом математическом расчете. Возьмем линейку в руку, направим ее на отдаленный предмет, высота которого вам известна, допустим 10 м. Перемещая линейку в пальцах рук, добьемся такого положения, когда отрезок линейки, предположим 10 см, полностью закроет этот предмет. Определите расстояние от глаза до линейки. Оно равно примерно 70 см. Теперь вам известны три величины, но
не известно расстояние до предмета. Составим формулу, в которой длина линейки относится к высоте предмета Х так же, как длина вытянутой руки к расстоянию до предмета. Решим пропорцию:
10 м: Х = 10 см: 70 см,
10 м: Х = 0,1 м: 0,7 м,
Х = 70 м.

Этим методом удобно пользоваться, определяя расстояние до недоступных предметов, расположенных, например, на другом берегу реки.

Задание 3 . Измерение расстояния шагами.
Необходимо знать длину своего шага. Отложите на ровном участке местности отрезок длиной 50 м. Пройдите это расстояние несколько раз
и определите среднее арифметическое количество шагов.
Например, 71 + 74 + 72 = 217 шагов. Общее количество шагов разделите на 3 (217: 3 = 72). Среднее количество шагов составляет 72. Разделите 50 м на 72 шага и вы получите среднюю длину вашего шага - примерно 55 см.

Измерить расстояние до любого доступного предмета можно в шагах. Например, если вы сделали 690 шагов, т. е. 55 см × 690 = 37 м.
Запишите в дневнике и сравните результаты по определению расстояний разными способами. Определите степень точности каждого метода.

Большой круг эклиптики пересекает большой круг небесного
экватора под углом 23°27" В день летнего солнцестояния, 22 ию-
ня, Солнце поднимается в полдень над горизонтом выше точки, в
которой небесный экватор пересекает меридиан на эту величину
(рис. 17). На столько же Солнце бывает ниже экватора в день
зимнего солнцестояния, 22 декабря. Таким образом, высота Солн-
ца в верхней кульминации меняется в течение года на 46°54".

Понятно, что в полночь в верхней кульминации бывает зодиака-
льное созвездие, противоположное тому, в котором находится Солн-
це. Например, в марте Солнце проходит по созвездию Рыбы, а в
полночь кульминирует созвездие Девы. На рисунке 18 показаны
суточные пути Солнца над горизонтом в дни равноденствий и солн-
цестояний для средних широт (вверху) и экватора Земли (внизу)

Рис. 18. Суточные пути Солнца над
горизонтом в разные вре-
мена года при наблюде-
ниях: а - в средних гео-
графических широтах;
б - на экваторе Земли.

Рис. 19. Экваториальные коорди-
наты.

2 1. Найдите 12 зодиакальных созвездий
на звездной карте и по возможности
отыщите некоторые из них на небе.
2. С помощью эклиметра или гномона
(известного вам из физической геогра-
фии), хотя бы раз в месяц измеряйте
высоту Солнца над горизонтом около
полудня в течение нескольких месяцев.
Построив график изменения высоты
Солнца со временем, вы получите кри-
вую, по которой можно, например,
нанести часть эклиптики на звездную
карту, учитывая, что Солнце за месяц
смещается на звездном небе к восто-
ку примерно на 30°.

f .ЗВЕЗДНЫЕ КАРТЫ,

НЕБЕСНЫЕ КООРДИНАТЫ
И ВРЕМЯ

1. Карты и координаты. Чтобы сде-
лать звездную карту, изображаю-
щую созвездия на плоскости, надо
знать координаты звезд. Коор-
динаты звезд относительно гори-
зонта, например высота, хотя и
наглядны, но непригодны для со-
ставления карт, так как все вре-
мя меняются. Надо использовать
такую систему координат, которая
вращалась бы вместе со звезд-
ным небом. Она называется эква-
ториальной системой. В
ней одной координатой является
угловое расстояние светила от
небесного экватора, называемое
склонением б (рис. 19). Оно ме-
няется в пределах ±90° и считает-
ся положительным к северу от эк-
ватора и отрицательным - к югу.
Склонение аналогично гео-
графической широте

Вторая координата аналогична
географической долготе и называ-
ется прямым восхожде-
нием а.

Точна весеннего
равноденствия

Прямое восхождение светила М
измеряется углом между плоскостя-
ми большого круга, проведенного че-
рез полюсы мира и данное свети-
ло М, и большого круга, проходя-
щего через полюсы мира и точку
весеннего равноденствия (рис. 19).
Этот угол отсчитывают от точки ве-
сеннего равноденствия Т против хода
часовой стрелки, если смотреть с се-
верного полюса. Он изменяется от О
до 360° и называется прямым вос-
хождением потому, что звезды, рас-
положенные на небесном экваторе,
восходят в порядке возрастания их
прямого восхождения. В этом же по-
рядке они кульминируют друг за дру-
гом. Поэтому а выражают обычно
не в угловой мере, а во временной,

и исходят из того, что небо за 1 ч поворачивается на 15°, а за 4 мин -
на Г. Поэтому прямое восхождение 90° иначе будет 6 ч, а
7 ч 18 мин = 109°30/. В единицах времени по краям звездной
карты надписывают прямые восхождения.

Существуют также и звездные глобусы, где звезды изображены
на сферической поверхности глобуса.

На одной карте можно изобразить без искажений только часть
звездного неба Начинающим пользоваться такой картой трудно,
потому что они не знают, какие созвездия видны в данное время
и как они расположены относительно горизонта. Удобнее подвиж-
ная карта звездного неба. Идея ее устройства проста. На карту
наложен круг с вырезом, изображающим линию горизонта. Вырез
горизонта эксцентричен, и при вращении накладного круга в вы-
резе будут видны созвездия, находящиеся над горизонтом в разное
время. Как пользоваться такой картой, сказано в приложении VII.

3 1. Выразите 9 ч 15 мин 11 с в градусной мере.

По таблице координат ярких звезд, данной в приложении IV, найдите
на звездной карте некоторые из указанных звезд.

По карте отсчитайте координаты нескольких ярких звезд и проверьте себя,
используя таблицу из приложения IV.

По «Школьному астрономическому календарю» найдите координаты планет
в данное время и определите по карте, в каком созвездии они находятся.
Найди.е их вечером на небе.

Пользуясь подвижной картой звездного неба, определите, какие зодиакальные
созвездия будут видны над горизонтом в вечер наблюдения.

2. Высота светил в кульминации. Найдем зависимость между вы-
сотой h светила М в верхней кульминации, его склонением 6
и широтой местности ф.

Рис. 20. Высота светила в верхней
кульминации.

На рисунке 20 изображены отвесная линия ZZ", ось мира
РР" и проекции небесного экватора EQ и линии горизонта NS
(полуденная линия) на плоскость небесного меридиана (PZSP"N)
Угол между полуденной линией NS и осью мира РР" равен, как
мы знаем, широте местности

Очевидно, наклонплоскости

небесного экватора к горизонту, измеряемый углом

равен (рис. 20). Звезда М со склонением 6, кульминирующая
к югу от зенита, имеет в верхней кульминации высоту +

Из этой формулы видно, что географическую широту можно опреде-
лить, измеряя высоту любой звезды с известным склонением 6 в
верхней кульминации. При этом следует учитывать, что если звезда
в момент кульминации находится к югу от экватора, то ее склонение
отрицательно.

4 1. Сириус (а Б. Пса, см. приложение IV) был в верхней кульминации на
высоте 10°. Чему равна широта места наблюдения?

Для нижеследующих упражнений географические координаты городов можно
отсчитать по географической карте.

На какой высоте в Ленинграде бывает верхняя кульминация Антареса
(а Скорпиона, см. приложение IV)?

Каково склонение звезд, которые в вашем городе кульминируют в зените?
в точке юга?

Определите полуденную высоту Солнца в Архангельске и в Ашхабаде в
дни летнего и зимнего солнцестояния.

3. Точное время. Для измерения коротких промежутков времени
в астрономии основной единицей является средняя длитель-
ность солнечных суток, т. е. средний промежуток времени
между двумя верхними (или нижними) кульминациями центра
Солнца. Среднее значение- приходится использовать, потому что
в течение года длительность солнечных суток слегка колеблется.
Это связано с тем, что Земля обращается вокруг Солнца не по
кругу, а по эллипсу и скорость ее движения при этом немного
меняется. Это и вызывает небольшие неравномерности в видимом
движении Солнца по эклиптике в течение года.

Момент верхней кульминации центра Солнца, как мы уже гово-
рили, называется истинным полднем. Но для проверки часов,
для определения точного времени нет надобности отмечать по ним
именно момент кульминации Солнца. Удобнее и точнее отмечать мо-
менты кульминации звезд, так как разность моментов кульминации
любой звезды и Солнца точно известна для любого времени.
Поэтому для определения точного времени с помощью специальных
оптических приборов отмечают моменты кульминаций звезд и прове-
ряют по ним правильность хода часов, «хранящих» время. Определя-
емое таким образом время было бы абсолютно точным, если бы
наблюдаемое вращение небосвода происходило со строго постоянной
угловой скоростью. Однако оказалось, что скорость вращения
Земли вокруг оси, а следовательно и видимое вращение небесной

сферы, испытывает со временем очень небольшие изменения. Поэ-
тому для «хранения» точного времени сейчас используются специ-
альные атомные часы, ход которых контролируется колебательными
процессами в атомах, происходящими на неизменной частоте.
Часы отдельных обсерваторий сверяются по сигналам атомного
времени. Сравнение времени, определяемого по атомным часам и
по видимому движению звезд, позволяет исследовать неравномер-
ности вращения Земли.

Определение точного времени, его хранение и передача по ра-
дио всему населению составляют задачу службы точного
времени, которая существует во многих странах.

Сигналы точного времени по радио принимают штурманы морско-
го и воздушного флота, многие научные и производственные орга-
низации, нуждающиеся в знании точного времени. Знать точное
время нужно, в частности, и для определения географических дол-
гот разных пунктов земной поверхности.

Под созвездием понимают область неба в пределах некоторых установленных границ. Все небо разделено на 88 созвездий, которые можно находить по характерному для них расположению звезд.
Некоторые названия созвездий связаны с греческой мифологией, например Андромеда, Персей, Пегас, некоторые - с предметами, которые напоминают фигуры, образуемые яркими звездами созвездий: Стрела, Треугольник, Весы и др.. Есть созвездия, названные именами животных, например Лев, Рак, Скорпион.
Созвездия на небосводе находят, мысленно соединяя их ярчайшие звезды прямыми линиями в некоторую фигуру. В каждом созвездии яркие звезды издавна обозначали греческими буквами, чаще всего самую яркую звезду созвездия - буквой , затем буквами ,и т.д. в порядке алфавита по мере убывания яркости; например, Полярная звезда есть созвездия Малой Медведицы .
Звезды имеют разную яркость и цвет: белый, желтый, красноватый. Чем краснее звезда, тем она холоднее. Наше Солнце относится к желтым звездам.
Ярким звездам древние арабы дали собственные имена. Белые звезды: Вега в созвездии Лиры, Альтаир в созвездии Орла, (видны летом и осенью), Сириус - ярчайшая звезда неба (видна зимой); красные звезды: Бетельгейзе в созвездии Ориона и Альдебаран в созвездии Тельца (видны зимой), Антарес в созвездии Скорпиона (виден летом); желтая Капелла в созвездии Возничего (видна зимой).
Точные измерения показывают, что звезды имеют как дробные, так и отрицательные звездные величины, например: для Альдебарана звездная величина m =1,06, для Веги m =0,14, для Сириуса m = -1,58, для Солнца m = - 26,80.
Явления суточного движения звезд изучают, воспользовавшись математическим построением - небесной сферой, т. е. воображаемой сферой произвольного радиуса, центр которой находится в точке наблюдения.
Ось видимого вращения небесной сферы, соединяющую оба полюса мира (Р и Р") и проходящую через наблюдателя, называют осью мира . Ось мира для любого наблюдателя всегда будет параллельна оси вращения Земли.
Чтобы сделать звездную карту, изображающую созвездия на плоскости, надо знать координаты звезд. В экваториальной системе одной координатой является расстояние светила от небесного экватора, называемое склонением . Оно меняется в пределах ±90° и считается положительным к северу от экватора и отрицательным к югу. Склонение аналогично географической широте. Вторая координата аналогична географической долготе и называется прямым восхождением .
Прямое восхождение светила измеряется углом между плоскостями больших кругов, один проходит через полюсы мира и данное светило, а другой - через полюсы мира и точку весеннего равноденствия, лежащую на экваторе. Так назвали эту точку потому, что в ней Солнце бывает (на небесной сфере) весной 20-21 марта, когда день равен ночи.

Определение географической широты

Явления прохождения светил через небесный меридиан называются кульминациями. В верхней кульминации высота светила максимальна, в нижней кульминации - минимальна. Промежуток времени между кульминациями равен половине суток.
Географическую широту можно определить, измеряя высоту любого светила с известным склонением в верхней кульминации. При этом следует учитывать, что если светило в момент кульминации находится к югу от экватора, то его склонение отрицательно.

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

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

Эклиптика. Видимое движение Солнца и Луны

Солнце и Луна меняют высоту, на которой они кульминируют. Отсюда можно сделать вывод, что их положение относительно звезд (склонение) изменяется. Известно, что Земля движется вокруг Солнца, а Луна вокруг Земли.
Определяя высоту Солнца в полдень, заметили, что дважды в году оно бывает на небесном экваторе, в так называемых равноденственных точках . Это происходит в дни весеннего и осеннего равноденствий (около 21 марта и около 23 сентября). Плоскость горизонта делит небесный экватор пополам. Поэтому в дни равноденствий пути Солнца над и под горизонтом равны, следовательно, равны продолжительности дня и ночи. Двигаясь по эклиптике, Солнце 22 июня отходит дальше всего от небесного экватора в сторону северного полюса мира (на 23°27"). В полдень для северного полушария Земли оно выше всего над горизонтом (на эту величину выше небесного экватора). День самый длинный, он называется днем летнего солнцестояния .
Путь Солнца пролегает через 12 созвездий, называемых зодиакальными (от греческого слова зоон - животное), а их совокупность называется поясом зодиака. В него входят следующие созвездия: Рыбы, Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог, Водолей . Каждое зодиакальное созвездие Солнце проходит около месяца. Точка весеннего равноденствия (одно из двух пересечений эклиптики с небесным экватором) находится в созвездии Рыб.

ПРИМЕР РЕШЕНИЯ ЗАДАЧИ

Задача . Определить полуденную высоту Солнца в Архангельске и в Ашхабаде в дни летнего и зимнего солнцестояния

Дано 1=65° 2=38° л=23,5° з=-23,5°	РЕШЕНИЕ Приближенные значения широты Архангельска (1) и Ашхабада (2) находим по географической карте. Склонения Солнца в дни летнего и зимнего солнцестояний известны. По формуле находим: 1л =48,5°, 1з = 1,5°, 2л = 75,5°, 2з =28,5°.
1л -? 2л -? 1з -? 2з -?

Движение Луны. Солнечные и лунные затмения

Не будучи самосветящейся, Луна видна только в той части, куда падают солнечные лучи, либо лучи, отраженные Землей. Этим объясняются фазы Луны. Каждый месяц Луна, двигаясь по орбите, проходит между Землей и Солнцем и обращена к нам темной стороной, в это время происходит новолуние. Через 1 - 2 дня после этого на западной части неба появляется узкий яркий серп молодой Луны. Остальная часть лунного диска бывает в это время слабо освещена Землей, повернутой к Луне своим дневным полушарием. Через 7 суток Луна отходит от Солнца на 90°, наступает первая четверть, когда освещена ровно половина диска Луны и "терминатор", то есть линия раздела светлой и темной стороны, становится прямой - диаметром лунного диска. В последующие дни "терминатор" становится выпуклым, вид Луны приближается к светлому кругу и через 14 - 15 суток наступает полнолуние. На 22-е сутки наблюдается последняя четверть. Угловое расстояние Луны от Cолнца уменьшается, она опять становится серпом и через 29,5 суток вновь наступает новолуние. Промежуток между двумя последовательными новолуниями называется синодическим месяцем, имеющим среднюю продолжительность 29,5 суток. Синодический месяц больше сидерического. Если новолуние происходит вблизи одного из узлов лунной орбиты, происходит солнечное затмение, а полнолуние близ узла сопровождается лунным затмением.

Лунные и солнечные затмения

Вследствие небольшого изменения расстояний Земли от Луны и Солнца видимый угловой диаметр Луны бывает то немного больше, то немного меньше солнечного, то равен ему. В первом случае полное затмение Солнца длится до 7 мин. 40 с, в третьем - только одно мгновение, а во втором случае Луна вообще не закрывает Солнца целиком, наблюдается кольцеобразное затмение . Тогда вокруг темного диска Луны виден сияющий ободок солнечного диска.
На основе точного знания законов движения Земли и Луны вычислены на сотни лет вперед моменты затмений и то, где и как они будут видны. Составлены карты, на которых показаны полоса полного затмения, линии (изофазы), где затмение будет видно в одинаковой фазе, и линии, относительно которых для каждой местности можно отсчитать моменты начала, конца и середины затмения.
Солнечных затмений в году для Земли может быть от двух до пяти, в последнем случае непременно частных. В среднем в одном и том же месте полное солнечное затмение бывает видно чрезвычайно редко - лишь однажды в течение 200-300 лет.
Если Луна оказывается между Солнцем и Землей в новолуние, тогда случаются солнечные затмения. При полном затмении Луна совсем закрывает солнечный диск. Среди бела дня вдруг на несколько минут наступают сумерки и невооруженному глазу становятся видны слабо светящаяся корона Солнца и ярчайшие звезды.

Полное солнечное затмение

Точное время и определение географической долготы

Для измерения коротких промежутков времени в астрономии основной единицей является средняя длительность солнечных суток , т. е. средний промежуток времени между двумя верхними (или нижними) кульминациями центра Солнца. Это связано с тем, что Земля обращается вокруг Солнца не по кругу, а по эллипсу и скорость ее движения при этом немного меняется.
Момент верхней кульминации центра Солнца, называется истинным полднем . Но для проверки часов, для определения точного времени нет надобности отмечать по ним именно момент кульминации Солнца. Удобнее и точнее отмечать моменты кульминации звезд, так как разность моментов кульминации любой звезды и Солнца точно известна для любого времени.
Определение точного времени, его хранение, и передача по радио всему населению составляет задачу службы точного времени , которая существует во многих странах.
Для счета больших промежутков времени люди с древних пор использовали продолжительность либо лунного месяца, либо солнечного года, т. е. продолжительность оборота Солнца по эклиптике. Год определяет периодичность сезонных изменений. Солнечный год длится 365 солнечных суток 5 часов 48 минут 46 секунд .
При составлении календаря необходимо учитывать, что продолжительность календарного года должна быть как можно ближе к продолжительности оборота Солнца по эклиптике, и что календарный год должен содержать целое число солнечных суток, так как неудобно начинать год в разное время суток.

Каким видом транспорта можно быстрее совершить «кругосветное» путешествие

(с возвращением в точку отправления):

самолетом по экватору (средняя скорость 800 км/ч),

на морском судне по 60° ю. ш. (средняя скорость 40 км/ч) или

на собачьих упряжках по 80° ю. ш. (средняя скорость 30 км/ч).

Ответ:

На самолете – 50 ч., 360 * 111,3 = 40068 км 40068: 800 = 50 часов.

на морском судне – 502 ч., 360 * 55,8 = 20088 км 20088: 40 = 502 часа

на лыжах – 233 ч., 360 * 19,4 =6984 км 8984: 30 = 233 часа

Сколько времени будет продолжаться каждое из этих путешествий (не учитывая остановок)?

№1 На какой из параллелей: 50 с.ш.;40 с.ш.; на южном тропике; на экваторе; 10 ю.ш. Солнце в полдень будет находиться ниже над горизонтом в день летнего солнцестояния. Свой ответ обоснуйте.

Решение:

1)22 июня солнце в зените над 23,5 с.ш. и солнце будет ниже над параллелью наиболее удалённой от северного тропика.

2)Это будет южный тропик, т.к. удалённость составит 47.

№2 На какой из параллелей: 30 с.ш.; 10 с.ш.; экваторе; 10 ю.ш., 30 ю.ш. солнце в полдень будет находиться выше над горизонтом в день зимнего солнцестояния. Свой ответ обоснуйте.

Решение:

1) 30 ю.ш.

2) Полуденная высота солнца на любой параллели зависит от удалённости от параллели, где солнце в этот день в зените, т.е. 23,5 ю.ш.

А) 30 ю.ш.- 23,5 ю.ш.= 6,5 ю.ш

Б) 10 – 23,5 = 13,5

№3 На какой из параллелей: 68 с.ш.; 72 с.ш.; 71 ю.ш; 83 ю.ш – полярная ночь короче? Свой ответ обоснуйте.

Решение:

Продолжительность полярной ночи увеличивается от 1 суток (на параллели 66,5 с.ш.) до 182 суток на полюсе. Полярная ночь короче на параллели 68 с.ш.,т.к. она дальше от полюса.

№4 В каком городе: Дели или Рио-де-Жанейро солнце находится выше над горизонтом в полдень весеннего равноденствия?

Решение:

2) Ближе к экватору г.Рио-де-Жанейро т.к. широта его 23 ю.ш., а Дели- 28 .

Значит и солнце выше в Рио-де-Жанейро.

№5 Определите географическую широту пункта, если известно, что в дни равноденствия полуденное солнце стоит там над горизонтом на высоте 63 (тень от предметов падает на юг.) Ход решения запишите.

Решение:

Формула определения высоты солнца H

90 - Y = H

где Y – разница широт между параллелью, где солнце в зените в данный день и

искомой параллелью.

90– (63 - 0) = 27 ю.ш.

№6 Определите высоту Солнца над горизонтом в день летнего солнцестояния в полдень в Санкт-Петербурге. Где ещё в этот день Солнце будет находиться на той же высоте над горизонтом?

1) 90 – (60 – 23,5) = 53,5

2) Полуденная высота Солнца над горизонтом одинакова на параллелях, расположенных на одинаковом расстоянии от той параллели, где Солнце стоит в зените. Санкт-Петербург удалён от северного тропика на 60 – 23,5 = 36,5

На таком расстоянии от северного тропика находится параллель 23,5 - 36,5 = -13 Или 13 ю.ш.

№7 Определите географические координаты точки земного шара, в которой Солнце будет находиться в зените, когда в Лондоне празднуют новый год. Запишите ход ваших мыслей.

Решение: От 22 декабря до 21 марта проходит 3 месяца или 90 дней. За это время Солнце перемещается на 23,5. За месяц Солнце перемещается на 7,8. За один день 0,26.

23,5 - 2,6 = 21 ю.ш.

Лондон находится на нулевом меридиане. В этот момент, когда в Лондоне празднуют Новый год (0 часов) солнце находится в зените над противоположном меридианом т.е. 180. Значит, географические координаты искомой точки составляют 28ю.ш.180 в. д. или з. д.

№8. Как изменится длина дня 22 декабря в Санкт – Петербурге, если угол наклона оси вращения относительно плоскости орбиты увеличится до 80. запишите ход ваших мыслей.

Решение 1) Следовательно полярный круг будет иметь 80, северный круг отступит от существующего на 80 – 66,5 = 13,5 2) Длина дня 22 декабря в Санкт-Петербурге увеличится.

№9 Определите географическую широту пункта на территории Австралии, если известно, что 21 сентября в полдень по местному солнечному времени, высота Солнца над горизонтом составляет 70 . Ход рассуждений запишите.

Решение: 90 – 70 = 20ю.ш.

№10 Если бы Земля перестала бы вращаться вокруг собственной оси, то на планете не было бы смены дня и ночи. Назовите ещё три изменения природы Земли при отсутствии осевого вращения.

Решение: а) изменилась бы форма Земли, поскольку отсутствовало бы полярное сжатие

б) не было бы силы Кориолиса – отклоняющее действие вращения Земли. Пассаты имели бы меридиональное направление. в) не было бы приливов и отливов

№11 Определите, на каких параллелях в день летнего солнцестояния Солнце находится над горизонтом на высоте 70.

Решение

1) 90 – (70 +(- 23,5) = 43,5 с.ш.

23,5+- (90 – 70)

2) 43,5 – 23,5 = 20

23,5 – 20 = 3,5 с.ш

Задача 3

Z - точка зенита * - Полярная звезда

угол, под которым видно Полярную звезду, к площади го­ризонта
угол между точкой зенита и Полярной звездой.
В дни равноденствий высота полуденного Солнца над горизонтом для разных широтопределяется по формуле:

Летом, когда Солнце находится над тропиком каждого полушария, высота его в полдень увеличивается на 23° 27", т.е.

Таким образом, для г. Киева 21 июня высота Солнца равна 61°27". Зимой, когда Солнце перемещается в противоположное полушарие, высота его соответственно уменьшается и достигает минимума в дни солнцестояния, когда ее следует уменьшить на 23°27", т.е.

Задача 32
Санкт-Петербург и Киев находятся почти на одном меридиане. 22 июня в полдень Солнце в Санкт-Петербурге возвышается над горизонтом на 53°30, а в Киеве в этот момент- на 61,5°. Каково расстояние между городами в градусах и километрах?

Ответ:
Расстояние между Киевом и Санкт-Петербургом - 8°, а в километрах -890,4 км.

Задача 33
С корабля 20 февраля была измерена высота Солнца над горизонтом. Она составила 50°. Солнце было на юге. На какой географической широте находится корабль, если в этот день Солнце, стояло в зените па широте 1105" ю.ш.?

Ответ:
Корабль находился на 28°55" с.ш.

Задача 34
В Северном полушарии, там, где находятся туристы, Солнце в пол­день стоит над горизонтом под углом 53030". В этот же день полуденное Солнце находится в зените на 12°20" с.ш. На каком градусе широты находятся туристы?

Ответ:
Туристы находятся на 48°50" с. ш.

Вопросы для блиц турнира «Верю - не верю»

	Вопрос	Ответ	Верю, не верю
	Столица Древнерусского государства
	Kак называли европейцы коренных жителей Америки?
	Воздушная оболочка Земли	Атмосфера
	Гигантские волны
	Научное название желтой расы	Монголоидная
	Путь, по которому движутся планеты.
	Условная линия, соединяющая полюса?	Меридиан
	Прибор для определения сторон горизонта.
	Где в среднем холоднее - на Северном или Южном полюсе?
	Самый большой остров на Земле	Гренландия
	Основной закон государства	Конституция
	Самая полноводная река на Земле	Амазонка
	Самый маленький океан	Северный Ледовитый
	В легенде карты находятся	Условные знаки
	Столица Индии
	Этот полюс на глобусе находится внизу
	Kак греки называют свою страну?
	Священная книга мусульман
	Совокупность неровностей земной поверхности
	Самая длинная параллель.
	Kто совершил первое кругосветное путешествие?	Магеллан
	Уменьшенная модель Земного шара – это …
	Азимут измеряется в …	Градусах
	Широта бывает…	Северной и южной
	Число, показывающее, во сколько раз расстояние на местности уменьшено при изображении на карте или плане.
	Земля и другие небесные тела, вращаются вокруг него
	Какое кругосветное путешествие будет короче: по экватору или по 60 о с. ш.
	Священное животное в Индии
	Сколько морей омывают Россию
	Какие точки земли имеют только одну географическую координату
	Воображаемая линия, которая делит Землю на северное и южное полушария?
	Долгота бывает…	западной и восточной
	Как называется линия, до которой нельзя дойти?	Горизонт
	Сторона горизонта, имеющая азимут 0 о.
	Умение находить стороны горизонта.	Ориентирование
	Самый большой океан
	С каким государством Россия имеет самую протяженную границу	Казахстан
	Столица Польши
	Где изобрели арабские цифры?
	Изображение на плоскости небольшого участка земной поверхности в уменьшенном виде при помощи условных знаков…	План местности
	Расстояние в градусах от экватора до какой-либо точки на Земле?	Географическая широта
	Современное название Персии
	Превышение одной точки земной поверхности над уровнем мирового океана?	Абсолютная высота
	Самая большая географическая широта?
	Воображаема прямая, проходящая через центр Земли и пересекающая земную поверхность на полюсах?	Земная ось
	«Адрес» любого объекта на поверхности Земли	географическими координатами
	Все параллели имеют одинаковую…	Форму окружность
	Окружность, условно проведенная по поверхности Земли параллельно экватору?	Параллель
	Уменьшенное изображение поверхности Земли на плоскости при помощи условных знаков?
	Расстояние в градусах от начального меридиана до какой-либо точки на Земле?	Географическая долгота
	Угол между направлением на север и направлением на предмет, измеряется в градусах по ходу часовой стрелки
	В каких точках «встречаются» все меридианы?
	Что называют вторым языком географии?
	Может ли белый медведь поймать пингвина?	Нет, на разных полюсах
	Горные породы состоят из…	минералов