"Небесная сфера. Системы астрономических координат" презентация к уроку по астрономии (10 класс) на тему





Проверка д.з

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

Практическая работа№1

Созвездие

Схема созвездия, альфа

Большая Медведица

Созвездие

Малая Медведица

Схема созвездия

Кассиопея

Возничий


Практическая работа№1

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

Созвездие

Схема созвездия, альфа

Большая Медведица

Малая Медведица

Созвездие

Полярная звезда

Кассиопея

Схема созвездия

Возничий





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


Шедар (Альфа Кассиопеи)




Капе́лла (α Aur / α Возничего / Альфа Возничего)


Работа с подвижной картой звездного неба

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


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

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



Основные точки и линии

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


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

  • Склонение -дуга mM часового круга от небесного экватора до светила. Отсчитываются от 0 до +90 к северному полюсу и от 0 до -90 к южному. p + = 90 .
  • Прямое восхождение α - называется дуга небесного экватора ♈ от точки весеннего равноденствия ♈ до часового круга, проходящего через светило(против часовой стрелки) от 0 до до 360 или от 0 до 24 часов.

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

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


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

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



Экваториальные координаты звезд не меняются столетиями,

поэтому система экваториальных координат используется

при создании звёздных глобусов, карт и атласов.

На звёздном глобусе изображаются не только звёзды,

но и сетка экваториальных координат.



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


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

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

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



Кульминация – явление пересечения светилом небесного меридиана

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

Практическая работа№2

Спика –а Девы +1,04


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

Дом. Задание

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

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com


Подписи к слайдам:

Небесная сфера. Воображаемая сфера большого радиуса, центром которой является наблюдатель.

На небесной сфере мы видим объекты как светящиеся точки. Только Солнце и Луну мы видим как диски.

Заготовка № 1. Работаем с этой заготовкой, отмечаем на ней основные точки, линии и круги.

В итоге получаем такую небесную сферу с отмеченными на ней параметрами.

Основные линии, круги и точки небесной сферы (знать и уметь показать). Вертикаль наблюдателя (отвесная линия). Зенит, надир. Истинный (математический) горизонт. Ось мира. Полюсы мира. Небесный меридиан. Небесный экватор. Альмукантарат. Точка весеннего равноденствия.

Системы небесных координат используется для определения положения светил на небесной сфере. Горизонтальная система координат – указывает положение светила относительно истинного горизонта. Азимут – часть дуги от точки юга до вертикали светила. Обозначается буквой А, измеряется в градусах (от 0 до 360), отсчитывается по часовой стрелке. Высота светила – угол (часть дуги) между плоскостью истинного горизонта и прямой, проведенной из центра небесной сферы на светило. Обозначается буквой h , измеряется в градусах (от 0 до 90).

На заготовке № 2 построим азимут и высоту светила.

Системы небесных координат используется для определения положения светил на небесной сфере. Экваториальная система координат – указывает положение светила относительно небесного экватора. Склонение – угловое расстояние от светила до небесного экватора. Отсчитывается по кругу, проведенному через светило и полюса мира. Считается положительным у светил, расположенных к северу от небесного экватора, и отрицательным у светил, расположенных к югу от небесного экватора.

Системы небесных координат используется для определения положения светил на небесной сфере. Экваториальная система координат – указывает положение светила относительно небесного экватора. Прямое восхождение – отсчитывается по небесному экватору от точки весеннего равноденствия. Отсчет прямого восхождения идет в направлении, противоположном вращению небесной сферы. В астрономии прямое восхождение выражают не в градусной мере, а в часовой.

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

Предмет

Астрономия

Класс

10

Тема урока

Небесные координаты

Астрономия. 10-11. Базовый уровень. В. М. Чаругин

ТСО (оборудование)

Компьютер, проектор, доска

Средства ИКТ (ЭФУ, программы, приложения, ресурсы сети Интернет)

Планируемые образовательные результаты

Предметные

воспроизводить определения терминов и понятий: небесный экватор и небесный

меридиан; горизонтальные, экваториальные координаты; кульминации светил.

Горизонтальная система координат. Экваториальная система координат

Метапредметные

поиск и выделение необходимой информации, умение определять понятия, устанавливать аналогии, строить логические рассуждения и делать выводы, содействие развитию мыслительных операций: сравнения, анализа, синтеза, обобщения. помощь в развитии познавательной активности, интеллектуальных способностей.

Личностные

самоопределение, способность к самооценке своих действий, определение значимости информации для себя лично, принятие социальной роли обучающегося.

Развитие мотивов учебной деятельности и формирование личностного смысла учения.

Развитие навыков сотрудничества с учителем и сверстниками в разных учебных ситуациях.

Организация и структура урока

Этап урока

Образовательные задачи (планируемые результаты)

Используемые ресурсы

Деятельность учителя

Деятельность обучающихся

Прдолжительность

Организационный момент

Поприветствовать учащихся. Как определить местоположение тела в пространстве?

Слайд 1; 2 Небесные координаты

Переходит к теме занятия, дает возможность самим спланировать свою работу, предлагает поставить цель занятия, предлагает записать в тетради, что хотели бы узнать, понять, уточнить обучающиеся на уроке.

Постановка темы и цели, запись в тетради, что хотели бы узнать, понять, уточнить

5 мин

Актуализация опорных знаний

Актуализировать знания учащихся по физике и астрономии.

Знать что называется созвездием. Умение определять созвездия и знать названия некоторых созвездий северного полушария ,

Слайд 3. Вопрос-ответ «Что там за горизонтом»

Помочь вспомнить что называется созвездием как определять созвездия и знать названия некоторых созвездий .

10 мин

Работа в группах

Рассмотреть основные точки, линии и круги

на небесной сфере:

Горизонт,

Полуденная линия,

Небесный меридиан,

Небесный экватор,

Эклиптика,

Зенит,

Полюс мира,

Ось мира,

Точки равноденств.

Ответить на вопросы.

Карточки с раздаточным материалом.

Предлагает, исходя из цели урока, разделиться на три группы.

Раздает задание - инструкцию каждой группе, в них три задания, которые делит между учениками.

Изучают материал на карточках. Отвечают на поставленные вопросы. По истечении времени с помощью слайдов презентации отвечают на вопросы.

10 мин

Отчет групп

воспитать умения выстраивать взаимоотношения учащихся между собой и учителем.

Слайды презентации.

Организация выступления групп по очереди.

Ответы на вопросы.

10 мин

Итог

Делать обобщения, систематизировать знания по теме «Механика»

Применить знание законов к решению задач. Рефлексия

Задачи на карточках

Акцентирует внимание на цели, которые были записаны на доске в начале урока, раздает лист рефлексии

Заполнение листов рефлексии.

5 мин

Домашнее задание

Закрепить пройденный материал

§ 4
Задачи на карточках

Задает домашнее задание, карточки с вопросами.

Записывают домашнее задание, разбирают карточки.

5 мин

Конспект урока

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

2. Как называется данное созвездие?
Созвездие Водолея.

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

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

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

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

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

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

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


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

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



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

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

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

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

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

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

Полюс мира примечателен тем, что имеет склонени δ = 90 .
Звезда, находящаяся в полюсе мира будет иметь постоянную высоту h =
φ .
Попробуйте это вывести из формул верхней и нижней кульминации. Какую формулу надо выбрать? Подойдет ли любая формула и почему?

Задача 3.
Какое склонение имеет незаходящая звезда, которая едва касается горизонта на широте Москвы (55° 45′ с.ш. 37° 37′ в.д.)? Оптическими эффектами пренебречь.

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

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

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

Слайд 2

Раздел астрономии, в котором вводят системы астрономических координат и определяют положения и скорости движения небесных тел по отношению к этим системам, называют астрометрией. Это самая древняя часть астрономии.

Слайд 3

− прямоугольные координаты точки Р

− сферические координаты точки Р

Слайд 4

Горизонтальная система координат

При построении любой системы небесных координат на небесной сфере выбирается большой круг (основной круг системы координат) и две диаметрально противоположные точки на оси, перпендикулярной к плоскости этого круга (полюса системы координат).

Слайд 5

В качестве основного круга горизонтальной системы координат принимают истинный горизонт, полюсами служат зенит (Z) и надир (Z1), через которые проводятся большие полукруги, называемые кругами высоты или вертикалами.

  • Вертикал
  • Зенит
  • Надир
  • Небесное светило
  • Истинный горизонт
  • Слайд 6

    Мгновенное положение светила M относительно горизонта и небесного меридиана определяется двумя координатами: высотой(h) и азимутом (A), которые называются горизонтальными.

    • Азимут
    • Высота
    • Зенитное расстояние
  • Слайд 7

    Южная половина небесного меридиана (ZSZ1) есть начальный вертикал, а круги высоты ZEZ1и ZWZ1, проходящие через точки востока E и запада W, называются первым вертикалом. Малые круги (ab, cd), параллельные плоскости истинного горизонта, называются кругами равной высоты или альмукантаратами.

    Слайд 8

    В течение суток азимут и высота светил непрерывно меняются. Поэтому горизонтальная система координат непригодна для составления звездных карт и каталогов. Для этой цели нужна система, в которой вращение небесной сферы не влияет на значения координат светил.

    Слайд 9

    Экваториальная система координат

    Для неизменности сферических координат нужно, чтобы координатная сетка вращалась вместе с небесной сферой. Этому условию удовлетворяет экваториальная система координат.

  • Слайд 10

    Основная плоскость в этой системе – небесный экватор, а полюса – северный и южный полюсы мира.

    • Небесный экватор
    • Северный полюс мира
    • Южный полюс мира
  • Слайд 11

    Через полюса проводятся большие полукруги, называемые кругами склонения, а параллельно плоскости экватора – небесные параллели.

    • Круг склонения
    • Небесная параллель
  • Слайд 12

    Положение светила в экваториальной системе координат отсчитывается по кругу склонения (склонение) и по небесному экватору (прямое восхождение). Точкой отсчета координаты служит точка весеннего равноденствия.

    • Северный полюс эклиптики
    • Южный полюс эклиптики
    • Эклиптика
    • Небесный экватор
    • Наклонение эклиптики
    • Точка весеннего равноденствия