Верхние планеты условия видимости. Видимые движения планет и конфигурации планет
УРОК 7. КОНФИГУРАЦИИ ПЛАНЕТ,
РАССТОЯНИЯ ДО ТЕЛ И ИХ РАЗМЕРЫ.
1. Основные конфигурации нижних и верхних планет.
2. Сидерический и синодический периоды планет.
3. Определение размеров Земли
4. Определение расстояний до тел.
5. Определение размеров тел.
1. Основные конфигурации внутренних и внешних планет.
Сложное видимое движение планет на небесной сфере обусловлено обращением планет Солнечной системы вокруг Солнца. Само слово "планета" в переводе с древнегреческого означает "блуждающая" или "бродяга". Траектория движения небесного тела называется его орбитой .
По отношению к орбите Земли планеты разделяются на внутренние (нижние) - Меркурий, Венера, их орбиты расположены внутри земной орбиты, и внешние (верхние) - Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун их орбиты расположены вне орбиты Земли. Внешние планеты всегда повернуты к Земле стороной, освещаемой Солнцем. Внутренние планеты меняют свои фазы подобно Луне. Плоскости орбит всех планет Солнечной системы лежат вблизи плоскости эклиптики, отклоняясь от нее менее, чем на 7°. Скорости движения планет по орбитам различны и убывают с удалением планет от Солнца. Земля движется медленнее Меркурия и Венеры, но быстрее всех остальных планет. Из-за различия скоростей движения планет в определенные моменты времени возникают различные взаимные расположения Солнца и планет.
Особые, геометрически правильные, взаимные расположения Солнца, Земли и планет называются конфигурациями. Одинаковые конфигурации планет происходят в разных точках их орбит, напротив разных созвездий, в разное время года. Конфигурации, которые создаются нижними и верхними планетами различны.
У нижних планет это соединения V 1 и V 3 (верхнее и нижнее) и элонгации V 2 и V 4 (восточная и западная). У верхних планет это – квадратуры M 2 и М4 (восточная и западная), соединение M 1 и противостояние M 3 .
Что же стоит за этими страшными названиями. Соединения - это расположение Солнца, Земли и планеты на одной прямой , при этом планета находится либо между Солнцем и Землей (нижнее соединение), либо прячется от Земли за Солнцем (верхнее соединение). Единственной конфигурацией, в которой может находиться любая, и нижняя, и верхняя планета, является верхнее соединение, при этом планету естественно нельзя наблюдать. Нижнее соединение присуще только нижним планетам, при этом, хотя и достаточно редко, мы можем наблюдать прохождение Меркурия и Венеры (в виде черного кружка) на фоне диска Солнца.
Видимое движение нижних планет напоминает колебательное движение около Солнца. Максимальное угловое удаление нижних планет от Солнца называется элонгацией. В случае элонгации Земля планета и Солнце образуют прямоугольный треугольник, при этом в вершине прямого угла находится планета. Наибольшая элонгация Меркурия - 28˚, Венеры - 48˚. С Земли в это время видно не все освещенное Солнцем полушарие планеты, а только его часть, называемая фазой. При восточной элонгации планета видна на западе вскоре после захода Солнца, при западной – на востоке незадолго перед восходом Солнца.
Наиболее удобный момент наблюдения верхних планет – это противостояние. Все три небесных тела, как и при соединении, находятся на одной линии, но Земля в этом случае расположена между Солнцем и планетой и все полушарие планеты освещено Солнцем. Внешняя планета может находиться на любом угловом расстоянии от Солнца от 0˚ до 180˚. Когда угловое расстояние между Солнцем и верхней планетой составляет 90˚, то говорят, что планета находится в квадратуре (квадратура – угловая четверть круга), соответственно в восточной или западной, как и при элонгации. В этом случае Земля, Солнце и планета так же образуют прямоугольный треугольник, но в вершине прямого угла находится Земля.
Система Земля - Луна - Солнце особая, в ней имеется нижнее соединение, как у внутренних планет, при этом происходит новолуние (Луна между Солнцем и Землей), и противостояние, как у внешних планет, во время полнолуния.
2. Сидерический и синодический периоды планет.
Промежуток времени, в течение которого планета совершает полный оборот вокруг Солнца по орбите, называется сидерическим (или звездным) периодом обращения планеты (Т), а промежуток времени между двумя одинаковыми конфигурациями планеты – синодическим периодом (S ). Планеты движутся вокруг Солнца в одном направлении, и каждая из них через промежуток времени, равный ее сидерическому периоду, совершает один полный оборот вокруг Солнца. Пусть планеты находились в определенной конфигурации. За промежуток времени равный сидерическому периоду Земли любая нижняя планета сделает больше одного оборота вокруг Солнца и обгонит Землю, а любая верхняя - меньше полного оборота, и отстанет от Земли. Следовательно, через земной год конфигурация планет не повторится, т. е. синодический период не равен сидерическому. Однако между периодами существует зависимость, которую легко установить. Эта зависимость называется уравнением синодического движения.
Составим уравнение для нижней планеты. За земные сутки планета смещается на угол где Т – сидерический период планеты, а Земля на угол , где - сидерический период Земли. Разность этих углов даст угол опережения α, 
, на который нижняя планета за сутки опередит Землю. Когда за S суток накопится опережение в 360º (α·S=360º) конфигурация планет повторится. S - в данном случае - синодический период. Окончательно уравнение для нижней планеты выглядит так:
или или
Поскольку верхние планеты движутся медленнее, чем Земля, то для них уравнение принимает вид: 
или или
Задача. Определите период обращения Марса вокруг Солнца, зная, что противостояния Марса происходят каждые 780 суток?
3. Определение размеров Земли.
Представление о Земле как о шаре, который свободно без всякой опоры висит в пространстве, безусловно, является одним из величайших достижений науки древнего мира. И первое точное определение земных размеров было сделано Эратосфеном из Египта. Проделанный им эксперимент относится к одному из десяти самых красивых физических экспериментов, придуманных человечеством. Он решил измерить длину небольшой дуги земного меридиана не в градусах, а в единицах длины, и далее определить, какую часть в градусах полной окружности она составляет. Зная часть, найти длину всей окружности. Затем по длине окружности определить величину радиуса, который и является радиусом земного шара.
Очевидно, что длина дуги меридиана в градусах равна разности географических широт двух пунктов, находящихся на одном меридиане: Δφ=φв – φА. Для того чтобы определить эту разность, Эратосфен сравнил высоту Солнца в кульминации в один и тот же день в пунктах А и В (Александрия и Асуан). В Асуане в этот день Солнце освещало дно самых глубоких колодцев, т. е. было в зените, а в Александрии отстояло от зенита на 7,2˚, Из простых геометрических построений следовало, разность широт этих городов Δφ=7,2˚. В древних единицах измерения расстояние между Александрией и Асуаном составляло 5000 греческих стадий, современное – 800 км. Обозначив длину меридиана Земли через L, имеем следующую пропорцию: откуда получаем длину меридиана равную 40000 км. Зная длину окружности, легко находим радиус Земли - 6366 км, что отличается от среднего радиуса всего на 5 км.
В какой степени форма Земли отличается от шара, выяснилось только в конце XVIII века в результате работы двух экспедиций в Южной Америке в Перу и в Скандинавии вблизи Северного полярного круга. Измерения показали, что длина в 1˚ дуги меридиана на севере и на юге больше, чем на экваторе. Это означало, что Земля сплюснута у полюсов. Ее полярный радиус на 21 км короче экваториального. Это означает, что сечение Земли по меридиану будет не окружностью, а эллипсом, у которого большая ось проходит в плоскости экватора, а малая совпадает с осью вращения Земли. И уже в ХХ веке выяснилось, что земной экватор также нельзя считать окружностью. Его сплюснутость в 100 раз меньше сплюснутости меридиана, но она все же существует. Точнее всего форму нашей планеты передает фигура, называемая эллипсоидом, у которого любое сечение плоскостью, проходящей через центр Земли, не является окружностью.
4. Определение расстояний до тел.
Определить географическую широту двух пунктов оказывается гораздо проще, чем измерить расстояние между ними, чему могут мешать естественные препятствия. Поэтому используется способ, основанный на явлении параллактического смещения. Параллактическим смещением называется изменение направления на предмет при перемещении наблюдателя.
Сначала точно вычисляют длину удобно расположенного отрезка ВС, называемого базисом и двух углов В и С в треугольнике АВС. Далее по теореме синусов 
легко находятся значения АС и АВ. Аналогичным методом пользуются и при определении расстояния до небесных тел. Измерить расстояние от Земли до Солнца впервые удалось лишь в XVIII веке, когда был определен горизонтальный параллакс
Солнца. Горизонтальным параллаксом (р)
называется угол, под которым со светила, находящегося на горизонте, виден радиус Земли, перпендикулярный лучу зрения.
По сути дела, при этом измеряется параллактическое смещение объекта, находящегося за пределами Земли, а базисом является радиус Земли. Единственное отличие в том, что треугольник строится прямоугольный, что упрощает вычисления.
Из треугольника OAS можно выразить величину расстояния SО=D: где RÅ – радиус Земли. Конечно, со светила никто не наблюдает радиус Земли, а горизонтальный параллакс определяют по измерениям высоты светила в момент верхней кульминации из двух точек Земли, находящихся на одном меридиане и имеющих известные широты, по аналогии с методом Эратосфена. Очевидно, что чем дальше расположен объект, тем меньше его параллакс. Наибольшее значение имеет параллакс Луны (р =57΄02΄΄ ), параллакс Солнца р =8,79′′. Такому значению параллакса соответствует расстояние до Солнца равное км. Это расстояние принимается за одну астрономическую единицу (1а. е.) и используется при измерении расстояний между телами Солнечной системы.
Для малых углов sinp
≈
p
, при этом р
выражен в радианах. Если р
выразить в секундах, то формула примет вид: 
Å, так как в одном радиане 206265′′.
Методом горизонтального параллакса определяли расстояние до объектов вплоть до второй половине 20 века, когда появились новые методы определения расстояний в Солнечной системе - радиолокация и лазерная локация. С помощью этих методов были уточнены расстояния до многих тел с точностью до километра, а лазерная локация Луны позволяет определять расстояния с точностью до сантиметров.
Задача. На каком расстоянии от Земли находится Сатурн, когда его параллакс равен 0,9’’ ?
5. Определение размеров тел.
2. Что такое соединение?
3. Можно ли наблюдать Венеру утром на востоке, а вечером на западе?
4.Угловое расстояние планеты от Солнца равно 55°.Какая это планета, верх или ниж?
5. Что такое конфигурация?
6. Какие планеты могут пройти на фоне диска Солнца?
7. Во время каких конфигураций хорошо видны нижние планеты?
8. Во время каких конфигураций хорошо видны верхние планеты?
9. Что такое сидерический период планеты?
10. Что такое синодический период?
11. Что такое горизонтальный параллакс?
12. Что называется параллактическим смещением?
13. Когда верхняя планета находится в квадратуре?
14. Что такое элонгация?
15. При каком соединении можно наблюдать внутреннюю планету?
Тема . Конфигурации и условия видимости планет
Цели урока .
Учащиеся должны усвоить:
1. Понятия: сидерический период, синодический период, верхнее и нижнее соединения, противостояние, элонгация.
2. Связь сидерического и синодического периодов движения планет.
Основные понятия . Сидерический период, синодический период, верхнее и нижнее соединения, противостояние, элонгация, квадратура.
Демонстрационный материал . Иллюстрации. Модели.
Самостоятельная деятельность учащихся. Выполнение тестовых заданий.
Мировоззренческий аспект урока. Развивать навыки логического мышления учащихся и научного подхода к изучению мира.
План урока.
Конспект урока.
Условия видимости планеты зависят от ее расположения по отношению к Солнцу, которое планету освещает, и Земли, с которой мы ее наблюдаем. Положение планеты относительно Земли и Солнца называется конфигурацией. Конфигурации, а, следовательно, и условия видимости, различаются у верхних и нижних планет.
Конфигурации и условия видимости нижних планет
Нижние планеты, Меркурий и Венера, расположены к Солнцу ближе Земли и поэтому обращаются вокруг него с большей скоростью и меньшим сидерическим периодом, чем Земля.
Конфигурация, при которой планета проходит между Солнцем и Землей, называется нижним соединением (с Солнцем), так как планета находится в направлении на Солнце и как бы соединяется с ним на небе (рис. 1). Из-за наклонения орбит обе планеты в нижнем соединении проходят выше или ниже солнечного диска.
Вблизи нижнего соединения планета не видна, так как находится над горизонтом днем, недалеко от Солнца. К Земле обращено темное полушарие планеты и в хороший телескоп виден только чрезвычайно узкий серп от освещенного Солнцем полушария. Но если эта конфигурация наступает вблизи узлов орбиты, то планета проецируется на Солнце в виде черного кружка, различимого лишь в телескопы. Такие прохождения нижних планет случаются крайне редко: у Меркурия - только в мае и ноябре, через 33 года, затем через 13 и 7 лет; у Венеры – в июне и декабре, с чередованием через 8 лет, 10,5 года, снова 8 лет и 121,5 года. Даты прохождения Венеры по диску Солнца представлены в таблице
К прохождению Венеры по диску Солнца 1761 года относится выдающееся открытие, сделанное, которое было совершенно точно истолковано его автором как открытие атмосферы Венеры. Отчет об этом открытии отличается ясностью и образностью. «…Ожидая вступления Венерина на Солнце… увидел наконец, что солнечный край чаемого вступления стал неявственен и несколько будто стушеван, а прежде был весьма чист и везде равен…. При выступлении Венеры из Солнца, когда передний её край стал приближаться к солнечному краю… появился на краю Солнца пупырь, который тем явственнее учинился, чем ближе Венера к выступлению приходила…. Сие не что иное показывает как преломление лучей солнечных в Венериной атмосфере». (Рис. 2)
https://pandia.ru/text/80/198/images/image003_0.jpg" width="250 height=280" height="280">
С увеличением западного удаления планеты возрастают её фаза, продолжительность предутренней видимости и геоцентрическое расстояние, т. е. расстояние от Земли, а угловые размеры уменьшаются. Постепенно западное удаление достигает наибольшего значения, при котором прямая, соединяющая Землю с планетой становится касательной к орбите планет (рис.4): такая конфигурация называется наибольшей западной элонгацией (или наибольшим западным удалением). В это время видна половина диска планеты (рис. 5), а предутренняя видимость как правило достигает максимальной продолжительности.
Рис. 5 Меркурий в западной элонгации
После наибольшей западной элонгации планета приближается к Солнцу с запада, её элонгация уменьшается фаза растет геоцентрическое расстояние увеличивается а продолжительность утренней видимости сокращается (рис. 6).
Наконец, вблизи конфигурации называемой верхним соединением с Солнцем, планета снова становится невидимой невооруженному глазу (рис. 7). Во время верхнего соединения планета находится за Солнцем её геоцентрическое расстояние наибольшее, видимый диаметр наименьший, а фаза равна 1, т. к. к Земле обращено все её полушарие освещенное Солнцем.
Затем планета отходит к востоку от Солнца – начинается её восточная элонгация, при которой планета заходит за горизонт после захода Солнца и поэтому видна в западной области неба по вечерам часто на фоне зари.
Восточное удаление планеты увеличивается до конфигурации, называемой наибольшей восточной элонгацией при которой прямая соединяющая планету с Землей опять становится касательной к планетной орбите. При наибольшей восточной элонгации фаза планеты снова равна 0,5 и наступают, как правило, наиболее благоприятные условия её вечерней видимости. На протяжении всего периода вечерней видимости геоцентрическое расстояние и фаза планеты уменьшаются, а угловой диаметр возрастает.
 |
Наибольшие элонгации у Меркурия бывают от 180 до 280 , а у Венеры от 450 до 480 , поэтому продолжительность предутренней и вечерней видимости Меркурия не превышает 1,5 часа, а Венеры – 4 часов. Таким образом, Меркурий и Венера не могут быть видны на протяжении ночи, а видны либо в предутреннее время, либо по вечерам. (Рис. 9)
Рис. 9 Венера на небе
Из-за различной скорости движения Земли и планеты её одноименные конфигурации наступают в разных точках их орбит, подобно тому, как минутная и часовая стрелки часов встречаются у разных делений циферблата. Промежуток времени между двумя последовательными одноименными конфигурациями (период смены конфигураций) называется синодическим периодом обращения и отличается от звездного (сидерического) периода.
Рассмотрим, как связан синодический период планеты со звездными периодами Земли и самой планеты. Пусть звездный период обращения нижней планеты равен Р, звездный период Земли – Т , а синодический период – S . Тогда угловая скорость движения планеты по орбите будет , а у Земли .
За синодический период обращения планеты S Земля пройдет угловой путь
(1)
Планета, уйдя вперед, сделает один оборот вокруг Солнца и затем нагонит Землю, т. е. пройдет угловой путь
(2)
Из формул (1) и (2) следует, что
, откуда
Выражение (3) часто называют уравнением синодического движения. При вычислении синодического периода обращения по сидерическому периоду (или наоборот) проще всего выражать их в звездных годах, полагая Т = 1 году, а полученный результат переводить в средние сутки из расчета, что Т = 1 звездный год = 365,26 суток.
Если подставить в полученную формулу значения сидерических периодов Меркурия и Венеры, найдем для Меркурия S = 116д, а для Венеры S = 584д. Однако, в действительности одноименные конфигурации Меркурия наступают через промежутки от 104 до 132 суток, а Венеры – от 576 до 591 суток. Расхождение вызвано тем, что формула (3) выведена из условия равномерного движения планет по окружности, в то время как планеты движутся по эллиптическим орбитам с переменной скоростью. Следовательно, эта формула (3) позволяет вычислять лишь среднее, а точнее – наиболее частое значение синодического периода обращения.
Условия видимости нижних планет зависят не только от конфигураций. Так, если склонение планеты меньше склонения Солнца, то даже в эпохи наибольших элонгаций планета восходит и заходит в светлое время суток. Особенно это относится к Меркурию, который из-за близости к Солнцу доступен наблюдениям в общей сложности не более одной трети года.
Наилучшие условия вечерней видимости нижних планет создаются весной, когда эклиптика по вечерам высоко поднимается над горизонтом. Аналогичные условия предутренней видимости складываются осенью. Совместные действия всех причин приводят к тому, что одинаковые условия видимости Меркурия повторяются через 13 лет, а Венеры – через 8 лет.
Конфигурации и условия видимости верхних планет
Верхние планеты отстоят от Солнца дальше Земли и движутся медленнее её. В конфигурации, называемой соединением (рис. 11), планета находится за Солнцем и из-за наклонения её орбиты расположена на небе несколько ниже или выше солнечного диска. Если же соединение произойдет вблизи узла орбиты, то планета пройдет за диском Солнца. Вблизи соединения планета располагается на небе недалеко от Солнца, восходит и заходит почти одновременно с ним и поэтому не видна. Её геоцентрическое расстояние наибольшее, а диаметр диска наименьший.
Из-за движения Земли Солнце смещается по эклиптике к востоку быстрее планеты, которая, перемещаясь в том же направлении, но с меньшей угловой скоростью, отстает от Солнца к западу (рис. 12) и через несколько дней становится видимой в восточной области неба на фоне утренней зари, незадолго до восхода Солнца.
По мере возрастания западного удаления планета с каждым днем восходит раньше, чем накануне, и условия ее видимости заметно улучшаются: она дольше видна над горизонтом, ее геоцентрическое расстояние уменьшается, а угловой диаметр и блеск возрастают. Когда западное удаление достигнет 90°, наступает конфигурация, называемая западной квадратурой (рис. 13), при которой планета восходит около полуночи и видна до рассвета.
https://pandia.ru/text/80/198/images/image019.jpg" width="253" height="279">
После оппозиции планета постепенно сближается с Солнцем (которое приближается к ней с западной стороны), располагается на небе слева (к востоку) от него и видна по вечерам после его захода. Условия видимости планеты ухудшаются, с каждым днем она раньше заходит за горизонт, ее геоцентрическое расстояние возрастает, а блеск и видимые размеры уменьшаются. Когда восточное удаление планеты от Солнца сократится до 90°, наступает конфигурация восточная квадратура (рис. 15), при которой планета после захода Солнца видна в южной области неба и заходит вблизи полуночи.
Наконец, Солнце подходит к планете так близко (рис. 16), что она становится видимой уже на фоне вечерней зари, а затем скрывается в солнечных лучах - наступает ее очередное соединение с Солнцем (рис. 17).
https://pandia.ru/text/80/198/images/image023.gif" width="76" height="41">
Эта формула также дает среднее значение синодического периода обращения, от которого имеются отклонения в обе стороны.
Условия видимости верхних планет зависят от их расположения в зодиакальных созвездиях. Даже в эпохи противостояний эти условия резко различны: наилучшие наступают в зимние месяцы, когда планеты перемещаются по созвездиям Тельца и Близнецов, высоко поднимаются и большую часть суток видны над горизонтом, чему способствуют длинные зимние ночи. Летние противостояния - самые неблагоприятные, так как наступают в созвездиях Скорпиона и Стрельца, суточный путь которых над горизонтом сравнительно низок, а короткие летние ночи сокращают и без того небольшую продолжительность видимости планет. Конечно, в южных местностях, где летние зодиакальные созвездия высоко поднимаются над горизонтом, условия видимости планет значительно улучшаются.
Эллиптичность орбит сказывается на геоцентрических расстояниях планет даже при одинаковых их конфигурациях, а, следовательно, и на их блеске. У далеких планет относительное изменение геоцентрического расстояния не слишком велико.
Для близкого Марса к тому же обращающегося по значительно вытянутой орбите, различия весьма существенны. В соединении Марс может удалиться от Земли почти на 400 млн., и тогда даже не всякий астроном сразу заметит его на небе. Зато в противостоянии Марс может подойти к Земле на расстояние 100 млн. км до 55,3 млн. Оппозиции Марса при геоцентрическом расстоянии, не превышающем 60 млн. км, называют великими противостояниями. В это время своим ярким красноватым цветом Марс привлекает внимание даже лиц, далеких от астрономии . На рисунке 18 показаны геоцентрические расстояния Марса при eго оппозициях в разные годы, а также месяцы, обозначенные римскими цифрами, на протяжении которых Земля проходит участки своей орбиты. Жирной линией отмечены те участки обеих орбит, на которых возможны великие противостояния.
Рис. 18 Обычные и великие противостояния Марса.
Числа между изображениями Земли и Марса показывают расстояния в млн. км.
Великие противостояния Марса недалеко от перигелия повторяются дважды через 15 лет и затем через 17 лет, но, конечно, в разных точках близкого к Земле участка своей орбиты, и происходят в интервале с 5 июля по 5 октября . Наиболее часто они наступают в августе и сентябре.
В период наибольшего блеска Венера так ярка, что в темное время суток освещаемые ею земные предметы отбрасывают тени, а иногда она бывает видна невооруженным глазом даже днем.
Задание учащимся.
1. С помощью планетария пронаблюдайте положение Венеры и Солнца в 08.06.2004 и 06.06.2012. Какое явление может произойти в это время?
2. Определите с помощью электронного планетария, в какой фазе находилась Венера 1 июня 2007 года? Можно ли было её наблюдать вечером? утром?
3. Определите с помощью электронного планетария, в какое время года лучшие условия утренней видимости Венеры, вечерней видимости Венеры.
4. Определите с помощью электронного планетария во время противостояния Марса, в каком месяце его яркость наибольшая.
5. Найдите ошибки в таблице и справьте их.
Венера
6. Чему равен звездный период обращения Венеры вокруг солнца, если верхние соединения с Солнцем повторяются через 1,6 года? Изобразите положение планет в данной конфигурации.
7. Звездный период обращения Юпитера вокруг Солнца составляет 12 лет. Каково среднее расстояние от Юпитера до Солнца?
8. Через какой промежуток времени повторяются противостояния Марса, если звездный период его обращения вокруг Солнца равен 1,9 года?
9. Наилучшая вечерняя видимость Венеры была 5 апреля . Когда в следующий раз наступит ближайшая лучшая видимость Венеры в тех же условиях, если звездный период обращения Венеры вокруг Солнца равен 225 суток?
Цель урока:
Знать:
Уметь:
Просмотр содержимого документа
«Конфигурации планет. Синодический период»
Дата:
10б: 01.11.2017
10а, 11: 17.11.2017
Тема: Конфигурации планет. Синодический период
Цель урока: рассмотреть конфигурации планет: противостояние и соединение. Периодическое изменение условий видимости внутренних и внешних планет. Связь синодического и сидерического (звездного) периодов обращения планет.
Знать: определения понятий: конфигурация планет; синодического и сидерического (звездного) периодов обращения планет.
Уметь: решать задачи на вычисление звездных периодов обращения внутренних и внешних планет.
Ход урока.
Организационный момент.
Приветствие.Проверка присутствующих и готовности к уроку.
Актуализация опорных знаний.
Фронтальный опрос по материалу §10, стр.54
Изучение нового материала.
Конфигурация планет – это их взаимное расположение.
Планеты Солнечной системы делятся на внутренние (которые находятся ближе к Солнцу, чем Земля – Меркурий и Венера) и внешние (все остальные).
Конфигурации внутренних планет.
Соединение – конфигурация, при которой планета и Солнце проецируются в одну и ту же точку небесной сферы, т. е. видны в одном и том же месте (хотя, фактически, планета может быть и вообще не видна). Соединение может быть верхним или нижним.
Противостояние – Земля находится между данной планетой и Солнцем.
Элонгация (наибольшее удаление) – планета находится в такой точке своей орбиты, что направление на нее с Земли является касательной к орбите данной планеты.
Некоторые конфигурации внешних планет повторяют конфигурации внутренних планет – это противостояние и верхнее соединение (нижнего соединения внешней планеты принципиально быть не может, разве что Вселенная погрязнет в глобальный хаос).
С другой стороны, есть конфигурации, особые для внешних планет – это восточная и западная квадратуры.
Сидерический и синодический периоды.
Сидерическим (звездным, T) периодом обращения планеты называется время, за которое планета делает полный оборот вокруг Солнца (или той планеты, вокруг которой обращается, если речь идет о спутнике).
Синодический период обращения планеты (S) – это время между двумя одинаковыми конфигурациями данной планеты.
Чем ближе планета к Солнцу, тем меньше ее сидерический период.
Рассмотрим две планеты: P 1 и P 2 такие, что P 1 ближе к Солнце, чем P 2 . Пусть в некоторый момент наступает их соединение. Тогда после него планета P 1 начнет обгонять P 2 , исходя из 1. Ясно, что P 1 проходит за 1 сутки 360/Т 1 (градусов), а P 2 соответственно 360/Т 2 (градусов). Соединение повторится, когда P 1 обгонит P 2 на 360˚, значит поскольку это произойдет за S, то
Преобразовав, получим формулу
Закрепление материала.
Задача 1. Как часто повторяются противостояния Марса, сидерический период которого 1,9 года?
Дано: Р = 1,9 г.
T = 1 г.
Найти: S = ?
Решение:
Марс – внешняя планета
1/S = 1/Т - 1/Р;
S = T*Р / (Р – T);
S = 1,9/0,9 ≈ 2,1 г.
Ответ : S ≈ 2,1
Задача 2. Упражнение 9. №5.Через какой промежуток времени встречаются на циферблате часов минутная (Т) и часовая (Р) стрелки?
Дано: T = 1 ч.
Найти: S = ?
Решение:
Часовая – медленная (аналог внешней планеты)
1/S = 1/Т - 1/Р;
S = T*Р / (Р – T);
S = 1*12/(12-11)=12/11 = 1,(09) ч.
Ответ: S ≈ 1,09 ч.
Д/з: § 11., стр. 54, Упр. 9 (№1-4, 6), стр.57
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-1.jpg" alt=">КОНФИГУРАЦИИ ПЛАНЕТ. СИНОДИЧЕСКИЙ ПЕРИОД 11 класс УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова ">
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-2.jpg" alt=">Конфигурации планет ">
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-3.jpg" alt="> В состав Солнечной системы входят восемь больших планет, включая Землю. Внутренние планеты (Меркурий,"> В состав Солнечной системы входят восемь больших планет, включая Землю. Внутренние планеты (Меркурий, Венера) всегда находятся внутри земной орбиты. Внешние планеты (Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) движутся вне её.
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-4.jpg" alt=">Меркурий и Венеру можно видеть утром или вечером. Марс, Юпитер и Сатурн бывают видны"> Меркурий и Венеру можно видеть утром или вечером. Марс, Юпитер и Сатурн бывают видны также и ночью.
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-5.jpg" alt="> Конфигурации внутренних планет Конфигурация – характерное взаимное расположение планет относительно Солнца"> Конфигурации внутренних планет Конфигурация – характерное взаимное расположение планет относительно Солнца и Земли. У внутренних планет различают: верхнее соединение (Солнце находится между планетой и Землёй); нижнее соединение (планета находится между Солнцем и Землёй); восточную элонгацию; западную элонгацию. Элонгация – это конфигурация, соответствующая максимальному угловому удалению нижней планеты от Солнца (для Венеры – 47°, для Меркурия – 28°).
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-6.jpg" alt="> Конфигурации внешних планет У внешних планет различают: соединение (Солнце"> Конфигурации внешних планет У внешних планет различают: соединение (Солнце находится между планетой и Землёй); противостояние (планета расположена в точке, диаметрально противоположной Солнцу); восточные квадратуры; западные квадратуры. Верхняя планета может находиться на любом угловом расстоянии от Солнца (от 0° до 180°). Когда оно составляет 90°, то планета находится в квадратуре.
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-7.jpg" alt="> Положение планеты относительно Конфигурация Условия наблюдения"> Положение планеты относительно Конфигурация Условия наблюдения Солнца для земного наблюдателя Внутренние планеты Восточная Расположена на угловом удалении от Наилучшие (наблюдается фаза планеты элонгация Солнца (Меркурий - 28°, Венера - 47°) на западе после захода Солнца) Восточная Расположена на угловом удалении от Наилучшие (наблюдается фаза планеты элонгация Солнца (Меркурий - 28°, Венера - 47°) на востоке перед восходом Солнца) Нижнее Расположена вблизи Солнца перед Отсутствуют (специальные при соединение светилом прохождении по диску Солнца) Верхнее Расположена вблизи Солнца за Отсутствуют соединение светилом Внешние планеты Восточная Расположена на угловом удалении от Достаточные (наблюдается фаза планеты квадратура Солнца (90°) на западе после захода Солнца) Западная Расположена на угловом удалении от Достаточные (наблюдается фаза планеты квадратура Солнца (90°) на востоке перед восходом Солнца) Противо- Расположена диаметрально Хорошие (наблюдается ночью стояние противоположно Солнцу обращенное к Земле полностью освещенное Солнцем полушарие) Верхнее Расположена вблизи Солнца за Отсутствуют соединение светилом
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-8.jpg" alt=">Синодический и сидерический периоды обращения планет ">
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-9.jpg" alt=">Синодический период – промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными конфигурациями планет "> Синодический период – промежуток времени между двумя последовательными одноимёнными конфигурациями планет (например, верхним соединением). Звёздный (или сидерический) период – период обращения планеты вокруг Солнца по отношению к звёздам. По своей продолжительности синодический период планеты не совпадает ни с её сидерическим периодом, ни с годом (звёздным периодом обращения Земли). Синодический период последовательных нижних соединений (1 и 2) нижней планеты
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-10.jpg" alt="> Связь синодического периода планеты со звездными периодами Земли и самой планеты "> Связь синодического периода планеты со звездными периодами Земли и самой планеты. Чем ближе планета к Солнцу, тем быстрее она совершает свой оборот вокруг него. Угловые скорости движения по орбитам внешней планеты и Земли будут равны соответственно 360°/Р и 360°/Т, где Земля Р – звездный период обращения внешней планеты, Т – звездный период Земли (Т
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-11.jpg" alt=">Задача. Как часто повторяются противостояния Марса, сидерический период которого 1, 9 года?"> Задача. Как часто повторяются противостояния Марса, сидерический период которого 1, 9 года? Дано: Р = 1, 9 г. T = 1 г. Найти: S = ? Решение: Земля Марс – внешняя планета Марс 1/S = 1/Т - 1/Р; S = T*Р / (Р – T); S = 1, 9/0, 9 ≈ 2, 1 г. Ответ: S ≈ 2, 1 г.
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-12.jpg" alt="> Упражнение 9. № 5. Через какой промежуток времени"> Упражнение 9. № 5. Через какой промежуток времени встречаются на циферблате часов минутная (Т) и часовая (Р) стрелки? Дано: T = 1 ч. Р = 12 ч. Найти: S = ? Решение: Часовая – медленная (аналог внешней планеты) 1/S = 1/Т - 1/Р; S = T*Р / (Р – T); S = 1*12/(12 -11)=12/11 = 1, (09) ч. Ответ: S ≈ 1, 09 ч.
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-13.jpg" alt="> Вопросы (с. 57) 1. Что называется конфигурацией планеты? 2. Какие планеты"> Вопросы (с. 57) 1. Что называется конфигурацией планеты? 2. Какие планеты считаются внутренними, какие – внешними? 3. В какой конфигурации может находиться любая планета? 4. Какие планеты могут находиться в противостоянии? Какие – не могут? 5. Назовите планеты, которые могут наблюдаться рядом с Луной во время ее полнолуния.
Src="http://present5.com/presentation/1/17237951_453719192.pdf-img/17237951_453719192.pdf-14.jpg" alt="> Домашнее задание 1) § 11. 2) Упражнение 9"> Домашнее задание 1) § 11. 2) Упражнение 9 (№ 1 -4, 6). 1. Нарисуйте, как будут располагаться на своих орбитах Земля и планета: а) Меркурий – в нижнем соединении; б) Венера – в верхнем соединении; в) Юпитер – в противостоянии; г) Сатурн – в верхнем соединении. 2. В какое время суток (утром или вечером) будет видна Венера, если она расположена так, как Рис. 3. 4 показано на рисунке 3. 4. г? 3. Сравните условия видимости Марса в положениях, показанных на рисунках 3. 4. в и 3. 4. а. 4. Оцените, сколько примерно времени и когда (утром или вечером) может наблюдаться Венера, если она удалена к востоку от Солнца на 45°. 6. Звездный период обращения Юпитера равен 12 годам. Через какой промежуток времени повторяются его противостояния?
Методика проведения 7
урока
"Видимое движение и конфигурации планет"
Цель урока: формирование понятий о космических и небесных явлениях, связанных с обращением планет вокруг Солнца и видимым движением других космических тел.
Задачи обучения:
Общеобразовательные
:
1) систематизация понятий о небесных явлениях: видимом движении и конфигурациях планет, наблюдающихся в результате взаимного перемещения и расположения небесных светил относительно земного наблюдателя;
2) подробное рассмотрение причин и характеристик космического явления обращения планет вокруг Солнца и его следствий - небесных явлений: видимого движения внутренних и внешних планет на небесной сфере и их конфигураций (верхнего и нижнего соединений, элонгаций, противостояний, квадратур).
Воспитательные: формирование научного мировоззрения в ходе знакомства с историей человеческого познания и объяснения повседневно наблюдаемых небесных явлений; борьба с религиозными предрассудками.
Развивающие: формирование умений: формирование умений выполнять упражнения на применение основных формул сферической астрономии при решении соответствующих расчетных задач и применять подвижную карту звездного неба, звездные атласы, справочники, Астрономический календарь для определения положения и условий видимости небесных светил и протекания небесных явлений.
Ученики должны знать :
Причины и основные
характеристики небесных явлений,
порожденных обращением планет вокруг
Солнца (видимое движение внутренних и
внешних планет на небесной сфере и их
конфигурации);
- основы классификации космических и
небесных явлений и соответствующие
геометрические схемы;
- понятия сферической астрономии:
конфигурации планет (верхнее и нижнее
соединения, элонгации, противостояния,
квадратуры); сидерический и синодический
периоды обращения и вращения планет;
- формулы, выражающие связь между
сидерическими и синодическими периодами
обращения и вращения планет;
- астрономические величины: сидерические и
синодические периоды обращения и вращения
планет.
Ученики должны уметь :
Использовать обобщенный план
для изучения космических и небесных
явлений;
- использовать Астрономические календари,
справочники и подвижную карту звездного
неба для определения условий наступления и
протекания данных небесных явлений;
- решать задачи, связанные с расчетом
положения и условий видимости планет с
учетом формул, выражающих связь
сидерических и синодических периодов их
обращения и вращения.
Наглядные пособия и демонстрации:
Кинофильмы и кинофрагменты:
"Видимое и истинное движение планет",
"Петля Марса".
Фрагменты слайд-фильма
"Строение
Солнечной системы".
Диафильм:
"Видимое движение небесных
светил".
Таблицы
: "Солнечная система".
Приборы и инструменты
: подвижные карты
звездного неба; Астрономический календарь
на данный год; демонстрационная модель
планетной системы; карта движения планет.
Задание на дом:
1) Изучить материала учебников:
- Б.А. Воронцов-Вельяминова
:
§§ 8, 10; упражнение 7.
- Е.П. Левитана
: §§ 7, 8; вопросы-задания.
- А.В. Засова, Э.В. Кононовича
: §§ 7, 8;
упражнение 8.7 (1-3).
2) Выполнить задания из сборника задач Воронцова-Вельяминова Б.А. : 127, 134; 138.
План урока
|
Этапы урока |
Методы изложения |
Время, мин |
|
|
Проверка знаний и актуализация |
Фронтальный опрос, беседа |
||
|
Формирование понятий о космическом явления обращения планет вокруг Солнца и его следствиях - небесных явлениях: видимого движения планет на небесной сфере и их конфигурациях |
Лекция, беседа |
||
|
Решение задач |
Работа у доски, самостоятельное решение задач в тетради |
15-17 |
|
|
Обобщение пройденного материала, подведение итогов урока, домашнее задание |
|||
Методика изложения материала
В начале урока традиционно проводится проверка знаний, приобретенных на прошлом и предыдущих уроках и в ходе фронтального опроса актуализируется предназначенный к изучению материал. Часть учеников работает у доски, а часть выполняет письменные задания, решая задачи, аналогичные основным задачам упражнений 1-5. Дополнительными вопросами являются:
1. Какие небесные явления происходят в результате: вращения Земли вокруг своей оси; обращения Луны вокруг Земли; обращения Земли вокруг Солнца.
2. Дайте описание небесных явлений, порожденных обращением Луны вокруг Земли и планет вокруг Солнца (солнечных и лунных затмений; покрытий звезд и планет Луной; прохождений Венеры и Меркурия по диску Солнца; явлений в системах планет-гигантов; изменения блеска затменно-переменных звезд). Ответы строятся на основе обобщенного плана для изучения космических и небесных явлений с использованием соответствующих геометрических схем.
1. Укажите причины небесных явлений, отмечая напротив каждого варианта вопроса верный номер варианта ответа, например: А1; Б2; В3 и т.д.
Небесные явления |
Космические явления |
А.
Видимое
вращение звездного неба
|
1) вращения Земли вокруг своей
оси; Правильные ответы : А1; Б3; В1; Г2; Д1; Е1; Ж 2; З 3; И 2 |
2. Страут Е.К. : проверочные работы NN 3-4 темы "Практические основы астрономии" (преобразованные учителем в программированные задания).
На первом этапе урока учитель в форме лекции излагает материал о видимом движении и конфигурациях планет.
Характер видимого движения и условий видимости внутренних планет описывается с опорой на схему рис. 48. Сложный петлеобразный характер видимого движения внешних планет лучше всего объяснять с опорой на фрагмент "Видимое и истинное движение планет" или "Видимая петля Марса". В их отсутствие мы рекомендуем учителю построить на доске (а ученикам – в тетрадях) схему рис. 49, сопровождая каждый этап работы соответствующими пояснениями. Желательно сообщить учащимся, какие из планет они могут увидеть на небе в данное время года и объяснить им, как найти эти планеты среди созвездий.
Несовпадение продолжительности синодического и сидерического периодов обращения планет демонстрируют при помощи теллурия. Внутренняя планета совершает 1 оборот вокруг Солнца и возвращается к той же точке орбиты быстрее Земли, внешняя планета – медленнее Земли.
Видимое движение и конфигурации планет
Сложное видимое движение планет на небесной сфере обусловлено обращением планет Солнечной системы вокруг Солнца. Само слово "планета" в переводе с древнегреческого означает "блуждающая" или "бродяга".
Траектория движения небесного тела называется его орбитой . Скорости движения планет по орбитам убывают с удалением планет от Солнца.
По отношению к орбите и условиям видимости с Земли планеты разделяются на внутренние (Меркурий, Венера) и внешние (Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон).
Внешние планеты всегда повернуты к Земле стороной, освещаемой Солнцем. Внутренние планеты меняют свои фазы подобно Луне.
Плоскости орбит всех планет Солнечной системы (кроме Плутона) лежат вблизи плоскости эклиптики, отклоняясь от нее: Меркурий на 7њ , Венера на 3,5њ ; у других наклон еще меньше.
Характерные взаимные положения Солнца, Земли и планет называются конфигурациями. Одинаковые конфигурации планет происходят в разных точках их орбит, в разных созвездиях, в разное время года.
Конфигурации, при которых внутренняя планета, Земля и Солнце выстраиваются по одной линии, называются соединениями (рис. 48).
Рис. 48. Конфигурации планет:
Земля в верхнем соединении с Меркурием,
в нижнем соединении с Венерой и в
противостоянии с Марсом
Если А - Земля, В - внутренняя планета, С - Солнце, небесное явление называется нижним соединением . В "идеальном" нижнем соединении происходит прохождение Меркурия или Венеры по диску Солнца.
Если А - Земля, В - Солнце, С - Меркурий или Венера, явление называется верхним соединением . В "идеальном" случае происходит покрытие Солнцем планеты, которое, конечно, не может наблюдаться из-за несравнимой разницы в блеске светил.
Для системы Земля - Луна - Солнце в нижнем соединении происходит новолуние, в верхнем соединении - полнолуние.
Предельный угол между Землей, Солнцем и внутренней планетой называется наибольшим удалением или элонгацией и равен: для Меркурия - от 17њ 30" до 27њ 45" ; для Венеры - до 48њ . Внутренние планеты могут наблюдаться только вблизи Солнца и только по утрам или вечерам, перед восходом или сразу после захода Солнца. Видимость Меркурия не превышает часа, видимость Венеры - 4 часов (рис. 49).
Конфигурация, при которой Солнце, Земля и внешняя планета выстраиваются на одной линии, называется: 1) если А - Солнце, В - Земля, С - внешняя планета - противостоянием ; 2) если А - Земля, В - Солнце, С - внешняя планета - соединением планеты с Солнцем (рис. 48).
Конфигурация, в которой Земля, Солнце и планета (Луна) образуют в пространстве прямоугольный треугольник называется квадратурой : восточной при расположении планеты в 90њ к востоку от Солнца и западной при расположении планеты в 90њ к западу от Солнца.
Видимое движение небесных светил целиком складывается из:
1) перемещения наблюдателя по поверхности
Земли;
2) вращения Земли вокруг Солнца;
3) собственных движений небесных тел.
Для точных расчетов ученые учитывают движение Солнечной системы относительно ближайших звезд, вращение ее вокруг центра Галактики и движение самой Галактики.
Движение внутренних планет на небесной сфере сводится к их периодическому отдалению от Солнца вдоль эклиптики то к востоку, то к западу на угловое расстояние элонгации.
Движение внешних планет на небесной сфере носит более сложный петлеобразный характер. Скорость видимого движения планеты неравномерна, поскольку ее величина определяется векторной суммой собственных скоростей Земли и внешней планеты (рис. 50). Форма и размеры петли планеты зависит от скорости планеты по отношению к Земле и наклона планетной орбиты к эклиптике.
Сидерическим (звездным ) периодом обращения планеты называется промежуток времени Т , за который планета совершает один полный оборот вокруг Солнца по отношению к звездам.
Синодическим периодом обращения планеты называется промежуток времени S между двумя последовательными одноименными конфигурациями.
Для нижних (внутренних) планет: . Для верхних (внешних) планет: .
Продолжительность средних солнечных суток s для планет Солнечной системы зависит от сидерического периода их вращения вокруг своей оси t , направления вращения и сидерического периода обращения вокруг Солнца Т .
Для планет, обладающих прямым направлением вращения вокруг своей оси (тем же, в котором они движутся вокруг Солнца):
Для планет, обладающих обратным направлением вращения (Венера, Уран): .
Формулы связи синодического и
сидерического периодов выводят по аналогии
с движением часовых стрелок. Аналогией
синодического периода S
будет
промежуток времени между совпадениями
часовой и минутной стрелок, аналогией
сидерических - периоды вращения часовой
стрелки (Т
1
= 12ч) и минутной
стрелки (Т
2
= 1ч). Стрелки
встречаются вновь в разных местах
циферблата. Их угловые скорости равны:
; . За
синодический период времени часовая
стрелка описывает дугу 
,
минутная стрелка 
.
=>
.
Ученики дополняют табл. 6 сведениями об изученных на уроке космических и небесных явлениях:
|
Космические явления |
|
|
Обращение планет Солнечной системы вокруг Солнца |
1. Видимое движение
внутренних и внешних планет по небесной
сфере. 2. Конфигурации планет : - соединения: верхнее и нижнее; - элонгации (наибольшие удаления); - квадратуры: восточная, западная; - противостояния. 3. Явления в системе Солнце – внутренняя планета: - прохождение Меркурия и Венеры по диску Солнца. - смена фаз внутренних планет (Меркурия и Венеры). 4. Явления в системах планет и их спутников: - изменение положения спутника относительно диска планеты; - прохождения спутников по диску планет; - затмения спутников диском планет. 5. Покрытия звезд дисками планет (планетных тел). |
В качестве дополнительного материала можно в общих чертах ознакомить учащихся с рядом атмосферных небесных явлений:
На основе законов геометрической оптики - законов преломления света можно объяснить ряд небесных явлений.
 |
| Рис. 52. Астрономическая рефракция |
Астрономическая рефракция - явление преломления (искривления) световых лучей при прохождении через атмосферу, вызванное оптической неоднородностью атмосферного воздуха. Вследствие уменьшения плотности атмосферы с высотой искривленный луч света обращен выпуклостью в сторону зенита (рис. 52). Рефракция изменяет зенитное расстояние (высоту) светил по закону: r = a * tg z , где: z - зенитное расстояние, a = 60,25" - постоянная рефракции для земной атмосферы (при t = 0њ С, p = 760 мм. рт. ст.).
В зените рефракция минимальна - она возрастает по мере наклона к горизонту до 35" и сильно зависит от физических характеристик атмосферы: состава, плотности, давления, температуры. Вследствие рефракции истинная высота небесных светил всегда меньше их видимой высоты: рефракция "поднимает" изображения светил над их истинными положениями. Искажаются форма и угловые размеры светил: на восходе и закате близ горизонта "сплющиваются" диски Солнца и Луны, поскольку нижний край диска поднимается рефракцией сильнее верхнего (рис. 53).
Искажается показатель преломления света в зависимости от длины волны: при очень чистой атмосфере человек может увидеть на заходе или восходе Солнца редкий "зеленый луч". Поскольку расстояния до звезд несравнимо превосходят их размеры, можно считать звезды точечными источниками света, лучи которых распространяются в пространстве по параллельным прямым. Преломление лучей звездного света в атмосферных слоях (потоках) разной плотности вызывает мерцание звезд - неравномерные усиления и ослабления их блеска, сопровождающиеся изменениями их цвета ("игрой звезд").
Земная атмосфера рассеивает солнечный свет. Рассеяние света происходит на случайных микроскопических неоднородностях плотности воздуха, сгущениях и разрежениях размерами 10 -3 -10 -9 м.
Интенсивность рассеяния света обратно пропорциональна четвертой степени длины световой волны (закон Рэлея). Сильнее всего рассеиваются фиолетовые, синие и голубые лучи, слабее всего - оранжевые и красные.
Вследствие этого земное небо имеет днем голубой цвет: наблюдатель воспринимает рассеянный в атмосфере солнечный свет, спектр излучения которого сдвинут в сторону коротких волн. По той же причине далекие леса и горы кажутся нам голубыми и синими.
Диски Солнца и Луны на восходе и закате приобретают красный цвет: с приближением к горизонту удлиняется путь световых лучей, прошедших без рассеяния, спектр их сдвигается в сторону длинных волн. Обратите внимание на зори: вначале узенькая, кроваво-красная полоска утренней зари бледнеет, розовеет, наливается желтизной, а небо в зените из темного, почти черного становится густо-фиолетовым, потом сиреневым, синим и голубым, а вечером все происходит наоборот. Ночью на Земле никогда не бывает абсолютно темно: рассеянный в атмосфере свет звезд и давно зашедшего Солнца создает ничтожно малую освещенность в 0,0003 лк.
Продолжительность светового времени суток - дня всегда превышает промежуток времени от восхода до захода Солнца.
Рассеяние солнечных лучей в земной атмосфере порождает сумерки , плавный переход от светлого времени суток - дня к темному - ночи, и обратно. Сумерки возникают из-за подсвечивания верхних слоев атмосферы Солнцем, находящимся ниже линии горизонта. Продолжительность их определяется положением Солнца на эклиптике и географической широтой места.
Различают гражданские сумерки:
период времени от захода Солнца (верхнего
края солнечного диска) до его погружения на
6њ
-7њ
под
горизонт; навигационные сумерки
- до
момента погружения Солнца под горизонт на 12њ
и астрономические
, - пока угол не
составит 18њ
. На высоких (±
59,5њ
) широтах Земли
наблюдаются белые ночи
- явление
прямого перехода вечерних сумерек в
утренние при отсутствии темного времени
суток.
Сумеречные явления наблюдаются также в
плотной атмосфере планеты Венера.
Ученики дополняют табл. 6 новыми сведениями:
|
Космические явления |
Небесные явления, возникающие вследствие данных космических явлений |
|
Атмосферные явления |
1) Атмосферная рефракция: 2) Рассеяние света в атмосфере
Земли
:
|
Материал об условиях видимости планет и продолжительность видимости в различных конфигурациях лучше всего осознается учащимися при решении соответствующих задач с применением подвижных карт звездного неба:
Упражнение 6:
1. 28 ноября 2000 года Юпитер в противостоянии с Солнцем. В каком созвездии находится планета?
2. В каком созвездии находится Меркурий (Венера), если планета сейчас в верхнем (нижнем) соединении с Солнцем?
3. 21 июля 2001 года Меркурий в наибольшей западной элонгации. В каком созвездии в какое время суток и сколько времени можно наблюдать эту планету?
4. Марс в противостоянии виден в созвездии Весов. В каком созвездии находится в это время Солнце?
5. За 2 суток до новолуния, 24 ноября 2000 года Луна проходит в 3њ севернее Меркурия. В каком созвездии в какое время (утром или вечером) следует искать планету?
6. Какова продолжительность года на Марсе, если между двумя противостояниями проходит 780,1 d ?
7. Наиболее удобно наблюдать Меркурий вблизи его элонгаций. Почему? Как часто они повторяются, если год на Меркурии равен 58,6 d ?
8. Какова продолжительность сидерического периода вращения Юпитера вокруг Солнца, если он в 5 раз дальше от Солнца, нежели Земля? Через какие промежутки времени повторяются его противостояния?
9. Во сколько раз отличаются продолжительности года на Меркурии, Венере, Марсе?
10. Каковы условия видимости Земли с поверхности Луны? Орбиты спутника Венеры? С поверхности Марса?
11. Изготовление модели Солнечной системы на базе модели теллурия: для изучения условий видимости и движения планет вы можете усложнить модель, заставив вращаться вокруг "Солнца" и другие пластилиновые шарики - "планеты": Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер, Сатурн.
12. Изготовление "линейной" модели Солнечной системы. Главным недостатком теллурия как модели Солнечной системы является несоответствие масштабов размеров космических тел и расстояний между ними. Мы предлагаем построить модель Солнечной системы, чтобы вы сами смогли увидеть и сопоставить размеры Солнца и планет с межпланетными расстояниями и размерами Солнечной системы в целом.
Выберем в качестве масштаба
соотношение: 1 см размеров в нашей модели
соответствует космическим расстояниям в 26
000 километров (табл. 4). Модели планет можно
вылепить из разноцветного пластилина или
вырезать их из раскрашенной бумаги и
наклеить на картон.
Табл. 9
Размеры планет Солнечной системы
|
Названия планет |
Размеры планет |
Размеры планет в модели |
Солнце |
1 392 000 км |
54 см 5 мм |
|
Меркурий |
4 900 км |
2 мм |
|
Венера |
12 100 км |
5 мм |
|
Земля |
12 756 км |
5 мм |
|
Марс |
6 800 км |
3 мм |
|
Юпитер |
142 000 км |
6 см 5 мм |
|
Сатурн |
120 000 км |
4 см 8 мм |
|
Уран |
50 000 км |
2 см |
|
Нептун |
50 000 км |
2 см |
|
Плутон |
Поделиться:
|
