Конспект урока по физики «Видимое годовое движение солнца» (9 класс)

Дата:

Предмет: Физика 9 кл

Тема урока: «Видимое годовое движение солнца»

Цель: Изучение астрономических закономерностей связанных с обращением земли вокруг солнца.

Пособия: Модель небесной сферы; малый звездный атлас; подвижная карта звездного неба; астрономический календарь - постоянная часть; астрономический календарь - ежегодник.

Краткие теоретические сведения:
Вследствие годового обращения Земли вокруг Солнца в направлении с Запада на Восток нам представляется, что Солнце непрерывно перемещается на фоне звезд в том же направлении, навстречу суточному вращению небесной сферы, и один оборот по небесной сфере завершает за один год. Земля обращается вокруг Солнца в определенной плоскости, называемой плоскостью земной орбиты, и поэтому видимое годовое движение Солнца происходит в той же самой плоскости, которая пересекает небесный экватор по большому кругу - называемому эклиптикой (см. рис.).
- наклонение эклиптики;  - склонение Солнца;  - точка весеннего равноденствия; - точка летнего солнцестояния;  - точка осеннего равноденствия; - точка зимнего солнцестояния.

Таким образом, плоскость эклиптики и плоскость земной орбиты идентичны.

Будучи большими кругами небесной сферы, эклиптика и небесный экватор пересекаются под определенным углом  в двух диаметрально противоположных точках, называемых точками называется наклонением эклиптики к небесномуравноденствий. Этот угол экватору, но правильнее его назвать наклонение небесного экватора к эклиптике, так как плоскость земной орбиты (плоскость эклиптики) во многих задачах астрономии принимается за основную. Если учесть, что плоскость земного экватора отождествляется с плоскостью небесного небесного экватора к эклиптике нетрудноэкватора, то по наклонению вычислить угол наклона Земной оси к плоскости Земной орбиты.

Положение эклиптики на небесной сфере, т.е. экваториальные координаты  и  к небесному экватору определяется из ежедневных наблюдений зенитного расстоянияточек эклиптики и ее наклонение Zв Солнца в момент его верхней кульминации, называемый истинным полуднем. На всех географических широтах северного полушария Земли, удовлетворяющих условию 90 >  >  , Солнце всегда кульминирует к югу от зенита, и наименьшее значение его зенитного расстояния бывает в день летнего солнцестояния (22 декабря). Это означает, что в эти дни Солнце имеет, соответственно наибольшее склонение max =  , а так как в указанных выше пределах географической широты всегдаmin = - и наименьшее склонение

Zв =  - ,

то по значениям Zв Солнца в дни солнцестояний легко вычислить наклонение эклиптики  даже без знания географической широты  вычисляется по той же формуле.места наблюдения, которая при известном

, можно по ежедневным измерениямЗная Zв Солнца вычислить его экваториальные координаты  и  для всех дней года и определить, таким образом, экваториальные координаты точек эклиптики, а по ним изобразить эклиптику на звездных глобусах и картах.

Видимое движение Солнца хорошо уясняется на модели небесной сферы. На большой круг модели, изображающий эклиптику, помещается насадка - Солнце. Перемещая насадку по эклиптике против суточного вращения небесной сферы (против часовой стрелки), можно проследить непрерывное изменение экваториальных координат Солнца на протяжении года, изменение его долготы  и постоянство широты , найти точки равноденствий, в которых Солнце пересекает небесный экватор, и точки солнцестояний, в которых абсолютная величина склонения Солнца максимальна.

Помещая насадку в разные точки эклиптики, соответственно времени года, и вращая небесную сферу вокруг оси мира, нетрудно проследить за изменением положения точек восхода и захода Солнца, его суточного пути над (и под) горизонтом и изменением полуденной высоты Солнца в зависимости от его склонения, различные в разные времена года.

Моменты восхода Тв и моменты захода Тз Солнца, как и азимуты точек его восхода Ав и захода Аз зависят не только от склонения Солнца,  места земной поверхности. В эфемеридено и от географической широты Солнца Астрономического календаря - ежегодника приведены значения этих величин для места с географической долготой  = 0^ч 0^м 0^си географической широтой = 56 00 00 причем моменты Тв и Тз даны по всемирному времени.

Эти же значения Тв, Тз, Ав, Аз могут быть приняты в первом приближении для всех пунктов земной поверхности с географической , причем Тв и Тз в этих случаях выражаются по =+56широтой, близкой к среднему времени.

Приближенные значения тех же величин для определенной географической могут быть найдены по подвижной карте звездного неба и помогутшироты уяснить закономерность и причину их изменения на протяжении года.

Изменения азимутов точек восхода и захода Солнца и его полуденной высоты наглядно изображается на чертеже - графике, начало координат, которого принимается за точку юга; по оси абсцисс, в обе стороны от начала координат, откладываются азимуты точек востока, севера, запада и точек восхода и захода Солнца в разные дни года, а по оси ординат - полуденная высота Солнца для тех же дней. Дуги, соединяющие точки одной даты, дают представления о суточном пути Солнца над горизонтом в разные дни года.

В зависимости от положения Солнца на эклиптике условия видимости созвездий на протяжении года непрерывно изменяются, и одно и то же созвездие в разные времена года видно в различное время суток. Условия видимости зодиакальных созвездий лучше всего могут быть выяснены по подвижной карте звездного неба, причем необходимо помнить, что звезды, к востоку и западу от Солнца,расположенные в пределах около 15 недоступны наблюдателям, так как темное время суток наступает не сразу после захода Солнца, а спустя некоторый промежуток времени (вечерние сумерки); точно так же рассвет наступает раньше восхода Солнца (утренние сумерки).

Задание

1. 
   Вычислить наклонение эклиптики и определить экваториальные и эклиптические координаты ее основных точек по измеренному зенитному расстоянию Солнца в верхней кульминации в дни солнцестояний:

22 июня 22 декабря

1. 
   ю 42 ю 1. 76 4829

2. 
   ю 17 ю 2. 66 2319

3. 
   ю 51 ю 3. 81 5734

4. 
   ю 15 ю 4. 79 2132

5. 
   ю 14 ю 5. 61 1814

6. 
   ю 06 ю 6. 75 1228

7. 
   ю 45 ю 7. 64 5117

8. 
   ю 38 ю 8. 73 4426