Что такое небесная сфера астрономия 10 класс чаругин
Небесная сфера ее основные элементы: точки, линии, плоскости
Что представляет собой Небесная сфера
Небесная сфера – абстрактное понятие, воображаемая сфера бесконечно большого радиуса, центром которой является наблюдатель. При этом центр небесной сферы как бы находится на уровне глаз наблюдателя (иными словами, все что вы вы видите над головой от горизонта до горизонта – и есть эта самая сфера). Впрочем, для простоты восприятия, можно считать центром небесной сферы и центр Земли, никакой ошибки в этом нет. Положения звезд, планет, Солнца и Луны на сферу наносят в таком положении, в каком они видны на небе в определенный момент времени из данной точки нахождения наблюдателя.
Иными словами, хотя наблюдая положение светил на небесной сфере, мы, находясь в разных местах планеты, постоянно будем видеть несколько различную картину, зная принципы “работы” небесной сферы, взглянув на ночное небо мы без труда сможем сориентироваться на местности пользуясь простой техникой. Зная вид над головой в точке А, мы сравним его в с видом неба в точке Б, и по отклонениям знакомых ориентиров, сможем понять где именно находимся сейчас.
Люди давно уже придумали целый ряд инструментов облегчающих нашу задачу. Если ориентироваться по “земному” глобусу просто с помощью широты и долготы, то целый ряд подобных элементов – точек и линий, предусмотрен и для “небесного” глобуса – небесной сферы.
Небесная сфера и положение наблюдателя. Если наблюдатель сдвинется, то сдвинется и вся видимая им сфера
Элементы небесной сферы
Небесная сфера имеет ряд характерных точек, линий и кругов, рассмотрим основные элементы небесной сферы.
Вертикаль наблюдателя — прямая, проходящая через центр небесной сферы и совпадающая с направлением нити отвеса в точке наблюдателя. Зенит — точка пересечения вертикали наблюдателя с небесной сферой, расположенная над головой наблюдателя. Надир — точка пересечения вертикали наблюдателя с небесной сферой, противоположная зениту.
Истинный горизонт и стороны света
Истинный горизонт — большой круг на небесной сфере, плоскость которого перпендикулярна к вертикали наблюдателя. Истинный горизонт делит небесную сферу на две части: надгоризонтную полусферу, в которой расположен зенит, и подгоризонтную полусферу, в которой расположен надир.
Ось мира или земная ось
Ось мира (Земная ось) — прямая, вокруг которой происходит видимое суточное вращение небесной сферы. Ось мира параллельна оси вращения Земли, а для наблюдателя, находящегося на одном из полюсов Земли, она совпадает с осью вращения Земли. Видимое суточное вращение небесной сферы является отражением действительного суточного вращения Земли вокруг своей оси. Полюсы мира —точки пересечения оси мира с небесной сферой. Полюс мира, находящийся в области созвездия Малой Медведицы, называется Северным полюсом мира, а противоположный полюс называется Южным полюсом.
Небесный экватор — большой круг на небесной сфере, плоскость которого перпендикулярна к оси мира. Плоскость небесного экватора делит небесную сферу на северную полусферу, в которой расположен Северный полюс мира, и южную полусферу, в которой расположен Южный полюс мира.
Небесный меридиан, или меридиан наблюдателя — большой круг на небесной сфере, проходящий через полюсы мира, зенит и надир. Он совпадает с плоскостью земного меридиана наблюдателя и делит небесную сферу на восточную и западную полусферы.
Точки севера и юга на небесной сфере
Точки севера и юга — точки пересечения небесного меридиана с истинным горизонтом. Точка, ближайшая к Северному полюсу мира, называется точкой севера истинного горизонта С, а точка, ближайшая к Южному полюсу мира, — точкой юга Ю. Точки востока и запада — точки пересечения небесного экватора с истинным горизонтом.
Полуденная линия — прямая линия в плоскости истинного горизонта, соединяющая точки севера и юга. Полуденной называется эта линия потому, что в полдень по местному истинному солнечному времени тень от вертикального шеста совпадает с этой линией, т. е. с истинным меридианом данной точки.
Южная и северная точки небесного экватора
Южная и северная точки небесного экватора — точки пересечения небесного меридиана с небесным экватором. Точка, ближайшая к южной точке горизонта, называется точкой юга небесного экватора, а точка, ближайшая к северной точке горизонта, — точкой севера небесного экватора.
Вертикал светила, или круг высоты, — большой круг на небесной сфере, проходящий через зенит, надир и светило. Первый вертикал — вертикал, проходящий через точки востока и запада.
часовой круг светила
Круг склонения, или часовой круг светила, — большой круг на небесной сфере, проходящий через полюсы мира и светило.
Суточная параллель светила
Суточная параллель светила — малый круг на небесной сфере, проведенный через светило параллельно плоскости небесного экватора. Видимое суточное движение светил происходит по суточным параллелям.
Альмукантарат светила — малый круг на небесной сфере, проведенный через светило параллельно плоскости истинного горизонта.
Все отмеченные выше элементы небесной сферы активно используются для решения практических задач ориентирования в пространстве и определения положения светил. В зависимости от целей и условий измерения применяют две отличающиеся системы сферических небесных координат.
В одной системе светило ориентируют относительно истинного горизонта и называют эту систему горизонтальной системой координат, а в другой — относительно небесного экватора и называют экваториальной системой координат.
В каждой из этих систем положение светила на небесной сфере определяется двумя угловыми величинами подобно тому, как при помощи широты и долготы определяется положение точек на поверхности Земли.
источник: по книге “Авиационная астрономия”
Небесная сфера презентация для 10 класса
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Описание презентации по отдельным слайдам:
Когда мы наблюдаем небо, все астрономические объекты кажутся расположенными на куполообразной поверхности, в центре которой находится наблюдатель. Этот воображаемый купол образует верхнюю половину воображаемой сферы, которую называют «небесной сферой». Она играет фундаментальную роль при указании положения астрономических объектов.
Небе́сная сфе́ра — воображаемая вспомогательная сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные светила: служит для решения различных астрометрических задач. За центр небесной сферы, как правило, принимают глаз наблюдателя. Для находящегося на поверхности Земли наблюдателя вращение небесной сферы воспроизводит суточное движение светил на небе. Площадь небесной сферы с учетом непостоянства значения размеров дуги равных склонений составляет 41252.96 кв. градусов. Радиус небесной сферы может быть принят каким угодно: в целях упрощения геометрических соотношений его полагают равным единице.
где находится наблюдатель (топоцентрическая небесная сфера), в центр Земли (геоцентрическая небесная сфера), в центр той или иной планеты (планетоцентрическая небесная сфера), в центр Солнца (гелиоцентрическая небесная сфера) или в любую др. точку пространства.
Каждому светилу на небесной сфере соответствует точка, в которой её пересекает прямая, соединяющая центр небесной сферы со светилом (с его центром). При изучении взаимного расположения и видимых движений светил на небесной сфере выбирают ту или иную систему координат, определяемую основными точками и линиями.
Представление о Небесной сфере возникло в глубокой древности; в основу его легло зрительное впечатление о существовании куполообразного небесного свода. Это впечатление связано с тем, что в результате огромной удалённости небесных светил человеческий глаз не в состоянии оценить различия в расстояниях до них, и они представляются одинаково удалёнными. У древних народов это ассоциировалось с наличием реальной сферы, ограничивающей весь мир и несущей на своей поверхности многочисленные звёзды. Таким образом, в их представлении небесная сфера была важнейшим элементом Вселенной.
Представление небесной сферы Небесную сферу можно изобразить на плоскости таким же образом, как сферическую Землю изображают на картах. В обоих случаях необходимо выбрать систему геометрической проекции. Первой попыткой представить участки небесной сферы на плоскости были наскальные рисунки звездных конфигураций в пещерах древних людей. В наши дни существуют различные звездные карты, изданные в виде рисованных или фотографических звездных атласов, покрывающих все небо. Древние китайские и греческие астрономы представляли небесную сферу в виде модели, известной как «армиллярная сфера». Она состоит из металлических кругов или колец, соединенных вместе так, чтобы показать важнейшие круги небесной сферы. Сейчас нередко используют звездные глобусы, на которых отмечены положения звезд и основных кругов небесной сферы. У армиллярных сфер и глобусов есть общий недостаток: положение звезд и разметка кругов нанесены на их внешней, выпуклой стороне, которую мы рассматриваем снаружи, тогда как на небо мы смотрим «изнутри», и звезды нам кажутся размещенными на вогнутой стороне небесной сферы. Это иногда приводит к путанице направлений движения звезд и фигур созвездий.
P,P’ — полюсы мира, T,T’ — точки равноденствия, E,C — точки солнцестояния, П,П’ — полюса эклиптики, PP’ — ось мира, ПП’ — ось эклиптики, ATQT’- небесный экватор, ETCT’ — эклиптика
Урок по астрономии по теме «Небесная сфера. Особые точки небесной сферы. Небесные координаты
Онлайн-конференция
«Современная профориентация педагогов
и родителей, перспективы рынка труда
и особенности личности подростка»
Свидетельство и скидка на обучение каждому участнику
Выбранный для просмотра документ Урок №3 Мазко Е.Е. Небесная сфера.docx
Урок №3 Астрономия 10 класс Дата:
Тема урока: Небесная сфера. Особые точки небесной сферы. Небесные координаты
Обучающая: формулировать понятия небесной сферы, оси мира, полюса мира, экватора, объяснять причины видимого движения звезд и устанавливать следствия этого явления; прогнозировать характер видимого движения звезд на других планетах, зная основное свойство небесной сферы; применять понятие небесной сферы для построения карты звездного неба.
Развивающая: развивать навыки реализации теоретических знаний в практической деятельности.
Воспитательная: воспитывать чувства ответственности за качество и результат работы.
Тип урока: комбинированный
Учебник: В.М. Чаругин, 10-11 класс Астрономия, изд. Просвещение, 2018 г.
Оборудование: ноутбук, проектор, презентация.
Актуализация опорных знаний
Вспомните из курса географии и геометрии (2 сообщения обучающихся)
Какие бывают географические координаты?
Что такое градусная и часовая мера угла?
Вопрос-ответ «Что там за горизонтом?»(фронтальный опрос) (Слайд 1)
От чего зависит звездная величина?
Что такое эклиптика?
Как можно сориентироваться ночью по звездам?
Можно ли, наблюдая за звездным небом, доказать, что Земля вращается вокруг своей оси?
Из-за осевого вращения Земли звезды нам кажутся перемещающимися по небу
Проблемный вопрос: Как же мы будем изучать явления суточного движения звезд?
Постановка темы и целей урока (Слайд 3)
Обучающиеся самостоятельно определяют тему урока «Небесная сфера. Особые точки небесной сферы. Небесные координаты» и ставят перед собой цели
Изучение нового материала (Объяснение учителя, обучающиеся в ходе рассказа выполняют опорный конспект в тетради)
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 (Слайд 4).
Важнейшие точки и дуги на небесной сфере. (Слайды 5-14)
Суточное движение светил (Слайд 20-22)
Высота светил в кульминации (Слайд 23-25) 
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
Выполнение поисковых заданий (работа в группах, каждая группа готовит свое сообщение)
Принцип конструирования карты звездного неба (работа с картой звездного неба) (Слайд 26)
Представим небесную сферу, но наблюдатель пусть теперь находится вне небесной сферы, над её северным полюсом. Мысленно «разрежем её на лепестки» около южного полюса и развернем, так, чтобы получилась плоская картина звездного неба. Если нанести координатную сетку, то в руках у вас – карта. Возьмите карту звездного неба.
Найдите на карте северный полюс?
Назовите отличия вида звездного неба, изображенного на сфере и на карте – плоскости. (Вспомните, сейчас мы снаружи сферы, а не внутри, значит созвездия изображены в зеркальном порядке. При переводе в плоскость возникают искажения в относительных расстояниях, чем дальше от северного полюса, тем сильнее искажения).
Найдите экватор на карте. На какой угол от северного полюса отстоит экватор?
Через какие созвездия проходит экватор? Назовите яркие звезды, находящиеся на экваторе.
Прогноз вида звездного неба на других планетах (Слайд 27)
Мысленно, перенесемся на другую планету Солнечной системы, например на Венеру.
Иллюстрация «Оси вращение планет Солнечной системы».
Заметим, что плоскости орбит всех планет практически совпадают, исключения составляют орбиты Меркурия и Плутона. Каким образом изменится вид звездного неба? Изменятся ли очертания созвездий? (Сравните расстояние от Земли до Венеры и до ближайшей звезды)
Изменится ли положение северного полюса? (Угол наклона оси вращения Венеры равен –86,6 )
Как изменится период и направление вращения небесной сферы? (Венера вращается в обратную сторону, период вращения относительно звезд равен 243,1 суток )
Самостоятельная работа (Карточки с заданиями) (Слайд 28)
Ответьте на вопросы теста.
Фразе из левого столбца подберите подходящее по смыслу продолжение из правого.
Осью мира называется.
Северный полюс мира в настоящее время находится
А. точка пересечения оси вращения Солнца с небесной сферой.
Б. в 1°,5 от Малой Медведицы
В. плоскость перпендикулярная к оси мира и проходящая через центр небесной сферы.
Г. периоду вращения Земли вокруг своей оси, т.е. 1 суткам.
Д. воображаемая сфера произвольного радиуса, описанная вокруг центра Солнца, на внутренней поверхности которой нанесены светила
Е. ось, вокруг которой вращается Земля, двигаясь в мировом пространстве
Ж. около звезды Вега в созвездии Лиры
З. линия пересечения небесной сферы и плоскости небесного экватора
И. точки пресечения небесной сферы с осью мира.
К. воображаемая сфера произвольного радиуса, описанная вокруг наблюдателя на Земле, на внутренней поверхности которой нанесены светила.
Л. воображаемая ось видимого вращения небесной сферы.
М. периоду вращения Земли вокруг Солнца.
Угол между плоскостью небесного экватора и осью мира равен
Угол между плоскостью земного экватора и плоскостью земной орбиты равен.
Итог урока. Рефлексия.
Закончите предложения (дети вытягивают листочки со своим вариантом предложения и заканчивают его)
было интересно узнать, что…
Учитель выставляет отметки обучающимся, комментирует их.
Домашнее задание. Учебник П. 4, стр. 20-21, читать, выполнять задания и вопросы стр. 21, конспект учить
Небесная сфера. Координаты.
Основные понятия небесной сферы и координаты.
Содержимое разработки
Урок по астрономии
Тема: «Небесная сфера» (технологическая карта урока)
Автор разработки: Савин Андрей Геннадьевич,
МОУ СОШ х. Клетский, Волгоградская область
Название учебника. Автор
Астрономия. 10-11. Базовый уровень. В. М. Чаругин
Компьютер, проектор, доска
Средства ИКТ (ЭФУ, программы, приложения, ресурсы сети Интернет)
Планируемые образовательные результаты
воспроизводить определения терминов и понятий: небесный экватор и небесный
меридиан; горизонтальные, экваториальные координаты; кульминации светил.
Горизонтальная система координат. Экваториальная система координат
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.
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
Образовательные задачи (планируемые результаты)
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
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»
Рассмотреть основные точки, линии и круги
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.
воспитать умения выстраивать взаимоотношения учащихся между собой и учителем.
Организация выступления групп по очереди.
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.
Закрепить пройденный материал
§ 4
Задачи на карточках
Задает домашнее задание, карточки с вопросами.
Записывают домашнее задание, разбирают карточки.
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’.
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.)?
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: hнк=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′.