Способы определения географической широты. АСТРОНОМИЯ (11 класс) Тема: Способы определения географической широты.

Уроки. Урок 5

ПТ, 11/19/2010 — 20:10 — mav

Жителя севера ночь необъятная
топит в лукавую тьму, —
Ты, безвосходная, ты, беззакатная, —
Солнце ночное ему!
В длинную ночь селянин озабоченный,
Взоры стремя к высотам,
Ждет, не пропустит поры обуроченной, —
Он наглядит ее там,
Где Колесница небес безотъездная
Искрой полярной блестит;
Там в книге звездной пред ним семизвездная
Времени буква стоит.
Плаватель по морю бурному носится –
Где бы маяк проблеснул?
У моря жадного дна не допросится,
Берег – давно потонул.
Там его берег, где ты зажигаешься,
Горний маяк для очес!
Там его дно, где ты в небо впиваешься,
Сребряный якорь небес!
В. Бенедиктов
 

Урок 5/5

презентация

Тема:Способы определения географической широты.

Цель: Рассмотреть способ определения географической широты, суточное движение светил на разных широтах, вывод формул высоты светила и закрепление ее на решение задач.

Задачи:
1. Обучающая: способ определения географической широты, суточное движение светил на разных широтах,  формула высоты светила.
2. Воспитывающая: формирование научного мировоззрения в ходе знакомства с историей человеческого познания и объяснения повседневно наблюдаемых небесных явлений; борьба с астрологическими предрассудками; политехническое и трудовое воспитание в ходе изложения материала о практических способах применения астрометрических знаний.
3. Развивающая: формирование умений выполнять упражнения на применение основных формул сферической астрономии при решении расчетных задач и применять подвижную карту звездного неба, звездные атласы, справочники и Астрономический календарь для определения положения и условий видимости небесных светил и протекания небесных явлений. CD- "Red Shift 5.1" (Экскурсии — Звездное небо и широта).

Знать:
1-й уровень (стандарт) — как определять географическую широту, вид суточного движения светил на разных широтах.
2-й уровень — как определять географическую широту, вид суточного движения светил на разных широтах, правила работы с угломерными приборам.
Уметь:
1-й уровень (стандарт) — находить Полярную звезду и географическую широту по ней, решать задачи, используя соотношение, связывающее высоту светила в кульминации с его склонением и географической широтой места наблюдения.
2-й уровень — находить Полярную звезду и географическую широту по ней, уметь доказывать, что высота полюса мира равна географической широте, решать задачи, используя соотношение, связывающее высоту светила в кульминации с его склонением и географической широтой места наблюдения.

Оборудование: ПКЗН, Небесная сфера, Фото околополярной области, Теодолит или другой угломерный инструмент, географическая карта, дидактический материал с/р №2. CD- "Red Shift 5.1" (Экскурсии — Звездное небо и широта).

Межпредметная связь: Ориентирование на местности. Суточное движение Земли (природоведение, 3-5 кл). Градусная мера угла, транспортир, построение углов заданной величины (математика, 3-5 кл).

Ход урока:

I. Новый материал (15 мин).

1. В одно и то же время в разных местах вид звездного неба на разных географических широтах неодинаков. Например: высота Полярной звезды (полюса мира) на разных широтах разная.

По фотографии околополярной области неба [Фото околополярной области, или рис.7 учебника] вращение неба происходит вокруг Северного полюса мира, а Полярная звезда примерно на 1о отстает от полюса (ее склонение δ=89о16").

Теорема: Высота полюса мира над горизонтом (hp) равна географической широте места наблюдения (приближенно φ≈h Полярной звезды).
 

Доказано в 320г до н.э. — Питеас (Древняя Греция).

в Москве около 56о в Мурманске 68о

Доказательство:
О — находится наблюдатель на Земле <АО1О= φ географической широте место наблюдения.  Горизонт ⊥ отвесной линии. SN – полуденная линия. Ось мира ? оси вращения Земли. <PON – высота полюса мира. <PON=<AO1O или

hp= φ [фор.2] как углы с соответственно – перпендикулярными сторонами.

во Владивостоке 43о в Новосибирске 55о
Читайте также:  Как сделать удочку самому. Как сделать самодельную удочку в домашних условиях

  125г до н.э. Гиппарх (180-125г, Др. Греция) ввел географические координаты. В 1618-1622г И. Кеплер (1571-1630, Германия) определяет географические координаты некоторых крупнейших городов мира [впервые] в работе “Сокращение (или очерки) Коперниковой астрономии”.

  2. Суточное движение светил на разных широтах.

 

3. Вывод формулы высоты светила.

1.  Светило кульминирует к югу от точки зенита = М. Как с ориентироваться → где кульминирует светило от зенита?
ZQ=φ= PN=hp
ZM=z1=90-h1
QM=δ1
φ = δ1+z1; [форм.3] h=90-φ+δ

если: δ<φ — кульминирует к югу, М

если: δ>φ — кульминирует к северу, М1

2.   Светило кульминирует к северу от точки зенита = М1.
ZQ=φ= PN=hp
ZM1=z2=90-h2
QM12
φ= δ2-z2; [форм.4] h=90+φ-δ
II. Закрепление материала.(10 мин)
а). Рассматривается пример1 (стр.25 учебника, при необходимости, показывается запись решения).
б) Индивидуальные карточки по теме "Небесные координаты. Кульминация светил". (Н.Н. Гомулина)
в). Стр. 25 №6. (совместно рассматривается решение)


  Дано:   hВ=50o46′  hн=3554′ 

Из чертежа видно, что

φ= hн+ (hВ— hн)/2=(hВ+hн)/2
φ=(50о46’+35о54′)/2=(86о40′)/2=43о20′
h=90о+φ-δ δ =90о+φ-hВ
δ =90о+43о20′-50о46’=82о40′

Ответ: φ=43о20′, δ=82о40′

 г) Диктант [перед собой ПКЗН] [10 -12 мин.]     Или ТЕСТ "Небесная сфера" (Гомулиной Н.Н.)

  1. Каково склонение Солнца в день летнего Солнцестояния (22 июня) [23o26′]
  2. Каково склонение Солнца в день осеннего равноденствия (23 сентября) [0o]
  3. Какие созвездия называют зодиакальные? [через которые проходит эклиптика]
  4. В каком созвездии находится сегодня Солнце? , его координаты? [по ПКЗН-Девы]
  5. Сегодня склонение Солнца >O или <O. [по ПКЗН — <0]
  6. Какова географическая широта с.Колыбелька, если hр=54о04′ [φ=hр=54о04′]
  7. Как проходит суточное движение светил, для наблюдателя, находится на северном полюсе Земли? [параллельно горизонту]
  8. Кульминируют ли светила на Северном полюсе Земли? [да, но hВ= hн]
  9. По какой формуле можно вычислить полуденную высоту Солнца? [ h=90o— φ+δ]
  10. Перечислите созвездия, через которые проходят: а) небесный экватор; б) Млечный Путь. [а) Рыбы, Кит, Телец (граница), Орион, Единорог, Гидра, Секстант, Лев, Дева, Змея, Змееносец, Орел, Водолей   б) Скорпион, Стрелец, Щит,  Змея, Орел, Стрела, Лисичка, Лебедь, Кассиопея,  Персей, Возничий, Орион, Единорог, Корма)]
  11. В Новосибирске [φ=55о] звезда кульминирует на высоте hВ=45о. Каково склонение звезды? [h=90o— φ+δ δ=100o-90o=10o]
  12. Звезда кульминирует к югу на 15о и имеет склонение 45о. Какова географическая широта места наблюдения? [φ= δ + Z=60o]
  13. Земля 4 января находится ближе всего к Солнцу. В каком созвездии в это время находится Солнце?[Стрелец]
  14. К югу, или к северу от зенита кульминирует светило, если δ<φ? [к югу]
  15. Вычислите полуденную высоту Солнца сегодня в с. Колыбельке[φ=54о]. [по ПКЗН δ≈-2о h=90o — φ+δ= 90o-54o-2o=34o]

ДОПОЛНИТЕЛЬНО (для расширения, или замены заданий):

  1. В какое время взойдет над горизонтом 12 апреля звезда a Лиры? (по ПКЗН, около 18 час)
  2. Определите момент нижней кульминации звезды a Кассиопеи на 21 марта. (по ПКЗН, около 0ч40м)
  3. Звезда Ригель находится в нижней кульминации. В какое время сегодня произойдет это явление? (по ПКЗН, например на 3 октября 16ч30м)
  4. Установите, "под каким созвездием вы родились", то есть, в каком созвездии было Солнце в ваш день рождения. Для этого соедините линией полюс мира и дату вашего рождения и посмотрите, в каком созвездии эта линия пересечет эклиптику. Почему результат расходится с указанным в гороскопе?
  5. В какое время сегодня взошло Солнце? В какое время оно зайдет? Определите продолжительность дня. (по ПКЗН, например на 3 октября восход 7ч30м, заход 19ч00м, продолжительность 11ч30м)
  6. Группа школьников отправилась в поход в юго-восточном направлении. В каком направлении им следует возвращаться? (северо-западном)

Итог:

  1. Как определить в любом месте географическую широту?
  2. Как найти высоту любого светила (а Солнца)?
  3. Оценки.

Домашнее задание:§5, вопросы стр.25-26 (исключая №6), повторить стр.30 (первый абзац сверху- перевод).
Карточки самостоятельной работы №2 (§3-4), Практическая работа №2

Урок оформили члены кружка “Интернет технологии” 2002г: Прытков Денис (10кл) и Поздняк Виктор(10кл),  изменен 1.10.2007 года

«Планетарий»  410,05 мб Ресурс позволяет установить на компьютер учителя или учащегося полную версию инновационного учебно-методического комплекса "Планетарий". "Планетарий" —  подборка тематических статей — предназначены для использования учителями и учащимися на уроках физики, астрономии или естествознания в 10-11 классах.  При установке комплекса рекомендуется использовать только английские буквы в именах папок.
Демонстрационные материалы 13,08 мб Ресурс представляет собой демонстрационные материалы инновационного учебно-методического комплекса "Планетарий".
Планетарий 2,67 мб Данный ресурс представляет собой интерактивную модель "Планетарий", которая позволяет изучать звездное небо посредством работы с данной моделью. Для полноценного использования ресурса необходимо установить Java Plug-in
Урок Тема урока Разработки уроков в коллекции ЦОР Статистическая графика из ЦОР
Урок 5 Способы измерения географической широты Тема 11-12. Исследование условий видимости светил на разных географических широтах 155,5 кб Аналогия географических и экваториальных координат 140,1 кб

 

§ 5.  СПОСОБЫ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ШИРОТЫ

1. Высота полюса мира и географическая широта места наблюдения. В одно и то же время вид звездного неба на различных географических широтах неодинаков. Так, напри­мер, в Москве высота Полярной звезды около 56°, в Мур­манске 68°, во Владивостоке 43°. Поскольку Полярная звезда отстоит от северного полюса мира примерно на 1° (ее склонение δ≈ 89°16′), то и высота полюса мира на разных широтах будет различной. Докажем, что всюду высота по­люса мира (hp) равна географической широте места наблюде­ния (φ). Для этого рассмотрим рисунок 15.

В точке О на поверхности Земли находится наблюдатель. AO1D = φ — географическая широта места наблюде­ния (О). Продолжив радиус Земли OO1, получим направле­ние отвесной линии OZ. Плоскость горизонта, как вы зна­ете, перпендикулярна отвесной линии и проходит через точку, в которой находится наблюдатель. Следовательно, ка­сательная SN—полуденная линия. Наблюдатель видит се­верный полюс мира в направлении ОР (ось мира парал­лельна оси Земли). PON— высота полюса мира (hp. ). Легко видеть, что PON=AO1O(как углы с соответственно пер­пендикулярными сторонами). Следовательно,

hp=φ,                                                                                                                            (2)

т. е. высота полюса мира равна географической широте ме­ста наблюдения. Поэтому приближенно географическую ши­роту места наблюдения можно определить, измерив высоту Полярной звезды.

Рис. 15. Высота полюса мира равна географической широте.

Рис. 16. Небесная сфера в проекции на плоскость меридиана.

2. Суточное движение звезд на разныхширотах. Мы знаем  (§ 3.3),   как  происходит  суточное  вращение  звезд  на средних широтах (0° < φ< 90°). Теперь нам предстоит узнать, каким увидит это явление наблюдатель, находя­щийся на Северном полюсе Земли или на земном экваторе.

Географическая широта Северного полюса Земли φ = 90°. Значит, там северный полюс мира находится в зените (hp=90°), небесный экватор совпадает с горизонтом, а звезды описывают свои суточные пути над горизонтом, дви­гаясь параллельно ему, и не заходят. Полярную звезду на­блюдатель будет видеть у себя над головой.

Географическая широта точек земного экватора φ= 0°. Полярная звезда видна там вблизи горизонта (hp= 0°). Пло­скость небесного экватора перпендикулярна к плоскости го­ризонта. Все звезды на земном экваторе восходят и заходят, а их суточные пути расположены отвесно по отношению к горизонту. Следовательно, уже по расположению суточных параллелей по отношению к горизонту можно получить представление о географической широте места.

3*. Связь между δ, z (или h) и φ. Некоторые важные для практических целей соотношения легко получить, проеци­руя сферу на плоскость небесного меридиана (рис. 16). В точке M1 находится светило, верхняя кульминация которого происходит к югу от зенита (склонение светила δ1а зенит­ное расстояние z1).,так как ,  а   Поскольку  то

.                                                                                                                   (3)

Учитывая, что  (1), равенство (3) можно представить в виде:

                                                                                                          (3′)

Теперь рассмотрим светило, верхняя кульминация которого происходит к северу от зенита (например в точке ). Находим, что, , а . Так как  то:

,                                                                                                                    (4)

или с учетом зависимости (1)

                                                                                                        (4′)

Из формул (3′) и (4′) следует, что, измерив в момент верхней кульминации высоту (зенитное расстояние) светила и взяв из каталога склонение этого светила, можно вычислить географическую широту места наблюдения. Формулы (3) и (4) легко объединить в одну:

                                                                                                                       (5)

                                                                                                                                                 (3»)

(для светила, кульминирующего к  югу от зенита);

                                                                                                                                                (4»)

(для светила, кульминирующего к северу от зенита).

Пример 1. Какой   наибольшей   высоты   достигает   Вега (δ = +38°47′) в Москве (φ= 55° 45′)?

         

           

ОСТАВЬТЕ КОММЕНТАРИЙ

Please enter your comment!
Please enter your name here