АСТРОНОМІЯ - Навчальний посібник для профільної школи 2017

Частина 1. Космографія

Розділ II. Рух небесних світил та основи практичної космографії

Тема 1.3. Основи практичної космографії

§ 9. Орієнтування на місцевості по небесних світилах

Вступ

Сучасна людина, маючи досконалі технічні пристрої для орієнтації у часі та просторі, не часто звертається до небесних світил, як до орієнтирів. Проте, небесні світила не лише хороші, але й безвідмовні, орієнтири на місцевості. Не даремно знаменитий мандрівник Христофор Колумб зауважив: «Існує лише одне безпомилкове корабельне обчислення — астрономічне; щасливий той, хто з ним знайомий». Визначивши положення світил на небі, спостерігач може встановити своє місце на Землі й напрямок сторін світу.

Цілі вивчення § 9

Вивчивши матеріал цього параграфа, Ви будете:

• знати й розуміти способи орієнтації на місцевості з допомогою небесних світил;

• уміти орієнтуватися на місцевості по Сонцю і Полярній зорі, по фазах Місяця, по яскравих зорях;

• виявляти ставлення й оцінювати практику використання небесних світил з метою орієнтування у просторі.

Актуалізація раніше набутих знань / компетентностей

Треба повторити навчальний матеріал, пов’язаний з питаннями географічні координати, географічна карта, актуалізувати поняття меридіан, екватор, полюси Землі, а також згадати особливості вигляду зоряного неба на різних широтах (§ 6).

Методичні поради щодо опанування навчального матеріалу

Навчитись орієнтуватися по сторонах горизонту з допомогою небесних світил (Сонце, Місяць, Полярна зоря тощо) можна лише тоді, коли знаєш з теорії способи такого орієнтування і як їх застосувують на практиці, тобто які дії потрібно виконати під час спостереження відповідних світил. Саме тому матеріал цього параграфу можна опанувати в повному обсязі лише тоді, коли будуть виконані практичні дії.

Пояснювальний текст

Незважаючи на сучасні технічні засоби, які дають змогу практично кожній людині доволі легко орієнтуватися у просторі, досі є професії (пілоти літаків, моряки, рятівники, військові тощо), що вимагають уміння робити це з допомогою небесних світил. Досвід свідчить: елементарні

навички зі знаходження сторін горизонту мають бути в кожної людини. Як орієнтири можна використати Сонце, Місяць і зорі.

1. Орієнтування на місцевості по Сонцю і Місяцю. Найпомітніші світила на небі Землі — Сонце і Місяць, тому не дивно, що людина використовує їх для орієнтування на місцевості та визначення часу з давніх-давен.

Орієнтування на місцевості по Сонцю. Щоб визначити, нехай і дуже грубо, напрямок на сторони горизонту по Сонцю, треба пам’ятати де, в якій частині горизонту, воно сходить і заходить у різні пори року. В Україні, тобто в середніх широтах північної півкулі Землі, Сонце сходить влітку на північному сході й заходить на північному заході. Взимку воно сходить на південному сході й заходить на південному заході. Двічі на рік Сонце сходить точно на сході й заходить на заході (у дні рівнодення — близько 21 березня і 23 вересня).

Рис. 9.1. Схід і захід Сонця в різні пори року.

Навесні чи восени північ буде прямо попереду для мандрівника, якщо Сонце, що сходить, лежить праворуч від нього. Якщо Сонце лежить ліворуч — мандрівник іде на південь; прямуючи прямо на Сонце — на схід, а йдучи від Сонця (Сонце за спиною мандрівника) — він рухається на захід. Для випадку призахідного Сонця (мандрівка відбувається у вечірній час) — напрямки на сторони горизонту змінюються на протилежні: ідемо на північ — Сонце лежить ліворуч і т.п.

Інший спосіб визначення сторін світу — зафіксувати положення Сонця на небесній сфері опівдні. У цей момент воно лежить над точкою півдня S. Оскільки внаслідок добового обертання, Сонце кожного дня проходить через небесний меридіан (верхня кульмінація) і тінь від нього збігається з полуденною лінією SN, тобто в будь-який день року можна опівдні безпомилково визначити напрямок південь — північ. Тут треба пригадати, що в полудень тіні від вертикально встановлених предметів найкоротші, бо Сонце в цей час піднімається найвище над горизонтом.

На практиці полуденну лінію визначають, фіксуючи найкоротшої тіні, створені вертикально встановленими предметами, наприклад, жердиною (гномоном). Простежити, коли тінь найкоротша, важко, бо її довжина змінюється повільно й непомітно для ока. Тому краще відзначити однакові тіні до полудня й після полудня, а потім взяти середній напрямок. Для цього на рівному майданчику з допомогою виска (нитка з вантажем) поставимо жердину

вертикально. За деякий час до полудня, наприклад, за годину, відзначимо кінець А тіні жердини (рис. 9.2). Прив’язавши мотузку до нижньої частини жердини О, накреслимо на майданчику частина кола АБ радіусом рівним довжині тіні ОА.

Внаслідок добового руху Сонця тінь від жердини буде переміщатися і зменшуватись, а потім знову почне збільшуватись, поки своїм кінцем не досягне накресленого кола. Відзначивши цю точку В, розділимо навпіл відстань між А і В та проведемо через знайдену середину й основу жердини напрямок ОС, який і дасть нам полуденну лінію.

Рис. 9.2. Визначення полуденної лінії з допомогою гномона.

Розгляньмо спосіб визначення напрямку північ — південь по Сонцю й годиннику. Для цього годинник розміщуємо в горизонтальній площині так, щоб годинна стрілка вказувала на Сонце (на хвилинну й секундну стрілки не зважають). Кут між годинною стрілкою і напрямком на цифру 12 циферблата ділять навпіл. Тоді бісектриса цього кута приблизно вкаже напрямок північ — південь, або полуденну лінію, причому південь до 12 години буде праворуч від Сонця, а після 12 годин — ліворуч (рис. 9.3).

Рис. 9.3. Визначення напрямку по Сонцю й годиннику до (а) і після (б) полудня.

Треба взяти до уваги, що такий спосіб дає більш-менш правильні результати в північних і частково в помірних широтах. Найточніші — взимку, менш точні — навесні й восени. Влітку помилка може становити до 25°. Для південних широт, де влітку Сонце стоїть високо, цей спосіб непридатний.

Орієнтування на місцевості по Місяцю. Треба пам’ятати, що повний Місяць на небесній сфері лежить проти Сонця. Увечері він піднімається в східній частині неба, опівночі проходить через небесний меридіан (верхня кульмінація), перебуваючи в цей момент над точкою півдня, а потім переходить в західну ділянку неба й заходить вже зі сходом Сонця. Якщо взяти до уваги, що внаслідок добового обертання небесної сфери Місяць зміщується упродовж однієї години на 15°, то до 3-ї години ночі повний Місяць зміститься від точки півдня приблизно на 45° і його буде видно на південному заході. Увечері о 21 годині повний Місяць лежить у південно-східній ділянці неба. Ці особливості видимого добового руху Місяця, коли він перебуває у фазі повні, дозволяють визначати напрямки на сторони горизонту.

Варто пам’ятати, що внаслідок різного нахилу площин видимого руху Сонця і Місяця, влітку ми бачимо повний Місяць низько над горизонтом (так, як Сонце взимку), а схід і захід Місяця відбуваються ближче до точки півдня. Взимку навпаки, Місяць в повню високо піднімається опівночі, а сходить між точками півночі і сходу, заходить між точками півночі й заходу.

2. Орієнтування на місцевості по Полярній зорі та яскравих зорях. Сонце допомагає визначати напрямки на сторони світу лише вдень, а Місяць не завжди видно на небі. Але будь- якої ясної ночі над нами сяють зорі, які також можуть бути хорошими дороговказами. Для цього треба тільки вміти знаходити деякі з них на зоряному небі.

Найвідоміша зоря-орієнтир у північній півкулі Землі — Полярна, що лежить поблизу північного полюса світу і вказує на північ. Тобто, якщо ми знайдемо на небі Полярну зорю і

станемо обличчям до неї, то перед нами на горизонті буде північ, позаду — південь, праворуч — схід, ліворуч — захід. Полярну можна легко знайти з допомогою однієї з найвиразніших фігур на небі — сузір’я Великої Ведмедиці — ковша із семи яскравих зір (рис. 10.4). Проведемо через дві крайніх зорі ковша пряму лінію й подовжимо її в бік його отвору на відстань уп’ятеро більшу, ніж відстань між цими зорями. Ось там і знайдемо Полярну зорю.

Рис. 9.4. Як знайти Полярну зорю з допомогою семизір’я Великої Ведмедиці.

Яскравість Полярної приблизно така сама, як у зір ковша Великої Ведмедиці, тому її легко виокремити на тлі слабкіших зір, що лежать навколо. Пам’ятаймо, у різні години ночі і в різні пори року Велика Ведмедиця буває вечорами і нижче і вище, ніж Полярна, або праворуч чи ліворуч від неї.

Полярна зоря — найпростіший, але не єдиний орієнтир на зоряному небі, є ще й інші зорі, що можуть слугувати для цього. Зокрема, Сиріус (а Великого Пса), Капелла (а Візничого), Вега (а Ліри), Альдебаран (а Тельця), Проціон (а Малого Пса), Регул (а Великого Лева), Арктур (а Волопаса), Альтаїр (а Орла) і Альферац (а Андромеди).

Потреба знаходити ці зорі може з’явитися тоді, коли, наприклад, північну частину неба закрито хмарами або через особливості рельєфу її взагалі не видно. Тоді знадобиться знання зоряного неба, а також уміння розрізняти на небі сузір’я, їх взаємне положення, коли і в якій ділянці неба їх видно.

Рис. 9.5. Найяскравіші зорі найвідоміших сузір’їв.

Не зайвою буде навичка знаходити на зоряному небі прості геометричні фігури, «намальовані» по зорях, наприклад, літньо-осінній зоряний трикутник, квадрат Пегаса (ч. 1, § 7, п. 2) чи весняний майже рівносторонній трикутник, вершинами якого є яскраві зорі Арктур (α Волопаса), Спіка (α Діви) і Денебола (β).

Типова задача

У який день року Місяць у фазі повні найдовше перебуває над горизонтом в північній півкулі Землі?

Відповідь: Згадаймо, влітку повний Місяць видно низько над горизонтом, а взимку навпаки — повний Місяць високо піднімається над горизонтом. Тому Місяць у фазі повні найдовше перебуває над горизонтом в північній півкулі Землі в день зимового сонцестояння (21 чи 22 грудня).

Навчальне завдання

• Навчитися визначати напрямок на сторони світу з допомогою Сонця, Місяця та Полярної зорі.

Практична робота

Визначення географічної широти місцевості за спостереженнями Полярної зорі.

Висновки

Небесні світила (Сонце, Місяць, зорі) — надійні орієнтири для визначення сторін світу та дороговкази для орієнтування на місцевості.

Запитання для самоперевірки

1. Над якою точкою небесної сфери лежить Сонце опівдні в північній півкулі Землі?

2. Над якою точкою небесної сфери лежить опівночі Місяць в північній півкулі Землі, коли він перебуває у фазі повні?

3. Назвіть найвідомішу зорю-орієнтир у північній півкулі Землі.

4. До якого сузір’я належить Полярна зоря?

5. Як знайти Полярну зорю на небі? Поясніть.

Додаткові та цитовані джерела інформації до § 9

1. Климишин І.А. Зоряне небо України. — Івано-Франківськ : Гостинець, 2003. — 64 с.

2. Крячко І.П. Короткий путівник зоряним небом.

http://www.astroosvita.kiev.ua/infoteka/articles/Korotkii-putivnyk-zorianym-nebom-1.php

3. Як знайти на небі Полярну зорю (http://www.nashenebo.in.ua/index.php/ohliady-iavyshch/yak- znaity-na-nebi-poliarnu-zoriu).

Додатки

Додаток 1

Навігаційні зорі

Здавна й дотепер для навігації (орієнтування на місцевості) використовують яскраві зорі, які називають навігаційними. До них належать:

Полярна (α Малої Ведмедиці) — зоря другої видимої зоряної величини. Видно завжди майже на одному й тому самому місці в північній частині неба, лежить на продовженні відрізка,

що сполучає крайні зорі ковша Великої Ведмедиці або на перпендикулярі, опущеному від середньої зорі Кассіопеї (γ) на лінію, що сполучає зорі β і δ Кассіопеї.

Сиріус (α Великого Пса) — найяскравіша зоря на зоряному небі Землі (її видима зоряна величина становить -1,4), блакитно-білого кольору. Її видно над горизонтом (не дуже високо) уранці восени; взимку добре видно упродовж ночі, а навесні тільки ввечері. Вище і праворуч від неї лежить сузір’я Оріона, що є найвиразнішим на зимовому зоряному небі.

Капелла (α Візничого) — зоря нульової видимої зоряної величини, жовтуватого кольору. Її видно високо над горизонтом у першу половину зими на продовженні лінії, що з’єднує η і ζ Великої Ведмедиці в сторону її ковша. По сусідству з нею в напрямку Кассіопеї лежить сузір’я Персея, а з протилежного боку — сузір’я Близнюків, яке перебуває над точкою півдня у грудні близько опівночі.

Вега (α Ліри) — зоря нульової зоряної величини, білого кольору. Її видно влітку високо над горизонтом у першу половину ночі. Лежить приблизно на продовженні лінії, що з’єднує γ і ε Великої Ведмедиці, в сторону ручки ковша. Біля неї — маленький чотирикутник зі слабких зір. По сусідству з нею лежить сузір’я Лебедя, видиме на півдні на початку липня близько опівночі.

Альдебаран (α Тельця) — зоря першої видимої зоряної величини, червонуватого кольору. Її видно взимку досить високо над горизонтом у першу половину ночі. Обабіч неї лежить зоряне скупчення Плеяди (праворуч) і виразна фігура сузір’я Оріона (ліворуч).

Проціон (α Малого Пса) — зоря дещо яскравіша за першу видиму зоряну величину білого кольору. Відносно Альдебарана лежить по інший бік від Оріона і є лівою верхньою вершиною рівностороннього трикутника, утвореного яскравим зорями — Сиріусом і Бетельгейзе (α Оріона). Над точкою півдня буває в січні близько опівночі.

Регул (α Льва) — зоря першої видимої зоряної величини, блакитнуватого кольору. Лежить у правій нижній вершині чотирикутника- трапеції сузір’я Лева. Піднімається над горизонтом у весняні місяці, буває над точкою півдня в березні близько опівночі.

Арктур (α Волопаса) — нульової видимої зоряної величини, оранжевого кольору. Лежить на продовженні кривої ручки ковша Великої Ведмедиці, поряд з Північною Короною. Її видно високо над горизонтом до кінця весни і на початку літа, а над точкою півдня — у травні близько опівночі.

Альтаїр (α Орла) — зоря першої видимої зоряної величини білого кольору. Середня з трьох, розміщених у ряд зір сузір’я Орла, під Лірою й Лебедем. Над точкою півдня буває в кінці липня близько опівночі.

Альферац (α Андромеди) — біла зоря другої видимої зоряної величини. Лежить у напрямку, що йде від Полярної через β Кассіопеї, у лівій верхній вершині квадрата Пегаса між

Кассіопеєю й Лебедем, трохи нижче під ними. Піднімається порівняно високо восени, буває над точкою півдня у вересні близько опівночі.

За результатами вивчення §9 Ви маєте:

знати й розуміти

способи орієнтації на місцевості з допомогою небесних світил.

уміти

орієнтуватися на місцевості по Сонцю, Полярній зорі, по фазах Місяця і яскравих зорях.

виявляти ставлення й оцінювати

практику використання небесних світил з метою орієнтування у просторі.






Відвідайте наш новий сайт - Матеріали для Нової української школи - планування, розробки уроків, дидактичні та методичні матеріали, підручники та зошити

Віртуальна читальня освітніх матеріалів для студентів, вчителів, учнів та батьків.

Наш сайт не претендує на авторство розміщених матеріалів. Ми тільки конвертуємо у зручний формат матеріали з мережі Інтернет які знаходяться у відкритому доступі та надіслані нашими відвідувачами.

Всі матеріали на сайті доступні за ліцензією Creative Commons Attribution-Sharealike 3.0 Unported CC BY-SA 3.0 та GNU Free Documentation License (GFDL)

Якщо ви являєтесь володарем авторського права на будь-який розміщений у нас матеріал і маєте намір видалити його зверніться для узгодження до адміністратора сайту.

Дозволяється копіювати матеріали з обов'язковим гіпертекстовим посиланням на сайт, будьте вдячними ми приклали багато зусиль щоб привести інформацію у зручний вигляд.

© 2007-2019 Всі права на дизайн сайту належать С.Є.А.