А.Ю.Казаков, А.В. Разумов, А.В. Костюнин, А.А. Киндаев

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

А.Ю.Казаков, А.В. Разумов, А.В. Костюнин, А.А. Киндаев

Лабораторный практикум по астрономии

Учебно-методическое пособие

 

 

Пенза – 2018

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

А.Ю.Казаков, А.В. Костюнин, А.В. Разумов, А.А. Киндаев

Лабораторный практикум по астрономии

Учебно-методическое пособие

 

Пенза – 2018

УДК 378.147:53(076.5)

ББК 74.262.23я7

 

 

Разумов, А.В. Лабораторный практикум по астрономии / А.Ю. Казаков, А.В. Костюнин, А.В. Разумов, А.А. Киндаев. – Пенза: ПГУ, 2018. – 28 с.

 

Пособие содержит элементы теории, описание конкретных лабораторных работ, поэтапные инструкции по их выполнению, контрольные вопросы. Даны разработки лабораторных работ: «Основные элементы небесной сферы», «Изучение подвижной карты звездного неба», «Определение характеристик малого телескопа», «Изучение физической природы Солнца. Наблюдение и исследование солнечной активности».

 

УДК 378.147:53(076.5)

ББК 74.262.23я7

©Пензенский государственный

университет, 2018

© А.Ю. Казаков, 2018

© А.В. Костюнин, 2018

© А.В. Разумов, 2018

© А.А. Киндаев, 2018

Практическое занятие №2

Ход работы

Сделать краткий конспект.

2. Выполнить задания.

3. Ответить на вопросы.

Задание №1 Изучение подвижной карты звездного неба

1. Установить подвижный круг на дату и время суток занятия.

2. Перечислить и записать в тетрадь созвездия, видимые на небе для указанного времени.

1. По подвижной карте звездного неба определить экваториальные координаты (см. ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАНЯТИЕ №1) наиболее ярких звезд в созвездиях, видимых на момент занятия. Для определения названий (обозначений) звезд используем глобус звездного неба.

3. Для этого на карте находим точку весеннего равноденствия. Меридиан проходящий через эту точку будет нулевым (0ч. 0м.). Прямое восхождение (α) отсчитывается от этого меридиана по часовой стрелке (Каждый следующий меридиан +1ч.). Склонение (δ) указано в градусах над небесными параллелями у нулевого меридиана.

4. Записать результат в таблицу 2.1.

Табл.2.1 Экваториальные координаты звезд.

Звезда	Склонение (δ)	Прямое восхождение (α)

 

5. Найти на карте и зарисовать в тетрадь контуры созвездий Большой Медведицы, Малой Медведицы, Кассиопеи, Лебедя, Льва, Пегаса, Геркулеса, Козерога,  Возничего и Ориона.

 

Задание №2 Определение звезд, находящихся в верхней кульминации

2. Установить подвижный круг на время проведения занятия.

3. Найти все звезды, внутри выреза подвижного круга, расположенные вблизи небесного меридиана. Для определения названий (обозначений) звезд используем глобус звездного неба.

4. Определить экваториальные координаты найденных звезд.

5. Записать результат в таблицу 2.2.

Табл.2.2 Определение звезд в верхней кульминации

№ п/п	Дата и время выполнения работы	Название (обозначение) звезды	Склонение (δ)	Прямое восхождение (α)

 

 

КОНтрольные Вопросы

1. Что такое созвездие?

2. Сколько созвездий на звездном небе?

3. Назвать имена некоторых созвездий (по указанию преподавателя) и найти их на подвижной карте звездного неба, глобусе звездного неба и в проекции, полученной при помощи планетария.

4. Назвать имя собственное известных вам звезд и найти их на карте звездного неба.

5. Что характеризует звездная величина?

6. Что такое блеск звезды, и в каких единицах он измеряется?

7. Указать звездные величины Солнца, полной Луны и других объектов, приведенных в данной работе.

 

Конспект должен быть подписан!

Если не будет подписи, то нет зачета работы.

Чем правильнее и точнее ответы – тем выше оценка!

Лабораторная работа № 3

Лабораторная работа №4

Изучение физической природы Солнца.

Практическая часть.

Проекционная часть телескопа представляет собой оптическую систему, размещённую в тубусе, который можно вставлять на место окуляра. При этом изображение можно получать на экране, помещаемом за телескопом на его оптической оси на расстояниях от 15 – 20 сантиметров до нескольких метров. При этом нужно будет защитить экран от прямых лучей Солнца, что создаёт некоторые затруднения.

 Имеется возможность обеспечить более комфортные условия наблюдений. Для этого в комплекте принадлежностей к телескопу есть поворотное зеркало, которое позволяет разместить экран не на продольной оси телескопа, а сбоку, разместив его в удобном месте (справа, слева, даже – сверху или снизу, например, на полу).

Рекомендации по выполнению работы:

  Ни в коем случае не допускать прямого попадания света, прошедшего через телескоп, в глаза!!!

 Желательно поместить телескоп в помещении у окна, выходящего на юг. Желательно выполнять работу в середине дня, с 12 часов до 14., т.к. в это время Солнце, имея максимальную высоту над горизонтом, по небу перемещается практически горизонтально, и поэтому за его движением легче следить при горизонтальной установке телескопа. А конструкция телескопа именно такая. Экран лучше разместить сбоку от телескопа на стене помещения, стараясь по возможности уменьшить попадания на него постороннего света.

Ход работы

ЗАДАНИЕ №1. Получение изображения солнечных пятен и определение числа Вольфа

1.  Установить телескоп на треноге, направив его на Солнце. При невозможности работы в помещении, необходимо вблизи школы выбрать наиболее удачное место, по возможности имеющие особенности, облегчающие выполнение работы.

2. Заменить окуляр телескопа на тубус проекционного устройства.

3. Установить на проекционном устройстве поворотное зеркало, направив свет на экран.

4. Поворотными винтами добиться положения телескопа, при котором изображение Солнца было совмещено на экране с серединой поля зрения телескопа.

5. Обеспечить такое расстояние от телескопа до экрана, чтобы изображение Солнца имело диаметр от 30 см. до 60-70 см. Если имеется заметная посторонняя засветка, то для обеспечения хорошего контраста предпочтительны меньшие размеры изображения.

6. Потренироваться в плавном перемещении телескопа в горизонтальной плоскости для последующего контроля за поддержанием изображения при видимом движении Солнца.

7. Отфокусировать телескоп плавным вращением винта, перемещающего установленное на телескопе проекционное устройство вдоль оптической оси, добившись наиболее чёткого изображения.

8. Сделать несколько фотографий изображений Солнца. Можно снять изображение цифровой камерой подключенной к ноутбуку.

9. С помощью принтера получить эти изображения в удобном масштабе на бумаге для последующей работы с ними. При съемке цифровой камерой сохранить видеофайл на жестком диске ноутбука.

10. Определите число Вольфа для текущей активности Солнца (формула 4.1).

11. Занесите результаты измерения в таблицу 4.1.

Табл.3.5 Определение числа Вольфа

№, п/п	g (число групп пятен)	f (число пятен)	W0

12. Оцените состояние солнечной активности.

13. При накоплении числа фотографий Солнца за несколько дней провести оценку скорости его вращения по изменению положения пятен.

 

Приложение. Фотографии Солнца

Рис. 4.1 Фотография активной области AR 9169. Сентябрь 2000 года. Диаметр пятна в AR 9169 больше чем в два раза превышает диаметры обычных солнечных пятен, но все же в полтора раза меньше диаметра пятна, которое наблюдалось на Солнце в 1947 году.

Рис. 4.2. Пятна на Солнце в 2002 году.

Рис.4.3. 23 октября 2003 года

 

Рис. 4.4. Пятна на Солнце 28 октября 2003 года.

Рис 4.5. Пятна на Солнце 15 января 2005 года.

Рис.4.6. Пятна на Солнце 4 сентября 2009 года. Пятна практически отсутствуют и число Вольфа W=0.5

Рис. 4.7. 4 декабря 2006 года

Рис. 4.8. 12 сентября 2010 года

Рис. 4.9. 13 ноября 2011 года

 

Вопросы и задания для собеседования

1. Прономеруйте все пятна ручкой непосредственно на изображении Солнца. С помощью линейки измерьте размеры этих пятен. Зная истинный диаметр Солнца, определите и их истинные размеры. Сравните с размерами Земли. Занесите в таблицу списком.

2. По значению солнечной постоянной С вычислите общую мощность излучения Солнца, энергию излучения за 1 минуту, час, год.

3. Зная, что водород составляет приблизительно 70% солнечной массы, и при превращении каждого грамма водорода в гелий выделяется 7,14 х 10¹¹ Дж. энергии, вычислите продолжительность современной интенсивности солнечного излучения в будущем.

 

Ход работы

Желательно проводить измерения в середине дня, лучшее время между двенадцатью и тринадцатью часами.

Для определения С_рег   необходимо выйти из помещения школы, найти на территории рядом со школой наиболее открытую с южной стороны площадку, по возможности не заслонённую деревьями, другими зданиями и произвести несколько (не менее 5-7) измерений освещённости Е₁, Е₂,….Е_н.. Найти среднее значение освещённости Е_ср. м по нему определить С_рег

Вопросы и задания для собеседования

1. Подсчитайте высоту солнца в полдень 22 июня, 22 марта (22 сентября), 22 декабря по данным, приведённым во введении.

2. Принимая, что падающее на Землю солнечное излучение не зависит от времени года (т.е. солнечная постоянная а является действительно постоянной величиной), подсчитайте: сколько процентов составляет полученный Вами результат от падающей мощности излучения.

3. Оцените, какая доля падающего излучения поглощается атмосферой.

4. Учитывая реальную высоту Солнца на момент измерения, подсчитайте теоретически значение солнечной радиации региона на 22 июня и 22 декабря.

Библиографический список

1. Бакулин П.И., Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии. Учебник. – М., URSS,2011.

2. Дагаев М.М. Астрономия. Учебник для педагогических вузов. - М., Наука, 2003.

3. Гинзбург В.Л. Современная астрофизика. - М., Наука, 2010.

4. Дагаев М.М. Сборник задач по астрономии (пособие для вузов). – М., 2004.

5. Воронцов, Вельяминов Б.А. Сборник задач по астрономии для средней школы. – М., 2001

6. Дагаев М.М. Лабораторный практикум по курсу общей астрономии. – М., Высшая школа. 2005.

7. Зельдович Я.Б., Новиков И.Л. Теория тяготения и эволюция звезд. – М., 1971.

8. Шама Д. Современная космология. Перевод с английского, М., 1973.

9. Астрономический календарь. Постоянная часть. – М., Наука, 2009 – 704с.

10. Астрономический календарь. Переменная часть. Ежегодник., 2009 – 367с.

11. Данлоп С. Азбука звездного неба (перевод с английского). – М., Мир, 1990 – 238 с.

12. Пановкин Б.Н. Радиоастрономия. – М., Знание, 2003 – 64 с.

13. Амбарцумян Б.А. Загадки Вселенной. – М., Педагогика, 2003 – 106 с.

14. Астрономия, космонавтика. – М., Просвещение, 2004 – 152 с.

 

 

 

Содержание

лабораторная работа №1 Основные элементы небесной сферы……………………………………………………………………………4

лабораторная работа №2 ИЗУЧЕНИЕ ПОДВИЖНОЙ КАРТЫ ЗВЕЗДНОГО НЕБА……………………………………………………………..9

лабораторная работа №3 определение характеристик малого телескопа……………………………………………………… 14

лабораторная работа №4 Изучение физической природы Солнца. Наблюдение и исследование солнечной активности ………………………………………………………………….23

лабораторная работа №5 Определение уровня солнечной радиации….………………………………………………………………….21

Библиографический список…………………………………………..24

 

Для заметок

 

 

 

Учебное издание

Казаков Алексей Юрьевич

Разумов Алексей Викторович

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего образования

«ПЕНЗЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ»

 

 

А.Ю.Казаков, А.В. Разумов, А.В. Костюнин, А.А. Киндаев