Gdzie się znajdujemy na Ziemi iw Kosmosie

advertisement
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
Gdzie się znajdujemy na Ziemi i w Kosmosie
Realizując ten temat wspólnie z uczniami zajęliśmy się określeniem położenia Ziemi
w Kosmosie.
Cele:
 Rozwijanie umiejętności określania kierunków geograficznych z użyciem
kompasu, GPS, mapy, położenia Gwiazdy Polarnej i położenia Słońca.
 Rozwijanie umiejętności określania długości i szerokości geograficznej z
użyciem mapy, GPS oraz programu komputerowego Google Earth.
 Określanie położenia geograficznego budynku szkoły, domów i innych
obiektów.
 Zapoznanie z układem współrzędnych astronomicznych.
 Określanie położenia obiektów astronomicznych z wykorzystaniem obrotowej
mapy nieba.
 Określanie
położenia
gwiazdozbiorów
(znaki
zodiaku)
na
niebie
z
wykorzystaniem obrotowej mapy nieba.
 Zapoznanie z podstawami obsługi teleskopu i przeprowadzenie nocnych
obserwacji nieba.
W ramach pracy nad tematem „Gdzie się znajdujemy na Ziemi i we Wszechświecie”
uczniowie wykonali różne zadania i brali udział w różnych wydarzeniach, takich jak
np.:
 Od listopada 2009 do marca 2010 opracowywali prezentacje komputerowe
dotyczące określania położenia obiektów na Ziemi, położenia Ziemi we
Wszechświecie, obserwacji nocnego nieba gołym okiem i z użyciem
teleskopu.
 W styczniu 2009 r. prof. Igor Soszyński z Obserwatorium Astronomicznego
Uniwersytetu Warszawskiego przyjął nasze zaproszenie i wygłosił – w
budynku naszej szkoły – dla uczniów i nauczycieli uczestniczących w
projekcie trzygodzinny wykład „Astronomia dla każdego” o tym jakie obiekty,
gdzie i jak można obserwować na niebie nie będąc zawodowym astronomem.
Wszyscy uczestnicy zostali wyposażeni przez prof. Soszyńskiego w obrotowe
mapy nieba, a w trakcie warsztatu przeprowadzonego przez profesora
1
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
uczniowie i nauczyciele zostali przeszkoleni jak używać obrotowych map
nieba.
 W lutym 2009 roku i w lutym 2010 roku zorganizowaliśmy nocne obserwacje
nieba gołym okiem i za pomocą szkolnych teleskopów z wykorzystaniem
obrotowych map nieba.
 Wykorzystanie komputera do obserwacji nieba (np. programu komputerowego
Stellarium). Uczniowie uczyli się jak można łatwiej obserwować niebo jeśli
użyje się programy komputerowe typu planetarium, komputerowe mapy nieba,
czy też animacje lub symulacje.
Uczennice korzystając z programu GoogleEarth wykonały prezentacje komputerowe,
które opisywały nasze położenie na Ziemi.
Oto fragmenty przykładowej prezentacji:
Rys. 1. Ilustracja pokazuje położenie Polski na Ziemi.
2
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
Rys. 2. Ilustracja pokazuje położenie Polski w Europie.
Rys. 3. Ilustracja pokazuje położenie Warszawy w Polsce
3
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
Rys. 4. Zdjęcie satelitarne Czosnowa i Cząstkowa Mazowieckiego.
Rys. 5. Zdjęcie satelitarne domu jednej z uczennic w Czosnowie. W lewym, dolnym
rogu
fotografii
można
odczytać
współrzędne
geograficzne
(52 023’38’’
N,
20044’09’’ E).
4
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
Rys. 6. Zdjęcie satelitarne Szkoły w Cząstkowie Mazowieckim. W lewym, dolnym
rogu fotografii można odczytać współrzędne geograficzne (52023’29’’ N, 20044’46’’ E)
Uczniowie określali również położenie geograficzne za pomocą kompasu oraz
odczytywali współrzędne geograficzne za pomocą GPS.
Fot. 1. Uczniowie używając GPS znajdującego się w telefonie komórkowym
odczytują współrzędne geograficzne szkoły.
5
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
Fot. 2. Uczniowie używając GPS znajdującego się w telefonie komórkowym
odczytują współrzędne geograficzne szkoły i zapisują je w notatniku telefonu.
Układy współrzędnych niebieskich
Materiały ze strony Nauticalissues.com - http://www.nauticalissues.com/astronomy.html#1
Układ horyzontalny
Podstawowym kierunkiem w tym układzie jest linia pionu miejsca obserwacji. Linia ta
przecina sferę niebieską w punkcie zenitu
(Z) i nadiru (Nd). Płaszczyzna prostopadła
do linii ZNd nazywana jest horyzontem.
Początkiem układu horyzontalnego jest
więc
punkt,
w
którym
znajduje
się
obserwator. Stąd nazywamy go układem
lokalnym.
Współrzędne
horyzontalne
danego obiektu mierzone w tym samym
czasie
w
powierzchni
różnych
Ziemi,
miejscach
są
różne.
na
Układ
horyzontalny jest układem nieinercjalnym,
obraca się wraz z Ziemią.
Rys. 7. Układ horyzontalny
6
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
Przecięcie się przedłużenia osi obrotu Ziemi (oś świata) ze sferą niebieską wytycza
północny (Bn) i południowy (Bs) biegun świata. Duże koło przechodzące przez
bieguny świata oraz zenit i nadir nazywane jest południkiem astronomicznym, a
ściślej: południkiem miejscowym. Prostopadłe do niego koło, przechodzące przez
zenit i nadir, nazywane jest pierwszym wertykałem. Południk przecina koło horyzontu
w punktach północy (N) i południa (S), natomiast pierwszy wertykał w punktach
wschodu (E) i zachodu (W). Punkty te nazywane są punktami kardynalnymi
horyzontu.
Południk lokalny, wertykał i horyzont to koła wielkie. Tak nazywamy koła
przechodzące przez środek układu współrzędnych. Równoleżniki to koła małe.
Współrzędnymi
w
układzie
horyzontalnym
są
azymut
A
i
wysokość
h.
Azymut jest kątem dwuściennym utworzonym przez południk przechodzący przez
punkt północy N oraz płaszczyznę koła przechodzącego przez dany obiekt (patrz
rys.7)
Mierzony jest wzdłuż horyzontu w kierunku wschodnim. Ta konwencja stosowana
jest w geodezji. W astronomii, ze względu na to, że obserwacje prowadzone są w
większości po południowej stronie lokalnego południka azymut mierzony jest wzdłuż
horyzontu
od
punktu
południa
S,
w
kierunku zachodnim. W dalszym ciągu, dla
naszych
celów
konwencję
stosować
przyjętą
będziemy
w
geodezji.
Wysokość h jest kątem środkowym
zawartym pomiędzy kierunkiem na dany
obiekt,
a
rzutem
tego
kierunku
na
płaszczyznę horyzontu. Czasami zamiast
wysokości używa się odległości zenitalnej
z
=
90°
–
h.
Zwykle wysokość mierzy się od –90° do
+90°, natomiast azymut od 0° do 360°.
Rys. 8. Układ horyzontalny
Obie
współrzędne
zmieniają
się
na
skutek
ruchu
obrotowego
Ziemi.
Kąt środkowy φ między osią świata a jej prostokątnym rzutem na płaszczyznę
horyzontu, jest szerokością astronomiczną miejsca obserwacji. Inaczej mówimy, że
szerokość miejsca obserwacji (rys. 8) to wysokość bieguna ponad horyzontem. Ten
7
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
sam kąt φ zawarty jest między kierunkiem na zenit a rzutem tego kierunku na
płaszczyznę równika.
Układ równikowy
Płaszczyzną podstawową układu równikowego jest płaszczyzna równika świata. Oś x
skierowana jest ku punktowi przecięcia się równika z ekliptyką. Punkt ten nazywany
jest
punktem
równonocy
wiosennej
lub
punktem
Barana
( ).
Oś y skierowana jest prawoskrętnie, a oś z pokrywa się z osią świata i skierowana
jest do bieguna północnego (rys.3).
Współrzędne równikowe to rektascensja α
i deklinacja δ.
Rektascensja jest kątem dwuściennym
pomiędzy
przez
południkiem
punkt
Barana,
przechodzącym
a
południkiem
przechodzącym przez dany obiekt. Mierzy
się
ją
od
punktu równonocy wzdłuż
równika i liczy w zakresie od 0° do 360°
ale częściej podaje się jej wartość w
mierze
godzinnej
(od
0h
do
24h).
Rys. 9. Układ równikowy.
Deklinacja δ jest kątem środkowym między kierunkiem na dany obiekt a jego rzutem
na płaszczyznę równika. Liczona jest od 0° do 90° dla punktów na półkuli północnej i
od 0° do –90° dla punktów na półkuli południowej. Układ godzinny jest również
układem równikowym. Różni się tym, że zamiast rekstascensji używana jest
współrzędna zwana kątem godzinnym. Kąt godzinny (patrz rys. 9) jest kątem
dwuściennym pomiędzy płaszczyzną przechodzącą przez południk miejscowy, a
płaszczyzną przechodzącą przez dany obiekt. Mierzy się go w kierunku zachodnim.
Drugą współrzędną tego układu jest omówiona wyżej deklinacja.
Rektascensja danego obiektu plus jego kąt godzinny dają kąt godzinny punktu
Barana
tΥ = t* + α*
Łatwo zauważyć, że gdy obiekt znajduje się w południku, jego rektascensja równa
jest kątowi godzinnemu punktu Barana.
8
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
Współrzędne układu równikowego nie zmieniają się na skutek ruchu obrotowego
Ziemi.
Szerokość miejsca obserwacji
Z powyższych rozważań wynika, że szerokość danego miejsca obserwacji
wyznaczyć można mierząc np. wysokość gwiazdy polarnej nad horyzontem (rys. 10).
Popełniamy co prawda pewnien błąd, gdyż
gwiazda polarna nie znajduje się dokładnie
w biegunie, lecz jej deklinacja wynosi
89°15'59", a rektascensja 2h32m22s, co
należy
uwzględnić
w
szerokości.
Odpowiednie
podawane
są
wyliczaniu
poprawki
w
rocznikach
astronomicznych.
W
zależności
przybliżamy
wyróżniamy:
od
tego
jaką
powierzchnię
trzy
typy
figurą
Ziemi,
szerokości
geograficznej:
Rys. 10. Szerokość miejsca obserwacji.
1. szerokość astronomiczną (geoida),
2. szerokość geodezyjną (elipsoida obrotowa),
3. szerokość geocentryczną (kula).
Astronomiczną szerokością geograficzną nazywamy kąt jaki tworzy kierunek pionu
(linia zenit-nadir) z jego rzutem prostym na płaszczyznę równika. Szerokość
astronomiczna dla półkuli północnej mierzona jest od 0° do 90°, a na południowej od
0° do –90°.
Geodezyjna szerokość geograficzna (kąt φ2) to kąt pomiędzy linią prostopadłą do
powierzchni elipsody obrotowej, a jej rzutem na płaszczyznę równika.
Geocentryczna szerokość geograficzna (kąt φ1) to kąt pomiędzy prostą łączącą
środek Ziemi a jej rzutem na płaszczyznę równika.
Uwaga: na mapach mamy albo szerokość astronomiczną, albo geodezyjną (mapy
geodezyjne). Szerokość geocentryczna różni się od astronomicznej o około 11' dla
punktów położonych w odległości 50° od równika.
Gdyby Ziemia była kulą, wszystkie trzy szerokości byłby sobie równe.
9
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
Wykład profesora Igora Soszyńskiego
W styczniu 2009 r. prof. Igor Soszyński z Obserwatorium Astronomicznego
Uniwersytetu
Warszawskiego
przyjął
nasze
zaproszenie
i
wygłosił
wykład
„Astronomia dla każdego” o tym jakie obiekty, gdzie i jak można obserwować na
niebie nie będąc zawodowym astronomem. Wszyscy uczestnicy zostali wyposażeni
przez prof. Soszyńskiego w obrotowe mapy nieba, a w trakcie warsztatu
przeprowadzonego przez profesora uczniowie i nauczyciele zostali przeszkoleni jak
używać obrotowych map nieba.
Fot. 3. Profesor Igor Soszyński podczas wykładu pokazuje słuchaczom obrotową
mapę nieba.
10
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
Fot. 4. Pod okiem profesora Igora Soszyńskiego uczniowie i nauczyciele uczą się,
jak posługiwać się obrotową mapą nieba.
Nocne obserwacje nieba
W lutym 2009 roku i w lutym 2010 zorganizowaliśmy nocne obserwacje nieba gołym
okiem i za pomocą szkolnych teleskopów z wykorzystaniem obrotowych map nieba.
Fot. 5. Uczniowie wyszukują
na obrotowej mapie niebia
obiekt astronomiczne, które
można w lutym 2009 roku
oglądać.
11
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
Fot. 6. Uczniowie oglądają Pas Oriona i inne obiekty na niebie.
Fot. 7. Uczniowie obserwują widoczne gwiazdy za pomocą teleskopu optycznego.
12
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
Fot. 8. Obserwacja Księżyca przez teleskop – luty 2010.
Fot. 9. Obserwacja gwiazd przez teleskop – luty 2010.
13
ASTROURBIS Where we are on the Earth and in Universe. POLAND
Fot. 9. Fotografia Księżyca wykonana 28.02.2009 r. o godz. 18.30. (kierunek
zachodni).
14
Download
Random flashcards
ALICJA

4 Cards oauth2_google_3d22cb2e-d639-45de-a1f9-1584cfd7eea2

bvbzbx

2 Cards oauth2_google_e1804830-50f6-410f-8885-745c7a100970

Create flashcards