Видимое движение светил. Путь солнца в небе земли

Тулумбасова Кира 8э

2 слайд

На сегодняшний день, мы знаем, как на самом деле двигаются небесные тела в нашей системе. Выполнив определённые вычисления, можно подсчитать, когда будет видна та или иная звезда или планета.

Видимое движение светил – это движение тех небесных тел, которые мы видим невооруженным глазом. Вид звездного неба меняется, в зависимости от того, где мы находимся.

В этом нет ничего удивительного: даже находясь в одной комнате, люди, стоящие в разных углах, будут видеть разную картину. Или, к примеру, если смотреть на одну и ту же звезду с разных мест, то для одного человека эта звезда будет крайняя слева, а для другого - крайняя справа. Также и Солнце на фоне звёзд движется по-разному для наблюдателей в разных полушариях.

3 слайд

За земной год Солнце проходит путь, который называют эклиптикой. Но нужно знать, что Солнце не оказывается в этих созвездиях. Оно оказывается на фоне этих созвездий для наблюдателя с Земли. Это происходит, потому что Земля вращается вокруг Солнца. Понять это довольно просто. Если попробовать расставить несколько фигурок или картинок полукругом. В центр этого полукруга положите небольшой шарик. Если смотреть на шарик под разными углами, то он будет оказываться на фоне разных картинок.

Эклиптика проходит через 12 созвездий, которые называют зодиакальными. При прохождении по эклиптике, Солнце перемещается из одного созвездия в другое, совершая за год полный оборот. На рисунке показаны эклиптика и небесный экватор. Небесный экватор - это воображаемый эллипс, по которому равномерно двигается условная точка, называемая средним солнцем.

Это условная точка, к которой привязаны средние солнечные сутки. Реальные солнечные сутки колеблются в зависимости от положения Солнца на эклиптике.

Итак, ещё раз, что такое эклиптика и небесный экватор и для чего они нужны. Земля вращается вокруг Солнца, и Солнце перемещается по двенадцати зодиакальным созвездиям. За год оно совершает полный оборот по эклиптике. Солнце двигается по эклиптике неравномерно, поэтому день и ночь неравны. Есть только два исключения: день весеннего равноденствия и день осеннего равноденствия. Это те двое суток, когда Солнце находится на небесном экваторе. Но, чтобы в повседневной жизни не учитывать ежедневное изменение солнечных суток, люди придумали средние солнечные сутки. Они соответствуют суткам на небесном экваторе. Поэтому, есть так называемое среднее солнце. Это воображаемое солнце, которое равномерно двигается по небесному экватору (то есть все его сутки равны средним суткам).

4 слайд

Когда Солнце проходит через небесный экватор, мы говорим о днях равноденствия, а когда солнце находится дальше всего от небесного экватора - мы говорим о днях солнцестояния.

Итак, в дни равноденствия световой день длится 12 часов. Весеннее равноденствие обычно наступает 21 марта, а осеннее - 23 сентября. Это те дни, когда Солнце переходит из южного полушария в северное и наоборот. То есть, дни равноденствия являются астрономическим началом весны и осени (в южном полушарии начинается весна, когда в северном наступает осень).

Мы привыкли считать, что весна начинается в марте, а осень - в сентябре. На самом деле, это не совсем правильно, потому что календарные месяцы ни к чему не привязаны, а смена времён года происходит из-за движения Земли вокруг Солнца. Подобно этому, существуют дни солнцестояния. Зимнее солнцестояние обычно наступает 22 декабря. То есть, 22 декабря начинается астрономическая зима. А летнее солнцестояние обычно начинается 22 июня, и наступает астрономическое (то есть реальное) лето. Все приведённые даты и продолжительности дня могут чуть-чуть меняться из года в год. Кроме того, в зависимости от широты, день может быть чуть длиннее или короче.

5 слайд

Итак, у нас есть четыре времени года, которые разделяются днями равноденствия и солнцестояния. Двадцать второго декабря северное полушарие наиболее отвёрнуто от Солнца, поэтому и становится холоднее, то есть наступает зима. А 22 июня - наоборот: северное полушарие наиболее повернуто к Солнцу, становится теплее, и наступает лето. В южном полушарии всё наоборот: зима в июне, а лето в декабре.

6 слайд

Помимо Солнца, у нас есть ещё одно светило, которое значительно ближе к Земле. Это Луна. Из-за того, что Луна так близко к Земле, она вращается относительно быстро, поэтому её перемещения можно заметить даже в течение одной ночи. Но, на самом деле, самостоятельно Луна, конечно, не может светить. Мы видим лишь освещённую Солнцем сторону Луны.

Луна двигается быстрее солнца, поэтому за месяц происходит смена лунных фаз. В новолуние, как известно, Луны вообще не видно. Дело в том, что в новолуние, Луна повернута к Земле тёмной стороной. То есть той стороной, которая не освещается Солнцем. В полнолуние же, наоборот, мы видим полностью освещённую сторону Луны. Ну а между новолунием и полнолунием мы наблюдаем промежуточные фазы Луны, то есть, когда её сторона освещена частично.

7 слайд

Вращения небесных тел достаточно сложны, поскольку, все тела вращаются одновременно, с разной скоростью, на них действуют разные силы и так далее. На вращении небесных тел основано исчисление времени.

Основываясь на вращении небесных тел, люди создают различные календари. Например, есть лунный календарь, а есть - солнечный. Кроме того, существуют зодиаки. Это, можно сказать, универсальный способ записи даты, потому что его могут прочесть все. Независимо, от языка, летоисчисления и даже цивилизации.

В зодиаке указаны положения звезд и планет, которые были видны в конкретную дату. С помощью сложных расчётов, увидев такой зодиак, можно вычислить, в какой день он мог быть сделан.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Видимое движение светил

Видимое движение светил

Видимое движение светил Эклиптика – это путь, который Солнце проходит на фоне созвездий за год Небесный экватор Эклиптика Небесный экватор – это воображаемый эллипс, по которому двигается среднее солнце. Среднее солнце Среднее солнце – это воображаемая точка, равномерно двигающаяся по небесному экватору.

Видимое движение светил

Видимое движение светил

Видимое движение светил

Видимое движение светил

Каждый день наше светило встает на Востоке, делает свой путь по небу, а затем садится на Западе. И вот, спустя несколько часов, весь процесс происходит снова.

Движение Солнца в небе

Знаете ли вы, что Солнце не повторяет один и тот же путь каждый день? Это происходит потому, что ось вращения нашей планеты наклонена под углом 23,5 градуса по сравнению с плоскостью вращения. На самом деле, это не звезда движется по небосводу, а движение планеты вокруг нашего светила, приводит к тому что мы видим как оно перемещается.

В течение лета, в северном полушарии, Земля наклонена в сторону Солнца, и лучи освещают поверхность более интенсивно.

А потом, в течение зимы, в северном полушарии, происходит все наоборот. Лучи падают на землю под гораздо более крутым углом.

Путь нашей звезды меняется по мере изменения сезонов, от лета к зиме. Зимой оно проходит самый низкий путь по небу. Каждый день после зимнего солнцестояния, его путь становится немного выше.

В день весеннего равноденствия, продолжительность дня и ночи одинакова. Именно в день летнего солнцестояния, оно достигает своей высшей точки в небе, и затем движется высоко над горизонтом в небе, в течение длительного периода времени.

Вот почему летом день длиннее. Скорость движения Земли вокруг Солнца астрономом известна с очень высокой точностью и равна 30 км/секунду. Ученые могут составлять календари на многие десятки и тысячи лет вперед.

Что такое Аналемма

Тема . Видимое движение Солнца

Цели урока .

Учащиеся должны:

1. формулировать определения понятий: эклиптика; точки осеннего и весеннего равноденствий; точки летнего и зимнего солнцестояний;

2. объяснять причины изменения положения Солнца на небесной сфере в течение года и суток; изменения положения точек равноденствия; причины и условия наступления полярной ночи;

3. прогнозировать вероятность наступления полярных ночей на данных географических широтах;

4. интерпретировать чертеж небесной сферы со всеми точками и линиями;

5. находить на карте линию эклиптики, точки равноденствия и солнцестояния;

6. определять по карте, в каком созвездии находится Солнце в указанный день и решать обратную задачу, время восхода и захода Солнца;

Основные понятия . Эклиптика; точки осеннего и весеннего равноденствий; точки летнего и зимнего солнцестояний, полярные день и ночь.

Демонстрационный материал . Подвижная карта звездного неба. Планетарий. Иллюстрации.

Самостоятельная деятельность учащихся. Выполнение заданий с помощью электронного планетария и подвижной карты звездного неба.

Мировоззренческий аспект урока. Формирование научного подхода к изучению мира на примере объяснения видимого движения Солнца.

4. Найдите на карте точки летнего и зимнего солнцестояний (отстоят на 90 ° от точек равноденствия и находятся на эклиптике или точки наиболее удаленные от экватора). В каких созвездиях находятся точки летнего и зимнего солнцестояний? (Стрелец и Близнецы).

5. Определите даты солнцестояний. (В этих точках Солнце находится 21–22 июня и 22 декабря).

6. Подумайте, всегда ли даты равноденствий были такими? Вспомните явление прецессии. Прецессия в переводе означает «предварение равноденствий». Т. е. вследствие прецессии каждый год Солнце пересекает экватор чуточку раньше, чем в прошлом. Во времена строительства египетских пирамид точка весеннего равноденствия находилась в созвездии Тельца.

Орбиты всех планет лежат почти в одной плоскости, кроме Плутона и Меркурия, поэтому планеты следует искать в поясе зодиакальных созвездий.

Мы рассмотрели движение Земли по орбите и следствие этого движения – кажущееся движение Солнца по небесной сфере. Учтем теперь вращение Земли вокруг своей оси. Предположим, Земля находится в точке А своей орбиты и не движется по ней, а только вращается вокруг своей оси. За одни сутки Земля сделала один полный оборот вокруг своей оси – Солнце сделало полный оборот вокруг оси мира. Траекторией видимого движения Солнца является окружность, центр которой лежит на оси мира.

Но, за это время Земля сместилась по орбите на 1˚, следовательно, Солнце сместилось по эклиптике тоже на 1˚. Значит, через сутки Солнце придет уже в другую точку эклиптики. И новая суточная траектория Солнца будет смещена относительно предыдущей на 10, то есть траектория суточного движения Солнца – виток спирали.

Движение Земли по орбите и ее вращение происходят одновременно. Совместим годовое движение Солнца по эклиптике и его суточное движение.

Вопросы учащимся

1. Что представляет собой траектория Солнца в течение года? (Спираль)

2. Каково угловое расстояние между витками спирали?

3. На какое максимальное расстояние удаляется Солнце от экватора? В какие дни это происходит?

4. Когда Солнце в течение суток движется точно по экватору?

Рассмотрим движение Солнца относительно горизонта. Для этого необходимо вспомнить теорему о высоте полюса мира: высота полюса мира над горизонтом равна географической широте места наблюдения. Нарисуйте небесную сферу, укажите на ней линии экватора и эклиптики.

Вопросы и задания учащимся

1. Если наблюдатель находится на широте 55°, то как расположен горизонт относительно оси мира? (под углом 55 °).

2. Чему равен угол между экватором и горизонтом? (90 ° – 55 ° = 35 °).

3. Укажите положение Солнца на эклиптике в день летнего солнцестояния. Изобразите суточный путь светила в день летнего солнцестояния.

4. Сравните длительность дня и ночи в день летнего солнцестояния.

5. Изобразите на чертеже путь Солнца 22 декабря и опять сравните продолжительность дня и ночи.

6. Как вы думаете, почему точки пересечения эклиптики с экватором называются точками равноденствий?

7. Обратите внимание, бывает ли Солнце в наших широтах в зените.

Интерактивная модель «Суточный путь Солнца»

8. Если наблюдатель находится на широте 90°, то, как расположены ось мира и горизонт? (под углом 90 °).

9. Чему равен угол между экватором и горизонтом? (0 ° – совпадают).

10. Под каким углом относительно горизонта и экватора расположится эклиптика?

11. Укажите положение Солнца на эклиптике в день летнего солнцестояния. Изобразите суточный путь светила в день летнего солнцестояния. Зимнего солнцестояния?

12. Каков путь Солнца в следующие сутки? Насколько Солнце приблизится к экватору?

13. Сколько будет примерно длиться полярный день на полюсе?

14. Как движется Солнце в дни равноденствий для наблюдателя на полюсе?

15. Будет ли Солнце в зените в какие либо дни для наблюдателя на полюсе?

Интерактивная модель «Суточный путь Солнца»

16. На каких широтах в принципе возможно наступление полярного дня

17. В каком месте земной поверхности Солнце может находиться в зените?

Проекты по теме:

Основные порталы, построенные редакторами

Понимание движения солнца относительно вашего участка - это важный аспект хорошего пермакультурного проекта, ведь многие его элементы - растения, животные, солнечные устройства, зависят от солнца. Хорошее понимание нюансов вращения Земли вокруг своих осей, вращения вокруг Солнца, и влияния этого движения на положение и доступность солнечного света на поверхности земли в данном месте крайне важны для увеличения продуктивности, энергоэффективности и минимизации количества энергии, необходимой для поддержания комфорта в помещениях.

Для нормального функционирования и продуктивности сады, теплицы и оранжереи должны располагаться на своих местах, ориентируясь на адекватную доступность солнечного света в течение тех периодов года, когда растения растут и плодоносят. Другие элементы пермакультурной системы, такие как солнечные панели, тоже должны быть расположены с тем расчётом, чтобы получать максимальную экспозицию солнца, и собрать максимальное количество энергии. Дома, расположенные вне тропического региона, должны быть спроектированы и сориентированы так, чтобы зимнее солнце максимально попадало в жилые пространства. В то время как дома в тропиках надо проектировать и ориентировать так, чтобы в жилые пространства попадало больше тени и прохладного воздуха. Даже животные могут извлечь выгоду от продуманного солнечного дизайна, ведь они тоже нуждаются в зимнем тепле и летней тени. Пчелиные ульи, курятники, рыбные пруды и стайки для скота тоже будут признательны теплу зимой и тени летом.

Если для данного участка мы составим карту, показывающую где в течение года будут находиться тени и солнечный свет, мы сможем распланировать и спроектировать различные элементы для оптимального функционирования. Но как рассчитать движение солнца для конкретного участка?

Для начала мы попытаемся осознать вращение Земли вокруг своей оси, её орбиты вокруг солнца и четыре сезона.

Иллюстрация: www.solar.steinbergs.us

Четыре сезона

То, что мы знаем, это то. что летом теплее, а зимой холоднее. А также то, что когда в северном полушарии лето, то в южном - зима. И что с того?

Летом жарче потому что путь движения летнего солнца по небу выше. Из-за этого дни длиннее и из-за этого солнечный свет более интенсивный. Чтобы лучше всё понять, давайте поставим небольшой эксперимент с фонариком.

В тёмной комнате посветим фонариком на поверхность под прямым углом. Заметим размер светового пятна. Теперь изменим угол падения света, сделав его не таким прямым. Вы увидите, что размер освещённой области увеличился, но интенсивность света (или яркость) уменьшилась. Это означает, что прямой (90 градусов) угол даёт наиболее интенсивное освещение, чем более острый угол. Чем выше на небе солнце, тем более прямой и интенсивный солнечный свет будет падать на землю.

Эксперимент с фонариком. Источник: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

Теперь у нас возникает следующий вопрос: почему летом солнце на небе выше? Ответ заключается в сочетании наклонности оси вращения Земли и движения её по орбите. Земля вращается вокруг своей оси, которая наклонена на 23.5° к плоскости орбиты, и в то же самое время наша планета летит в космосе по огромному кругу (той самой орбите) вокруг Солнца.

В течение лета Северный полюс наклонен в сторону Солнца. И, как следствие, путь солнца на небе северного полушария проходит выше, из-за чего северное полушарие получает больше света и тепла. Примерно 21-го июня северное полушарие наклонено к Солнцу максимально - это называет Летним Солнцестоянием. В этот день, который можно считать первым днём лета, солнце на небе находится выше, чем в любой другой день года. Вдобавок из-за того, что солнце видно в течение большего количества часов, день летнего солнцестояния - это самый долгий день в году. Эти дополнительные часы дают солнцу больше времени, чтобы нагреть землю, и в этом основная причина того, почему лето - самый жаркий сезон.

Четыре сезона. Источник: NOAA

По мере движения Земли по орбите, она достигает точки, где Земля повёрнута к Солнцу всем боком целиком, а ось вращения не наклонена относительно Солнца. Это называется точка осеннего равноденствия, когда день и ночь равны 12 часам.

Продолжая своё движение по орбите, Земля обходит Солнце с “другой стороны”, где северное полушарие Земли наклонено в сторону от Солнца. Теперь солнце на северном небосводе проходит более низко, из-за чего северное полушарие получает меньше света и тепла. Дни становятся короче и холоднее. Самый кородкий день в этот период называется Северным Солнцестоянием.

Путь солнца на небе зимой и весной. Источник: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

Путь солнца на небе северного полушария

Попробуем спроецировать результаты этого движения планеты на земную поверхность. Представим небо как огромный сферический купол над нашими головами, а солнце представим движущимся по поверхности купола. Нарисуем траектории солнца в дни зимнего и летнего солнцестояния. Хорошо видно, что эти две траектории отличаются тем, что летняя длиннее и выше, а зимняя короче и ниже. Чем длиннее путь, тем дольше солнце остаётся на небе. В течение года солнце смещается вверх и вниз между этими двумя крайними позициями.

Зимняя и летняя траектории солнца. Источник: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

Карта расположения солнца в любой момент времени

При помощи этих двух линий мы можем определить положение солнца на поверхности земли в конкретной локации в любой момент любого дня в году. 21 декабря в 9:00 солнце восходит низко на востоке. 21 июня в это же время солнце находится выше на небе. Если мы нарисуем линию между этими двумя крайними позициями, то сможем определить положение светила в 9 утра в любой день в году, ведь солнце в 9 утра из сезона в сезон движется вверх и вниз между этими точками.

Солнечное окно. Источник: Clay Atchison, www.solarschoolhouse.org

Солнечное окно

Таким же образом мы можем нарисовать вечернюю линию, скажем в 5 часов вечера (на картинках - в 3 часа). Теперь мы имеем прямоуголник на воображаемом небесном куполе, отображающий положение светила с 9 утра до 5 пополудни в течение всего года. Дуги между углами солнечного и зимнего солнцестояния дополняют наш прямоугольник. Пространство внутри этого прямоугольника и есть солнечное окно для конкретной местности.

Это солнечное окно играет важную роль, ведь между 9 утра и 5 пополудни земная поверхность получает максимум солнечной энергии. Чтобы максимально использовать эту энергию в данной местности, солнечное окно не должно быть затенено деревьями или другими объектами в течение дня с 9 до 17 большую часть года. Вот почему, например, важно перед установкой солнечных батарей на конкретном участке полезно для начала осознать расположение солнечного окна и наличие в нём затенённостей от каких-либо объектов в течение дня и года.

Измерение положения солнца по азимуту и высоте.

"Рас-све-ты! За-ка-ты! " (с) Земфира

"As you"re staring at the sun " (c) Декстер Холланд

Сегодня сайтом дня объявляется сервис , который отображает астрономическую информацию о Солнце на картах Google.

Сайт SunCalc - это не только увлекательный таймкиллер для фанатов географии, но ещё и отличный пример того, какими могут быть учебные материалы в эпоху интернета. Сайт SunCalc - это ещё один повод напомнить сотрудникам Министерства Образования, что мы живём в эпоху других скоростей, других технологий и другого уровня спроса на информацию, так что жалкая книжечка с занудным описанием самых скучных тезисов предмета уже не может претендовать на гордое звание "Учебник". Легко представить, каким может стать учебник будущего, если сайт SunCalc - это всего лишь одна иллюстрация к одному из уроков. Очевидно, что работы предстоит проделать море, но надо же с чего-то начинать, и SunCalc - одно из таких "начинаний".

На сайте SunCalc можно задать место на карте и для него будет нарисован круг виртуального небосклона. Оранжевой дугой будет отмечен путь, который Солнце проделает по небу сегодня (кроме случаев полярной ночи). Светло-жёлтым будет закрашена часть небосвода, на которой Солнце хоть когда-нибудь бывает. Цветные радиусы покажут направление на солнце на рассвете, на закате и прямо сейчас (если не ночь). Можно использовать настоящее Солнце вместо компаса, а можно найти точное положение Солнца на небе даже в самый пасмурный день. Параллельно выведутся табличные данные со временем наступления фаз суток, включая три стадии сумерек.

Самое приятное начинается, если сравнивать показатели для разных точек на карте. Данные из учебника начинают играть новыми красками. Можно увидеть на диаграммах белые ночи, полярные дни, равноденствия, солнцестояния и прочие феномены из жизни Солнца. Можно на ощупь определить линии тропиков и экватора (на тропике граница жёлтой зоны будет проходить через центр круга, а на экваторе будет широкая, строго горизонтальная жёлтая полоса). В общем, можно перестать напрягаться, представляя данные из учебника в голове, и просто увидеть их на мониторе в предельно наглядном виде.

Те, кто ещё не читал учебник (или читал, но забыл), смогут на сайте SunCalc просто посмотреть, чего там в мире с Солнцем происходит, и рано или поздно заинтересоваться, почему оно так и захотеть покопаться в учебнике. Мне кажется, таким способом легче всего заинтересовать людей в учёбе, но возможно я ошибаюсь и у занудных педагогов есть методы и получше.

Вот, посмотрите, в Рио сколько Солнца, не то, что у нас:

Интересно, что сайт SunCalc сделан почти целиком из готовых программных продуктов и баз данных. Фактически, это мэшап из Google Maps и астрономического справочника Утрехтского университета, собранный с минимумом программирования. По идее, и справочных данных и удобных средств визуализации в современной сети навалом, так что делать сервисы, подобные SunCalc - это вполне реально. Вот он, рецепт учебников будущего: немного фантазии, немного понимания проблемы, немного программного кода, очень много здравого смысла и нужное количество открытых данных.

Знаете ещё хорошие сайты? Пишите на .