Горизонт. Суточное вращение

ИИСС «Планетарий»
Урок 4. Горизонт
Тема. Горизонт.
Цели урока. Учащиеся должны:
 формулировать понятия: отвесная линия, точки зенита и надира, горизонт, меридиан;
точки севера и юга, точки востока и запада; кульминации;
 объяснять свойства отвесной линии и горизонта;
 доказывать теорему о высоте полюса мира над горизонтом;
 интерпретировать чертеж небесной сферы со всеми точками и линиями;
 объяснять причины зависимости вида звездного неба от широты места наблюдения и
прогнозировать условия видимости и характер движения светил на разных широтах;
 применять знания при решении качественных задач;
 находить на карте звездного неба с накладным кругом горизонт и стороны горизонта
Основные понятия. Отвесная линия, точки зенита и надира, горизонт, меридиан; точки
севера и юга, точки востока и запада; кульминации.
Демонстрационный материал. Отвес. Планетарий. Иллюстрации.
Самостоятельная деятельность учащихся. Ответы на вопросы с помощью электронного
планетария.
Мировоззренческий аспект урока. Развивать навыки логического мышления учащихся и
научного подхода к изучению мира.
Использование новых информационных технологий. Работа с интерактивным
электронным планетарием.
План урока.
Формы
использования
планетария
Краткое содержание урока
1. Актуализация знаний
2. Объяснение нового материала.
Введение понятий:
 отвесная линия,
 горизонт,
 зенит, надир,
 свойство горизонта,
 точки востока, запада,
 главный меридиан,
 точки севера и юга,
 кульминация.
Время,
мин
Приемы и
методы
3
10
Беседа
Объяснение
Иллюстрации.
Планетарий
5
Беседа
Иллюстрации.
Планетарий
10
Объяснение
Планетарий
15
Самостоятельн
ая работа
Сообщение
учителя
Иллюстрации.
Планетарий
3. Закрепление изученного материала
Принцип конструирования карты звездного
неба
4. Доказательство теоремы о высоте полюса
мира. Анализ вида звездного неба на других
широтах
5. Самостоятельная работа
2
6. Домашнее задание
1
ИИСС «Планетарий»
Конспект урока
1. Продолжим изучение «астрономического языка». Для этого изобразим небесную сферу и
вспомним те точки и линии, которые мы уже знаем.
Вопросы к учащимся:
1. Что называют осью мира?
2. Что называется линией экватора?
3. Каким образом происходит вращение небесной сферы?
4. Каким образом движутся светила относительно экватора?
5. Назовите основное свойство небесной сферы. Сколько небесных сфер можно
себе представить, если у каждого человека по два глаза, а на Земле проживает
свыше 4 млрд. человек?
2.
Представим, что мы держим в руках отвес – груз, подвешенный на длинной нити.
Учитель берет в руку шарик на длинной нити – отвес.
Как направлена линия отвеса?
Линия, вдоль которой расположится отвес, называется отвесной линией.
Направление отвесной линии будет совпадать с направлением силы тяжести. Если принять
Землю за идеальный шар, то сила тяжести всегда направлена к центру Земли вдоль земного
радиуса, следовательно, отвесная линия совпадает с направлением земного радиуса в любой
точке земной поверхности. Причем, так как размеры Земли много меньше радиуса небесной
сферы, то точку наблюдения О можно считать центром небесной сферы.
Продолжим отвесную линию до пересечения с небесной сферой. Точка пересечения,
находящаяся над головой наблюдателя называется зенит, точка пересечения, лежащая под
ногами и скрытая земной поверхностью – надир.
Проведем плоскость через центр небесной сферы перпендикулярно отвесной линии, эта
плоскость является плоскостью истинного горизонта. Линия пересечения плоскости
истинного горизонта с небесной сферой – истинный (математический) горизонт (от
греческого «горизонтос» – разграничивающий).
2
ИИСС «Планетарий»
Истинный горизонт делит небесную сферу на две полусферы, одна из которых
находится над ним и доступна наблюдениям, а другая не видна, поскольку скрыта земной
поверхностью. Представьте, что на вас одета плоская «юбка» – вы находитесь в центре, и
видите только то, что выше неё. Если вы перемещаетесь, то и ваш горизонт
перемещается, кстати, положение экватора не зависит от положения наблюдателя.
Истинный горизонт нельзя смешивать с видимым горизонтом. Первый находится на
небесной сфере и является кругом, второй лежит на земной поверхности и на пересечении
местности имеет самую разнообразную форму. Поэтому истинный горизонт является
границей, ниже которой светила не видны. Особое свойство небесной сферы позволяет
считать плоскость истинного горизонта касательной к земной поверхности в месте
наблюдения.
Точки пересечения истинного горизонта с экватором называются точками востока и
запада.
Через две пересекающиеся прямые можно провести одну и только одну плоскость.
Плоскость, проходящая через отвесную линию и ось мира, называется плоскостью главного
3
ИИСС «Планетарий»
меридиана. Линия пересечения плоскости главного меридиана и небесной сферы называется
главный меридиан. Небесный меридиан делит небесную сферу на восточную и западную
полусферы.
Точки пересечения истинного горизонта с меридианом называются точками севера и
юга.
Заметим некоторую точку на небесной сфере – звезду. Теперь мысленно приведем
небесную сферу во вращение.
Вопросы к учащимся:
1.
Какую траекторию опишет звезда в течение суток?
Суточные траектории светил на небесной сфере называются суточными параллелями,
т. к. параллельны плоскости экватора. Явление, когда светило появляется над горизонтом,
называется восходом, скрывается – заход.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
В какой полусфере светило восходит, заходит?
Точки пересечения меридиана и суточных параллелей называются верхними и
нижними кульминациями.
В какой части небесной сферы находится светила, в течение суток незаходящие под
горизонт?
Что можно сказать о положении верхней и нижней кульминаций незаходящего
светила?
Укажите геометрическое место светил, у которых время нахождения над горизонтом
равно времени нахождения под горизонтом. Укажите положение верхней и нижней
кульминаций этих светил.
Где на небесной сфере расположены светила, которые не появляются над горизонтом
в течение суток, т. е. являются невосходящими?
Где находятся верхняя и нижняя кульминации невосходящих светил?
3.1
Возьмите накладной круг от подвижной карты звездного неба и. Окно в нем – это
область доступная наблюдениям, картон – это область под горизонтом, недоступная взгляду.
Край окна – горизонт. На нем вы видите точки севера, юга, востока и запада. Положите
накладной круг так, чтобы по внешнему кругу карты были видны только даты и месяца.
Совместите сегодняшнюю дату со временем 22 часа, обозначенным на накладном круге.
Вопросы к учащимся:
1.
Какое созвездие находится в восточной части неба, т. е. восходит? В западной части?
Кульминирует?
2.
Мысленно проведите линию, соединяющую точку севера и юга на накладном круге.
Что это за линия?
4
ИИСС «Планетарий»
Где тогда будет находиться зенит?
Какое созвездие в данное время находится в зените на нашей широте?
Охота Облонского и Левина. «Стало темнеть. Ясная, серебряная Венера низко на
западе уже сияла из-за березок своим нежным блеском, и высоко на востоке уже
переливался своими красными огнями мрачный Арктурус. Над головой у себя Левин
ловил и терял звезды Медведицы» Когда происходило описанное событие?1
3.
4.
5.
4.1 Для доказательства теоремы о равенстве высоты полюса мира над горизонтом
географической широте места наблюдения сделаем следующий чертеж. Учитель
выполняет поэтапно чертеж с краткими комментариями.
1)
2)
3)
4)
5)
Земля. Наблюдатель находится в точке О.
Земной радиус ОС совпадает с отвесной линией ZC.
Земная ось параллельна оси мира РО.
Небесный экватор ОQ перпендикулярен оси мира и параллелен земному экватору qq`.
NS – линия горизонта – касательная к поверхности Земли в точке наблюдения.
Угол между плоскостью горизонта и направлением на светило называется высотой.
Вопросы к учащимся:
1. Назовите угол на чертеже, который является высотой полюса мира над горизонтом?
Угол между плоскостью земного экватора и направлением на наблюдателя называется
географической широтой места наблюдения.
2. Какой угол на чертеже является географической широтой? (ОСq`).
Докажите, что угол h равен углу φ, т. е. географическая широта равна высоте северного
полюса мира.
NO – горизонт перпендикулярен отвесной линии OZ. Ось мира ОР перпендикулярна
экваторуOQ, а значит земному экватору qq`. Углы NOP и ZOQ или q`CO равны как углы с
соответственно перпендикулярными сторонами. Представим, что угол РОQ повернули на
угол h влево, тогда как раз сторона РО совпадет с NO, а QO с ZO.
Задачи из пособия для учителей и учащихся «Занимательные вопросы и задачи по астрономии», И. И.
Соколова, С. А. Кубышкина.
1
5
ИИСС «Планетарий»
Если наблюдатель находится на широте Москвы, равной 55˚, то на какой высоте над
горизонтом находится полюс мира?
Опишите суточное движение светил, видимое из Москвы.
4.2
Предположите, каким образом будут двигаться светила относительно горизонта на
других широтах.
Предположим, что наблюдатель переместился на северный полюс.
Вопросы к учащимся:
1. Чему равна географическая широта северного полюса?
2. Какова высота северного полюса над горизонтом?
3. Где точка зенита, надира?
4. Определите угол между небесным экватором и горизонтом.
5. Как в этом случае расположены суточные параллели светил?
6. Опишите по схеме предыдущего вопроса, что наблюдает человек, находящийся на
экваторе.
6
ИИСС «Планетарий»
7. «..Октябрь прошел, и в черном воздухе блестели мои родные звезды, холодные
сверкающие звезды созвездия Стрельца», – пишет один итальянский писатель.
Видно ли в это время в Италии созвездие Стрельца? Чтобы проверить нужно
взять накладной круг для 40.1
5.
Ответьте на вопросы теста.
Задание 1. Из правой колонки подберите правильное окончание фразе из левой колонки.
1. Отвесная линия это...
А....точки севера и юга.
2. Точкой зенита
Б...прохождение светила через небесный экватор.
называется…
В...плоскость, проходящая через отвесную линию и ось мира.
3. Точкой надира
Г...точка пересечения небесной сферы и оси мира.
называется…
Д...перпендикуляр, опущенный из центра светила на плоскость
4. Плоскостью горизонта
горизонта.
называется…
Е...прохождение светила через небесный меридиан
5. Истинный горизонт это... Ж...точки востока и запада.
6. Плоскостью небесного
З...точка пересечения небесной сферы с отвесной линией,
меридиана - это…
расположенная над головой наблюдателя.
7. Небесным меридианом
И...прямая линия, по которой направлена сила тяжести в
является …
данной точке Земли.
8. Кульминация - это...
К...плоскость перпендикулярная к отвесной линии и
9. Точками пересечения
проходящая через центр небесной сферы.
горизонта и небесного
Л...точка, диаметрально противоположная зениту.
экватора являются...
М...линия пересечения небесной сферы и плоскости горизонта
10. Точками пересечения
Н...линия пересечения плоскости небесного меридиана и
горизонта с меридианом
небесной сферы
являются ...
О. ..с востока на запад
11. Суточное вращение
П...с запада на восток.
небесной сферы
происходит…
Задание 2. Закончите начатые фразы, используя предложенные окончания2.
Кульминация, во время которой звезда занимает самое высокое
А. называется верхней
положение над горизонтом...
кульминацией.
У незаходящих звезд обе кульминации происходят...
Б. под горизонтом
У заходящих и восходящих в данном месте светил верхние
В. над горизонтом
кульминации происходят ...
Задание 3. Подберите правильный ответ2.
1. Все видимые наблюдателем звезды движутся
А. На экваторе.
параллельно горизонту слева направо. В каком
Б. На любой широте северного полушария
месте Земли это происходит?
Земли, кроме экватора и полюса.
2. Только что взойдя, звезда поднимается под
В. За северным полярным кругом.
прямым углом к горизонту. Где на Земле можно Г. На Северном полюсе.
наблюдать такое?
Д. На Южном полюсе.
Задание 4. Где бы вы искали Полярную звезду, если бы вы находились в следующих местах:
1. на северном полюсе
А. в точке зенита
2. на южном полюсе
Б. на высоте 40° над горизонтом
3. на экваторе
В. на горизонте
4. на широте 40°
Г. ее здесь нет
Задание 51.
Вариант 1
Вариант 2
1.
Восходящий вечером Арктур у 1. Вергилий, римский поэт 1 века до н. э.,
греков
считался
знаком
говорит. Что пахать землю надо в ту пору,
2
задания взяты из книги “Программированные задания по астрономии”, Е. П. Разбитная.
7
ИИСС «Планетарий»
приближения весны, а восходящий
утром
означал
время
сбора
винограда. В каких месяцах это
происходило бы в наше время?
(широта 40)
2.
В финской народной эпопее
«Калевала» есть такие строки:
«Коль Медведица так прямо
Головою к югу станет,
А хвостом своим на север –
Значит время подниматься…»
Определите сезон, о котором тут
говорится (широта 60).
когда блестит на небе Арктур: «… когда же не
будет плодородна, под самым Арктуром
довольно вспахать её будет легонько». В
каком бы месяце это происходило в наше
время? (широта 40)
2. Вот спор двух путешественников на
вершине Денежкина камня (Урал, широта 60,
вечер. Начало сентября): «Яркая точка, мигая,
повисла в темноте.
-Это Сириус восходит.
-Какой же это Сириус! Он на западе!»
Могла ли эта точка быть Сириусом?
Таблица 18
Ответы к тесту.
1
И
2
З
3
Л
4
К
5
М
Задание 1
6 7 8
В Н Е
9
Ж
10
А
11
О
1
А
8
Задание 2
2
3
В
В
3
1
Д
2
А
1
А
Задание 4
2 3 4
Г В Б