Движение Луны

Урок 6. Движение Луны.
Тема. Движение Луны.
Цели урока.
Учащиеся должны усвоить:
1. Причины наблюдения с Земли только одного полушария Луны.
2. Причины изменения вида Луны.
3. Понятия: фаза Луны, синодический месяц, сидерический месяц, восходящий и нисходящий узлы, драконический месяц.
Основные понятия. Фазы Луны, синодический месяц, сидерический месяц, узлы лунной
орбиты, драконический месяц.
Демонстрационный материал. Планетарий. Иллюстрации. Модели.
Самостоятельная деятельность учащихся. Выполнение тестовых заданий.
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
ис- ВреПриемы и меКраткое содержание урока
пользования
мя,
тоды
планетария
мин
1. Изучение нового материала
25
Объяснение
учителя
 Сидерический месяц.
Модели «От Движение Луны вокруг своей оси.
крытая астро Фазы Луны. Синодический месяц.
номия»
 Сравнение продолжительности синодиче- иллюстрации
ского и сидерического месяцев.
 Лунный путь. Узлы. Драконический месяц.
2. Самостоятельная работа по выполнению те15
Объяснение
стовых заданий
учителя
3. Домашнее задание по практическому наблю5
Запись на досдению движения Луны
ке учителя
Конспект урока.
1.1 Ближайшее к Земле небесное тело – Луна, является единственным спутником нашей
планеты и, в отличие от Солнца, действительно движется по небесной сфере.
Период обращения Луны вокруг Земли относительно звезд называется сидерическим месяцем, который равен 27,32 земных суток.
Задание учащимся
1.
Определите смещение Луны в течение суток. (Если разделить угловой путь
Луны в 3600 на период её обращения, то суточное смещение Луны составляет немногим более 130.)
2.
Определите смещение Луны за 1 час. (Около 1,50 за час.)
Так как видимый угловой диаметр лунного диска равен также примерно 0,5 0, то даже
часовое смещение Луны видимо невооруженным глазом. Луна перемешается по небу в
направлении с запада к востоку. В следующий вечер в те же часы суток Луна будет находиться значительно восточнее, чем накануне, и взойдет над горизонтом позже, чем в
предыдущий вечер примерно на 50 минут.
1
1.2
Луна медленно вращается вокруг своей оси. Период вращения у Луны равен 27,3
дня, что в точности совпадает с её орбитальным периодом. Т. е. такое же количество времени Луне требуется для полного оборота и вокруг Земли и вокруг собственной оси.
Совпадение периода вращения Луны и периода её обращения не является случайностью, а обусловлено гравитационным действием Земли на Луну. Вследствие приливного воздействия Земли на Луну, вращение Луны замедлялось и, в конце концов, вообще
прекратилось по отношению к Земле – но не по отношению к Солнцу.
Из-за такого синхронного вращения Луна всегда повернута к Земле одной и той же
стороной. Это означает, что в течение месяца вы наблюдаете одни и те же черты «лунного
лица» и никогда не видите её «затылок».
Рассмотрим точку А на Луне (рис. 1).
Рис. 1. Движение Луны вокруг своей оси синхронизировано с движением вокруг Земли
Допустим, Луна не вращается вокруг своей оси. Через неделю Луна сместится
примерно на 90 по орбите вокруг Земли.
 Где будет находится точка А?
 Представим, что за это же время – неделю - Луна повернулась вокруг своей оси тоже
на 90. Какое положение теперь занимает точка А?
Также дети, когда водят хоровод вокруг новогодней елки, всегда повернуты лицом
к елке. Если посмотреть на хоровод сверху, то можно заметить, что за один и тот же промежуток времени ребенок поворачивается на 360˚ вокруг своей оси и вокруг елки.
Задание учащимся
Чему равна продолжительность солнечных суток на Луне? (Сидерическому месяцу)
1.3 Луна изменяет свое положение на небе не только относительно звезд, но и относительно Солнца. А так как Луна сама не излучает, а отражает солнечный свет, то в зависимости от положения Луны относительно Солнца, с Земли мы видим в различных пропорциях освещенную и неосвещенную её части.
Видимая в солнечном освещении
часть лунного диска называется её лимбом.
Линия, разделяющая освещенную и неосвещенную части наблюдаемого диска
Луны, называется терминатором. Отношение освещенной части наблюдаемого диска
Луны к диаметру диска Луны называется
фазой Луны. Лунную фазу характеризуют
также возрастом Луны, т. е. числом дней,
протекших после очередного новолуния.
Рис. 2 Определение лунной фазы
Подробнее рассмотрим положения Луны относительно Солнца и Земли.
2
1.
Рассмотрим положение (рис.3), когда Луна находится между Солнцем и Землей,
(из-за наклона своей орбиты проходит выше или ниже Солнца, но об этом позже).
Рис. 3. Положение Солнца, Луны и Земли в новолуние
 Какое полушарие Луны освещается Солнцем? (То, которое повернуто к Солнцу, верхнее на рисунке).
 Какое полушарие наблюдается с Земли? (То, которое повернуто к Земле, нижнее на
рисунке)
Получается, что к нам повернуто полушарие, которое не освещается, и поэтому Луна
не видна. Такая фаза называется новолуние.
Зафиксируем такое положение Земли, Луны и Солнца и определим время восхода и
захода Луны (рис. 4). Вообразим, что Земля вращается вокруг своей оси, соответственно
перемещается плоскость горизонта. Видно, что при новолунии Луна восходит и заходит
почти одновременно с Солнцем и находится на небе днем.
Рис 4. В новолуние Луна восходит одновременно с Солнцем на востоке
2.




После новолуния Луна постепенно отходит к востоку от Солнца. (Рис. 5)
Рис. 5. Молодая Луна
Какое полушарие Луны освещается Солнцем?
Какое полушарие наблюдается с Земли?
Что видит земной наблюдатель? (Только ту часть обращенного к нам полушария, которая освещена, т. е. узкий серп)
В какую сторону обращена выпуклость серпа? (К Солнцу).
3

Используя прием с «подвижным горизонтом», определите время восхода Луны. (Видна
по вечерам в западной области неба. Через полтора-два часа после захода Солнца
Луна тоже заходит за горизонт).
Рис 6. Молодая Луна восходит позже Солнца примерно на два часа
3.
По мере смещения Луны к востоку от Солнца видимая с Земли освещенная часть
лунной поверхности увеличивается, лунная фаза растет (рис.7). Через неделю после новолуния, когда Луна отойдет на 90˚ от Солнца, уже видна вся правая половина лунного диска - наступает фаза первой четверти. В этой фазе сначала восходит Солнце, наступает
день, затем почти в полдень восходит Луна, к вечеру она видна в южной части неба и заходит ночью.
Рис. 7 Положение и вид Луны в фазе первой четверти
4.
Через 14–15 суток после новолуния Луна приходит в противостояние с Солнцем, т.
е. находится в противоположной части неба (рис.8). Наступило полнолуние, т. к. Солнце
освещает всё лунное полушарие, обращенное к Земле. Поскольку полная Луна находится
в противоположной Солнцу области неба, то она восходит при заходе Солнца, заходит
при его восходе, а в середине ночи вида в южной стороне неба.
Рис.8 Положение и вид Луны в полнолуние
4
5.
Примерно еще через неделю, когда угловое расстояние между Луной и Солнцем
сократится до 90˚, наступает фаза третьей или последней четверти, при которой Луна
восходит вблизи полуночи, к восходу Солнца она оказывается в южной половине неба,
заходит Луна днем.
6.
При дальнейшем сближении Луны с Солнцем ее убывающие фазы становятся серповидными с выпуклостью влево (к востоку). Луна восходит и видна в восточной стороне
неба незадолго до восхода Солнца, заходит днем перед его заходом и вскоре снова вступает с ним в соединение.
Период, за который Луна занимает то же положение относительно Солнца,
называется синодическим месяцем. Период смены лунных фаз (синодический месяц),
продолжительнее сидерического месяца и равен 29,53 дня.
Интерактивная модель «Фазы Луны». На модели демонстрируется и ещё раз обсуждается
изменение вида лунного диска в зависимости от её положения относительно Солнца и
Земли.
1.4 Разберемся в причинах различия сидерического и синодического месяцев (рис.9).
Представим себе, что в некоторый момент времени Луна (Л 1 ) в полной фазе видна с Земли в зодиакальном созвездии Льва – положение 1.
За сидерический месяц Земля пройдет по своей орбите путь 27˚ (1 за сутки) и окажется в
положении 2. Луна, совершив в том же направлении один оборот вокруг Земли, вернется в
прежнюю точку своей орбиты (Л 2 ) и снова будет видна в созвездии Льва, но уже в меньшей фазе, так как ее противостояние Солнцу еще не наступило. Чтобы вновь настало полнолуние, Луне нужно достичь положения Л, т. е. пройти дугу Л 2 Л = 27˚.
5
Рис. 9 Различие в продолжительности сидерического и синодического месяцев
Так как среднее суточное смещение Луны равно 13,2, а Земли в том же направле27
нии - 1˚, то дугу в 27˚ Луна пройдет за промежуток времени
= 2,21 сут. За этот ин13,2  1
тервал времени Земля переместится в положение 3, а Луна в положение Л 3 и опять будет
в полной фазе, но уже в созвездии Девы. Таким образом, синодический месяц равен 27,3 +
2,21, т. е 29 суток 12 часов 44 минуты.
1.5 Изобразим лунный путь на небесной сфере (рис.10).
Рис. 10 Лунный путь и эклиптика на небесной сфере
Наклонение лунного пути к эклиптике составляет в среднем 5˚09 (с колебаниями от 4˚59
до 5˚19). Вследствие малого наклона плоскости лунной орбиты к плоскости эклиптики,
Луна также проходит по зодиакальным созвездиям. Следовательно, одинаковые фазы
наступают в различных точках лунной орбиты и поочередно во всех зодиакальных созвездиях. Или, полная Луна повторяет по небу суточный путь Солнца, проходимый им за полгода до этого. Этим и объясняется, почему на протяжении года условия видимости Луны в
одной и той же фазе различны: зимой, когда Солнце проходит по южным (летним) зодиакальным созвездиям и его суточный путь над горизонтом низок и короток, полная Луна
перемещается по северным (зимним) зодиакальным созвездиям, высоко поднимается и
подолгу находится над горизонтом. Летом - картина противоположная: полная Луна повторяет зимний суточный путь Солнца и не удаляется далеко от горизонта.
6
Точки пересечения траектории Луны с эклиптикой в двух диаметрально противоположных точках, называемых лунными узлами.
В одном из них, восходящем узле, Луна поднимается над эклиптикой (т.е. переходит к северу от нее), а в нисходящем узле опускается под нее (т. е. переходят к югу от эклиптики). Промежуток времени, спустя который Луна возвращается к тому же узлу своей
орбиты, называется драконическим месяцем и равен 27,212220 суток.
Наносить лунный путь на карту нецелесообразно, т. к. плоскость лунного пути сравнительно быстро поворачивается с востока к западу (т. е. навстречу движению Луны), поэтому лунные узлы непрерывно перемещаются по эклиптике в том же направлении. Через
27,21 суток Луна пересекает эклиптику в точке, смещенной на 1,5° к западу и незримо
описывает новую траекторию. А за год узлы лунной орбиты передвигаются вдоль эклиптики почти на 20°. Можно представить (рис. 11) , что узлы лунной орбиты непрерывно
перемещаются слева направо вдоль эклиптики навстречу Солнцу. Промежуток времени,
за который центр диска Солнца проходит через один и тот же узел лунной орбиты, называется драконическим годом. Он равен 346,62 суток.
Рис.11 Смещение лунных узлов
Домашнее задание учащимся
1. Заметить и зарисовать положение Луны на небе относительно ярких звезд в течение
трех вечеров в одно и то же время. Изменяется ли положение Луны в течение суток, в каком направлении? Изменяется ли положение Луны в разные вечера в то же время суток?
2. В темное время суток расположите включенную лампу в комнате на расстоянии 3-4
м от себя. Перемещая вокруг себя в руке мяч, наблюдайте за видом его освещенной части.
Тест «Движение Луны»
1. Луна изменяет свой вид вследствие:
1) вращения Земли вокруг своей оси;
2) обращения Земли вокруг Солнца;
3) движения Луны вокруг Земли;
4) обращения Земли вокруг Солнца и движения Луны вокруг Земли.
2. Наблюдатель на Земле может видеть только одно полушарие Луны, так как...
1) период вращения Луны меньше периода ее обращения вокруг Земли.
2) период вращения Луны больше периода ее обращения вокруг Земли.
3) период вращения Луны равен периоду ее обращения вокруг Земли.
4) Луна не вращается.
3. При данном расположении светил, в какой фазе находится Луна? (рис.1)
7
1) новолуние;
2) первая четверть;
3) последняя четверть
4) полнолуние
4. На рисунке 2 слева показано взаимное расположение Солнца, Луны и Земли. Какой вид
имеет Луна для земного наблюдателя? (Ответ на рис. 3 внизу)
5. Узлами лунной орбиты называются точки пересечения....
А) орбиты Луны с эклиптикой.
Б) орбиты Луны с небесным экватором.
В) орбиты Луны с истинным горизонтом.
Г) орбиты Луны с главным меридианом.
6. На рисунке 4 справа показан вид Луны для земного наблюдателя
в некоторый момент времени. Укажите, в каком положении находится Луна относительно Земли и Солнца на нижнем рисунке 5.
А) 1
Б) 2
В) 3
Г) 4
7. Во время последней четверти....
А) Луна восходит и заходит почти одновременно с Солнцем и находится на небе днем.
Б) Луна восходит днем и заходит ночью.
В) Луна восходит при заходе Солнца, заходит при его восходе.
Г) Луна восходит вблизи полуночи и заходит днем.
8. Для наблюдателя, находящегося на Земле, Луна видна в первой четверти. В какой фазе
это время увидит Землю наблюдатель, находящийся на Луне?
А) «новоземлие»
Б) первая четверть
В) последняя четверть
Г) «полноземлие»
9. Период обращения Луны по своей орбите относительно Солнца называется:
А) драконический месяц
Б) сидерический месяц
8
В) синодический месяц
Г) сутки
Д) год
10. Приведите в соответствие определения данным понятиям
1. Сидерический месяц
А. Период смены лунных фаз
2. Синодический месяц
Б. Период обращения Луны вокруг Земли относительно
звезд
3. Драконический месяц
В. Период обращения Луны вокруг Земли относительно
Солнца
Г. Период обращения Луны вокруг своей оси
Д. Интервал времени, спустя который Луна возвращается к
тому же узлу лунной орбиты.
9