Небесная сфера
Когда мы наблюдаем небо, все астрономические объекты кажутся расположенными на куполообразной поверхности, в центре которой находится наблюдатель. Этот воображаемый купол образует верхнюю половину воображаемой сферы, которую называют «небесной сферой». Она играет фундаментальную роль при указании положения астрономических объектов.
Небе́сная сфе́ра - воображаемая вспомогательная сфера произвольного радиуса, на которую проецируются небесные светила: служит для решения различных астрометрических задач. За центр небесной сферы, как правило, принимают глаз наблюдателя. Для находящегося на поверхности Земли наблюдателя вращение небесной сферы воспроизводит суточное движение светил на небе. Площадь небесной сферы с учетом непостоянства значения размеров дуги равных склонений составляет 41252.96 кв. градусов.
Радиус небесной сферы может быть принят каким угодно: в целях упрощения геометрических соотношений его полагают равным единице.
Небесная сфера разделена небесным экватором.
центр небесной сферы может быть помещен в место:
где находится наблюдатель (топоцентрическая небесная сфера),
в центр Земли (геоцентрическая небесная сфера),
в центр той или иной планеты (планетоцентрическая небесная сфера),
в центр Солнца (гелиоцентрическая небесная сфера) или в любую др. точку пространства.
Каждому светилу на небесной сфере соответствует точка, в которой её пересекает прямая, соединяющая центр небесной сферы со светилом (с его центром). При изучении взаимного расположения и видимых движений светил на небесной сфере выбирают ту или иную систему координат, определяемую основными точками и линиями.
Представление о Небесной сфере возникло в глубокой древности; в основу его легло зрительное впечатление о существовании куполообразного небесного свода. Это впечатление связано с тем, что в результате огромной удалённости небесных светил человеческий глаз не в состоянии оценить различия в расстояниях до них, и они представляются одинаково удалёнными. У древних народов это ассоциировалось с наличием реальной сферы, ограничивающей весь мир и несущей на своей поверхности многочисленные звёзды. Таким образом, в их представлении небесная сфера была важнейшим элементом Вселенной.
История
Старинная карта небесных сфер
Представление небесной сферы
Небесную сферу можно изобразить на плоскости таким же образом, как сферическую Землю изображают на картах. В обоих случаях необходимо выбрать систему геометрической проекции. Первой попыткой представить участки небесной сферы на плоскости были наскальные рисунки звездных конфигураций в пещерах древних людей. В наши дни существуют различные звездные карты, изданные в виде рисованных или фотографических звездных атласов, покрывающих все небо.
Древние китайские и греческие астрономы представляли небесную сферу в виде модели, известной как «армиллярная сфера». Она состоит из металлических кругов или колец, соединенных вместе так, чтобы показать важнейшие круги небесной сферы. Сейчас нередко используют звездные глобусы, на которых отмечены положения звезд и основных кругов небесной сферы. У армиллярных сфер и глобусов есть общий недостаток: положение звезд и разметка кругов нанесены на их внешней, выпуклой стороне, которую мы рассматриваем снаружи, тогда как на небо мы смотрим «изнутри», и звезды нам кажутся размещенными на вогнутой стороне небесной сферы. Это иногда приводит к путанице направлений движения звезд и фигур созвездий.
Названия важнейших точек и дуг на небесной сфере
P,P" - полюсы мира, T,T" - точки равноденствия, E,C - точки солнцестояния, П,П" - полюса эклиптики, PP" - ось мира, ПП" - ось эклиптики, ATQT"- небесный экватор, ETCT" - эклиптика
Отвесная линия и связанные с ней (производные) понятия
Отвесная линия
Отве́сная ли́ния (или вертика́льная ли́ния) - прямая, проходящая через центр небесной сферы и совпадающая с направлением нити отвеса в месте наблюдения. Для наблюдателя, находящегося на поверхности Земли, отвесная линия проходит через центр Земли и точку наблюдения.
Зенит и надир
Отвесная линия пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках - зени́те, над головой наблюдателя, и нади́ре - диаметрально противоположной точке.
Вращение небесной сферы и связанные (производные) понятия
Ось мира
P,P" - полюсы мира, T,T" - точки равноденствия, E,C - точки солнцестояния, П,П" - полюса эклиптики, PP" - ось мира, ПП" - ось эклиптики, ATQT"- небесный экватор, ETCT" - эклиптика
Ось ми́ра - воображаемая линия, пересекающая небесную сферу в северном и южном полюсах (вокруг неё происходит вращение небесной сферы).
Полюсы мира
Ось мира пересекается с поверхностью небесной сферы в двух точках - се́верном по́люсе ми́ра и ю́жном по́люсе ми́ра. Северным полюсом называется тот, со стороны которого вращение небесной сферы происходит по часовой стрелке, если смотреть на сферу извне.
Небесный экватор
Небе́сный эква́тор - большой круг небесной сферы, плоскость которого перпендикулярна оси мира. Небесный экватор делит поверхность небесной сферы на два полушария: се́верное полуша́рие, с вершиной в северном полюсе мира, и ю́жное полуша́рие, с вершиной в южном полюсе мира.
Небесная сфера
Когда мы наблюдаем небо, все астрономические объекты кажутся расположенными на куполообразной поверхности, в центре которой находится наблюдатель.
Этот воображаемый купол образует верхнюю половину воображаемой сферы, которую называют «небесной сферой».
Элементы небесной сферы
Р – северный полюс мира
Истинный горизонт
N – точка севера
S – точка юга
Небесный меридиан
Р ’ – южный полюс мира
Полуденная линия
Z’ - надир
Небесная сфера играет фундаментальную роль при указании положения астрономических объектов.
Горизонтальные координаты
В горизонтальной системе координат положение объекта определяется относительно горизонта и относительно направления на юг (S).
Вертикал – круг высоты
Горизонтальные координаты
Положение звезды М задается ее высотой h (угловое расстояние от горизонта вдоль большого круга – вертикала) и азимутом А (измеренное к западу угловое расстояние от точки юга до вертикала).
Высота изменяется: от 0 ° до +90 ° (над горизонтом) от 0 ° до -90 ° (под горизонтом)
Азимут изменяется: от 0 ° до 360 °
Кульминации небесных тел
Двигаясь вокруг оси мира, светила описывают суточные параллели.
Кульминация – прохождение светила через небесный меридиан.
Кульминации небесных тел
В течении суток происходит две кульминации: верхняя и нижняя
У незаходящего светила обе кульминации над горизонтом. У невосходящего светила обе кульминации под горизонтом.
Но для некоторых задач астрономии система координат должна быть независимой от положения наблюдателя и времени суток. Такую систему называют «экваториальной».
Экваториальные координаты
Из-за вращения Земли звезды постоянно перемещаются относительно горизонта и сторон света, а их координаты в горизонтальной системе изменяются.
Небесный экватор
Склонение
α – прямое восхождение
Точка весеннего равноденствия
Круг склонения
Экваториальные координаты
Эклиптика - видимый путь Солнца по небесной сфере.
Экваториальные координаты
«Склонение» звезды измеряется ее угловым расстоянием к северу или югу от небесного экватора.
«Прямое восхождение» измеряется от точки весеннего равноденствия до круга склонения звезды.
«Прямое восхождение» изменяется от 0 ° до 360 ° или от 0 до 24 часов.
Эклиптика
Ось вращения Земли наклонена примерно на 23,5° относительно перпендикуляра, проведенного к плоскости эклиптики.
Пересечение этой плоскости с небесной сферой дает круг – эклиптику, видимый путь Солнца за год.
Эклиптика
Каждый год в июне Солнце высоко поднимается на небе в Северном полушарии, где дни становятся длинными, а ночи короткими.
Переместившись на противоположную сторону орбиты в декабре у нас на севере дни становятся короткими, а ночи – длинными.
Эклиптика
Всю эклиптику Солнце проходит за год, перемещаясь за сутки на 1 ° , побывав в течение месяца в каждом из 12 зодиакальных созвездий.
1 слайд
А.С.А. Небесная сфера Когда мы наблюдаем небо, все астрономические объекты кажутся расположенными на куполообразной поверхности, в центре которой находится наблюдатель. Этот воображаемый купол образует верхнюю половину воображаемой сферы, которую называют «небесной сферой». А.С.А.
2 слайд
3 слайд
Z - зенит Z’ - надир Истинный горизонт N – точка севера S – точка юга Р – северный полюс мира Р’ – южный полюс мира Небесный меридиан Полуденная линия Ось мира
4 слайд
А.С.А. Горизонтальные координаты Небесная сфера играет фундаментальную роль при указании положения астрономических объектов. В горизонтальной системе координат положение объекта определяется относительно горизонта и относительно направления на юг (S). А.С.А.
5 слайд
6 слайд
А.С.А. Положение звезды М задается ее высотой h (угловое расстояние от горизонта вдоль большого круга – вертикала) и азимутом А (измеренное к западу угловое расстояние от точки юга до вертикала). Горизонтальные координаты Высота изменяется: от 0° до +90° (над горизонтом) от 0° до -90° (под горизонтом) Азимут изменяется: от 0° до 360° А.С.А.
7 слайд
А.С.А. Кульминации небесных тел Кульминация – прохождение светила через небесный меридиан. Двигаясь вокруг оси мира, светила описывают суточные параллели. А.С.А.
8 слайд
9 слайд
А.С.А. Кульминации небесных тел В течении суток происходит две кульминации: верхняя и нижняя У незаходящего светила обе кульминации над горизонтом. У невосходящего светила обе кульминации под горизонтом. А.С.А.
10 слайд
А.С.А. Экваториальные координаты Из-за вращения Земли звезды постоянно перемещаются относительно горизонта и сторон света, а их координаты в горизонтальной системе изменяются. Но для некоторых задач астрономии система координат должна быть независимой от положения наблюдателя и времени суток. Такую систему называют «экваториальной». А.С.А.
11 слайд
А.С.А. P P’ Небесный экватор W E N S Круг склонения ɤ Точка весеннего равноденствия α α – прямое восхождение А.С.А.
12 слайд
А.С.А. Экваториальные координаты Эклиптика - видимый путь Солнца по небесной сфере. 21 марта эклиптика пересекает небесный экватор в точке весеннего равноденствия. А.С.А.
13 слайд
А.С.А. Экваториальные координаты «Прямое восхождение» измеряется от точки весеннего равноденствия до круга склонения звезды. «Склонение» звезды измеряется ее угловым расстоянием к северу или югу от небесного экватора. . «Прямое восхождение» изменяется от 0° до 360° или от 0 до 24 часов. А.С.А.
«Космические загадки» - Рассказать о необходимости изучать такие природные явления. В 1972 году к земле летел астероид размером 60-80 метров. Отец долго не соглашался, но наконец уступил желанию юноши. Астероиды. Возникновение метериотов. Но Фаэтон потерял путь среди небесных созвездий. Красивая легенда получила реальное научное обоснование и предположения о происхождении астероидов.
«Небеснi тiла» - Остання чверть. Березень. Сонце – одна із мільярдів зір нашої галактики. Пегас- одне із 88 відомих сузір`й зіркового неба. Повне затемнення Сонця у Франції в 1999 р. Весна. Ще Галілео Галілей, вивчаючи Сонце за допомогою телескопа, помітив на ньому плями. Він ділить нашу планету на дві півкулі. Презентація “ Небесні тіла ”.
«Точки небесной сферы» - Экваториальные координаты Солнца в течении года непрерывно изменяются. В день зимнего солнцестояния 22 декабря склонение Солнца? = -23°27?. Взаимное расположение небесного экватора и эклиптики. Положение светил на небесной сфере определяется экваториальными координатами. Эклиптика – видимый годовой путь центра солнечного диска по небесной сфере.
«Происхождение галактик» - Количество звезд и размеры галактик могут быть различными. Эллиптические галактики. Размеры галактик от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч световых лет. Сейчас считается что ядра некоторых галактик представляют собой квазары. Эволюция галактик. Наша Галактика также относится к спиральным галактикам с перемычкой.
«Малые тела солнечной системы» - Виды малых тел. Метеориты. Астероиды. Кометы являются одними из самых эффектных тел в Солнечной системе. Поверхность Земли постоянно бомбардируется небесными телами самых разных размеров. Астероиды – малые тела Солнечной системы. Кометы. Кометы Астероиды Метеориты. Малые тела. Кометы – источники жизни.
«Падение метеорита» - Однако метеориты - единственные внеземные тела, доступные для непосредственного изучения. Метеориты падают очень часто. Падение метеоритов. Презентация по Астрономии. Аризонский метеоритный кратер. Угроза: Мифы или реальность. Метеориты летят со скоростью от 15 до 80 км/сек. Подготовил Матвеев Александр Команда «Реальность».
Всего в теме 14 презентаций
Описание презентации по отдельным слайдам:
1 слайд
Описание слайда:
2 слайд
Описание слайда:
Астрономия- наука о Вселенной, изучающая строение, происхождение и развитие небесных тел и систем.
3 слайд
Описание слайда:
1. Аристотель в IV в. до н. э. считал, что Земля находится в центре мира, а Солнце, Луна, звёзды, прикреплены к прозрачным хрустальным сферам и обращаются вокруг неё. Наблюдая затмения Луны, он сделал вывод, что Земля имеет шарообразную форму. Земной мир, по Аристотелю, состоит из земли, воздуха, воды и огня. Небесный мир состоит из особой субстанции - plenea, некоего подобия эфира.
4 слайд
Описание слайда:
2. Во II в. н. э. александрийский астроном Птолемей на основе идей Аристотеля и других учёных создал геоцентрическую систему мира. Согласно теории Птолемея, число небесных сфер равно 55. Геоцентрическая система мира не могла объяснить движение планет и ряд других наблюдаемых явлений.
5 слайд
Описание слайда:
3. Н. Коперник в 1543 г. издал книгу «Об обращении небесных кругов», в которой показал, что движение небесных тел легко объяснить на основе гелиоцентрической системы мира, согласно которой Солнце находится в центре мира. Коперником и его учениками были сделаны расчёты будущих положений небесных тел, которые оказались достаточно точными. Учение Коперника было отвергнуто католической церковью, которая видела в нём противоречие с Библией, в которой утверждалось, что в центре Вселенной находится человек.
6 слайд
Описание слайда:
4. Джордано Бруно добавил к учению Коперника ряд новых идей. Согласно Бруно, во Вселенной много систем подобных солнечной. Вокруг звёзд обращаются планеты. Звёзды рождаются и погибают, так что жизнь во Вселенной бесконечна. Джордано Бруно был объявлен еретиком, несколько лет скрывался, инквизиция обманом заманила его в Италию. От Джордано Бруно потребовали отречься от своих взглядов, но он продолжал настаивать на справедливости своих идей и 17 февраля 1600 г. был казнен в Риме. Эта казнь не только не остановила распространения идей Бруно, но, наоборот, вызвала большой общественный интерес к ним.
7 слайд
Описание слайда:
5. В 1557 г. датский астроном Тихо Браге обнаружил ошибки в вычислениях Коперника. В 1577 г. он вычислил положение комет. Полученные им результаты противоречили и теории Птолемея, согласно которой кометы появляются в пустом пространстве между Луной и Землей. Тихо Браге создал планетную систему, составил большой каталог неподвижных звёзд. Для помощи в вычислениях он пригласил Иоганна Кеплера, поставил перед ним задачу определения траектории планет.
8 слайд
Описание слайда:
6. После смерти Тихо Браге Иоганн Кеплер продолжил работу по анализу огромного количества результатов наблюдений, которые ему оставил Браге. В 1619 г. он опубликовал работу, в которой были сформулированы три знаменитых закона (законы Кеплера).
9 слайд
Описание слайда:
7. 10 ноября 1619 г. в Баварии Рене Декарт принял решение создать аналитическую геометрию и использовать математические методы в философии. Главный принцип своей философии он выразил следующим широко известным афоризмом: «Я мыслю, следовательно, я существую». Любые высказываемые идеи, по Декарту, верны, если они ясны и определённы. Он рассматривал всю Вселенную как механизм. Бог создал материю и наделил её движением, после этого мир стал развиваться по законам механики. Из мира, состоящего из материальных частиц, Декарт создал Вселенную Коперника такой, какой мы её наблюдаем. Итак, к середине XVI в. Вселенная из замкнутой превратилась в открытую, в основном, пустую, в которой частицы движутся и сталкиваются, а между двумя столкновениями движутся с постоянной скоростью.
10 слайд
Описание слайда:
8. В 1632 г. итальянский учёный Галилео Галилей выпустил книгу «Диалог о двух главнейших системах мира - Птолемеевой и Коперниковой». В этой книге гелиоцентрическая система Коперника явно побеждала геоцентрическую систему Птолемея. Сам Галилей был сторонником гелиоцентрической системы, так как его наблюдения за Солнцем, Луной, Венерой и Юпитером при помощи созданного им телескопа показали наличие спутников у Юпитера, существование фаз у Венеры подобно лунным, и то, что Солнце вращается вокруг оси. Все его наблюдения показывали, что Земля не обладает особыми преимуществами, а ведёт себя так же, как и другие планеты. Галилея вызвали на суд инквизиции, где под страхом пыток и казни, он отрёкся от «ереси», над ним был установлен строгий надзор, и он уже не мог заниматься исследованиями. (В 1982 г. папа римский Иоанн Павел признал ошибку церкви и снял с Галилея все обвинения.)
11 слайд
Описание слайда:
9. Окончательное торжество гелиоцентрической системы наступило после открытия И. Ньютоном закона всемирного тяготения. На основании этого закона можно было вывести законы Кеплера, дать точное описание движения небесных тел.
12 слайд
Описание слайда:
10. Но, несмотря на стройность и аргументированность теории Ньютона, существовало явление, подтверждающее сомнения относительно суточного вращения Земли. Если бы Земля вращалась, то положение звёзд должно было бы изменяться. Однако казалось, что изменений нет. Первое экспериментальное доказательство движения Земли вокруг Солнца было сделано в 1725 г. английским астрономом Джеймсом Брадлеем. Он обнаружил смещение звёзд. Звёзды смещаются от среднего положения на 20" в направлении вектора скорости Земли (явление аберрации света). В 1837 г. российский астроном В.Я. Струве измерил годичный параллакс звезды Вега, что позволило определить скорость вращения Земли. В настоящее время ни у кого не вызывает сомнений факт вращения Земли вокруг собственной оси и её вращение вокруг Солнца. На основании этих фактов объясняются многие явления происходящие на Земле.
13 слайд
Описание слайда:
11. Самое активное развитие астрономии приходится на ХХ в. Этому способствовало создание оптических и радиотелескопов с высоким разрешением, а также возможность исследований с искусственных спутников Земли, которые позволили проводить наблюдения вне атмосферы. Именно в ХХ в. был открыт мир галактик. Исследование спектров галактик позволило Э. Хабблу (1929) обнаружить общее расширение Вселенной, предсказанное А.А. Фридманом (1922) на основе теории тяготения А. Эйнштейна. Были открыты новые виды космических тел: радиогалактики, квазары, пульсары и др. Также были разработаны основы теории эволюции звёзд и космогонии Солнечной системы. Крупнейшим достижением астрофизики ХХ в. стала релятивистская космология - теория эволюции Вселенной в целом.
14 слайд
Описание слайда:
Отто Юльевич Шмидт (1891 - 1956) - российский учёный, государственный деятель, один из организаторов освоения Северного морского пути. Являлся организатором и руководителем многих экспедиций на Северный полюс, в частности, экспедиций на «Седове» (1929 - 1930), «Сибирякове» (1932), «Челюскине» (1933 - 1934), воздушной экспедиции по организации дрейфующей станции «СП-1» (1937). Разрабатывал космогоническую гипотезу образования тел Солнечной системы в результате конденсации околосолнечного газово-пылевого облака. Труды по высшей алгебре (теории групп). В 1935 г. О.Ю. Шмидт был избран академиком, с 1935 по 1942 гг. являлся вице-президентом АН СССР. В 1937 г. был удостоен звания Герой Советского Союза. В 1932 - 1939 гг. был начальником Главсевморпути. Огромной заслугой О.Ю. Шмидта было создание Большой Советской Энциклопедии, основателем и главным редактором которой он был с 1924 по 1942 гг.
15 слайд
Описание слайда:
Фред Хойл (Hoyle) (р. 1915 г) - английский астрофизик. Труды по звёздной и планетной космогонии, теории внутреннего строения и эволюции звёзд, космологии. Хойл является автором многих научно-фантастических произведений.
16 слайд
Описание слайда:
Астрометрия – наука об измерении пространства и времени. Теоретическая астрономия –дает методы для определения орбит небесных тел по их видимым положениям, и методы вычисления эфемерид по известным элементам их орбит. Небесная механика- изучает законы движения небесных тел под действием сил всемирного тяготения, определяет массы и форму небесных тел и устойчивость их систем. Астрофизика- изучает строение, физические свойства и химический состав небесных объектов. Звездная астрономия- изучает закономерности пространственного распределения и движения звезд, звездных систем и межзвездной материи. Космогония- рассматривает вопросы происхождения и эволюции небесных тел Космология- изучает общие закономерности строения и развития Вселенной.
17 слайд
Описание слайда:
Темной ночью мы можем увидеть на небе около 2500 звёзд, которые отличаются по блеску и цвету. Кажется они прикреплены к небесной сфере и вместе с ней обращаются вокруг Земли. Чтобы ориентироваться среди них, небо разбили на 88 созвездий. Во II в до н.э. Гиппарх разделил звёзды по блеску на звёздные величины, самые яркие он отнес к звездам первой величины, а самые слабые, едва видимые невооруженным глазом к звездам шестой величины. Особое место среди созвездий занимают 12 зодиакальных, через которые проходит годичный путь Солнца – эклиптика.
18 слайд
Описание слайда:
Созвездия - это набор ярких звёзд, соединённых в фигуры, названные именами персонажей древних мифов и легенд, животных или предметов.
19 слайд
Описание слайда:
Звёзды созвездий обозначаются буквами греческого алфавита. α - самая яркая звезда созвездия; β - менее яркая; γ - менее яркая, чем β; δ, ε, ζ и т. д. В некоторых созвездиях наиболее яркие звёзды имеют собственные имена, например, Вега (α- звезда в созвездии Лира), Денеб (α- звезда в созвездии Лебедя).
20 слайд
Описание слайда:
21 слайд
Описание слайда:
22 слайд
Описание слайда:
23 слайд
Описание слайда:
24 слайд
Описание слайда:
25 слайд