Prepodavanie astronomii v shkole (sbornik statei)| << Predydushaya |
2. KARTA DVIZhENIYa PLANET
Trudnym materialom dlya ponimaniya uchashimisya yavlyaetsya ustanovlenie svyazi mezhdu istinnymi dvizheniyami planet po orbitam vokrug Solnca i vidimymi s Zemli peredvizheniyami planet po zodiakal'nym sozvezdiyam. Nablyudeniya dayut tol'ko vidimye dvizheniya. Teoriya pozvolyaet ustanovit' istinnye puti dvizheniya planet vokrug Solnca.
Uchashiesya dolzhny naglyadno predstavlyat' sebe odnovremenno kartinu oboih dvizhenii. Dlya etogo neobhodimo dat' im sootvetstvuyushee posobie, na kotorom byli by izobrazheny istinnye i vidimye dvizheniya planet, a takzhe viden sposob perehoda ot istinnogo dvizheniya k vidimomu i naoborot. Horosho, kogda eti dvizheniya i sposob perehoda rassmatrivayutsya ne na razroznennyh risunkah i shemah, otnesennyh k razlichnym momentam vremeni, a v obshem plane raspolozheniya planet na dannyi den'.
Populyarizatorami i metodistami astronomii mnogo sdelano dlya naglyadnogo predstavleniya o haraktere dvizheniya planet. Iz vsego mnogoobraziya sposobov illyustracii dvizheniya planet (risunki, karty, tablicy, kinofil'my, modeli, makety i t. d.) sleduet vydelit' tri vazhnyh dlya prepodavatelya astronomii momenta:
1) Ochen' polezno dlya uchashihsya poznakomit'sya so vzaimnym raspolozheniem planet na orbitah i ih otnositel'nymi peredvizheniyami. Risunki solnechnoi sistemy dany vo vseh uchebnikah astronomii i v razlichnoe vremya izdannyh naglyadnyh tablicah.
Uchitel' vsegda imeet vozmozhnost' (naprimer, s pomosh'yu fishek) otmechat' polozhenie planet na orbitah v zhelaemye dni i perenosit' otmetki s techeniem vremeni, berya dannye iz "Astronomicheskogo kalendarya VAGO" ili iz "Astronomicheskogo ezhegodnika SSSR". Chtoby tablicy geliocentricheskih dolgot planet byli bolee dostupny dlya prepodavatelei astronomii srednih shkol, ih sleduet pechatat' v "Shkol'nom astronomicheskom kalendare".
V uchebnikah zhe astronomii i v nauchno-populyarnoi literature pri pechatanii planov solnechnoi sistemy, chtoby oni ne ostavalis' "besplanetnymi" i "vnevremennymi", sledovalo by prostavlyat' izobrazheniya ili obsheprinyatye znaki planet s godovymi otmetkami ih mestopolozheniya na orbitah na posleduyushii ryad let. Periody obrasheniya Yupitera i sleduyushih za nim udalennyh planet pozvolyayut prostavlyat' takie otmetki na znachitel'nyi promezhutok vremeni. Chtoby otmetki mestopolozhenii Merkuriya, Venery, Marsa, prostavlennye na 4-6 let vpered (uchebniki rasschitany na ryad let), ne nakladyvalis' drug na druga na orbitah, dlya nih luchshe davat' kratkie tablicy geliocentricheskih dolgot. Tak kak geliocentricheskie dolgoty Zemli dlya odnih i teh zhe kalendarnyh dat posleduyushih let koleblyutsya neznachitel'no (v uchebnyh celyah kolebaniyami mozhno prenebrech') i otmetkami dlya Zemli prihoditsya pol'zovat'sya chashe, to dlya nee luchshe dat' otdel'nuyu bolee podrobnuyu tablicu s otmetkami cherez 4-10 dnei.
2) U prepodavatelya astronomii imeetsya vozmozhnost' na zvezdnyh kartah otmechat' vidimye polozheniya planet v zhelaemyi moment (naprimer, s pomosh'yu fishek), berya dannye iz astronomicheskih kalendarei.
Peredvigaya fishki soglasno tablicam pryamyh voshozhdenii i sklonenii, mozhno prosledit' vidimye godichnye dvizheniya planet po zodiakal'nym sozvezdiyam.
Metodicheskim nedostatkom izdayushihsya zvezdnyh kart v ispol'zovanii ih v srednei shkole dlya nablyudeniya vidimogo dvizheniya planet yavlyaetsya to, chto ekliptika predstavlena na nih v vide sinusoobraznoi krivoi. Uchashiesya dolzhny imet' horoshee voobrazhenie, chtoby predstavit' sebe ellipsoidal'noe dvizhenie planet v proekcii na sferu v vide vozvratno-postupatel'nyh neravnomernyh peredvizhenii po vozvyshennosti i vpadinam etoi sinusoobraznoi krivoi.
Dlya nablyudeniya vidimogo dvizheniya planet na zvezdnyh kartah luchshe ispol'zovat' proekciyu, pri kotoroi zodiakal'nye sozvezdiya raspolozheny v vide kol'ca, a ekliptika predstavlena okruzhnost'yu.
Zvezdnye karty v podobnoi proekcii eshe ne izdavalis'.
3) Tret'im ochen' vazhnym momentom yavlyaetsya ustanovlenie svyazi mezhdu istinnymi i vidimymi dvizheniyami planet. V uchebnikah obyknovenno razbiraetsya sluchai obrazovaniya petli (daetsya obshii risunok) gipoteticheskoi planetoi, bezotnositel'no k kakoi-to opredelennoi date i opredelennomu mestu. Dalee v vide illyustracii daetsya karta godichnogo puti planety (chashe Marsa), imevshego mesto v deistvitel'nosti. V zadachu uchebnika vhodit ob'yasnenie tol'ko mehanizma obrazovaniya petli, a kakaya poluchaetsya petlya, na fone kakih sozvezdii v kazhdom otdel'nom sluchae s lyuboi iz planet -eto zadacha sootvetstvuyushego posobiya. Vazhnost' sozdaniya podobnyh posobii osoznavalas' mnogimi populyarizatorami astronomii posle revolyucionnogo perevorota, sovershennogo Kopernikom vo vzglyadah na stroenie mira. V XVII-XVIII vv. mnogo bylo sdelano ob'emnyh modelei iz latuni s celoi sistemoi peredatochnyh mehanizmov.Podobnye modeli mozhno videt' teper' v muzeyah i v ryade astronomicheskih kabinetov. Eti modeli, kak pravilo, sdelany bez sohraneniya proporcii orbit i sluzhili tol'ko dlya priblizhennogo kachestvennogo resheniya zadachi. V Moskovskom planetarii mozhno videt' ploskostnuyu model', kotoraya takzhe daet tol'ko kachestvennoe reshenie zadachi.
Dva sposoba naglyadnogo kolichestvennogo resheniya s pomosh'yu grafikov predlozheny prof. M. E. Nabokovym. Ezhegodno v zhurnale "Fizika v shkole" pechataetsya sostavlyaemyi im "Astronomicheskii tabel'-kalendar'".
V pervom variante put' resheniya zadachi takov: na plane solnechnoi sistemy po izvestnym iz astronomicheskogo kalendarya (ili vychislennym samostoyatel'no po formulam) geliocentricheskim koordinatam prostavlyayutsya otmetki na orbitah. Dalee s pomosh'yu transportira nahodyatsya ugly geocentricheskih dolgot, soglasno kotorym delayutsya otmetki na razbitoi na gradusy ekliptike. Vo vtorom variante nahodit' geocentricheskie dolgoty po izvestnym geliocentricheskim prof. M. E. Nabokov predlagaet graficheskim sposobom s pomosh'yu ezhegodno vychislyaemoi i vycherchivaemoi nomogrammy.
V nashei "Karte dvizheniya planet" sdelana popytka uchest' i obobshit' vse to polozhitel'noe, chto sozdano metodistami i populyarizatorami astronomii po etomu voprosu, i ustranit' po mere vozmozhnosti imevshiesya nedostatki.
V "Karte" odnovremenno pokazany deistvitel'nye i vidimye dvizheniya planet, a takzhe sposob perehoda ot odnogo nablyudaemogo dvizheniya ko vtoromu i naoborot.
OPISANIE KARTY .
Karta raspolozhena na dvuh listah. Na osnovnom liste (ris. 5) predstavleny orbity pervyh chetyreh planet: Merkuriya, Venery, Zemli, Marsa-i kol'co zodiakal'nyh sozvezdii. Liniya ekliptiki provedena v vide okruzhnosti radiusa 32 sm (zdes' i v dal'neishem ukazany cifry, pozvolyayushie sdelat' "Kartu dvizheniya planet" v masshtabe, udobnom dlya ispol'zovaniya ee v klasse) i razbita na gradusy protiv chasovoi strelki.
Na vspomogatel'nom liste (ris. 6) predstavleny orbity planet Yupitera, Saturna, Urana, Neptuna. Dlya sravneniya dana orbita Zemli. Masshtab orbit zdes' v 10 raz men'she, chem na osnovnoi karte. Provedena takzhe liniya ekliptiki.
Orbity planet v tablice byli postroeny sleduyushim obrazom. 1. V pervoi kolonke prostavleny znacheniya bol'shih poluosei v astronomicheskih edinicah. Vo vtoroi kolonke -znacheniya bol'shih poluosei v sm na karte. V tret'ei -ekscentrisitety orbit. V chetvertoi -rasstoyaniya centrov orbit ot fokusa (Solnca) 
v astronomicheskih edinicah. V pyatoi -znachenie . v sm na karte. V shestoi -dolgota perigeliya.
Tablica 1
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
Planety |
B.poluos' |
B.poluos' |
Ekscentrisitet |
Rasstoyanie |
|
Dolgota |
Naklonenie |
Dolgota |
Merkurii |
0,387 |
3,87 |
0,206 |
0,080 |
0,80 |
76°44´ |
7°00´ |
47°47´ |
Venera |
0,723 |
7,23 |
0,007 |
0,005 |
0,05 |
130°56´ |
3°24´ |
76° 16´ |
Zemlya |
1,000 |
10,00 |
0,017 |
0,017 |
0,17 |
102°09´ |
- |
- |
Mars |
1,524 |
15.24 |
0,093 |
0,141 |
1,41 |
335°13´ |
1°51´ |
49°12´ |
Zemlya |
1,00 |
1,00 |
0,017 |
0,017 |
0,017 |
120°09´ |
- |
- |
Yupiter |
5,20 |
5,20 |
0,048 |
0,25 |
0,25 |
13°35´ |
1°18´ |
99°59´ |
Saturn |
9,59 |
9,59 |
0,056 |
0,53 |
0,53 |
92°09´ |
2°29´ |
13°15´ |
Uran |
19,19 |
19,19 |
0,047 |
0,90 |
0,90 |
169°55´ |
0°46´ |
73°46´ |
Neptun |
30,07 |
30,07 |
0,0085 |
0,25 |
0,25 |
44°12´ |
1°46´ |
131°17´ |
Orbity planet, vvidu nebol'shih ekscentrisitetov, mozhno predstavit' v vide smeshennyh okruzhnostei. Tak, dlya Marsa raznica mezhdu bol'shoi i maloi poluosyami v masshtabe karty sostavlyaet 0,07 sm. Otlozhim na linii ekliptiki znacheniya perigeliev planet (stolbik 6). S pomosh'yu lineiki soedinim poluchennye tochki s centrom karty i ot centra na prodolzhenii linii otlozhim tochki na rasstoyaniyah, ukazannyh v pyatoi kolonke. Iz etih tochek radiusami bol'shih poluosei orbit opishem okruzhnosti. Eto i budut orbity planet.
Dlya naneseniya sozvezdii Zodiaka neobhodimo vychertit' setku ekvatorial'nyh koordinat. Pervonachal'no nanesem legkimi karandashnymi liniyami setku eklipticheskih koordinat. Provedem dve okruzhnosti R=32 ±6 sm (eto budut eklipticheskie shiroty v + 15° i -15°). Iz centra karty provedem luchi cherez 15° (eto budut eklipticheskie dolgoty).
Zadanie zaklyuchaetsya v sleduyushem: po izvestnym ekvatorial'nym koordinatam (
, 
) tochek, vzyatyh v zone zodiakal'nogo poyasa cherez 15°, naiti eklipticheskie (
, 
) koordinaty. Nahodim ih po formulam:
Vychisleniya vedutsya tol'ko dlya pervogo kvadranta. Vo vtorom kvadrante koordinaty simmetrichny s pervym. Dlya tret'ego i chetvertogo kvadrantov, takzhe simmetrichnyh mezhdu soboi, nado dlya r pomenyat' znaki na protivopolozhnye.
Nanesem na setku eklipticheskih koordinat vychislennye tochki i soedinim ih mezhdu soboi s pomosh'yu lekala.
Na poluchennuyu setku ekvatorial'nyh koordinat po katalogu zvezd ili po zvezdnomu atlasu ekvatorial'nogo poyasa nanosim zvezdy pervoi, vtoroi, tret'ei, chetvertoi zvezdnyh velichin v vide kruzhkov ubyvayushih razmerov.
Odnovremenno nanosim punktirom granicy zodiakal'nyh sozvezdii.
Vozle orbit provedeny punktirnye linii. Eto geliocentricheskie shiroty -otkloneniya planet ot linii ekliptiki, esli smotret' na planety iz centra solnechnoi sistemy. V osnovu polozhen masshtab dlya ekliptiki: 4 mm sootvetstvuyut 1° otkloneniya.V uzlah otkloneniya ravny nulyu, a chem dal'she ot uzlov, tem otkloneniya znachitel'nee; na karte, sootvetstvenno, punktir raspolozhen dal'she ot orbity.
Vneshnyaya chast' punktira po otnosheniyu k orbite budet izobrazhat' otklonenie planety v severnye shiroty ot ekliptiki, vnutrennyaya -v yuzhnye.
Kartu nado nakleit' na tolstyi karton i obrezat' po okruzhnosti. Tochno v centre karty neobhodimo ukrepit' metallicheskuyu plastinku s otverstiem v 2 mm.
Gvozdem (diametr ego dolzhen sootvetstvovat' otverstiyu) karta krepitsya k okleennoi bumagoi stene tak, chtoby ona mogla vrashat'sya vokrug gvozdya.
Ryadom veshaetsya vspomogatel'naya karta. Dopolnitel'no k karte izgotovlyayutsya dva nabora fishek planet i fishka Solnca, nasazhennye na korotkie i tonkie shpil'ki (ris. 7). Fishki mozhno sdelat' iz otfiksirovannoi i okrashennoi fotoplenki.
 |
Fishki odnogo nabora prostavlyayutsya na orbitah planet, drugogo nabora -na fone zodiakal'nyh sozvezdii.
Neobhodimo eshe na pryamougol'nom liste (10X45 sm) kal'ki ili, luchshe, na prozrachnom cellofane provesti sistemu parallel'nyh linii, otstoyashih drug ot druga na 4 mm. Linii dolzhny otlichat'sya drug ot druga libo cvetom, libo sistemoi punktirov.
PRAVILA OBRAShENIYa S KARTO'
Odin raz v godu na orbitah Venery i Marsa (dlya Merkuriya chashe) prostavlyayutsya otmetki geliocentricheskih dolgot. Na kazhdyi novyi oborot planety dlya otmetok mozhno menyat' cvet chernil ili delat' ih karandashom, chtoby legko bylo stirat'.
Esli uchitel' ne mozhet samostoyatel'no uproshenno vychislyat' geliocentricheskie dolgoty planet, on vsegda naidet vremya, chtoby raz v godu perepisat' ih v biblioteke iz "Astronomicheskogo kalendarya VAGO" ili "Astronomicheskogo ezhegodnika SSSR".
Dlya ostal'nyh planet otmetki geliocentricheskih dolgot prostavlyayutsya na karte na mnogo let vpered.
 |
Chtoby naiti proekciyu planety na liniyu ekliptiki na nebesnoi sfere (ris. 8), prikladyvayut prozrachnyi list s parallel'nymi liniyami tak, chtoby krainyaya liniya prohodila cherez shlyapki fishek dannoi planety i Zemli. Zatem nahodyat peresechenie linii ekliptiki s toi iz parallel'nyh linii, kotoraya prohodit cherez Solnce. Eto budet geocentricheskaya dolgota planety. V pervom priblizhenii zadacha reshaetsya ochen' prosto: nado umet' rasstavlyat' fishki i prikladyvat' list s parallel'nymi liniyami.
Dlya utochneniya polozheniya planety sredi zvezd neobhodimo naiti ee geocentricheskuyu shirotu po izvestnoi geliocentricheskoi shirote.
 |
Esli (ris. 9) planeta L nahoditsya nad ploskost'yu ekliptiki na vysote N i ona vidna iz centra Solnca S pod uglom (o velichine otkloneniya my sudim po rasstoyaniyu ot punktira do orbity -geliocentricheskoi shirote, sm. kartu), to s Zemli, nahodyasheisya na inom rasstoyanii, ona, konechno, budet vidna pod drugim uglom: bol'shim (
), esli planeta nahoditsya blizhe k Zemle, chem k Solncu, i men'shim, esli ona blizhe k Solncu, chem k Zemle (
) Poetomu velichinu
otkloneniya () nado umnozhit' na otnoshenie rasstoyanii planety ot Solnca i ot Zemli:
Velichiny 
, SL i ML izmeryayutsya lineikoi na karte. Velichinu mozhno naiti i interpolirovaniem cifr, vzyatyh na karte. Velichina otkladyvaetsya v masshtabe 1°= 4 mm po radius-vektoru, prohodyashemu cherez poluchennuyu tochku geocentricheskoi dolgoty planety.
Velichina otnosheniya
mozhet znachitel'no otlichat'sya ot edinicy tol'ko dlya blizkih k Zemle planet.
Dlya udalennyh planet nachinaya s Saturna eto otnoshenie otlichaetsya ot edinicy na velichinu, nezametnuyu v masshtabe karty, poetomu mozhno brat' 
, t. e. srazu perenosit' rasstoyanie mezhdu punktirom i orbitoi na liniyu ekliptiki. Dlya Yupitera takoe perenesenie mozhno delat' pri ne ochen' bol'shih udaleniyah planety ot uzlov.
| << Predydushaya |
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
prepodavanie astronomii - shkol'nyi kurs astronomii - prakticheskie raboty - metodika prepodavaniya - metodicheskie materialy
Publikacii so slovami: prepodavanie astronomii - shkol'nyi kurs astronomii - prakticheskie raboty - metodika prepodavaniya - metodicheskie materialy | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
