Исследование движения звезд в пространстве задачи чего
Научно-исследовательская работа «Исследование вращения звездного неба»
Данное исследование позволяет получить наиболее полное представление целостной картины мира при изучении физики.
Просмотр содержимого документа
«Научно-исследовательская работа «Исследование вращения звездного неба»»
Фестиваль творческих открытий и инициатив «Леонардо»
«Исследование вращения звездного неба».
Подготовили: Лубков Иван Олегович и
Шамина Алена Павловна, ученики 8 класса
Сидаш Светлана Андреевна, учитель физики
МКОУ «Толпинская средняя
Тема: «Исследование вращения звездного неба».
Аннотация к работе на тему: «Исследование вращения звездного неба» учеников 8 класса МКОУ «Толпинская СОШ» Шаминой Алены и Лубкова Ивана.
Гипотеза: Мы предполагаем, что с помощью визуального наблюдения можно увидеть вращения звезд.
Цель данного исследования: выяснить движутся ли звезды по небосклону.
1. Изучить способ наблюдения звезд по небу.
2. Выработать план для проведения исследования (выбрать созвездие для исследования).
3. Подобрать оборудование для выполнения исследования.
4.Получить знания о движении звезд на небе.
5.Проанализировать полученные результаты.
Актуальность исследования такова: С этого учебного года в нашей школе, со второго полугодия ученики 10 класса начинают изучать предмет «Астрономия». В связи с этим у нас появилась потребность в получении знаний по данному предмету в 8 классе. Для этого мы решили выполнить исследовательскую работу по теме: «Исследование вращения звездного неба», кроме того, это позволит нам получить наиболее полное представление целостной картины мира при изучении физики.
Методы исследования: Обзор литературы; наблюдение; практический;
Объект исследования: звездное небо
Предмет исследования: созвездие Большой Медведицы
Практическое значение исследования состоит в том, что оно может быть использовано для получения наиболее полного представления целостной картины мира при изучении физики.
1.1.Сведения о движении звездного неба и о движении звезд по нему 4-7 стр.
Мы живем в сельской местности, большую часть года мы имеем возможность любоваться звездным небом. Ни один раз мы замечали, что в течение года созвездие Большой медведицы мы видим на небе, но оно меняет свое положение на нем. Задавая родителям по этому поводу вопрос, получили ответ: «Будете изучать астрономию, вот тогда и узнаете о движении звезд». Узнав о введении с этого года в 10 классе предмета «Астрономия» в школе, мы решили в 8 классе приобрести первоначальные знания по данному предмету, тем самым попытаться ответить самостоятельно на вопрос заданный родителям. Все это побудило нас выбрать данную тему для исследования.
В ясную, безоблачную ночь внимание человека всегда привлекает небо, усыпанное звездами. Множество ярких звезд, мерцая, блестит белым или чуть голубоватым светом. А сколько еще на небе слабых, еле заметных звездочек. Около многих из них существуют свиты планет, возможно даже обитаемых, населенных неведомыми существами. Перед глазами встает величественная картина неизмеримой бездны Вселенной. То, что мы видим невооруженным глазом – это лишь бесконечно малая часть звездного неба.
1.1.Сведения о движении звездного неба и о движении звезд по нему
[2] Движение звезд на небе интересовало людей давно. Наблюдения за звездным небом с первых шагов развития астрономии проводилось для решения важных практических задач – ориентирования и определения времени. Известный способ ориентирования по Полярной звезде. [3] Найдя большой ковш, нужно найти и малый так называемую «малую медведицу». Возьмите две первых звезды ковша большой медведицы и проведите между ними мысленную прямую вверх, длинна которой равна примерно пяти расстояниям между взятыми звездами. Мысленная линия уткнется в край ручки малого ковша (малой медведицы), прямо в полярную звезду!
[5] Наиболее известное нам созвездие Большая Медведица, занимающее на небосводе в своем движении вокруг Полярной звезды различные положения, может быть использовано как условные звездные часы. Для этого надо мысленно разделить небосвод на 12 равных частей, каждая из которых будет соответствовать одному условному часу (рис. 48).
Когда созвездие Большая Медведица находится внизу и занимает относительно Полярной звезды условное шестичасовое положение, стрелка звездных часов показывает 6 условных часов. Через 6 настоящих наших часов созвездие сделает четверть оборота, а стрелка звездных часов примет горизонтальное положение, соответствующее 3 условным часам. Еще через 6 наших часов стрелка звездных часов примет вертикальное положение вверх и будет показывать 12 условных часов, затем примет горизонтальное положение и покажет 9 условных часов.
Солнце – ближайшая к нам звезда и мы наблюдаем его различное положение на небе. Оно восходит, поднимается все выше и выше, потом начинает опускаться и заходит. Все эти наблюдения позволяют убедиться, что звезды перемещаются по небосводу. Все ли звезды движутся по небосводу? Оказывается, все, и притом одновременно. Можно сказать, что все небо с находящимися на нем звездами как бы вращается каждые сутки вокруг нас.
Изучение карты звездного неба
Нахождение созвездий на вечернем небе таких как, Большая Медведица, Малая Медведица, Кассиопеи, Дракона.
План наблюдений составили на основе рекомендаций указанных в книге «Подготовка к олимпиадам по астрономии».6
2.1. Описание исследования
Прежде чем приступить к исследованию нами была изучена карта звездного неба, с целью изучения созвездий видимых в нашей местности. Мы выбрали для отыскания на звездном небе такие созвездия: Большая и Малая Медведица, Кассиопея и Дракон.
Научились находить эти созвездия, на ночном небе вспоминая их расположение на карте звездного неба.
[9]
Для изучения вращения звездного неба выбрали созвездие Большой Медведицы.
Проводили по 2 наблюдения в течение одного вечера через 2 часа в одно и то же число месяца в сентябре, октябре и ноябре.
Положение созвездия в дни наблюдений показаны в таблице, созвездие ориентировали по стене сарая.
Дата, время наблюдения
11.09.2017г 20 часов 30 минут
11.09.2017г 22 часа 30 минут
11.10.2017г 20 часов 30 минут
11.10.2017г 22 часа 30 минут
11.11.2017г 20 часов 30 минут
11.11.2017г 22 часа 30 минут
Проанализировав результаты наблюдений, сделали выводы:
•Вращение созвездия Большая Медведица происходит с запада на восток;
•Положение созвездия в один и тот же час суток через месяц практически не меняется, что свидетельствует о том, что все звезды движутся одинаково.
•Наше ощущение вращения звездного неба является «кажущимся», и является следствием вращения Земли вокруг своей оси, которого мы, тем не менее, не чувствуем, но именно поэтому ночное небо тоже как будто бы вращается. Подобно тому, как человеку, кружащемуся по комнате, представляется, будто вся комната кружится вокруг него, так и мы, находящиеся на вращающейся Земле, видим, будто бы движутся звезды. 7
Заключение: При выполнении данного исследования мы выяснили, что вращение звезд «кажущееся явление», на самом деле вращается Земля вокруг своей оси. Все это не подтвердило нашу гипотезу, выдвинутую в начале работы. Судя по полученным изображениям созвездия, Земля вращается с запада на восток. Итог нашей работы можно понять, прочитав короткое стихотворение, которое мы нашли на одном из сайтов в интернете.
8 Наша матушка-планета
(Мы, конечно, знаем это!)
Каждый день и каждый год
Совершает оборот.
А с Земли при наблюдении
Создается впечатленье,
Что кружится не она,
А все звезды и Луна.
В будущем мы планируем продолжить работу над данной темой. Для этого мы должны будем выяснить на какой угол поворачиваются звезды за 2 часа.
В 9 классе свою работу представим как индивидуальный итоговый проект по физике.
Список литературы и интернет ресурсы:
Исследование движения звезд в пространстве задачи чего
§ 1. Предмет и задачи астрономии
Астрономия — наука о Вселенной, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем.
Астрономия изучает Солнце и звезды, планеты и их спутники, кометы и метеорные тела, туманности, звездные системы и материю, заполняющую пространство между звездами и планетами, в каком бы состоянии эта материя ни находилась.
Изучая строение и развитие небесных тел, их положение и движение в пространстве, астрономия в конечном итоге дает нам представление о строении и развитии Вселенной в целом. Слово «астрономия» происходит от двух греческих слов: «астрон» — звезда, светило и «номос» — закон.
При изучении небесных тел астрономия ставит перед собой три основные задачи, требующие последовательного решения:
1. Изучение видимых, а затем и действительных положений и движений небесных тел в пространстве, определение их размеров и формы.
2. Изучение физического строения небесных тел, т.е. исследование химического состава и физических условий (плотности, температуры и т.п.) на поверхности и в недрах небесных тел.
3. Решение проблем происхождения и развития, т.е. возможной дальнейшей судьбы отдельных небесных тел и их систем.
Вопросы первой задачи решаются путем длительных наблюдений, начатых еще в глубокой древности, а также на основе законов механики, известных уже около 300 лет. Поэтому в этой области астрономии мы располагаем наиболее богатой информацией, особенно для небесных тел, сравнительно близких к Земле.
О физическом строении небесных тел мы знаем гораздо меньше. Решение некоторых вопросов, принадлежащих второй задаче, впервые стало возможным немногим более ста лет назад, а основных проблем — лишь в последние годы.
Третья задача сложнее двух предыдущих. Для решения ее проблем накопленного наблюдательного материала пока еще далеко не достаточно, и наши знания в этой области астрономии ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез.
Астрономия
Астрономия полезна потому, что она возвышает нас над нами самими; она полезна потому, что она величественна; она полезна потому, что она прекрасна. Именно она являет нам, как ничтожен человек телом и как он велик духом.
Анри Пуанкаре
Что такое астрономия?
Это наука, которая изучает Вселенную. А именно её движение, порядок и устройство. Помимо этого она занимается изучением происхождения и развития небесных тел и систем. Проще говоря, астрономия занимается исследованием космоса, планет и других объектов.
Правила астрономии основаны на наблюдениях и исследовании окружающего мира.
Как появилось понятие астрономия
Понятие астрономия возникло в Древней Греции. Ещё в то время, когда Пифагор и Аристотель начали изучать Вселенную.
Считается, что произошло понятие астрономия из древнегреческих слов астром-звезда и номос-закон. Получается, что переводится оно как звёздный закон. Или, наоборот, закон о звёздах.
Пифагор и Аристотель
Что изучает астрономия
Предметом изучения астрономии является целая Вселенная. Соответственно, сюда относятся все её объекты и системы.
Возникает вопрос: какие именно объекты и явления изучает астрономия? Разумеется, это звёзды, планеты, метеоры и кометы. Вдобавок, астрономия занимается исследованием галактик, туманностей и всего, что расположено в космическом пространстве.
Проще говоря, космос и есть предмет изучения астрономии.
Когда появилась наука
На самом деле, астрономия возникла раньше других наук. Действительно, это одна из самых древних наук.
Хотя какой-то конкретной даты образования астрономии назвать не удастся. Потому что зарождалась она очень давно. Приблизительно в III-II веках до нашей эры.
Необходимость в изучении окружающего мира появилась у наших предков с потребностью к выживанию. Связано это, в первую очередь, со способностью ориентирования на местности. Также на наблюдениях создавались принципы земледелия. Уже в те далёкие времена люди учились отсчитывать время. Все знания использовались во многих сферах деятельности человека. Пожалуй, начиная от базовых потребностей, таких как пропитание, одежда. И заканчивая расширением кругозора и удовлетворением своего любопытства.
Античная астрономия
Принято считать, что основоположником науки является учёный Гиппарх. Ведь он один их первых, кто рассчитал движение Солнца и Луны. Вообще-то, он и описал их. Кстати, Гиппарх ввёл разделение звёзд на шесть классов, основываясь на их яркости. Между прочим, эта классификация актуальна до сих пор.
Задачи астрономии
Как и любая другая наука, астрономия преследует свои цели и задачи.
Сейчас выделяют три главные задачи:
1) изучение положений и движения небесных тел, а также определение их форм и размеров;
2) изучение строения и структуры небесных тел;
3) исследование образования, развития и будущего небесных тел.
Раньше астрономия больше основывалась на философских взглядах. Теперь же, с развитием технологий это более точная наука. Безусловно, сегодня она тесно переплетается с математикой, физикой, химией и биологией. Несомненно, философия также не исключена из основ астрономии.
В чём состоит основная цель астрономии? Вероятно, что вы уже поняли её.
Указанная нами фундаментальная наука нацелена на изучение и исследование явлений и объектов Вселенной. Разумеется, для того, чтобы понять саму суть Вселенной. Узнать структуру и особенности.
Человечество мечтает постичь её тайны и загадки. Учёные пытаются объяснить, как всё образовалось. Более того, все хотят выяснить, что нас ждёт в будущем. Доискаться до истины и получить истинное представление о мире.
Благодаря астрономии мы уже многое узнали. В дальнейшем, можно с уверенностью сказать, нас ждёт еще много нового. Ведь прогресс не стоит на месте. Без сомнения, наука развивалась, развивается и будет развиваться.
А пока, до скорых встреч!
Астрономия
Астрономия является одной из древнейших наук. Доисторические культуры оставили после себя такие астрономические артефакты как древнеегипетские монументы и Стоунхендж. А первые цивилизации вавилонян, греков, китайцев, индийцев и майя уже проводили методические наблюдения ночного небосвода. После изобретения телескопа развитие астрономии было значительно ускорено. Исторически астрономия включала в себя астрометрию, навигацию по звёздам, наблюдательную астрономию, создание календарей и даже астрологию. В наши дни профессиональная астрономия часто рассматривается как синоним астрофизики.
В XX веке астрономия разделилась на две главные ветви: наблюдательную и теоретическую. Наблюдательная астрономия — это получение наблюдательных данных о небесных телах, которые затем анализируются. Теоретическая астрономия ориентирована на разработку компьютерных, математических или аналитических моделей для описания астрономических объектов и явлений. Эти две ветви дополняют друг друга: теоретическая астрономия ищет объяснения результатам наблюдений, а наблюдательная астрономия используется для подтверждения теоретических выводов и гипотез.
2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009). Основной упор делается на повышении общественной заинтересованности астрономией и её понимания. Это одна из немногих наук, где непрофессионалы всё ещё могут играть активную роль. Любительская астрономия привнесла свой вклад в ряд важных астрономических открытий.
Содержание
Этимология
Структура астрономии как научной дисциплины
Современная астрономия делится на ряд разделов, которые тесно связаны между собой, поэтому разделение астрономии в некоторой мере условно. Главнейшими разделами астрономии являются:
Эти три раздела в основном решают первую задачу астрономии (исследование движения небесных тел), и их часто называют классической астрономией.
Ряд разделов астрофизики выделяется по специфическим методам исследования.
В этих двух разделах в основном решаются вопросы второй задачи астрономии (строение небесных тел).
На основании всех полученных знаний о небесных телах последние два раздела астрономии решают её третью задачу (происхождение и эволюция небесных тел).
Курс общей астрономии содержит систематическое изложение сведений об основных методах и главнейших результатах, полученных различными разделами астрономии.
Одним из новых, сформировавшихся только во второй половине XX века, направлений является археоастрономия, которая изучает астрономические познания древних людей и помогает датировать древние сооружения, исходя из явления прецессии Земли.
Звёздная астрономия
Изучение звёзд и звёздной эволюции имеет фундаментальное значение для нашего понимания Вселенной. Астрономы изучают звёзды с помощью и наблюдений, и теоретических моделей, а сейчас и с помощью компьютерного численного моделирования.
Почти все элементы, более тяжелые чем водород и гелий, образуются в звёздах.
Предметы астрономии
Задачи астрономии
Основными задачами астрономии являются [1] :
Решение этих задач требует создания эффективных методов исследования — как теоретических, так и практических. Первая задача решается путём длительных наблюдений, начатых ещё в глубокой древности, а также на основе законов механики, известных уже около 300 лет. Поэтому в этой области астрономии мы располагаем наиболее богатой информацией, особенно для сравнительно близких к Земле небесных тел: Луны, Солнца, планет, астероидов и т. д.
Решение второй задачи стало возможным в связи с появлением спектрального анализа и фотографии. Изучение физических свойств небесных тел началось во второй половине XIX века, а основных проблем — лишь в последние годы.
Третья задача требует накопления наблюдаемого материала. В настоящее время таких данных ещё недостаточно для точного описания процесса происхождения и развития небесных тел и их систем. Поэтому знания в этой области ограничиваются только общими соображениями и рядом более или менее правдоподобных гипотез.
Четвёртая задача является самой масштабной и самой сложной. Практика показывает, что для её решения уже недостаточно существующих физических теорий. Необходимо создание более общей физической теории, способной описывать состояние вещества и физические процессы при предельных значениях плотности, температуры, давления. Для решения этой задачи требуются наблюдательные данные в областях Вселенной, находящихся на расстояниях в несколько миллиардов световых лет. Современные технические возможности не позволяют детально исследовать эти области. Тем не менее, эта задача сейчас является наиболее актуальной и успешно решается астрономами ряда стран, в том числе и России.
История астрономии
Ещё в глубокой древности люди заметили взаимосвязь движения небесных светил по небосводу и периодических изменений погоды. Астрономия тогда была основательно перемешана с астрологией. Окончательное выделение научной астрономии произошло в эпоху Возрождения и заняло долгое время.
Астрономия — одна из старейших наук, которая возникла из практических потребностей человечества. По расположению звезд и созвездий первобытные земледельцы определяли наступления времен года. Кочевые племена ориентировались по Солнцу и звездам. Необходимость в летоисчислении привела к созданию календаря. Есть доказательства, что еще доисторические люди знали об основных явлениях, связанных с восходом и заходом Солнца, Луны и некоторых звезд. Периодическая повторяемость затмений Солнца и Луны была известна уже очень давно. Среди древнейших письменных источников встречаются описания астрономических явлений, а также примитивные расчетные схемы для предсказания времени восхода и захода ярких небесных тел и методы отсчета времени и ведения календаря. Астрономия успешно развивалась в Древнем Вавилоне, Египте, Китае и Индии. В китайской летописи описывается затмение Солнца, которое состоялось в 3-м тысячелетии до н. е. Теории, которые на основе развитых арифметики и геометрии объясняли и предсказывали движение Солнца, Луны и ярких планет, были созданы в странах Средиземноморья в последние века дохристианской эры и вместе с простыми, но эффективными приборами, служили практическим целям вплоть до эпохи Возрождения.
Особенно большого развития достигла астрономия в Древней Греции. Пифагор впервые пришел к выводу, что Земля имеет шарообразную форму, а Аристарх Самосский высказал предположение, что Земля вращается вокруг Солнца. Гиппарх во 2 в. до н. е. составил один из первых звездных каталогов. В произведении Птолемея «Альмагест», написанном в 2 ст. н. э., изложены т. н. геоцентрическую систему мира, которая была общепринятой на протяжении почти полутора тысяч лет. В средневековье астрономия достигла значительного развития в странах Востока. В 15 в. Улугбек построил вблизи Самарканда обсерваторию с точными в то время инструментами. Здесь был составлен первый после Гиппарха каталог звёзд. С 16 в. начинается развитие астрономии в Европе. Новые требования выдвигались в связи с развитием торговли и мореплавания и зарождением промышленности, способствовали освобождению науки от влияния религии и привели к ряду крупных открытий.
Рождение современной астрономии связывают с отказом от геоцентрической системы мира Птолемея (II век) и заменой ее гелиоцентрической системой Николая Коперника (середина XVI века), с началом исследований небесных тел с помощью телескопа (Галилей, начало XVII века) и открытием закона всемирного притяжения (Исаак Ньютон, конец XVII века). XVIII—XIX века были для астрономии периодом накопления сведений и знаний о Солнечной системе, нашу Галактику и физическую природу звезд, Солнца, планет и других космических тел. Появление крупных телескопов и осуществления систематических наблюдений привели к открытию, что Солнце входит в состав огромной дискообразной системы, состоящей из многих миллиардов звезд — галактики. В начале XX века астрономы обнаружили, что эта система является одной из миллионов подобных ей галактик. Открытие других галактик стало толчком для развития внегалактической астрономии. Исследование спектров галактик позволило Эдвину Хабблу в 1929 году выявить явление «разбегания галактик», которое впоследствии получило объяснения на основе общего расширения Вселенной.
В XX веке астрономия разделилась на две основные ветви: наблюдательный и теоретическую. Наблюдательная астрономия сосредоточена на наблюдениях небесных тел, которые затем анализируют с помощью основных законов физики. Теоретическая астрономия ориентирована на разработку моделей (аналитических или компьютерных) для описания астрономических объектов и явлений. Эти две ветви дополняют друг друга: теоретическая астрономия ищет объяснения результатам наблюдений, а наблюдательный астрономию применяют для подтверждения теоретических выводов и гипотез.
Научно-техническая революция XX века имела чрезвычайно большое влияние на развитие астрономии в целом и особенно астрофизики. Создание оптических и радиотелескопов с высоким разрешением, применение ракет и искусственных спутников Земли для внеатмосферных астрономических наблюдений привели к открытию новых видов космических тел: радиогалактик, квазаров, пульсаров, источников рентгеновского излучения и т. д.. Были разработаны основы теории эволюции звезд и космогонии Солнечной системы. Достижением астрофизики XX века стала релятивистская космология — теория эволюции Вселенной в целом.
2009 год был объявлен ООН Международным годом астрономии (IYA2009). Основной упор делается на повышении общественной заинтересованности и понимании астрономии. Это одна из немногих наук, где непрофессионалы все еще могут играть активную роль. Любительская астрономия внесла свой вклад в ряд важных астрономических открытий.
Астрономические наблюдения
Оптическая астрономия
Инфракрасная астрономия
Ультрафиолетовая астрономия
Радиоастрономия
Рентгеновская астрономия
Рентгеновская астрономия изучает астрономические объекты в рентгеновском диапазоне. Обычно объекты излучают рентгеновское излучение благодаря:
Гамма-астрономия
Астрономия полей, которые не основываются на электромагнитном спектре
К Земле, исходя из очень больших расстояний, попадает не только электромагнитное излучение, но и другие типы элементарных частиц.
Планетарная астрономия использует также непосредственное изучение с помощью космических кораблей и исследовательских миссий типа «по образцам и обратно» (Sample Return). К ним относятся полеты миссий с использованием датчиков; спускных аппаратов, которые могут проводить эксперименты на поверхности объектов, а также позволяют осуществлять удаленное зондирование материалов или объектов и миссии доставки на Землю образцов для прямых лабораторных исследований.
Астрометрия и небесная механика
Внеатмосферная астрономия
Исследования с помощью космической техники занимают особое место среди методов изучения небесных тел и космической среды. Начало было положено запуском в СССР в 1957 году первого в мире искусственного спутника Земли. Космические аппараты позволили проводить исследования во всех диапазонах длин волн электромагнитного излучения. Поэтому современную астрономию часто называют всеволновой. Внеатмосферные наблюдения позволяют принимать в космосе излучения, которые поглощает или очень меняет земная атмосфера: радиоизлучения некоторых длин волн, не доходят до Земли, а также корпускулярные излучения Солнца и других тел. Исследование этих, ранее недоступных видов излучения звезд и туманностей, межпланетной и межзвездной среды очень обогатили наши знания о физических процессах Вселенной. В частности, было открыто неизвестные ранее источники рентгеновского излучения — рентгеновские пульсары. Много информации о природе отдаленных от нас тел и их систем также одержана благодаря исследованиям, выполненным с помощью установленных спектрографов на различных космических аппаратах.
Теоретическая астрономия
Теоретики в области астрономии стремятся создавать теоретические модели и выяснить в исследованиях последствия этих моделирований. Это позволяет наблюдателям искать данные, которые могут опровергнуть модель или помогает в выборе между несколькими альтернативными или противоречивыми моделями. Теоретики также экспериментируют в создании или видоизменению модели с учетом новых данных. В случае несоответствия общая тенденция состоит в попытке сделать минимальными изменения в модели и откорректировать результат. В некоторых случаях большое количество противоречивых данных со временем может привести к полному отказу от модели.