Астрономический практикум.

Программа учебного курса 2012

1. Информация

1.1. Астрономический календарь

Январь – март 2011

Весеннее равноденствие: 20 марта в 23^h21^m Всемирного времени (UT). Солнце, двигаясь по эклиптике, пересечёт небесный экватор и наступит астрономическая весна.

Луна

Планеты в январе – марте

Меркурий – Видимость: утреняя в первой половине января; вечерняя в марте.

Венера – Хорошо видна по утрам в январе, в феврале видимость ухудшается, а к середине марта практически прекращается.

Марс – видимость: очень плохая.

Юпитер – виден вечерами в январе–марте.

Сатурн – хорошо виден зимой и весной.

Уран – плохая видимость.

Метеорные потоки:

Ауригиды – 8–12 февраля. Максимум активности 9 февраля. Слабый поток. Радиант: RA=5^h00^m, Dec=+42.0°.

Подробные обстоятельства наблюдений астрономических объектов

Солнце: восход и заход на весь год*

Луна:

Восход и заход*

Основные фазы и другие события на весь год*

Астрономические сумерки*

Навигационные сумерки*

Меркурий*

Венера*

Марс*

Юпитер*

Сатурн*

Уран*

1.2. Созвездие месяца

Орион – зимой хорошо виден на юге.

2. Астрономический практикум

2.1. Нулевой уровень

1. Найдите астрономические ошибки на рисунках, изображающих Солнце, Луну, звезды.

2. Вопросы:

1. В каком случае человек, куда бы он ни отправился, непременно пойдет на Север?
2. Где на земном шаре день равен ночи круглый год?
3. Случаются ли июльские морозы и январские знойные дни?
4. Где на Земле тени предметов не изменяют своей длины?
5. Как по видимому движению звезд можно определить, в северном или южном полушарии находится наблюдатель?
   
6. Июль, 12 часов дня. Видны ли на небе звезды?

Задание на тему “Луна”

1. Чем отличаются физические условия на Луне от привычных нам земных?
2. Какие из перечисленных ниже вещей окажутся полезными для экспедиции на Луне? Объясните, почему.
   

   дополнительные ёмкости с кислородом

   cигнальный пистолет

   электрический фонарь

   магнитный компас

   спички

   звёздная карта

   зонтик

   часы
3. Укажите несколько причин, по которым выгодно и удобно вести космические исследования с Луны.
   
4. Оцените с точки зрения астрономии куплет из песни Ю.Кима[?]:
   А на Луне, на Луне - на голубом валуне
   Лунные люди смотрят, глаз не сводят,
   Как над Луной, над Луной шар голубой, шар земной
   Очень красиво всходит и заходит.
   
5. В романе Ф.Панфёрова “Во имя молодого” (1960г.) сказано: “Затем были запущены ракеты в сторону Луны и заснята её обратная, в вечном мраке, сторона, что вызвало во всех странах непревзойденный восторг”. Найдите неточности.
   
6. Подберите соответствующие названия для образований лунной поверхности:
   а) безводные лавовые равнины
   б) углубления на поверхности
   в) светлые, возвышенные, холмистые, более древние районы: - кратеры - материки - моря.
   
7. Что является наиболее вероятной причиной образования большинства лунных кратеров?
   
8. Почему изменения на лунной поверхности происходят намного медленнее, чем на Земле?
   
   

2.2. Первый уровень

Вопросы к астрономическим фотографиям

Фото 1: Видимая поверхность Солнца.
Авторские права: Смитсоновская астрофизическая обсерватория.
Воспроизводится с разрешения.

1. Солнце – газовый шар; почему наблюдается четкий край Солнца?
2. Почему наблюдается потемнение края диска Солнца?
3. Почему пятна кажутся чёрными?
4. Вычислить линейные размеры пятен и сравнить их с размерами Земли.

Фото 2: Вид ущербной Луны
Авторские права:
Воспроизводится с разрешения.

1. Прямое или обратное изображение телескопа?
2. В какой фазе Луна? Сколько времени пройдет до ближайшего полнолуния?
3. Назвать крупные кратеры и моря, изображённые на фотографии.
4. Как отличить ущербную Луну от стадии Лунного затмения?
5. Вычислить линейные размеры двух крупных кратеров на Луне.
6. Почему от некоторых кратеров идут светлые лучи?

Фото 3: [0366] Звёздные треки вокруг южного полюса мира.
Авторские права: ©1980 Дирекция Англо-Австралийского телескопа.
Фото: David Malin.
Воспроизводится с разрешения: David Malin.

1. Какова экспозиция снимка?
2. Англо-Австралийская обсерватория находится на широте 31°16' ю.ш., высота купола на фотографии 50м.
   
3. Чему равно расстояние от точки фотографирования до обсерватории?

Фото 4: [0851] Комета Джакобини-Циннера.
Авторские права:
Воспроизводится с разрешения.

Вопросы и задания к фото 4:

1. Чем объясняются изображения звёзд в виде чёрточек на фотографии?

Фото 5: Прохождение Венеры по диску Солнца 4 июня 2004г.
Автор снимка: Голдобин Д.Н., инженер каф. астрономии и гравиметрии СГГА.

1. Определить по фотографии угловые размеры Венеры, если угловой диаметр Солнца 16'.
2. Являются ли оранжевые пятна на фотографии гранулами, либо это дефекты снимка? Ответ обосновать.
   

Солнечная система

1. Чему равен горизонтальные параллаксы Юпитера, наблюдаемого с Земли в противостояние и в соединение, если Юпитер в 5 раз дальше от Солнца, чем Земля?
   
   
2. Во сколько раз Солнце больше, чем Луна, если их угловые диаметры одинаковы, а горизонтальные параллаксы соответственно равны 8.8" и 57'?
   
   
3. Сравнить плотности Сатурна и Земли, если радиус Сатурна в 9.5 раз больше радиуса Земли, а масса Сатурна – 95 масс Земли.
   
   
4. Как определяют массы планет? Как определяют массы планет, не имеющих спутников? Перечислить методы определения расстояний до небесных тел в Солнечной системе.
   
   

Строение Солнечной системы

1. В левом столбце приведены средние орбитальные скорости планет. Соотнесите их с планетами.

2. Нарисуйте орбиту планеты и покажите следующие элементы:

Солнце; эллипс; афелий; перигелий; точку, в которой наибольшая сила притяжения; точку, где планеты движутся медленнее всего. (0.5 балла).

а) чем дальше от Солнца, тем больше период обращения планеты вокруг Солнца;

б) период обращения планеты не зависит от ее растояния до Солнца;

в) чем дальше планета от Солнца, тем меньше ее период обращения.

а) проходят через Солнце;

б) наклонены под очень малыми углами к плоскости движения Земли вокруг Солнца (эклиптике);

в) наклонены к плоскости земной орбиты под самыми разными углами.

5. Астероид Веста совершает полное обращение вокруг Солнца за 3.63 года. Во сколько раз в среднем он отстоит дальше от Солнца, чем Земля? (2 балла).

Малые тела Солнечной системы

1. Найти большую полуось орбиты кометы и эксцентриситет, если известен ее период обращения и наибольшее сближение с Солнцем.

Комета Темпля: период обращения 5.26 лет, наибольшее cближение с Солнцем 1.37 а.е.

Комета Энке: период обращения 3.3 года, наибольшее сближение с Солнцем 0.34 а.е.

а) Первая малая планета Церера была открыта 1 января 1801г.

б) К настоящему времени известно более 4 000 астероидов.

в) Размеры самых малых астероидов около 800 км.

г) Общая масса всех астероидов оценивается в 0.1 массы Земли.

д) Астероиды не имеют атмосферы.

е) Метеорное тело – это тело (или небольшая крупица вещества), которое движется вокруг Солнца.

ж) Метеором называется явление сгорания метеорного тела в земной атмосфере.

з) Метеорит – это остаток метеорного тела, выпавший на Землю.

и) Метеорит, имеющий небольшие размеры, иногда полностью испаряется в атмосфере Земли.

к) Метеорное тело, имеющее небольшие размеры, полностью испаряется в земной атмосфере.

3. Как на звездном небе отличают астероид от звезды?

а) по смещению относительно звезд;

б) по изменению блеска;

в) у астероида виден поперечник в телескоп, а звезды выглядят яркими точками.

4. В каком состоянии находится вещество хвоста кометы?

а) твердые пылинки;

б) в газообразном;

в) разряженная плазма;

г) смесь пылинок и газа;

Физическая природа тел Солнечной Смстемы

Вариант 1

Вариант 2

Самостоятельная работа “Звёзды и галактики”

Ответы:
1. чёрная дыра;
2. “горение” углерода;
3. главная последовательность;
4. протозвезда;
5. пульсар;
6. красный гигант;
7. сверхновая.

Ответы:
1. Бетельгейзе (в созвездии Ориона);
2. Крабовидная туманность;
3. пульсар в Крабовидной туманности;
4. Лебедь X-1;
5. Мира (в созвездии Кита);
6. Туманность Ориона;
7. Ригель (в созвездии Ориона);
8. Солнце.

6. Опишите состав галактик.

7. Назовите основные типы галактик.

1. Источник энергии обычной звезды:
   а) гравитационное сжатие
   б) реакции ядерного распада
   в) реакции ядерного синтеза
   
   
2. Линии поглощения в спектрах звезд:
   а) в отличие от спектра Солнца, вообще отсутствуют
   б) образуются во внешних оболочках (атмосферах) звёзд
   в) образуются в недрах звёзд
   
   
3. Самую низкую температуру имеют:
   а) белые звёзды
   б) желтые звёзды
   в) голубые звёзды
   г) красные звёзды
   
   
4. Алголи – это:
   а) обычные звёзды
   б) затменно-двойные звёзды
   в) физически переменные звёзды
   
   
5. Новая звезда – это:
   а) только что образовавшаяся звезда
   б) вспыхнувшая звезда
   в) обычная звезда
   
   
6. Белые карлики:
   а) звёзды белого цвета
   б) по размеру сравнимы с Солнцем
   в) по размеру сравнимы с Землей
   
   
7. Солнце относится к следующему классу звёзд:
   а) к гигантам
   б) к цефеидам
   в) к карликам
   г) к алголям
   
   

Вариант 2

1. Источник энергии протозвезды:

а) гравитационное сжатие

б) реакции ядерного распада

в) реакции ядерного синтеза

2. Спектры почти всех звезд являются:

а) непрерывными спектрами

б) спектрами излучения

в) спектрами поглощения

3. Самую высокую температуру имеют:

а) белые звезды

б) желтые звезды

в) голубые звезды

г) красные звезды

4. Цефеиды –  это:

а) обычные звезды

б) затменно-двойные звезды

в) физически переменные звезды

5. Пример туманности, образовавшейся после вспышки сверхновой звезды:

а) Туманность Ориона

б) туманность “Конская голова” в созвездии Ориона

в) Крабовидная туманность в созвездии Тельца

6. В чём отличие нейтронной звезды от пульсара:

а) пульсар по размерам меньше нейтронной звезды

б) нейтронная звезда плотнее пульсара

в) различия нет – эти термины являются синонимами

1. Используя данные таблицы, постройте график, нанося на него точки в соответствии со скоростью удаления и расстоянием до каждой из пяти галактик. Что вы заметите, если соедините плавной линией все пять точек? Чему равна средняя постоянная Хаббла для этих данных?

№	Галактика в	Расстояние, св. годы	Лучевая скорость, км/c
1	Деве	78 000 000	1 200
2	Большой Медведице	1 000 000 000	15 000
3	Северной Короне	1 400 000 000	22 000
4	Волопасе	2 500 000 000	39 000
5	Гидре	3 960 000 000	61 000

2. Назовите аргументы и факты против теории стационарной Вселенной. Назовите противоречия в теории стационарной Вселенной.

3. Приведите доказательство расширения Вселенной (авторы, дата открытия).

4. Приведите доказательство того, что на ранней стадии эволюции Вселенная была горячей (авторы, дата открытия).

5. Что такое принцип однородности Вселенной ? Что такое принцип изотропности Вселенной?

6. Какова должна быть средняя плотность вещества во Вселенной по сравнению с критической для открытой модели (разомкнутой Вселенной). Что ждет такую Вселенную в будущем?

7. Какова должна быть средняя плотность вещества во Вселенной по сравнению с критической для закрытой модели (замкнутой Вселенной). Что ждет такую Вселенную в будущем?

8. Как стационарная космологическая модель Вселенной отвечает на вопрос: “Имеет ли Вселенная начало в прошлом и конец в будущем?”

9. Как пульсирующая космологическая модель Вселенной отвечает на вопрос: “Имеет ли Вселенная начало в прошлом и конец в будущем?”

10. Что такое скрытая масса? Назовите источники скрытой массы. Назовите несколько методов поиска скрытой массы.

2.3. Практические задания