Астрономия календарь. Астрономия и календарь

Астрономия и календарь

Пользуясь календарём, вряд ли кто задумывается, что над его составлением испокон веков бились астрономы.

Кажется, считай сутки по смене дня и ночи, что проще. Но, в действительности, проблема измерения очень длительных промежутков времени, иначе говоря, создание календаря -исключительно сложна. И без наблюдения за небесными телами её не решить.

Если о некоторых единицах измерения люди, а затем учёные просто договорились (метр, килограмм), а многие другие являются производными от них, то единицы измерения времени дала природа. Сутки - это продолжительность одного оборота Земли вокруг оси. Лунный месяц - время, за которое происходит полный цикл смены лунных фаз. Год - продолжительность одного оборота Земли вокруг Солнца. Вроде бы всё просто. Так в чём же проблема?

А дело в том, что все три единицы зависят от совершенно разных природных явлений и не укладываются одна в другую целое число раз.

Лунный календарь

Начало новых суток и нового года определить трудно. А вот начало лунного месяца просто, достаточно посмотреть на Луну. Начало нового месяца определялось древними из наблюдений первого появления узкого серпа после новолуния. Поэтому древние цивилизации пользовались лунным месяцем как основной единицей измерения длительных промежутков времени.

Истинная продолжительность лунного месяца составляет в среднем 29 с половиной суток. Лунные месяцы были приняты разной продолжительности: в них попеременно получалось то 29, то 30 суток. Целое число лунных месяцев (12 месяцев) насчитывало 354 суток, а продолжительность солнечного года - полных 365 суток. Лунный год оказался короче солнечного на 11 суток, и их необходимо было привести в соответствие. Если этого не сделать, то начало года по лунному календарю со временем будет перемещаться по временам года. (зима, осень, лето, весна). К такому календарю невозможно привязать ни ведение сезонных работ, ни проведение ритуальных мероприятий, связанных с солнечным годовым циклом.

В разные времена эта задача решалась по-разному. Но подход к решению проблемы был един: в определённые годы в лунный календарь вставляли дополнительный месяц. Наиболее лучшее сближение лунного и солнечного календарей даёт 19-летний цикл, при котором в течение 19 солнечных лет по определённой системе в лунный календарь добавляются 7 дополнительных лунных месяцев. Длительность 19 солнечных лет отличается от длительности 235 лунных месяцев всего на 2 часа.

Для практического использования лунный календарь не очень-то удобен. Но в мусульманских странах он принят и в наши дни.

Солнечный календарь

Солнечный календарь появился позднее лунного, в Древнем Египте, там, где очень регулярны ежегодные разливы Нила. Египтяне заметили - начало разливов Нила близко совпадает с появлением над горизонтом самой яркой звезды - Сириус, по-египетски Сотис. Наблюдая Сотис, египтяте определили продолжительность солнечного года, равную полным 365 суткам. Год они поделили на 12 одинаковых месяцев по 30 суток в каждом. А пять лишних дней каждого года объявлялись праздниками в честь богов.

Но точная продолжительность солнечного года - 365.24…. суток. Каждые 4 года неучтённые 0.24 суток накапливались почти в полные сутки. Каждый период из четырёх лет наступал на сутки раньше, чем предыдущий. Жрецы знали, как можно исправить календарь, но не делали этого. Они считали благом, что Восход Сотис приходится попеременно на все 12 месяцев. Начало солнечного года, определённое по восходу звезды Сотис и начало года по календарю совпадали через 1460 лет. Такой день и такой год торжественно отмечались.

Календарь в древнем Риме

В древнем Риме календарь отличался редкостной путаницей. Все месяцы в этом календаре, за исключением последнего, фебруариуса, содержали счастливое нечётное число дней - либо 29, либо 31. В фебруариусе насчитывалось 28 дней. Всего в календарном году получалось 355 дней, на 10 дней меньше, чем следовало бы. Такой календарь нуждался в постоянных исправлениях, что было вменено в обязанность коллегии понтификов, членов верховной касты жрецов. Понтифики ликвидировали неувязки в календаре своей властью, добавляя в календарь дополнительные дни по своему разумению. Решения понтификов доводили до общего сведения глашатаи, которые объявляли о появлении дополнительных месяцев и начале новых лет. С календарными датами были связаны уплата налогов и процентов по ссудам, вступление в должности консулов и трибунов, даты праздников и другие события. Внося тем либо иным образом изменения в календарь, понтифики могли ускорить или отсрочить такие события.

Введение юлианского календаря

Конец произволу понтификов положил Юлий Цезарь. По совету александрийского астронома Созигена он произвёл реформу календаря, придав ему тот самый вид, в котором календарь и сохранился до наших дней. Новый римский календарь получил название юлианского. Юлианский календарь начал действовать с 1 января 45 года до н. э Год по юлианскому календарю содержал 365 дней, каждый четвёртый год был високосным. В такие годы в февраль добавлялся дополнительный день. Таким образом, средняя продолжительность юлианского года составляла 365 дней и 6 часов. Это близко к продолжительности года астрономического (365 дней, 5 часов, 48 минут, 46,1….. секунд), но всё же на 11 минут отличается от него.

Принятие юлианского календаря христианским миром

В 325 году состоялся первый Вселенский (Никейский) Собор Христианской Церкви, который утвердил юлианский календарь для использования его во всем христианском мире. При этом в юлианский календарь, строго ориентирующийся на Солнце, было введено движение Луны со сменой её фаз, то есть солнечный календарь был органично соединен с календарем лунным. За начало летоисчисления был принят год провозглашения Диоклетиана римским императором, 284 год по принятому ныне летоисчислению. День весеннего равноденствия по принятому календарю пришёлся на 21 марта. От этого дня рассчитывается дата главного христианского праздника - Пасхи.

Введение летоисчисления от рождества Христова

В 248 году эры Диоклетиана настоятель римского монастыря Дионисий Малый поставил вопрос, почему христиане ведут летоисчисление от воцарения яростного гонителя христиан. Каким-то образом он определил, что 248 год эры Диоклетиана соответствует 532 году от рождества Христова. Предложение вести счёт годам от рождества Христова сначала не привлекло к себе внимания. Лишь в ХVII веке началось внедрение такого летоисчисления во всём католическом мире. Наконец, в ХVIII веке дионисиево летоисчисление переняли учёные, и его употребление стало повсеместным. Годы стали считать от рождества Христова. Это и есть «наша эра».

Григорианский календарь

Юлианский год больше солнечного астрономического года на 11 минут. За 128 лет юлианский календарь на сутки отстаёт от природы. В ХVI веке за период, прошедший со времени Никейского собора день весеннего равноденствия отступил на 11 марта. В 1582 году папа римский Григорий ХIII утвердил проект календарной реформы. За 400 лет пропускаются 3 високосных года. Из «вековых» лет с двумя нулями на конце следует считать високосными лишь те, первые цифры которых без остатка делятся на 4. Следовательно, 2000 год високосный, а 2100 год високосным считаться не будет. Новый календарь получил название григорианского. Согласно декрету Григория ХIII вслед за 4 октября 1582 года наступило сразу 15 октября. В 1583 году день весеннего равноденствия снова пришёлся на 21марта. Григорианский календарь или новый стиль тоже имеет погрешность. Григорианский год на 26 секунд длиннее, чем следовало. Но смещение в одни сутки накопятся лишь за 3000 лет.

По каким календарям в России жили

На Руси в допетровское время был принят юлианский календарь со счётом лет по византийскому образцу «от сотворения мира». Пётр 1 ввёл в России старый стиль, юлианский календарь со счётом лет «от рождества Христова». Новый стиль или григорианский календарь был введён в нашей стране только в 1918 году. При этом вслед за 31 января насупило сразу 14 февраля. Только с этого времени даты происходящих событий по российскому календарю и по календарю западных стран стали совпадать .

Практическая работа №1 Вечерние осенние наблюдения

Наблюдение ярких созвездий и звёзд. Найдите на небе семь наиболее ярких звёзд «ковша» Большой Медведицы и зарисуйте его. Укажите названия этих звёзд. Каким является это созвездие для наших широт? Какая звезда является физически двойной звездой? (укажите яркость, цвет и температуру компонентов звезды)

Зарисуйте. Укажите, где находится Полярная звезда и каковы её характеристики: яркость, цвет, температура

Опишите (кратко) как можно ориентироваться на местности по Полярной звезде (по рис. 1.3)

Дорисуйте ещё два созвездия осеннего неба (любые), подпишите их, обозначьте в них все звёзды, у наиболее ярких звёзд укажите названия

Дорисуйте и подпишите созвездие Малой Медведицы, Полярную звезду и направление на неё (на рисунке опечатка: Орион)

Изучение различий в видимой яркости и цвете звёзд. Заполните таблицу: отметьте цвет указанных звёзд

	Созвездие
Бетельгейзе
Альдебаран

Заполните таблицу: укажите видимый блеск звёзд

	Созвездие	Звёздная величина

Заполните таблицу: укажите звёздные величины звёзд Большой Медведицы

	Звёздная величина
δ (Мегрец)
ℰ (Алиот)
η (Бенетнаш)

Сделайте выводы, объяснив причины различий в цвете, яркости и интенсивности мерцания разных звёзд.

Изучение суточного вращения неба. Укажите первоначальное и конечное положение звёзд Большой Медведицы при суточном вращении небесной сферы вокруг Северного полюса мира

Западная часть неба	Восточная часть неба
Время начала наблюдения
Время окончания наблюдения
Наблюдаемые звезды
Направление вращения неба

Сделайте выводы, дав объяснение наблюдаемому явлению

Суточное вращение небесной сферы позволяет определить время. Мысленно представим себе гигантский циферблат с центром в Полярной звезде и цифрой «6» внизу (над точкой севера). Часовая стрелка в таких часах проходит от Полярной звезды через две крайние звезды ковша Б. Медведицы. Обращаясь со скоростью 15 0 в час, стрелка совершает полный оборот вокруг полюса мира за сутки. Один небесный час равен двум обычным часам.

___________________________________

Линия математического горизонта

Для определения времени необходимо:

определить номер месяца наблюдения от начала года с десятыми долями месяца (три дня составляют десятую долю месяца)

полученное число сложить с показаниями небесной стрелки и удвоить

вычесть полученный результат из числа 55,3

Пример: 18 сентября соответствует номер месяца 9,6; пусть время по звёздным часам 7, тогда (55,3-(9,6+7)·2)=22,1 т.е. 22ч 6мин

Определение примерной географической широты места наблюдения по Полярной звезде. С помощью высотометра, состоящего из транспортира с отвесом, определите высоту h Полярной звезды

Так как Полярная звезда отстоит от полюса мира на 1 0 , то:

Сделайте выводы: обоснуйте возможность определения географической широты местности рассмотренным способом. Сравните полученные результаты с данными географической карты.

Наблюдение планет. По астрономическому календарю на дату наблюдения определите координаты видимых в данное время планет. По подвижной карте звездного неба определите сторону горизонта и созвездия, в которых находятся объекты

	Координаты:	Сторона горизонта	Созвездие
Меркурий

Сделайте зарисовки планет

	Зарисовка	Наблюдаемые особенности

Сделайте выводы:

как отличаются планеты от звёзд при наблюдении

от чего зависят условия видимости планеты на данную дату и время

Предисловие
Наблюдения и практические работы по астрономии играют важную роль в формировании астрономических понятий. Они повышают интерес к изучаемому предмету, связывают теорию с практикой, развивают такие качества, как наблюдательность, внимательность, дисциплинированность.
В настоящем пособии описан опыт автора по организации и проведению практических работ по астрономии в средней школе.
Пособие состоит из двух глав. В первой главе даны некоторые конкретные замечания по использованию таких приборов, как телескоп, теодолит, солнечные часы и др. Во второй главе описано 14 практических работ, которые, в основном, соответствуют программе по астрономии. Не предусмотренные программой наблюдения учитель может провести на внеклассных занятиях. В связи с тем, что не все школы имеют необходимое количество телескопов и теодолитов, отдельные наблю-
дения можно объединить в одно занятие. В конце работ даны методические указания по их организации и проведению.
Автор считает своим долгом выразить благодарность рецензентам М. М. Дагаеву и А. Д. Марленскому за ценные указания, сделанные при подготовке книги к печати.
Автор.

Глава I.
ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ АСТРОНОМИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ И ПРАКТИЧЕСКИХ РАБОТ
ТЕЛЕСКОПЫ И ТЕОДОЛИТЫ
Описание и инструкция по применению этих приборов достаточно полно изложены в других учебных пособиях и в приложениях к приборам. Здесь приводятся только некоторые рекомендации по их использованию.
Телескопы
Как известно, для точной установки экваториального штатива телескопа его окуляр должен иметь крест нитей. Один из способов изготовления креста нитей изложен в «Справочнике любителя астрономии» П. Г. Куликовского и состоит в следующем.
На окулярную диафрагму или легкое кольцо, сделанное по диаметру втулки окуляра, с помощью спиртового лака надо наклеить взаимно-перпендикулярно два волоска или две паутинки. Чтобы при наклеивании нити были хорошо натянуты, надо к концам волосков (длиной около 10 см) прикрепить легкие грузики (например, шарики из пластилина или дробинки). Затем наложить волоски по диаметру на горизонтально расположенное кольцо перпендикулярно друг другу и в нужных местах капнуть по капле масла, дав ему сохнуть в течение нескольких часов. После просыхания лака концы с грузиками осторожно обрезать. Если перекрестие наклеено на кольцо, его нужно вставить во втулку окуляра так, чтобы крест нитей находился у самой окулярной диафрагмы.
Можно изготовить перекрестие и фотографическим методом. Для этого нужно сфотографировать две взаимноперпендикулярные линии, четко начерченные тушью на белой бумаге, и затем получить с негатива на другой пленке позитивный снимок. Полученное "перекрестие следует обрезать по размеру трубки и закрепить в окулярной диафрагме.
Большое неудобство школьного телескопа-рефрактора - его слабая устойчивость на слишком облегченном штативе. Поэтому, если телескоп установить на постоянный устойчивый столб, условия наблюдения значительно улучшаются. Становой болт, на который насаживается телескоп, представляющий собой так называемый конус Морзе № 3, может быть изготовлен в школьных мастерских. Можно использовать становой болт и от штатива, прилагаемого к телескопу.
Хотя в последних моделях телескопов имеются визиры-искатели, значительно удобнее иметь на телескопе трубу-искатель с небольшим увеличением (например, оптический прицел). Искатель устанавливается в специальных кольцах-стойках так, чтобы его оптическая ось была строго параллельна оптической оси телескопа. В телескопы, не имеющие искателя, при наводке на слабые объекты следует вставлять окуляр с наименьшим увеличением, в этом случае поле зрения наиболь-
шее. После наводки следует осторожно вынуть окуляр и заменить его на другой, с большим увеличением.
Перед наведением телескопа на слабые объекты необходимо установить окуляр на фокус (это можно сделать по удаленному земному предмету или яркому светилу). Чтобы не повторять наводку каждый раз, лучше отметить это положение на окулярной трубке заметной чертой.
При наблюдении Луны и Солнца следует учитывать, что их угловые размеры составляют около 32", и если использовать окуляр, дающий 80-кратное увеличение, то поле зрения будет всего 30". Для наблюдения планет, двойных звезд, а также отдельных деталей лунной поверхности и формы солнечных пятен целесообразно применять наибольшие увеличения.
При проведении наблюдений полезно знать продолжительность движения небесных светил через поле зрения неподвижного телескопа при разных увеличениях. Если светило находится вблизи небесного экватора, то вследствие вращения Земли вокруг своей оси оно будет двигаться в поле зрения трубы со скоростью 15" за 1 мин. Например, при наблюдениях в 80 мм телескоп-рефрактор поле зрения в НЗб" светило пройдет за 6,3 мин. Поле зрения в 1°07" и 30" светило пройдет соответственно за 4,5 мин и за 2 мин.
В школах, где нет телескопа, можно изготовить самодельный телескоп-рефрактор из большого объектива от эпидиаскопа и окуляра от школьного микроскопа1. По диаметру объектива из кровельного железа изготовляется труба длиной примерно 53 см. В другой конец ее вставляется деревянный диск с отверстием для окуляра.
1 Описание такого телескопа дано в статье Б. А. Колоколова в журнале «Физика в школе», 1957, № 1.
При изготовлении телескопа следует обращать внимание на то, чтобы оптические оси объектива и окуляра совпадали. Для улучшения четкости изображения таких ярких светил, как Луна и- Солнце, объектив необходимо диафрагмировать. Увеличение такого телескопа равно примерно 25. Нетрудно изготовить самодельный телескоп и из очковых стекол1.
Чтобы судить о возможности какого-либо телескопа, необходимо знать о нем такие данные, как увеличение, предельный угол разрешения, проницающую силу и поле зрения.
Увеличение определяется отношением фокусного расстояния объектива F к фокусному расстоянию окуляра f (каждое из которых нетрудно определить на опыте):
Это увеличение можно найти также из отношения диаметра объектива D к диаметру так называемого выходного зрачка d:
Зрачок выхода определяется следующим образом. Труба фокусируется «на бесконечность», т. е. практически на весьма удаленный предмет. Затем направляется на светлый фон (например, на ясное небо), и на миллиметровой бумаге или на кальке, держа ее у самого окуляра, получают четко очерченный кружок - изображение объектива, даваемое окуляром. Это и будет выходной зрачок.
1 И. Д. Новиков, В. А. Шишаков, Самодельные астро номические инструменты и наблюдения с ними, «Наука», 1965.
Предельный угол разрешения г характеризует минимальное угловое расстояние между двумя звездами или деталями поверхности планеты, при котором они видны раздельно. Теория дифракции света дает простую формулу для определения г в секундах дуги:
где D - диаметр объектива в миллиметрах.
Практически величину г можно оценить по наблюдениям тесных двойных звезд, пользуясь приведенной ниже таблицей.
Звезда Координаты Звездные величины компонентов Угловое расстояние между компонентами
Для нахождения приведенных в таблице звезд удобен звездный атлас А. А. Михайлова1.
Расположение некоторых двойных звезд приведено на рисунке 1.
1 Можно воспользоваться и «Учебным звездным атласом» А. Д. Могилко, в котором положение звезд дано на 14 крупномасштабных картах.
Теодолиты
При угловых измерениях с помощью теодолита известную трудность составляет отсчет показаний на лимбах. Поэтому рассмотрим более подробно пример отсчета с помощью верньера на теодолите ТТ-50.
Оба лимба, вертикальный и горизонтальный, разделены на градусы, каждый градус в свою очередь подразделен еще на 3 части, по 20" в каждой. Указателем отсчета является нулевой штрих верньера (нониуса), помещенного на алидаде. Если нулевой штрих верньера не совпадает точно с каким-либо штрихом лимба, то долю деления лимба, на которую не совпадают штрихи, определяют по шкале верньера.
Верньер обычно имеет 40 делений, которые по своей протяженности захватывают 39 делений лимба (рис. 2)1. Значит, каждое деление верньера составляет 39/4о деления лимба, или, другими словами, на У40 меньше его. Так как одно деление лимба равно 20", то деление верньера меньше деления лимба на 30".
Пусть нулевой штрих верньера занимает положение, указанное стрелкой на рисунке 3. Замечаем, что точно
1 Для удобства шкалы кругов изображены прямолинейными.
совпало со штрихом лимба девятое деление верньера. Восьмое деление не доходит до соответствующего штриха лимба на 0",5, седьмое - на Г, шестое - на Г,5, а нулевой штрих не доходит до соответствующего штриха лимба (справа от него) на 0",5-9 = 4",5. Значит, отсчет запишется так1:
Рис. 3. Отсчет с помощью верньера
Для более точного отсчета на каждом из лимбов установлено по два верньера, расположенных на 180° один от другого. На одном из них (который принимается за основной) отсчитываются градусы, а минуты берутся как среднее арифметическое показаний обоих верньеров. Однако для школьной практики вполне достаточно отсчет производить по одному верньеру.
1 Оцифровка верньера выполнена так, что отсчет можно сделать сразу. Действительно, совпавший штрих соответствует 4",5; значит, к числу 6Г20" надо прибавить 4",5.
Кроме визирования, окулярные нити используются для определения расстояний с помощью дальномерной рейки (линейки, на которой нанесены равные деления, хорошо видимые издали). Угловое расстояние между крайними горизонтальными нитями а и b (рис. 4) подобрано так, чтобы 100 см рейки помещалось как раз между этими нитями тогда, когда рейка отстоит ровно на 100 м от теодолита. В этом случае коэффициент дальномера равен 100.
Окулярные нити можно использовать и для приближенных угловых измерений, учитывая, что угловое расстояние между горизонтальными нитями а я b п. составляет 35".

ШКОЛЬНЫЙ УГЛОМЕР
Для таких астрономических измерений, как определение полуденной высоты Солнца, географической широты места по наблюдениям Полярной звезды, расстояний до удаленных предметов, проводимых в качестве иллюстрации астрономических методов, можно использовать школьный угломер, который есть почти в каждой школе.
Устройство прибора видно из рисунка 5. На обратной стороне основания угломера, в центре на шарнире, укреплена трубка для установки угломера на штатив или на палку, которую можно воткнуть в землю. Благодаря шарнирному креплению трубки, лимб угломера можно устанавливать в вертикальной и в горизонтальной плоскостях. Указателем вертикальных углов служит стрелка-отвес 1. Для измерения горизонтальных углов применяется алидада 2 с диоптрами, а установка основания прибора контролируется двумя уровнями 3. На верхней кромке прикреплена смотровая трубка 4 для удобства на-
ёодки на предмет. Для определения высоты Солнца используется откидной экран 5, на котором получается светлое пятно, когда трубка направлена на Солнце.

НЕКОТОРЫЕ ПРИБОРЫ АСТРОНОМИЧЕСКОЙ ПЛОЩАДКИ
Прибор для определения полуденной высоты Солнда
Среди различных типов этого прибора наиболее удобен, на наш взгляд, квадрант-высотомер (рис. 6). Он состоит из прямого угла (две планки), прикрепленной
к нему в виде дуги металлической линейки и горизонтального стерженька А, укрепленного с помощью проволочных стоек в центре окружности (частью которой является линейка). Если взять металлическую линейку длиной 45 см с делениями, то разметку на градусы делать не надо. Каждый сантиметр линейки будет соответствовать двум градусам. Длина проволочных стоек в этом случае должна быть равна 28,6 см. Перед измерением полуденной высоты Солнца прибор необходимо установить по уровню или отвесу и ориентировать нижним основанием вдоль полуденной линии.
Указатель полюса мира
Обычно на школьной географической площадке для обозначения направления оси мира вкапывают в землю наклонный шест или жердь. Но для уроков астрономии этого мало, здесь необходимо позаботиться и об измере-
нии угла, образуемого осью мира с плоскостью горизонта. Поэтому можно рекомендовать указатель в виде планки длиной около 1 м с эклиметром достаточно больших размеров, сделанный, например, из школьного транспортира (рис. 7). Это обеспечивает и большую наглядность, и достаточную точность измерения высоты полюса.
Простейший пассажный инструмент
Для наблюдения прохождения светил через небесный меридиан (что связано со многими практическими задачами) можно использовать простейший нитяной пассажный инструмент (рис. 8).
Для его монтирования необходимо провести на площадке полуденную линию и на ее концах вкопать два столба. Южный столб должен иметь достаточную высоту (около 5 м), чтобы опущенный с него отвес охватывал
больший участок неба. Высота северного столба, с которого опускается второй отвес, около 2 м. Расстояние между столба-ми 1,5-2 м. В ночное время нити необходимо освещать. Такая установка удобна тем, что она обеспечивает наблюдение кульминации светил сразу несколькими учащимися1.
Звездная указка
Звездная указка (рис. 9) состоит из легкой рамки с параллельными планками на шарнирном устройстве. Прицелившись одной из планок на звезду, мы ориентируем в том же направлении и другие. При изготовлении такой указки нужно, чтобы в шарнирах не было люфтов.
Рис. 9. Звездная указка
1 Другая модель пассажного инструмента описана в сборнике «Новые школьные приборы по физике и астрономии», изд. АПН РСФСР, 1959.
Солнечные часы, указывающие местное, поясное и декретное время1
Обычные солнечные часы (экваториальные или горизонтальные), описание которых имеется во многих учебных пособиях, обладают тем недостатком, что они пока-
Рис. 10. Солнечные часы с графиком уравнения времени
зывают истинное солнечное время, которым мы в практике почти не пользуемся. Описанные ниже солнечные часы (рис. 10) свободны от этого недостатка и являются весьма полезным прибором при изучении вопросов, связанных с понятием времени, а также для практических работ.
1 Модель этих часов предложена А. Д. Могилко и описана в сборнике «Новые школьные приборы по физике и астрономии», изд. АПН РСФСР, 1959,
Часовой круг 1 устанавливается на горизонтальной подставке в плоскости экватора, т. е. под углом 90°-ср, где ф-широта места. Вращающаяся на оси алидада 2 имеет на одном конце небольшое круглое отверстие 3, а на другом, на планке 4, график уравнения времени в форме восьмерки. Указателем времени служат три стрелки, нанесенные на планке алидады под отверстием 3. При правильной установке часов стрелка М показывает местное, стрелка Я - поясное и стрелка Д - декретное время. Причем стрелка М наносится точно под серединой отверстия 3 перпендикулярно к циферблату. Для нанесения стрелки Я надо знать поправку %-п, где X-долгота места, выраженная в часовой мере, п-номер часового пояса. Если поправка положительна, то стрелка Я устанавливается направо от стрелки М, если отрицательна - налево. Стрелку Д устанавливают от стрелки Я левее на 1 ч. Высота отверстия 3 от алидады определяется высотой h линии экватора на графике уравнения времени, нанесенном на планке 4.
Для определения времени часы тщательно ориентируют по меридиану линией «0-12», устанавливают основание горизонтально по уровням, затем поворачивают алидаду до тех пор, пока луч Солнца, прошедший через отверстие 3, не попадет на соответствующую дате наблюдения ветвь графика. Стрелки в этот момент дадут отсчеты времени.
Астрономический уголок
Для решения задач на уроках астрономии, для выполнения ряда практических работ (определение широты места, определение времени по Солнцу и звездам, наблюдение спутников Юпитера и др.), а также для иллюстрации излагаемого на уроках материала, кроме издаваемых таблиц по астрономии, полезно иметь в классе выполненные в крупном масштабе справочные таблицы, графики, рисунки, результаты проведенных наблюдений, образцы практических работ учащихся и другие материалы, составляющие астрономический уголок. В астрономическом уголке необходимы и Астрономические календари (ежегодник, издаваемый ВАГО, и Школьный астрономический календарь), в которых содержатся необходимые для занятий сведения, указаны важнейшие астрономические события, приведены данные о новейших достижениях и открытиях в астрономии.
В том случае, когда календарей недостаточно, из справочных таблиц и графиков в астрономическом уголке желательно иметь следующие: склонение Солнца (через каждые 5 дней); уравнение времени (таблица или график), изменение фаз Луны и ее склонений на данный год; конфигурации спутников Юпитера и таблицы затмений спутников; видимость планет в данном году; сведения о затмениях Солнца и Луны; некоторые постоянные астрономические величины; координаты наиболее ярких звезд и др.
Кроме того, необходимы подвижная звездная карта и учебный звездный атлас А. Д. Могилко, немая звездная карта, модель небесной сферы.
Для регистрации момента истинного полудня удобно иметь специально установленное по меридиану фотореле (рис. 11). Ящик, в котором помещено фотореле, имеет две узкие щели, ориентированные точно по меридиану. Солнечный свет, прошедший через наружную щель (ширина щелей 3-4 мм) точно в полдень, попадает во вторую, внутреннюю щель, падает на фотоэлемент и включает электрический звонок. Как только луч от наружной щели сместится и перестанет освещать фотоэлемент, звонок отключается. При расстоянии между щелями в 50 см продолжительность сигнала около 2 мин.
Если прибор устанавливается горизонтально, то верхнюю крышку камеры между наружной и внутренней щелью необходимо сделать с наклоном, чтобы обеспечить попадание солнечных лучей на внутреннюю щель. Угол наклона верхней крышки зависит от наибольшей полуденной высоты Солнца в данном месте.
Чтобы воспользоваться подаваемым сигналом для проверки часов, на ящике фотореле необходимо иметь таблицу с указанием моментов истинного полудня с промежутком через три дня1.
Поскольку якорь электромагнитного реле притягивается при затемнении, то контактные пластины Я, через которые включается цепь звонка, должны быть нормально замкнутыми, т. е. замкнутыми при отжатом якоре.
1 Вычисление момента истинного полудня дано в работе № 3 (см. стр. 33).

Глава II.
НАБЛЮДЕНИЯ И ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ

Практические занятия можно разделить на три группы: а) наблюдения невооруженным глазом, б) наблюдения небесных тел с помощью телескопа и других оптических приборов, в) измерения с помощью теодолита, простейших угломерных приборов и другого оборудования.
Работы первой группы (наблюдение звездного неба, наблюдение за движением планет, наблюдение за движением Луны среди звезд) выполняют все ученики класса под руководством учителя или индивидуально.
При выполнении наблюдений с телескопом возникают затруднения, связанные с тем, что телескопов в школе, как правило, один-два, а учащихся много. Если же учесть при этом, что продолжительность наблюдения каждым школьником редко превышает одну минуту, то становится очевидной необходимость улучшения организации астрономических наблюдений.
Поэтому целесообразно класс разделить на звенья по 3-5 человек и каждому звену, в зависимости от наличия в школе оптических приборов, определить время наблюдения. Например, в осенние месяцы наблюдения можно назначать с 20 часов. Если отвести каждому звену по 15 мин, то даже при наличии одного инструмента за 1,5-2 ч наблюдение сможет провести весь класс.
Учитывая, что погода часто нарушает планы по проведению наблюдений, работы следует проводить в те месяцы, когда погода наиболее устойчива. Каждое звено при этом должно выполнить 2-3 работы. Это вполне возможно, если в школе есть 2-3 инструмента и учитель имеет возможность привлечь в помощь опытного лаборанта или любителя астрономии из актива класса.
В некоторых случаях для проведения занятий можно брать оптические инструменты в соседних школах. Для некоторых работ (например, наблюдение спутников Юпитера, определение размеров Солнца и Луны и других) пригодны различные зрительные трубы, теодолиты, призменные бинокли, самодельные телескопы.
Работы третьей группы можно проводить как звеньями, так и всем классом. Для выполнения большинства работ этого вида можно использовать упрощенные приборы, имеющиеся в школе (угломеры, эклиметры, гномон и др.). (...)

Работа 1.
НАБЛЮДЕНИЕ ВИДИМОГО СУТОЧНОГО ВРАЩЕНИЯ ЗВЕЗДНОГО НЕБА
I. По положению околополярных созвездий Малой и Большой Медведиц
1. В течение вечера пронаблюдать (через 2 ч), как изменяется положение созвездий Малой и Большой Медведиц. "
2. Результаты наблюдений внести в таблицу, ориентируя созвездия относительно отвесной линии.
3. Сделать вывод из наблюдения:
а) где лежит центр вращения звездного неба;
б) в каком направлении оно вращается;
в) на сколько градусов примерно поворачивается созвездие за 2 ч.
II. По прохождению светил через поле зрения
неподвижной оптической трубы
Оборудование: телескоп или теодолит, секундомер.
1. Навести трубу телескопа или теодолита на какую-нибудь звезду, находящуюся вблизи небесного экватора (в осенние месяцы, например, на а Орла). Установить трубу по высоте так, чтобы звезда проходила поле зрения по диаметру.
2. Наблюдая видимое перемещение звезды, определить с помощью секундомера время прохождения ею поля зрения трубы1.
3. Зная величину поля зрения (из паспорта или из справочников) и время, вычислить, с какой угловой скоростью вращается звездное небо (на сколько градусов за каждый час).
4. Определить, в каком направлении вращается звездное небо, учитывая, что трубы с астрономическим окуляром дают обратное изображение.

Работа 2.
НАБЛЮДЕНИЕ ГОДИЧНОГО ИЗМЕНЕНИЯ ВИДА ЗВЕЗДНОГО НЕБА
1. В один и тот же час один раз в месяц наблюдать положение околополярных созвездий Большой и Малой Медведиц, а также положение созвездий в южной стороне неба (провести 2 наблюдения).
2. Результаты наблюдений околополярных созвездий внести в таблицу.
1 Если звезда имеет склонение б, то найденное время следует умножить на cos б.
3. Сделать вывод из наблюдений:
а) остается ли неизменным положение созвездий в один и тот же час через месяц;
б) в каком направлении перемещаются околополяр-ные созвездия и на сколько градусов за месяц;
в) как изменяется положение созвездий в южной стороне неба: в каком направлении они сдвигаются и на сколько градусов.
Методические замечания к проведению работ № 1 и 2
1. Для быстроты нанесения созвездий в работах № 1 и 2 учащиеся должны иметь готовый шаблон этих созвездий, сколотый с карты или с рисунка 5 школьного учебника астрономии. Прикалывая шаблон к точке а (Полярная) на вертикальную линию, поворачивают его, пока линия «а-р» Малой Медведицы не займет соответствующее положение относительно отвесной линии, и переносят созвездия с шаблона на рисунок.
2. Второй способ наблюдения суточного вращения неба является более быстрым. Однако в данном случае учащиеся воспринимают движение звездного неба с запада на восток, что требует дополнительных разъяснений.
Для качественной оценки вращения южной стороны звездного неба без зрительной трубы можно рекомендовать такой способ. Надо встать на некотором расстоянии от вертикально поставленного шеста, или хорошо видимой нити отвеса, проектируя шест или нить вблизи звезды. Уже через 3-4 мин будет хорошо заметно перемещение звезды на запад.
3. Изменение положения созвездий в южной стороне неба (работа № 2) можно установить по смещению звезд от меридиана примерно через месяц. В качестве объекта наблюдения можно взять созвездие Орла. Имея направление меридиана (например, 2 отвеса), отмечают в начале сентября (примерно в 20 часов) момент кульминации звезды Альтаир (а Орла). Через месяц, в тот же самый час, проводят второе наблюдение и с помощью угломерных инструментов оценивают, на сколько градусов сместилась звезда к западу от меридиана (смещение должно быть около 30°).
С помощью теодолита смещение звезды к западу можно заметить гораздо раньше, так как оно составляет около 1° в сутки.
4. Первое занятие по ознакомлению со звездным небом проводится на астрономической площадке после первого вводного урока. После ознакомления с созвездиями Большой и Малой Медведиц учитель знакомит учащихся с наиболее характерными созвездиями осеннего неба, которые надо твердо знать и уметь находить. От Большой Медведицы учащиеся совершают «путешествие» через Полярную звезду к созвездиям Кассиопеи, Пегаса и Андромеды. Обращают внимание на большую туманность в созвездии Андромеды, которая видна в безлунную ночь невооруженным глазом как слабое размытое пятно. Здесь же, в северо-восточной части неба, отмечают созвездия Возничего с яркой звездой Капеллой и Персея с переменной звездой Алголь.
Снова возвращаемся к Большой Медведице и смотрим, куда указывает излом ручки «ковша». Невысоко над горизонтом в западной стороне неба находим яркую оранжевого цвета звезду Арктур (а Волопаса), а затем над ней в виде клина и все созвездие. Слева от Волопа-
са выделяется полукруг неярких звездочек - Северная Корона. Почти в зените ярко блестит а Лиры (Вега), восточнее вдоль Млечного пути лежит созвездие Лебедя, а от него прямо на юг - Орел с яркой звездой Альтаир. Повернувшись на восток, снова находим созвездие Пегаса.
В конце занятия можно показать, где проходит небесный экватор и начальный круг склонений. Это понадобится учащимся при знакомстве с основными линиями и точками небесной сферы и экваториальными координатами.
На последующих занятиях зимой и весной учащиеся знакомятся с другими созвездиями, проводят ряд астрофизических наблюдений (цвета звезд, изменение блеска переменных звезд и др.).

Работа 3.
НАБЛЮДЕНИЕ ИЗМЕНЕНИЯ ПОЛУДЕННОЙ ВЫСОТЫ СОЛНЦА
Оборудование: квадрант-высотомер, или школьный угломер, или гномон.
1. В течение месяца раз в неделю в истинный полдень измерить высоту Солнца. Результаты измерений и данные о склонении Солнца в остальные месяцы года (взятые через неделю) занести в таблицу.
2. Построить график изменения полуденной высоты Солнца, откладывая по оси X даты, а по оси У - полуденную высоту. На графике провести прямую, соответствующую высоте точки экватора в плоскости меридиана на данной широте, отметить точки равноденствий и солнцестояний и сделать вывод о характере изменения высоты Солнца в течение года.
Примечание. Вычислять полуденную высоту Солнца по склонению в остальные месяцы года можно по уравнению
Методические замечания
1. Для измерения высоты Солнца в полдень надо иметь или направление полуденной линии, проведенной заранее, или знать момент истинного полудня по декретному времени. Рассчитать этот момент можно, если известно уравнение времени на день наблюдения, долгота места и номер часового пояса (...)
2. Если окна класса выходят на юг, то установленный, например на подоконнике, по меридиану квадрант-высотомер дает возможность в истинный полдень сразу получать высоту Солнца.
При измерениях с помощью гномона также можно заранее приготовить шкалу на горизонтальном основании и по длине тени сразу получить величину угла Iiq. Для разметки шкалы используется соотношение
где I - высота гномона, г - длина его тени.
Можно использовать и метод плавающего зеркальца, помещенного между рамами окна. Зайчик, отброшенный на противоположную стену, в истинный полдень будет пересекать нанесенный на ней меридиан со шкалой высот Солнца. В этом случае весь класс, наблюдая за зайчиком, может отмечать полуденную высоту Солнца.
3. Учитывая, что в этой работе не требуется большой точности измерений и что вблизи кульминации высота Солнца меняется незначительно по отношению к моменту кульминации (около 5" в интервале±10 мин), то время измерения может отклоняться от истинного полдня на 10-15 мин.
4. Полезно в этой работе произвести хотя бы одно измерение с помощью теодолита. Следует учесть, что при наведении средней горизонтальной нити перекрестия под нижний край диска Солнца (фактически под верхний, так как труба теодолита дает обратное изображение) надо из полученного результата вычесть угловой радиус Солнца (примерно 16"), чтобы получить высоту центра диска Солнца.
Результат, полученный с помощью теодолита, можно в дальнейшем использовать для определения географической широты места, если по каким-либо причинам эту работу нельзя будет поставить.

Работа 4.
ОПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРАВЛЕНИЯ НЕБЕСНОГО МЕРИДИАНА
1. Выбрать точку, удобную для наблюдения южной стороны неба (можно в классе, если окна выходят на юг).
2. Установить теодолит и под его отвесом, опущенным с верхнего основания треноги, сделать постоянную и хорошо заметную отметку выбранной точки. При наблюдениях ночью необходимо слегка осветить рассеянным светом поле зрения трубы теодолита, чтобы были хорошо заметны окулярные нити.
3. Оценив примерно направление точки юга (например, с помощью буссоли теодолита или наведением трубы на Полярную звезду и поворотом ее на 180°), навести трубу на достаточно яркую звезду, отстоящую немного к востоку от меридиана, закрепить алидаду вертикального круга и трубу. Снять три отсчета на горизонтальном лимбе.
4. Не изменяя установки трубы по высоте, следить за движением звезды, пока она не окажется на такой же высоте после прохождения меридиана. Произвести второй отсчет горизонтального лимба и взять среднее арифметическое значение этих отсчетов. Это и будет отсчет на точку юга.
5. Навести трубу в направлении точки юга, т. е. установить нулевой штрих нониуса на число, соответствующее найденному отсчету. Если в поле зрения трубы не попадает никаких земных предметов, которые служили бы ориентиром точки юга, то надо произвести «привязку» найденного направления к хорошо заметному предмету (восточнее или западнее от меридиана).
Методические замечания
1. Описанный способ определения направления меридиана по равным высотам какой-либо звезды является более точным. Если меридиан определяется по Солнцу, то надо иметь в виду, что склонение Солнца непрерывно меняется. Это приводит к тому, что кривая, по которой Солнце идет в течение дня, несимметрична относительно меридиана (рис. 12). Значит, найденное направление, как полусумма отчетов при равных высотах Солнца, будет несколько отличаться от меридиана. Ошибка в этом случае может доходить до 10".
2. Для более точного определения направления мери-
диана берут три отсчета, используя три горизонтальные линии, имеющиеся в окуляре трубы (рис. 13). Наведя трубу на звезду и действуя микрометрическими винтами, ставят звезду немного выше верхней горизонтальной линии. Действуя только микрометрическим винтом алидады горизонтального круга и сохраняя установку теодолита по высоте, держат звезду все время на вертикальной нити.
Как только она коснется верхней горизонтальной нити а, снимают первый отсчет. Потом пропускают звезду через среднюю и нижнюю горизонтальные нити Ь и с и снимают второй и третий отсчеты.
После прохождения звезды через меридиан поймать ее на такой же высоте и снова снять отсчеты на горизонтальном лимбе, только в обратном порядке: сначала третий, затем второй и первый отсчеты, так как звезда после прохождения меридиана будет опускаться, а в трубе, дающей обратное изображение, она будет подниматься. При наблюдениях Солнца поступают аналогично, пропуская через горизонтальные нити нижний край диска Солнца.
3. Чтобы сделать привязку найденного направления к заметному предмету, надо навести трубу на этот предмет (миру) и записать отсчет горизонтального круга. Вычтя из него отсчет точки юга, получают азимут земного предмета. При повторной установке теодолита на эту же точку надо навести трубу на земной предмет и, зная угол между этим направлением и направлением меридиана, установить трубу теодолита в плоскости меридиана.
KOHEЦ ФPAГMEHTA УЧЕБНИКА

ЛИТЕРАТУРА
Астрономический календарь ВАГО (ежегодник), изд. АН СССР (с 1964 г. «Наука»).
Барабашов Н. П., Инструкция для наблюдения Марса, изд. АН СССР, 1957.
БронштэнВ. А., Планеты и их наблюдения, Гостехиздат, 1957.
Дагаев М. М., Лабораторный практикум по общей астрономии, «Высшая школа», 1963.
Куликовский П. Г., Справочник любителя астрономии, Физматгиз, 1961.
Мартынов Д. Я., Курс практической астрофизики, Физматгиз, 1960.
Могилко А. Д., Учебный звездный атлас, Учпедгиз, 1958.
Набоков М. Е., Астрономические наблюдения с биноклем, изд. 3, Учпедгиз, 1948.
Навашин М. С., Телескоп астронома-любителя, Физматгиз, 1962.
Н овиков И. Д., Шишаков В. А., Самодельные астрономические приборы и инструменты, Учпедгиз, 1956.
«Новые школьные приборы по физике и астрономии». Сборник статей, под ред. А. А. Покровского, изд. АПН РСФСР, 1959.
Попов П. И., Общедоступная практическая астрономия, изд. 4, Физматгиз, 1958.
Попов П. И., Баев К. Л., Воронцов-Вельяминов Б. А., КУницкий Р. В., Астрономия. Учебник для педвузов, изд. 4, Учпедгиз, 1958.
«Преподавание астрономии в школе». Сборник статей, под ред. Б. А. Воронцова-Вельяминова, изд. АПН РСФСР, 1959.
Сытинская Н. Н., Луна и ее наблюдение, Гостехиздат, 1956.
Цесевич В. П., Что и как наблюдать на небе, изд. 2, Гостехиздат, 1955.
Шаронов В. В., Солнце и его наблюдение, изд. 2, Гостехиздат, 1953.
Школьный астрономический календарь (ежегодник), «Просвещение».

→ Календарь

Один сугубо отрицательный герой романа Ю.Семенова «Семнадцать мгновений весны» сказал как-то другому столь же отрицательному герою, что каждое утро смотрит на календарь. Действительно, многие люди начинают день с того, что смотрят на календарь. Никакие наши планы не обходятся без изучения этой таблицы с цифрами. Но многие ли знают, почему календарь именно такой? Почему во всех месяцах, кроме февраля постоянное, но неравное число дней? Почему в феврале их то 28, то 29? Почему мы празднуем некоторые праздники дважды, Новый год и Старый Новый год? Откуда, наконец, взялось само слово «календарь»?

Давным-давно человек заметил цикличность многих явлений природы. Солнце, поднявшись над горизонтом, не остается висеть над головой, а опускается на западной стороне неба, чтобы вновь подняться через какое-то время на востоке. То же происходит с Луной. Долгие теплые летние дни сменяются короткими и холодными зимними, и обратно. Наблюдаемые в природе периодические явления послужили основой для счета времени.

Какие периоды наиболее популярны? Прежде всего, это сутки, определяемые сменой дня и ночи. Сейчас нам известно, что смена эта обусловлена вращением Земли вокруг своей оси. Об этом вращении и связанном с ним измерении времени я более подробно расскажу отдельно. Для исчисления больших промежутков времени сутки малопригодны, как неудобны сантиметры для измерения расстояния между городами. Нужна бoльшая единица. Таковыми стали период смены фаз Луны – месяц, и период смены сезонов – год. Месяц обусловлен вращением Луны вокруг Земли, а год – вращением Земли вокруг Солнца. Разумеется, мелкие и крупные единицы нужно было соотнести друг с другом, т.е. привести в единую систему. Такая система, а также правила ее применения для измерения большим промежутков времени, стала называться календарем.

Слово «календарь» имеет экономическое происхождение. В Древнем Риме год делился на десять месяцев. Первый день каждого месяца назвался календами, от слова «calendarium» – долговая книга. В этот день должники обязаны были платить проценты по долгам. То же слово дало название системе счета времени. Интересно, что римляне считали дни обратным счетом, как студенты до сессии. «Когда это было?» - Спрашивал римлянин, и получал ответ: «За шесть дней до мартовских календ». В греческом календаре календ не было, поэтому расхожее выражение «до греческих календ» означает просто «никогда».

Период обращения Земли вокруг Солнца был определен еще в древности. Тогда же было установлено, что год содержит нецелое число суток. Современное значение продолжительности года – 365,2422 средних солнечных суток. Очевидно, пользоваться в хронологических целях таким годом неудобно. Но если положить календарный год равным, скажем, 365 дней, то скоро мы увидим, что сезоны «убегают» от календаря. Если первого марта когда-то начиналась весна, то менее чем за четыреста лет эта дата придется на середину зимы. Еще большие неудобства. Решить проблему можно, если сделать в разные годы разное число дней, а дни эти распределить таким образом, чтобы в среднем за большое число лет продолжительность календарного года была близка к астрономическому.

Я все время говорю про год. Но в основе календаря может лежать и меньшая единица – месяц. Так было принято в арабских странах. Так принято в некоторых этих странах и сейчас, например, в Саудовской Аравии. И не стоит называть лунный календарь мусульманским. Он возник задолго до появления ислама. Календарь назван лунным, так как основной его период – смена фаз Луны (синодический месяц). От новолуния до новолуния проходит в среднем 29,53058812 суток. Я сказал «в среднем», так как этот период испытывает небольшие вариации, вызванные неравномерностью движения Луны по орбите. Опять получаем ту же проблему: это число нецелое. Значит, лунный календарь также будет содержать разное число дней в разных периодах, а его создатель должен выбрать такое чередование месяцев, чтобы в среднем за много циклов продолжительность календарного месяца приближалась к астрономическому прообразу. Задача эта чисто арифметическая. Сейчас мы рассмотрим некоторые решения этой проблемы, найденные в разное время разными людьми. Начнем с лунного календаря, но основное внимание уделим применяемому в Европе солнечному.

Для рассмотрения календарной проблемы с достаточной точностью можно принять синодический месяц равным 29,53059 средних солнечных суток. Поэтому календарный месяц будет содержать либо 29, либо 30 суток. Продолжительность лунного календарного года тогда получится равной 12*29,53059 = 354,36706 суток. Можно принять, что год состоит из 354 суток: из шести полных месяцев по 30 дней и шести пустых по 29. А чтобы начало месяца как можно точнее совпадало с новолунием, эти месяцы должны чередоваться. Например, все нечетные месяцы будут по 30 дней, а четные – по 29. Однако, календарный год оказывается на 0,36706 суток короче астрономического, состоящего из 12 синодических месяцев. За три года ошибка составит уже больше суток. Таким образом, уже в четвертом от начала счета году новолуния будут приходиться не на первые, а на вторые сутки месяцев, через восемь лет – не третьи и т.д. А это значит, что календарь надо время от времени исправлять: примерно каждые три года делать вставку одного дня. Обычный год в 354 дня тогда можно назвать простым, а в 355 дней – продолженным, или високосным (термин происходит от латинского bis sextum – второй шестой, дополнительный день в римском календаре помещали после шестого дня до мартовских календ). Мы приходим таким образом к следующей задаче построения лунного календаря: найти такой порядок чередования простых и високосных лунных годов, чтобы начало каждого календарного месяца не отодвигалось заметно от новолуния. Ее решение начинается с поиска такого целого числа лунных лет, за которое набегает какое-то целое (точнее, почти целое) число вставных дней. Это легко сделать с помощью подходящих дробей. Я не буду здесь приводить подробные математические выкладки. Их можно найти в книге Климишина в списке в конце статьи. Сообщу лишь результаты. Дробную часть лунного года 0,36706 суток можно записать в виде простой дроби 36706/100000. Идеальный вариант – распределить 36706 «лишних» дней среди 100000 календарных лет. Но на такой долгий период строить календарь никто не решился. На практике пользовались такими приближениями к числу 0,36706: 3/8 и 11/30. В первом случае на протяжении восьми лет делается вставка трех дней. За восьмилетний календарный цикл остается ошибка в -0,0635 дней. Во втором случае за 30 лет добавляется 11 вставных дней. Остается ошибка 0,0118 суток за цикл, что дает сдвиг на один день вперед за 1/0,0118?30 ? 2500 лунных лет. Первый цикл из-за географического района применения получил название «турецкий», второй по той же причине – «арабский». Имена людей, их предложивших, к сожалению, за давностью лет утеряны.

Перейдем теперь к солнечному календарю. В его основе – тропический год, т.е. период обращения Земли по орбите относительно точки весеннего равноденствия. Именно этот период определяет смену сезонов. Он равен 365,24220 средних солнечных суток. Очевидно, календарный год будет содержать либо 365, либо 366 дней. Для распределения вставных лет по календарному циклу следует приблизить дробь 0,24220 какой-нибудь простой дробью с небольшим знаменателем. При этом, как и в случае лунного календаря, знаменатель определяет длительность цикла в годах, а числитель – число вставных дней. Среди возможных вариантов в разное время предлагались такие: 1/4, 8/33, 31/128, 97/400. Первый вариант содержит один продолженный год на три обычных и называется юлианским календарем. Он был введен в употребление римским императором Юлием Цезарем по предложению александрийского философа Созигена. Ошибка юлианского календаря составляет 0,0078 суток в год, что приводит к разнице в одни сутки за 128 лет.

Цикл в 33 лет с 8 високосными годами разработал персидский ученый, поэт и государственный деятель Омар Хайям (ок. 1048-1123). Он же ввел его своей властью в Персии в 1079 году. Только в XIX в. почти современный Иран отказался от него в пользу лунного календаря. Високосными годами в персидском календаре были 3-й, 7-й, 11-й, 15-й, 20-й, 24-й, 28-й и 32-й годы цикла. Период в 128 лет с 31 ставным днем предложил в 1864 году немецкий астроном Медлер, профессор Дерптского университета. Этот проект никогда не обсуждался на государственном уровне.

Больше повезло проекту итальянца Луиджи Лиллио (1520-1576). Для исправления большой ошибки юлианского календаря (1 день за 128 лет) он предложил простое правило, о котором я скажу ниже. Проект был представлен Папе Григорию XIII, им одобрен и введен в действие во всех католических странах в 1582 году. По имени Папы календарь стал называться григорианским. Он оказался столь удобным из-за простых правил чередования лет, что в настоящее время стал применяться повсеместно. В соответствии с величиной дробной части года 97/400 = 0,2425, ошибка в один день накапливается за 1/(0,2425-0,2422) = 3333 года.

Рассмотрим подробнее этот календарь, раз уж мы пользуемся именно им. Расскажу прежде о его истории. Волею императора Юлия Цезаря (100-44 гг. до н.э.) с 46 г. до н.э. во всей Римской империи применялся юлианский календарь. Кроме того, что через каждые три года по 365 дней добавлялся один високосный год, в календаре использовался отличный от традиционного римского счет дней и месяцев. Каждый нечетный месяц содержал 31 день, каждый четный – 30 дней. Февраль в простом году имел 29 дней, в високосном – 30. Почему именно февраль? Дело в том, что началом года в рисмком календаре было 1 марта. А февраль, таким образом, был последним месяцем года. Логично было добавить вставной день именно последним в году. Счет же по юлианскому календарю начался с 1 января 45 г. до н.э. В этот день должны были вступить в должность вновь избранные консулы, что и послужило поводом объявить его началом отсчета. Позже римский месяц Квинтилис был переименован в Юлиус (июль) для увековечения памяти убитого в 46 г. императора.

Надо отметить, что римские жрецы не сильно разбирались в математике и астрономии. Работ Созигена они не читали. Поэтому календарь несколько раз претерпевал изменения, объяснить которые разумно невозможно. Например, после смерти Цезаря високосным годом стали считать не каждый четвертый, а каждый третий год. Только в 9-ом г. до н.э. император Август исправил ошибку.

В 324 году римский император Константин (тот самый, в честь которого был назван город Константинополь) объявил во всей империи христианство государственной религией. Через год он созвал в г. Никее (ныне г. Извик в Турции) собор, на котором предполагалось установить даты основных христианских праздников, в частности, Пасхи. Вопрос о Пасхе имел большое значение, так как чуть ли не каждая община выбирала эту дату самостоятельно. Надо сказать, что единообразие не установлено до сих пор. Мы знаем, например, католическую, иудейскую, армянскую, православную и др. Пасхи. К сожалению, не могу изложить здесь интереснейшую историю происхождения и датировки этого праздника. По-видимому, Никейский собор так и не смог прийти к однозначному выводу о дате Пасхи. Текст его решения, если и был вообще написан, не сохранился. У историков нет преобладающего мнения о том, когда возникло нынешнее правило. Один из средневековых авторов писал, что для определения даты Пасхи применяются четыре правила: праздновать ее только после весеннего равноденствия, не праздновать в один день с иудеями, праздновать не только после равноденствия, но и после первого за равноденствием полнолуния и, наконец, праздновать в первый день седьмицы (в воскресенье). Первые два правила содержаться в писаном Апостольском своде, происхождение двух других неизвестно.

Почему я здесь обсуждаю Пасху? Потому что для правильного определения ее даты – первое воскресенье после первого полнолуния после весеннего равноденствия – нужно было либо вести непрерывные астрономические наблюдения, либо изложить известные уже тогда астрономам особенности движения Луны и Солнца, обуславливающие и равноденствие, и полнолуние, в виде четких правил определения даты в конкретном календаре. Второй путь оказался более практичным. А избранным календарем стал применяемый тогда в Римской империи юлианский календарь.

Итак, празднование важнейшего христианского праздника было привязано к юлианскому календарю. А календарь этот, как мы видели, очень неточный. За 128 лет накапливается ошибка в одни сутки. Поскольку юлианский год длиннее тропического, то прохождение Солнца через точку весеннего равноденствия сдвигается на все более раннюю дату. Если во время Никейского собора равноденствие приходилось на 21 марта, то к середине XVI в. оно сдвинулось на 10 дней назад и приходилось на 11 марта. Если полнолуние случалось в период с 11 до 21 марта, то весенним оно не считалось, и дата Пасхи отсчитывалась от следующего, почти тридцать дней спустя. В результате типично весенний праздник ощутимо сдвигался в сторону лета. Луиджи Лиллио правильно определил причины этого явления и предложил удачную поправку. 24 февраля 1582 года Григорий XIII издал предписании (буллу), которая начиналась словами «Inter gravissimas» («Среди важнейших…»). Угрожая всем несогласным отлучением от церкви, Папа предписывал «касательно месяца октября текущего 1582 г., чтобы десять дней, от третьего дня перед нонами (5 октября) до кануна ид (14 октября) включительно, были изъяты». Таким приемом весеннее равноденствие возвращалось на свое место, 21 марта. На будущее, чтобы исключить накопление ошибок, предписывалось не считать високосными те столетние годы, чисто столетий которых не делится без остатка на 4. Так, год 1600 является високосным и в прежнем юлианском, и в новом календаре. А вот високосные по юлианскому счету годы 1700, 1800 и 1900 в новом календаре были обыкновенными. За 400 лет изымались три «лишних» дня.

Григорианский календарь завоевал признание в некатолических странах не сразу. Вера среди людей часто пересиливает и здравый смысл, и реалии природы. Те страны, которые считали свою веру «более правильной», чем католическая, не приняли реформу теологическим соображениям. Тем не менее, к настоящему времени только Русская Православная Церковь упорно не желает считаться с астрономическими явлениями и настаивает на употреблении прежнего юлианского календаря. Насколько мне известно, в Государственной думе нашлись особо «православные» депутаты, предложившие законопроект об отречении от «вредного» западного календаря и возвращении на «правильный» юлианский. Словно никто не знает, что вводил этот «православный» календарь отнюдь не православный и даже вообще не христианин Юлий Цезарь! Остается заметить, что в России григорианский календарь (новый стиль) был установлен Декретом СНК РСФСР «О введении в Российской республике западноевропейского календаря» 24 января 1918 года. К этому моменту расхождение между старым и новым стилем достигло уже 13 суток. Поэтому декретом было предписано днем «после 31 января… считать не 1 февраля, а 14 февраля».

Обсуждая разницу в стилях, я считаю себя обязанным рассказать о некоторых заблуждениях, с этим связанных. Нужно четко понимать, что разница не остается постоянной, она растет со временем. К моменту реформы в 1582 году ошибка юлианского календаря была равна 10 суткам. Ближайший столетний год – 1600 – был високосным по обоим календарям, а следующий – 1700 – только по юлианскому (17 не делится на 4). Поэтому в XVIII в. разница возросла до 11 суток. Еще через 100 лет она стала равна 12 суткам. Наконец, с 1900 года и по сей день составляет 13 суток. Эта разница не изменилась в 2000 году, поскольку этот год, как и 1600, был високосным по обоим календарям. То, что в настоящее время разница составляет 13 суток, приводит недалеких людей к ложным выводам. Пересчитывая даты событий из одного календаря в другой, нужно применять разницу на момент события. Это легко понять, если только представить себе, что оба календаря сотни лет существовали параллельно. Когда скончался А.С. Пушкин? По старому стилю это произошло 29 января 1837 года. Но в то время в Западной Европе пользовались григорианским календарем. Какой день был на календаре французов в тот день? Разница в XIX в. составляла 12 дней. Следовательно, на листке у французов было написано «10 февраля». В 1918 году Россия не изобрела новый календарь, она присоединилась к уже существующему, по которому Пушкин умер 10 февраля. Каким местом думают те, которые прибавляют к дате по старому стилю 13 дней? Дата событий может быть разной в разных календарях, но не может же она менять со временем в одном и том же календаре!

Или возьмем Татьянин день, якобы 25 января. Иначе его называют днем студентов, поскольку в этот день состоялось открытие Московского университета. На самом деле, ни к Татьяне, ни к студентам дата 25 января отношения не имеет. Мученица Татиана жила в III в. (266-235 гг.). В то время не было григорианского календаря, поэтому как перенести дату того времени в новый календарь – это вопрос соглашения. День Татьяны в России отмечали 12 января (по старому стилю, разумеется), в этот день в 1755 году императрица подписала указ о создании Московского университета. Какая дата была у «григорианских» французов в тот день? Правильно, 23 января: в XVIII в., как я объяснил выше, разница составляла 11 дней. Кому пришло в голову прибавлять 13 дней? И что делать в таком случае после 2100 года, когда разница достигнет 14 дней?

Для тех, кто еще не понял, могу посоветовать такой прием. Нарисуйте на бумаге две параллельные шкалы. Это будут «нити времени». Время всюду одинаково, но измеряем мы его разными единицами. На одной шкале нанесите даты юлианского календаря, на другой – григорианского. Разумеется, с учетом правильного сдвига на каждый момент. Предположим, что происходит событие. Поставьте точку между шкалами – это наше событие. Проведите через нее прямую перпендикулярно шкалам. Пересечение с первой шкалой даст нам дату по старому стилю, со второй – по новому. В дальнейшем годовщина события отмечается в каждом календаре через целое число лет по этому же календарю. Момент события от календаря не зависит, а вот понятие «годовщина» предполагает целое число лет по определенному календарю. Разные календари – разные (возможно) моменты годовщин. Просто потому, что некоторые годы в этих календарях имеют разную продолжительность. Надеюсь, теперь нетрудно ответить на вопрос, когда нам отмечать день рождения И. Ньютона? В его метрике стоит дата 25 декабря 1642 года. Нужно помнить, что Англия – страна не католическая – приняла григорианский календарь только в 1752 году. Правильный ответ: 4 января.

В этой маленькой статье я кратко осветил астрономические основы календарей и происхождение современного григорианского календаря. За бортом остались такие интересные вопросы, как греческие и египетские календари, летоисчисление майя и древнего Китая, лунно-солнечный еврейский календарь и календари древней Руси и Шумера. Я умолчал о проектах реформы календаря и ее перспективах. О происхождении семидневной недели также не сказано ни слова. Из великого множества календарных заблуждений разобрал только одно. Ничего не упомянул о популярных в свое время «вечных» календарях. Наконец, выбор начала летоисчисления, нуль-пункта нашей шкалы времени, я тоже не обсуждал. Все это заслуживает отдельного разговора. Заинтересованный читатель может найти соответствующий материал в следующих книгах:

• И.А. Климишин. Календарь и хронология. – 2-е изд., 1985 г.
• Н.И. Идельсон. История календаря. – В кн.: Этюды по истории небесной механики. – 1976 г.
• Буткевич А.В., Зеликсон М.С. Вечные календари. – 1984 г.
• Голуб И.Я., Хренов Л.С. Время и календарь. – 1989 г.

а так же в статьях, регулярно публикуемых ранее в переменной части «Астрономического календаря».

ГБПОУ Колледж сферы услуг № 3

город Москва

по проведению практических работ по астрономии

Преподаватель: Шнырева Л.Н.

Москва

2016

Планирование и организация практических работ

Как известно, при выполнении наблюдений и практических работ серьезные затруднения возникают не только от неразработанности методики их проведения, недостатка оборудования, но и от того слишком жесткого бюджета времени, которым располагает учитель для выполнения программы.

Поэтому, чтобы выполнить определенный минимум работ, их нужно предварительно спланировать, т.е. определить перечень работ, наметить примерные сроки их выполнения, определить, какое оборудование для этого потребуется. Так как все их нельзя выполнить фронтально, то следует определить и характер каждой работы, будет ли это групповое занятие под руководством учителя, самостоятельное ли наблюдение или это задание отдельному звену, материалы которого потом будут использованы на уроке.

N п/п

Наименование практических работ

Сроки проведения

Характер выполнения работы

Знакомство с некоторыми созвездиями осеннего неба

Наблюдение видимого суточного вращения звездного неба

Первая неделя сентября

Самостоятельное наблюдение всеми учащимися

Наблюдение годичного изменения вида звездного неба

Сентябрь - Октябрь

Самостоятельное наблюдение отдельными звеньями (в порядке накопления фактического иллюстративного материала)

Наблюдение изменения полуденной высоты Солнца

В течение месяца 1 раз в неделю (Сентябрь-Октябрь)

Задание отдельным звеньям

Определение направления меридиана (полуденной линии), ориентирование по Солнцу и звездам

Вторая неделя сентября

Групповая работа под руководством учителя

Наблюдение за движением планет относительно звезд

С учетом вечерней или утренней видимости планет

Самостоятельное наблюдение (задание отдельным звеньям)

Наблюдение спутников Юпитера или колец Сатурна

То же

Задание отдельным звеньям. Наблюдение под руководством учителя или опытного лаборанта

Определение угловых и линейных размеров Солнца или Луны

Октябрь

Классная работа по вычислению линейных размеров светила. Для всех учащихся по результатам наблюдения одного звена

Определение географической широты места по высоте Солнца в кульминации

При изучении темы "Практические применения астрономии", октябрь - ноябрь

Совмещенная демонстрационная работа с теодолитом в составе всего класса

Проверка часов в истинный полдень

Определение географической долготы

Наблюдение за движением Луны и изменением ее фаз

При изучении темы "Физическая природа тел Солнечной системы", февраль-март

Самостоятельное наблюдение всеми учащимися. Наблюдение для всех учащихся под руководством учителя (работа проводится звеньями). Задание отдельным звеньям.

Наблюдение поверхности Луны в телескоп

Фотографирование Луны

Наблюдение солнечных пятен

При изучении темы "Солнце", март-апрель

Демонстрация и задание отдельным звеньям

Наблюдение солнечного спектра и отождествление фраунгоферовых линий

Для всех учащихся при выполнении физического практикума

Определение солнечной постоянной с помощью актинометра

17.

Наблюдение двойных звезд, звездных скоплений и туманностей. Знакомство с созвездиями весеннего неба

Апрель

Групповое наблюдение под руководством учителя

Видное место здесь занимают самостоятельные наблюдения учащихся. Они, во-первых, позволяют несколько разгрузить школьные занятия и во-вторых, что не менее важно, приучают школьников к регулярным наблюдениям за небом, учат их читать, как говорил Фламмарион, великую книгу природы, которая постоянно раскрыта над их головами.

Самостоятельные наблюдения учащихся имеют важное значение и что на эти наблюдения при изложении систематического курса необходимо по возможности опираться.

Чтобы способствовать накоплению необходимого на уроках наблюдательного материала, диссертантом использовалась и такая форма выполнения практических работ, как задание отдельным звеньям.

Проводя, например, наблюдение солнечных пятен, члены данного звена получают динамическую картину их развития, на которой обнаруживается и наличие осевого вращения Солнца. Такая иллюстрация при изложении материала на уроке представляет для учащихся больший интерес, чем статическая картина Солнца, взятая из учебника и изображающая какой-то один момент.

Точно также, последовательное фотографирование Луны, выполненное звеном, дает возможность отметить изменение ее фаз, рассмотреть характерные детали ее рельефа вблизи терминатора, заметить оптическую либрацию. Демонстрация полученных фотографий на уроке как и в предыдущем случае, помогает глубже проникнуть в существо излагаемых вопросов.

Практические работы по характеру необходимого оборудования можно разделить на 3 группы:

а) наблюдения невооруженным глазом,

б) наблюдения небесных тел с помощью телескопа,

в) измерения с помощью теодолита, простейших угломерных приборов и другого оборудования.

Если работы первой группы (наблюдение вводного неба, наблюдение за движением планет, Луны и др.) не встречают каких-либо затруднений и их выполняют все школьники или под руководством учителя или самостоятельно, то при выполнении наблюдений с телескопом возникают затруднения. Телескопов в школе, как правило, один-два, а учащихся много. Явившись на такие занятия всем классом, ученики толпятся и мешают друг другу. При такой организации наблюдений продолжительность пребывания у телескопа каждого школьника редко превышает одну минуту и необходимого впечатления от занятий он не получает. Затраченное им время расходуется не рационально.

Работа N 1. Наблюдение видимого суточного вращения звездного неба

I. По положению околополярных созвездий Малая Медведица и Большая Медведица

1. Провести наблюдение в течение одного вечера и отметить, как будет изменяться через каждые 2 часа положение созвездий М. Медведица и Б. Медведица (сделать 2-3 наблюдения).

2. Результаты наблюдений внести в таблицу (зарисовать), ориентируя созвездия относительно отвесной линии.

3. Сделать вывод из наблюдения:

а) где лежит центр вращения звездного неба;
б) в каком направлении происходит вращение;
в) на сколько градусов, примерно, поворачивается созвездие через 2 часа.

Пример оформления наблюдения.

Положение созвездий

Время наблюдения

22 часа

24 часа

II. По прохождению светил через поле зрения неподвижной оптической трубы

Оборудование : телескоп или теодолит, секундомер.

1. Навести трубу телескопа иди теодолита на какую-нибудь звезду, находящуюся вблизи небесного экватора (в осенние месяцы, например a Орла). Установить трубу по высоте так, чтобы звезда проходила поле зрения по диаметру.
2. Наблюдая видимое перемещение звезды, определить с помощью секундомера время прохождения ею поля зрения трубы .
3. Зная величину поля зрения (из паспорта или из справочников) и время, вычислить, с какой угловой скоростью вращается звездное небо (на сколько градусов за каждый час).
4. Определить, в каком направлении вращается звездное небо, учитывая, что трубы с астрономическим окуляром дают обратное изображение.

Работа N 2. Наблюдение годичного изменения вида звездного неба

1. Наблюдая 1 раз в месяц в один и тот же час, установить, как изменяется положение созвездий Большой и Малой Медведиц, а также положение созвездий в южной стороне неба (провести 2-3 наблюдения).

2. Результаты наблюдений околополярных созвездий внести в таблицу, зарисовывая положение созвездий как и в работе N 1.

3.Сделать вывод из наблюдений.

а) остается ли неизменным положение созвездий в один и тот же час через месяц;
б) в каком направлении происходит перемещение (вращение) околополярных созвездий и на сколько градусов за месяц;
в) как изменяется положение созвездий в южной стороне неба; в каком направлении они сдвигаются.

Пример оформления наблюдения околополярных созвездий

Положение созвездий

Время наблюдения

Методические замечания к проведению работ N 1 и N 2

1. Обе работы даются учащимся для самостоятельного выполнения сразу же после проведения первого практического занятия по ознакомлению с основными созвездиями осеннего неба, где они вместе с учителем отмечают первое положение созвездий.

Выполняя эти работы, учащиеся убеждаются, что суточное вращение звездного неба происходит против часовой стрелки с угловой скоростью 15њ в час, что через месяц в этот же час положение созвездий изменяется (они повернулись против часовой стрелки примерно на 30њ) и что в данное положение они приходят на 2 часа раньше.

Наблюдения в это же время за созвездиями в южной стороне неба показывают, что через месяц созвездия заметно сдвигаются к западу.

2. Для быстроты нанесения созвездий в работах N 1 и 2 учащиеся должны иметь готовый шаблон этих созвездий, сколотый с карты или с рисунка N 5 школьного учебника астрономии. Прикалывая шаблон в точке a (Полярная) на вертикальную линию, поворачивают его, пока линия "a - b" М. Медведицы не займет соответствующее положение относительно отвесной линии. Затем переносят созвездия с шаблона на рисунок.

3. Наблюдение суточного вращения неба при помощи телескопа является более быстрым. Однако при астрономическом окуляре учащиеся воспринимают движение звездного неба в обратном направлении, что требует дополнительных разъяснений.

Для качественной оценки вращения южной стороны звездного неба без зрительной трубы можно рекомендовать такой способ. Встать на некотором расстоянии от вертикально поставленного шеста, или хорошо видимой нити отвеса, проектируя шест или нить вблизи звезды. И уже через 3-4 мин. будет хорошо заметно перемещение звезды на Запад.

4. Изменение положения созвездий в южной стороне неба (работа N 2) можно установить по смещению звезд от меридиана примерно через месяц. В качестве объекта наблюдения можно взять созвездие Орла. Имея направление меридиана, отмечают в начале сентября (примерно в 20 часов) момент кульминации звезды Альтаир (a Орла).

Через месяц, в тот же самый час, проводят второе наблюдение и с помощью угломерных инструментов оценивают, на сколько градусов сместилась звезда к западу от меридиана (оно будет около 30њ).

С помощью теодолита смещение звезды к западу можно заметить гораздо раньше, так как оно составляет около 1њ в сутки.

Работа N 3. Наблюдение за движением планет среди звезд

1. Пользуясь Астрономическим календарем на данный год, подобрать удобную для наблюдения планету.

2. Выбрать одну из сезонных карт или карту экваториального пояса звездного неба, вычертить в крупном масштабе необходимый участок неба, нанеся наиболее яркие звезды и отметить положение планеты относительно этих звезд с промежутком в 5-7 дней.

3. Наблюдения закончить, как только достаточно хорошо обнаружится изменение положения планеты относительно выбранных звезд.

Методические замечания

1. Видимое перемещение планет среди звезд изучается в начале учебного года. Однако работу по наблюдению планет следует проводить в зависимости от условий их видимости. Пользуясь сведениями из астрономического календаря, учитель выбирает наиболее благоприятный период, в течение которого можно наблюдать перемещение планет. Эти сведения желательно иметь в справочном материале астрономического уголка.

2. При наблюдениях Венеры уже через неделю бывает заметно ее перемещение среди звезд. К тому же, если она проходит вблизи заметных звезд, то изменение ее положения обнаруживается и через меньший промежуток времени, так как ее суточное перемещение в некоторые периоды составляет более 1˚.
Также легко заметить и изменение положения Марса.
Особый интерес представляют наблюдения перемещения планет вблизи стояний, когда они меняют прямое движение на попятное. Здесь учащиеся наглядно убеждаются в петлеобразном движении планет, о котором они узнают (или узнали) на уроках. Периоды для таких наблюдений легко подобрать, пользуясь Школьным астрономическим календарем.

3. Для более точного нанесения положения планет на звездную карту можно рекомендовать способ, предложенный М.М. Дагаевым . Он состоит в том, что в соответствии с координатной сеткой звездной карты, куда наносится положение планет, изготовляется на легкой рамке подобная же сетка из ниток. Держа эту сетку перед глазами на определенном расстоянии (удобно на расстоянии 40 см) наблюдают положение планет.
Если квадраты координатной сетки на карте будут иметь сторону 5˚, то нитки на прямоугольной рамке должны образовывать квадраты со стороной 3,5 см, чтобы при проектировании их на звездное небо (при расстоянии 40 см от глаза) они также соответствовали 5˚.

Работа N 4. Определение географической широты места

I. По высоте Солнца в полдень

1. За несколько минут до наступления истинного полудня установить теодолит в плоскости меридиана (например, по азимуту земного предмета, как указано в ). Время наступления полудня вычислить заранее способом, указанным в .

2. С наступлением момента полудня или вблизи него измерить высоту нижнего края диска (фактически верхнего, так как труба дает обратное изображение). Исправить найденную высоту на величину радиуса Солнца (16"). Положение диска относительно перекрестия доказано на рисунке 56.

3. Вычислить широту места, пользуясь зависимостью:
j = 90 – h + d

Пример вычислений.

Дата наблюдения - 11 октября 1961 г.
Высота нижнего края диска по 1 нониусу 27˚58"
Радиус Солнца 16"
Высота центра Солнца 27˚42"
Склонение Солнца - 6˚57
Широта места j = 90 – h + d = 90˚ - 27˚42" - 6˚57 = 55њ21"

II. По высоте Полярной звезды

1. Пользуясь теодолитом, эклиметром или школьным угломером, измерить высоту Полярной звезды над горизонтом. Это и будет приближенное значение широты с ошибкой около 1˚.

2. Для более точного определения широты с помощью теодолита надо в полученное значение высоты Полярной звезды ввести алгебраическую сумму поправок, учитывающую отклонение ее от полюса мира. Поправки обозначаются цифрами I, II, III и даются в Астрономическом календаре - ежегоднике в разделе "К наблюдениям Полярной".

Широта с учетом поправок вычисляется по формуле: j = h – (I + II + III)

Если учесть, что величина I изменяется в пределах от - 56" до + 56" , а сумма величин II + III не превышает 2", то в измеренную величину высоты можно вводить только поправку I. При этой значение широты получится с ошибкой, не превышающей 2", что для школьных измерений вполне достаточно (пример введения поправки приводится ниже).

Методические замечания

I. При отсутствии теодолита высоту Солнца в полдень можно приближенно определить любым из способов, указанных в , или (при недостатке времени) воспользоваться одним из результатов этой работы.

2. Точнее, чем по Солнцу, можно определить широту по высоте звезды в кульминации с учетом рефракции. В этой случае географическая широта определится по формуле:

j = 90 – h + d + R,
где R - астрономическая рефракция .

3. Для нахождения поправок к высоте Полярной звезды необходимо знать местное звездное время в момент наблюдения. Для его определения надо по выверенный по радиосигналам часам отметить сначала декретное время, затем местное среднее время:

Здесь - номер часового пояса, - долгота места, выраженная в часовой мере.

Местное звездное время определяется по формуле

где - звездное время в среднюю гринвичскую полночь (оно дается в Астрономическом календаре в разделе "Эфемериды Солнца").

Пример. Пусть требуется определить широту места в пункте с долготой l = 3ч 55м (IV пояс). Высота Полярной звезды, измеренная в 21ч 15м по декретному времени 12 октября 1964 г, оказалась равной 51˚26" . Определим местное среднее время в момент наблюдения:

Т= 21 ч 15 м - (4 ч – 3 ч 55 м ) – 1 ч = 20 ч 10 м .

Из эфемерид Солнца находим S 0 :

S 0 = 1 ч 22 м 23 с » 1 ч 22 м

Местное звездное время, соответствующее моменту наблюдения Полярной звезды равно:

s = 1 ч 22 м + 20 ч 10 м = 21 ч 32 Здесь не учтена поправка 9˚,86∙(Т- l), которая никогда не бывает больше 4 мин. К тому же, если не требуется особая точность измерений, то можно в эту формулу вместо Т подставлять T g . При этом ошибка в определении звездного времени не будет превышать ± 30 мин, а ошибка в определении широты составит не более 5" - 6" .

Работа N 5. Наблюдение перемещения Луны относительно звезд
и изменения ее фаз

1. Пользуясь астрономическим календарем, выбрать удобный для наблюдений Луны период (достаточно от новолуния до полнолуния).

2. В течение этого периода несколько раз произвести зарисовку лунных фаз и определить положение Луны на небосводе относительно ярких звезд и относительно сторон горизонта.
Результаты наблюдений занести в таблицу .

Дата и час наблюдения

Фаза Луны и возраст в днях

Положение Луны на небосводе относительно горизонта

3. При наличии карт экваториального пояса звездного неба, нанести на карту положения Луны за этот промежуток времени, пользуясь координатами Луны, приведенными в Астрономическом календаре.

4. Сделать вывод из наблюдений.
а) В какой направлении относительно звезд перемещается Луна с востока на запад? С запада на восток?
б) В какую сторону обращен выпуклостью серп молодой Луны, к востоку или западу?

Методические замечания

1. Главное в этой работе - качественно отметить характер движения Луны и изменение ее фаз. Поэтому достаточно провести 3-4 наблюдения с интервалом в 2-3 дня.

2. Учитывая неудобства в проведении наблюдений после полнолуния (из-за позднего восхода Луны), в работе предусматривается проведение наблюдений только половины лунного цикла от новолуния до полнолуния.

3. При зарисовке лунных фаз надо обращать внимание на то, что суточное изменение положения терминатора в первые дни после новолуния и перед полнолунием значительно меньше, чем вблизи первой четверти. Это объясняется явлением перспективы к краям диска.