FENIKS, Notatki z Astronomia

Pobierz FENIKS i więcej Notatki w PDF z Astronomia tylko na Docsity!

          

     

                             
                             ! 

Opis zajęć dla uczniów na uczelni

Część ta zawiera propozycję zajęć z astronomii, które będą realizowane podczas wizyt uczniów w planetarium i obserwatorium UJK. Każde z ćwiczeń zawiera krótkie wprowa- dzenie. Nie wyczerpuje ono całości zagadnienia i jest jedynie zasygnalizowaniem zakresu materiału realizowanego w trakcie zajęć. W pełnym przygotowaniu do ćwiczeń może być pomocna literatura cytowana przy każdym ćwiczeniu.

U.11. Tytuł ćwiczenia: Gwiazdy i gwiazdozbiory

Cel ćwiczenia, krótki opis: Zapoznanie uczniów z wyglądem nocnego nieba, rozpoznawanie na niebie najjaśniejszych gwiazd i gwiazdozbiorów. Zajęcia odbywają się podczas seansu w planetarium UJK.

Stopień zaawansowania, wymagana wiedza ucznia: Podstawowy.

Lista niezbędnych przedmiotów i materiałów: Mapa nieba, słaba latarka z czerwonym filtrem, planetarium.

Procedura przeprowadzenia ćwiczenia, szacunkowy czas trwania: Wprowadzenie: Patrząc gołym okiem na nocne niebo widzimy kilka tysięcy gwiazd. Róż- nią się one jasnością i barwą. Oglądając je ulegamy wrażeniu, że są umieszczone na nakry- wającej nas sferze niebieskiej. Jest to jednak złudzenie związane z wielkimi odległościami w jakich znajdują się gwiazdy.

Ryc. 1. Położenie gwiazd w przestrzeni (czer- wone kropki) i ich rzut na sferę niebieską (czarne kropki).

Już tysiące lat temu łączono poszczególne gwiazdy w grupy. Otrzymały one nazwy gwiaz- dozbiorów. Większość nazw gwiazdozbiorów związana jest z mitologią grecką. Przebieg ćwiczenia: W trakcie seansu w planetarium uczniowie zapoznają się z wyglą- dem nocnego nieba. Zwracają uwagę na rozmieszczenie gwiazd i położenie Drogi Mlecznej. Odszukują najbardziej charakterystyczne gwiazdozbiory nieba północnego (Wielka Niedź- wiedzica, Mała Niedźwiedzica). Orientując się względem najjaśniejszych ich gwiazd od- szukują gwiazdozbiory: Kasjopei, Bliźniąt, Lwa, Perseusza, Łabędzia, Wagi, Orła, Pegaza, Oriona.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

01

11

21 (^31)

(^41)

(^51)

(^61)

(^71)

18

19

20

21

22

23 0

• 1 0

• 2 0

• 3 0

• 4 0

• 5 0

• 6 0

• 70

• 80

• 90

A n d r o m e d a

O^ r z^ e l

B a r a n

W o z n i c (^) a

o W

zra l

y^ Z r a f a

a^ R k ys P

zcn o G e

e^ i^ P M^ s ly^ a

K a s (^) j o p e a

C e f e u s z

okra W kinere B z c i

o K r^ o

a n

o P

onl nc a

La^ b

e^ d z

D^ e lfin

S^ m

k o

Z^ r^ e

bie

il^ B n^ z tie a

H^ e

r^ k^ u

les

J a^ s^ z^ c^ z^ u^ r k^ a

w^ e^ L

M^ w^ e^ L yl^ a

y^ R s

L^ u

t^ n^ i a

Or ion

P^ e^ g^ a^ z

P e r s e u s z

R y b y

S^ t^ r

z^ a la

a W z

B y k

T r (^) o j k a t

klei W

d e i Na ac iz d e i w z

M^ a

l^ a N^ i e^ d

z^ w

d i e

c i z a

ann a P

L^ i^ s

e^ k

α

α

γ

β

α β

γ

α

α

α

α

α

β

α

ε

η

α

α

α

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

(^01)

(^11) 21

31

41

51

61

71

(^18)

(^19)

(^20)

(^21)

(^22)

(^23)

− 90

−^80

− 70

− 60

− (^50)

−^40

− 30

− 20

− 10

0

p m o P a

P t a k R j s^ a i^ k

W odn ik

O l t a r z

R^ y

lec

e i P

W s

e^ l i ki

Koz ioro zec

l i K

n^ e^ C r^ u^ a^ t

W^ i^ e l oryb

e^ m^ a^ K n o e l y^ C e^ i^ k^ r l

o G l^ a^ b

Ko ro n a P o l u d n io w a

k u^ r^ K r a h c u P

z^ r^ K P^ z^ y n^ d^ u^ l^ o a i

l^ o Z t^ a^ R

y^ b a

E^ r y^ d^ a

n

P^ i^ e c^ Z^ u raw

Z^ e^ g

a^ r

a r d y H

W^ a

z^ M

o^ r^ s k^ i

Indian in

Z^ a

jac

a^ W a^ g

l^ i^ W k

(^) r o G t S a l^ o o w^ a

Mikr osk op

e J n d

o r o ze c a h^ c^ u^ M

W g^ e n^ l^ e^ i ac^ i

O^ k^ a^ t^ n^ t e^ W z o n^ w ik

Or

ion

P a w

F^ e^ n^ ik^ s

(^) z S

l t a

a g u M^ a

r l a s^ k a

Ryba P olu dniowa

u R (^) fa

m (^) o K

s a (^) p

S^ i^ e

c

S t r z e lec

k^ S r^ o io^ p n

R^ z^ e^ z^ b^ iarz

Ta rc z a S o b ies kie go

t s k e S s n a

Tel e s k o p

Tr o j k a t P l u^ o n^ d w^ o^ i y

T u^ k^ a^ n

i g a Z l e

(^) a b y R a t aL

(^) c a j a

β ε ζ α ε δ

β

α

α

α

α

α

α

γ

ε δ β

γ

λ

ε

ϑ

α

α

β

α β α

α

U.11.

Tytuł ćwiczenia: Roczny ruch Słońca

Cel ćwiczenia, krótki opis: Uczniowie poznają skutki rocznego ruchu Słońca po sferze niebieskiej. Określają przyczyny powstawania pór roku. Zajęcia odbywają się podczas seansu w planetarium UJK.

Stopień zaawansowania, wymagana wiedza ucznia: Podstawowy, pojęcia: sfera niebieska, widnokrąg, bieguny niebieskie, równik niebieski, ze- nit, nadir.

Lista niezbędnych przedmiotów i materiałów: Mapa nieba, słaba latarka z czerwonym filtrem, planetarium.

Procedura przeprowadzenia ćwiczenia, szacunkowy czas trwania: Wprowadzenie: Skutkiem obiegowego ruchu Ziemi wokół Słońca jest obserwowany jego ruch po sferze niebieskiej. Porusza się ono na tle gwiazd po kole, ekliptyce, z zachodu na wschód. Ekliptyka jest nachylona do równika niebieskiego pod kątem ε = 23 ◦ 27 ′. Przecina ona równik niebieski w punktach równonocy wiosennej (około 21 marca) i jesiennej (około 21 września). Z rocznym ruchem Słońca wiąże się pojęcie pór roku. Przebieg ćwiczenia: Korzystając z projektora planetarium uczniowie obserwują ruch Słońca na sferze niebieskiej w różnych miesiącach roku. Omawiane jest jego położenie względem równika niebieskiego i horyzontu.

- Uczniowie znajdują punkty równonocy wiosennej i jesiennej. Używając mapy nieba okre- ślają nazwy gwiazdozbiorów na tle których znajdują się punkty przesileń. - Wyjaśnienie zmian długości trwania dni i nocy, dzień polarny, białe noce. - Omawiany jest wpływ wysokości Słońca nad horyzontem na oświetlenie powierzchni Ziemi i związany z tym klimat. - Kalendarz i czas jako efekt ruchu obiegowego i obrotowego Ziemi.

Czas: 30 minut

Dyskusja zasad fizycznych demonstrowanych w ćwiczeniu: Ćwiczenie polega na przedstawieniu rocznego ruchu Słońca na sferze niebieskiej i wyjaśnie- niu związanych z nim zmian pór roku.

Potencjalne zagrożenie i zasady BHP: Brak

Odnośniki, literatura: Astronomia ogólna, Rybka, E., PWN, 1975 Astronomia w geografii, Mietelski, J., PWN, 1979 Astronomia z astrofizyką, Kreiner, J.M., PWN, 2000 Galaktyki, gwiazdy, życie, Shu, F.H., Prószyński i S-ka. 2003 Niebo na dłoni, Pittich, E., Kalmancok, D., WP, 1998

U.11.

Tytuł ćwiczenia: Ruchy planet

Cel ćwiczenia, krótki opis: Uczniowie poznają widomy ruch planet na sferze niebieskiej i jego związek z ich rzeczywi- stym ruchem obiegowym wokół Słońca. Zajęcia odbywają się podczas seansu w planetarium UJK.

Stopień zaawansowania, wymagana wiedza ucznia: Podstawowy.

Lista niezbędnych przedmiotów i materiałów: Aparatura planetarium.

Procedura przeprowadzenia ćwiczenia, szacunkowy czas trwania: Wprowadzenie: Planety na tle gwiazd zazwyczaj poruszają się z zachodu na wschód ruchem prostym. Mogą też zatrzymać się, część drogi na nieboskłonie przemierzać ruchem wstecznym by po kolejnym zatrzymaniu poruszać się dalej ruchem prostym. Planety dolne, Merkury i Wenus są widoczne po zachodzie lub przed wschodem Słońca. Pozostałe planety, górne, mogą być widoczne przez całą noc. Przebieg ćwiczenia: Korzystając z projektora planetarium uczniowie obserwują ruch Słońca i planet na tle gwiazd.

- Obserwacja ruchu Merkurego i Wenus. Uczniowie zwracają uwagę na odległości kątowe tych planet od Słońca oraz opisują warunki ich widoczności z powierzchni Ziemi. - Obserwacja ruchu planet górnych. Pętle planet zakreślane na tle gwiazd. Opozycja planet. - Porównanie geocentrycznej teorii budowy świata z teorią heliocentrycznym.

Czas: 45 minut

Dyskusja zasad fizycznych demonstrowanych w ćwiczeniu: Ćwiczenie polega na przedstawieniu ruchu planet na tle gwiazd. Dyskutowany są warunki ich widoczności na nocnym niebie.

Potencjalne zagrożenie i zasady BHP: Brak

Odnośniki, literatura: Astronomia ogólna, Rybka, E., PWN, 1975 Astronomia w geografii, Mietelski, J., PWN, 1979 Astronomia z astrofizyką, Kreiner, J.M., PWN, 2000 Galaktyki, gwiazdy, życie, Shu, F.H., Prószyński i S-ka. 2003 Niebo na dłoni, Pittich, E., Kalmancok, D., WP, 1998

U.11.

Tytuł ćwiczenia: Obserwacje powierzchni Słońca

Cel ćwiczenia, krótki opis: Pokazanie bezpiecznych metod obserwacji powierzchni Słońca. Zajęcia odbywają się w obserwatorium UJK.

Stopień zaawansowania, wymagana wiedza ucznia: Średni, pojęcia: gwiazda, protuberancja, konwekcja, filtr interferencyjny.

Lista niezbędnych przedmiotów i materiałów: Teleskop słoneczny, kamera CCD, komputer.

Procedura przeprowadzenia ćwiczenia, szacunkowy czas trwania: Wprowadzenie: Słońce jest jedyną gwiazdą, której powierzchnię potrafimy dokładnie badać. Możemy na niej zaobserwować plamy i granulacje. Na brzegu tarczy naszej gwiazdy są widoczne protuberancje. Obserwacje zjawisk zachodzących na Słońcu dają informację o procesach fizycznych zachodzących w jego wnętrzu. Przebieg ćwiczenia: Obserwacje wykonywane są przy użyciu teleskopu zaopatrzonego w wąskopasmowy filtr H α. Rejestracja obrazów prowadzona jest kamerą CCD. Zdjęcia zapisane w komputerze są opracowywane przez uczniów po zakończeniu obserwacji. W dzienniku obserwacji uczeń zapisuje dokładną datę i czas obserwacji, informacje o warun- kach atmosferycznych, zastosowane czasy ekspozycji, typ teleskopu (średnica obiektywu, ogniskowa) oraz rodzaje używanych filtrów.

- Ustaw teleskop na statywie i podłącz do niego kamerę CCD. Połącz kamerę z kompute- rem. Następnie uruchom komputer i oprogramowanie obsługujące kamerę CCD. - Skieruj teleskop na Słońce i zogniskuj jego obraz na przetworniku kamery. Zarejestruj 30 zdjęć Słońca. Skopiuj je na swój zewnętrzny nośnik danych. - W programie graficznym zobacz zarejestrowane obrazy. Odszukaj na nich plamy oraz protuberancje. Znając rozmiary liniowe tarczy Słońca i struktur na powierzchni gwiazdy oblicz ich rozmiary liniowe w kilometrach.

Czas: 45 minut

Dyskusja zasad fizycznych demonstrowanych w ćwiczeniu: Ćwiczenie polega na wykonaniu przez ucznia samodzielnych obserwacji powierzchni Słońca z wykorzystaniem filtru H α i kamery CCD. Uczeń bada powierzchnię Słońca. Rozpoznaje na niej elementy powierzchni takie jak plamy, protuberancje i granulacje.

Potencjalne zagrożenie i zasady BHP: Patrzenie na Słońce przez teleskop grozi trwałą utratą wzroku.

Odnośniki, literatura: Astronomia ogólna, Rybka, E., PWN, 1975

Opis ćwiczeń na zajęcia pozalekcyjne w szkołach

Poniższa propozycja dotyczy zajęć z astronomii przeznaczonych do wykonania przez uczniów w szkole. Wiele z nich dotyczy przeprowadzenia przez uczniów samodzielnych obserwacji astronomicznych. Uzupełnieniem tej części są zadania rachunkowe, testowe i problemowe.

S.11. Tytuł ćwiczenia: Obrotowa mapka nieba

Cel ćwiczenia, krótki opis: Nauczenie uczniów wykorzystania obrotowej mapki nieba do przygotowania i prowadzenia obserwacji astronomicznych.

Stopień zaawansowania, wymagana wiedza ucznia: Podstawowy.

Lista niezbędnych przedmiotów i materiałów: Obrotowa mapa nieba, katalog gwiazd.

Procedura przeprowadzenia ćwiczenia, szacunkowy czas trwania: Wprowadzenie: Obrotowa mapa nieba jest bardzo prostym przyrządem pozwalającym określić widzialność ciał na niebie. Nawet w dobie powszechnej komputeryzacji jej stoso- wanie jest jak najbardziej celowe. Przebieg ćwiczenia: Zapoznaj się z umieszczoną na odwrotnej stronie mapki instrukcją jej obsługi.

- Ustawi mapkę tak by przedstawiała wygląd nieba w podanym przez nauczyciela dniu i godzinie. - Wskaż na mapie położenie zenitu, bieguna niebieskiego, lokalnego południka, stron świata, równika niebieskiego i ekliptyki. - Odczytaj z mapy współrzędne 4 jasnych gwiazd i podaj ich nazwy. - Wyznaczy przybliżony czas gwiazdowy odpowiadający podanej porze. - Dla podanego przez nauczyciela dnia odczytaj z kalendarza astronomicznego współrzędne równikowe planet, Słońca i Księżyca. Wskaż na mapie położenie tych obiektów. - Dla danego dnia, wykorzystując obrotową mapkę nieba, wyznacz przybliżone momenty wschodu, zachodu i górowania tych ciał. Opisz warunki ich widoczności.

Czas: 45 minut

Dyskusja zasad fizycznych demonstrowanych w ćwiczeniu: Ćwiczenie polega na poznaniu obrotowej mapki nieba i jej przydatności do wyznaczania widzialności ciał niebieskich.

Potencjalne zagrożenie i zasady BHP: Brak

Odnośniki, literatura:

• Astronomia w geografii, Mietelski, J., PWN,
• Astronomia z astrofizyką, Kreiner, J.M., PWN,
• Galaktyki, gwiazdy, życie, Shu, F.H., Prószyński i S-ka.
• Niebo na dłoni, Pittich, E., Kalmancok, D., WP,
• Astronomia ogólna, Rybka, E., PWN,
• Astronomia w geografii, Mietelski, J., PWN,
• Astronomia z astrofizyką, Kreiner, J.M., PWN,
• Galaktyki, gwiazdy, życie, Shu, F.H., Prószyński i S-ka.
• Niebo na dłoni, Pittich, E., Kalmancok, D., WP,
• Astronomia w geografii, Mietelski, J., PWN,
• Astronomia z astrofizyką, Kreiner, J.M., PWN,
• Galaktyki, gwiazdy, życie, Shu, F.H., Prószyński i S-ka.
• Niebo na dłoni, Pittich, E., Kalmancok, D., WP,

S.11.

Tytuł ćwiczenia: Budowa astrolabium

Cel ćwiczenia, krótki opis: Uczeń własnoręcznie buduje astrolabium. Wykorzystuje je do samodzielnego prowadzenia obserwacji astronomicznych. Wyznacza wysokości ciał nad horyzontem i szerokość geogra- ficzną miejsca obserwacji.

Stopień zaawansowania, wymagana wiedza ucznia: Średni.

Lista niezbędnych przedmiotów i materiałów: Kątomierz, nić, ciężarek, plastikowa rurka, klej.

Procedura przeprowadzenia ćwiczenia, szacunkowy czas trwania:

Wprowadzenie: Nazwa astrolabium określa wiele instrumentów astronomicznych budo- wanych już w starożytności. Astrolabium zostało wynalezione w Grecji przez Hipparcha około 4 tysiące lat temu. W ćwiczeniu interesować nas będzie jedna z jego postaci – kwa- drant. Przez wiele wieków było wykorzystywane w astronomii i nawigacji. Przebieg ćwiczenia: Wywierć niewielki otwór w środku krzywizny kątomierza. Przewlecz przez otwór nić i zawiąż ją. Drugi koniec nici obciąż ciężarkiem. Do krawędzi prostej części kątomierza (linijki) przyklej rurkę (może być z długopisu). Będzie ona służyła za celownicę.

- W celu wyznaczenia wysokości ciała nad horyzontem należy ustawić przyrząd tak by w centralnej części celownicy (rurki) zobaczyć interesujące nas ciało. Trzeba również zwrócić uwagę by nitka mogła poruszać się swobodnie. Po ustawieniu przyrządu na obiekt należy unieruchomić nitkę palcem i odczytać ze skali kątomierza wysokość ciała nad horyzontem. - Wyznacz wysokość nad horyzontem gwiazd z Tabeli 1. Zapisz dokładny czas obserwacji. Obserwacje powtórz po godzinie. Co możesz uzyskać z przeprowadzonych obserwacji? - By wyznaczyć przybliżoną wartość szerokości geograficznej miejsca obserwacji zmierz jaka jest wysokość nad horyzontem Gwiazdy Polarnej. Jak należy wykonać obserwację by otrzymać największą dokładność szerokości geograficznej?

S.11.

Tytuł ćwiczenia: Obserwacje nocnego nieba - ciekawe gwiazdy

Cel ćwiczenia, krótki opis: Celem ćwiczenia jest przeprowadzenie przez uczniów samodzielnych obserwacji astrono- micznych nocnego nieba. Wykorzystując mapę nieba uczniowie odszukują na niebie i ob- serwują wybrane jasne gwiazdy.

Stopień zaawansowania, wymagana wiedza ucznia: Podstawowy: informacje o wyglądzie nocnego nieba, pojęcie sfery niebieskiej, równika i biegunów niebieskich.

Lista niezbędnych przedmiotów i materiałów: Mapa nieba, słaba latarka z czerwonym filtrem, lornetka lub teleskop, tabela z najjaśniej- szymi gwiazdami.

Procedura przeprowadzenia ćwiczenia, szacunkowy czas trwania: Wprowadzenie: Gwiazdy różnią się między innymi jasnością i barwą. Ich obserwowana jasność zależy od ilości światła emitowanego przez gwiazdę i jej odległości od nas. Ponadto należy uwzględnić wpływ pochłaniania światła przez materię międzygwiazdową. Barwa gwiazdy zależy głównie od jej temperatury. Przebieg ćwiczenia: W trakcie wieczornych/nocnych obserwacji uczniowie odnajdują na niebie gwiazdy podane w Tabeli. 1. W odszukaniu gwiazd pomocna będzie mapa nieba. Zwracają uwagę na jasność i barwę gwiazd. W przypadku gwiazd podwójnych obserwują również jasności poszczególnych składników układu.

- Uczniowie zapisują w zeszycie zaobserwowane barwy, odległości składników w układach podwójnych, wysokość nad horyzontem, czas obserwacji, warunki atmosferyczne.

Dyskusja zasad fizycznych demonstrowanych w ćwiczeniu: Ćwiczenie obserwacyjne. Uczniowie odnajdują na nocnym niebie wybrane gwiazdy, porów- nują ich jasności i barwy. Określają czynniki wpływające na obserwowane barwy gwiazd.

Potencjalne zagrożenie i zasady BHP: Obserwacje prowadzone są pod opieką nauczyciela lub rodzica.

Odnośniki, literatura: Astronomia ogólna, Rybka, E., PWN, 1975

Astronomia w geografii, Mietelski, J., PWN, 1979 Astronomia z astrofizyką, Kreiner, J.M., PWN, 2000 Galaktyki, gwiazdy, życie, Shu, F.H., Prószyński i S-ka. 2003 Niebo na dłoni, Pittich, E., Kalmancok, D., WP, 1998

Gwiazda mA mB ρ θ Barwa

γ And 2 ,m^ 3 5 ,m^ 5 9 ,′′ 8 64 ◦^ żółty – zielony ε Boo 2 , 7 5 , 1 3 , 0 338 żółty – zielony ξ Boo 4 , 8 6 , 9 7 , 1 340 żółty – fioletowy α CV n 2 , 9 5 , 6 20 228 żółty – fioletowy ι Cnc 4 , 2 6 , 6 30 , 5 307 żółty – niebieski η Cas 3 , 5 7 , 2 11 , 5 302 żółty – czerwony β Cyg 3 , 2 5 , 1 34 , 5 54 pomarańczowy – niebieski γ Del 4 , 3 5 , 3 10 , 4 268 żółty – zielony κ Gem 3 , 6 8_._ 0 7 , 0 238 pomarańczowy – zielony α Her 3 , 1 5 , 4 4 , 5 107 pomarańczowy – zielony δ Her 3 , 1 8 , 3 8 , 9 236 biały – fioletowy η P er 3 , 8 7 , 9 28 , 3 300 pomarańczowy – niebieski α Sco 0 , 9 6 , 8 3 , 4 261 czerwony – zielony β Sco 2 , 6 4 , 9 13 , 6 24 biały – zielonożółty

mA , mB – jasności gwiazd ρ – odległość między gwiazdami w sekundach łuku θ – kąt pozycyjny Barwa – barwa jaśniejszej i słabszej gwiazdy w danej ich parze