XIX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

Созвездие, которое известно всем

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Рыбакова Н.С. 1

---

1МБОУ "Лицей города Шатуры"

Митькина О.И. 1

---

1МБОУ "Лицей города Шатуры"

Работа в формате PDF

2 MB

Автор работы награжден дипломом победителя III степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

До того как появилась система GPS и даже прежде чем придумали компас, основным способом определить направление на суше или на море было ориентирование по звёздам. Актуальность работы заключается в том, что, хотя современные технологии облегчили человеку нахождение нужного направления, научиться ориентироваться по звёздам всё равно полезно. Научившись находить несколько звёзд и созвездий, можно определять на линии горизонта точки севера, юга, востока и запада, то есть ориентироваться в пространстве и во времени без каких-либо технических устройств. Проблема состоит в том, что в жизненном мире современного человека звёздному небу остается всё меньше места. Современный городской человек редко смотрит на звёзды. Искусственные звёзды расширяющихся в «искусственную бесконечность» мегаполисов заменили ему естественный свет звёзд.Небо уже не имеет особого значения. Однако изучение звёздного неба дало человечеству календарь, часы и цивилизацию.

Выделю три причины, почему надо начать изучение звёздного неба именно с созвездия Большой Медведицы:

во-первых, главный астеризм (отличительный визуальный символ) этого созвездия - Большой Ковш из 7 ярких звёзд легко узнаваем (однажды различив на небе, его запомнишь на всю жизнь);

во-вторых, это созвездие всегда находится в зоне наблюдаемости на всей территории России, 

и в-третьих, созвездие Большой Медведицы является хорошим ориентиром для поиска других звезд и созвездий.

Объект исследования - созвездие Большая Медведица.

Предмет исследования – описание созвездияUMa.

Гипотезой исследования является утверждение о том, что созвездие Большая Медведица – околополярное, по которому можно ориентироваться в пространстве и во времени.

Цель: Изучить созвездие Большая Медведица

В работе решаются следующие задачи:

описать созвездие Большая Медведица;

выделить в созвездии известные астеризмы;

определить границы созвездия;

выявить околополярные созвездия;

выполнить проект: модель расположения астеризмов на небесной сфере и в космическом пространстве;

провести фотографический анализ полученного фотоматериала на предмет его идентификации созвездия Большая Медведица;

Определить время по звёздам Дубхе, Мерак, Полярной.

Методы

метод визуального наблюдения за северной частью звёздного неба;

фотографический анализ полученных снимков околополярной области звёздного неба на предмет идентификации созвездия Большая Медведица;

моделирование расположение звёзд в пространстве и проекция их на небесную сферу;

определениевремени по положению звёзд Дубхе α Большой Медведицы и Мерак β Большой Медведицы по фотоснимку и визуально.

Практическая значимость работы: модель расположения астеризмов Большой Медведицы в пространстве и проекция их на небесную сферу может быть использована в учебном процессе в рамках дополнительного образования и будет способствовать более глубокому пониманию раздела курса астрономии «Звёздная астрометрия».

Основная часть

Описание созвездия Ursa Major

Большая Медведица – созвездие северного полушария. Безусловно, Большая Медведица – древнейшее созвездие неба. По мнению Ю.А. Карпенко, сто тысячелетий назад, в среднем палеолите, неандертальцы уже идентифицировали эту группу звезд. Средний современный человек не уступит в этом неандертальцу: почти каждый сможет найти на ночном небе семизвездие Большого Ковша. Впрочем, Большой Ковш – это только маленькая, хотя и самая запоминающаяся часть созвездия: третьего по площади и включающее примерно 125 звезд, видимых невооруженным глазом.[3, с. 18]  Трёхбуквенное обозначение созвездия «UMa» было принято Международным астрономическим союзом (МАС) в 1922 году.

Астеризмы созвездия

Семь ярких звёзд образуют известный Большой Ковш. Этот астеризм известен с древности у многих народов под разными названиями: Коромысло, Плуг, Лось, Повозка, Семь Мудрецов и т. п. Все звёзды Ковша имеют собственные арабские имена: Дубхе (α Большой Медведицы) значит «медведь»; Мерак (β) - «поясница»; Фекда (γ) - «бедро»; Мегрец (δ) - «начало хвоста»; Алиот (ε) - смысл не ясен (но, вероятнее всего, это название обозначает «курдюк»); Мицар (ζ) - «кушак» или «набедренная повязка». Последнюю звезду в ручке Ковша называют Бенетнаш или Алькаид (η); по-арабски «аль-каид банат наш» значит «предводитель плакальщиц». Этот поэтический образ взят из арабского народного осмысления созвездия Большой Медведицы. В системе обозначения звёзд греческими буквами порядок букв просто соответствует порядку звёзд. [2, с. 250] 

Другой вариант трактовки астеризма отражён в альтернативном названии Катафалк и Плакальщицы. Здесь астеризм мыслится похоронной процессией: впереди плакальщицы, возглавляемые предводителем, за ними погребальные носилки. Это даёт объяснение названию звезды η Большой Медведицы «предводитель плакальщиц».

Помимо Большого Ковша, в созвездии Большая Медведица можно также наблюдать астеризм под названием «Три прыжка газели»  арабского происхождения. Состоит из трёх пар близко расположенных звёзд, причём пары находятся на одной прямой и разделены равными расстояниями. Ассоциируются со следами копыт газели, двигающейся прыжками. Речь идет о следующих парах: Алула Северная Южная (ν и ξ), Танийа Северная и Южная (λ и μ), Талита Северная и Южная (ι и κ). Приложение I

Определение границ созвездия

В 1930 году Эжен Дельпорт установил официальные границы созвездия Большой Медведицы. Большая Медведица покрывает 1279,66 квадратных градусов или 3,10 % всего неба, что делает его третьим по величине созвездием (после Гидры и Девы)

На карте северного полушария звёздного неба выделяем границы созвездия Большой Медведицы определяем геометрическую форму и созвездия, с которыми оно граничит. Приложение II

Вывод: Границы созвездия представляют собой 28-сторонний неправильный многоугольник. Большая Медведица граничит с восемью созвездиями:  на севере и северо-востоке Дракон, Волопас на востоке, Гончие Псы на востоке и юго-востоке, Волосы Вероники на юго-востоке, Лев и Малый Лев на юге, Рысь на юго-западе, Жираф на северо-западе. Приложение II

Выделение околополярных созвездий

Находящаяся рядом с точкой северного полюса мира Полярная звезда входит в созвездие Малой Медведицы. Это и соседние созвездия относятся к кругу околополярных. В наших широтах они являются незаходящими, т.е. видны в течении всей ночи. Приложение III

Подвижная карта звёздного неба позволяет определить вид звёздного неба на широте Москвы на любую дату и время. При её вращении созвездия Малой Медведицы, Большая Медведица, Дракон, Кассиопея, Цефей и Жираф всегда остаются в поле зрения, не заходят за линию горизонта.

Вывод: созвездие Большая Медведица является околополярным, поэтому его в наших широтах можно наблюдать всегда.

Ориентирование на местности по созвездию

Самым главным ориентиром на ночном небе является Полярная звезда. Она единственная не «путешествует» по небосводу, в то время как остальные звёзды и созвездия меняют свое местоположение на небе. Прежде чем найти Полярную звезду, нужно отыскать на небе Большую и Малую Медведицу. Как показывает практика, Большая Медведица сразу бросается в глаза, а вот Малую порой видно не очень хорошо. В Большой Медведице нужны две самые правые звезды, образующие как бы «стенку» ковша. Проводим от верхней звезды прямую линию, равную четырем расстояниям от двух «крайних» звёзд Большой Медведицы и… видим Полярную звезду, пристроившуюся в ручке ковша Малой Медведицы. [4, с. 12] 

Вывод: если смотреть прямо на Полярную звезду, с правой стороны будет восток, с левой - запад, а за спиной - юг, впереди - север. По положению звёзд (Алиот, Мицар и Бенетнаш) можно определить стороны горизонта: весной «ручка ковша» направлена на восток, летом на юг, осенью на запад, зимой на север. Приложение IV

Физические характеристики звёзд созвездия Большая Медведица

Физические характеристики (тип звезды, видимая звёздная величина, масса, размер [6]) приведены в таблице. Приложение V

Вывод: Созвездия - область неба с характерной группой звёзд и всеми звёздами, находящимися внутри его границ. Звёзды различны по яркости, или, как говорят астрономы, по блеску. Звёзды различаются не только по блеску, но и по цвету

Моделирование расположения звёзд астеризмов в пространстве

Границы созвездия - это строго определенный участок неба. Они условны, не имеют никакого физического смысла.Звёзды, составляющие ковш Большой Медведицы, в пространстве расположены очень далеко друг от друга и никакой связанной группы не образуют. Визуально это можно представить на макете, выполненном автором работы. [1, с.135] 

Основанием макета служит фанера размером 65см на 30 см. Вертикальная плоскость из фанеры размером 30 см на 20 см аналогична участку звёздного неба, где располагаются астеризмы созвездия Большая Медведица. Так как расстояния до звёзд очень большое, для земного наблюдателя они находятся одинаково очень далеко и проектируются на небесную сферу. Однако расстояния от Солнца – центрального тела Солнечной системы – разное. Это показано расположением шариков, которые имитируют звёзды и отличаются ещё и по цвету и по размерам. Приложение VI

Вывод: выполненный макет позволяет визуально представить и понять расположение звёзд в пространстве и их проекции на небесную сферу.

Определение местного времени по созвездию

Так как движение Большой Медведицы вокруг Полярной звезды совершается примерно равномерно, то можно сказать, что Большая Медведица вместе с Полярной звездой - это условные звёздные часы. Стрелкой у этих небесных часов служит воображаемая линия, проходящая от Полярной звезды к звездам Бубхе и Мерак. Они называются «звёздами-указателями». Стрелка небесных часов поворачивается в направлении, обратном движению стрелки обычных часов. Следует помнить, что это не настоящие часы, а условные показания нашей воображаемой стрелки. Приложение VII

Методика расчёта значения местного времени по созвездию Большая Медведица: чтобы определить местное время по звёздам необходимо сделать следующее:

Найти на небе звёзды-указатели Дубхе α Большой Медведицы и Мерак β Большой Медведицы. Запомнить время, которое они показывают. Подсказкой служит выполненное в ходе проектной работы устройство: циферблат.

К полученному времени прибавить номер месяца с точностью до одной десятой (то есть на каждые 3 дня добавляем 0,1).

Полученное число умножить на два.

Итоговую цифру надо вычесть из числа 55,3. Если результат больше 24, отнимите ещё 24. Полученное значение – местное время в часах и долях часа. [5] 

Результаты практического измерения представлены в таблице. Приложение VIII

Вывод: метод измерения времени по звездным часам является приближенным. Погрешность составила ≈ 9,5 минуты

Фотографический анализ северной области звёздного неба

Для фотографического анализа использована фотография северной область звёздного неба, выполненная выпускником лицея Орешкиным Ильёй. Фотоснимок от 12 мая 2020 года в 0 часов 57 минут выполнен мобильным телефоном марки Samsung SM-N975F из окна дома в посёлке Черусти Шатурского района. Определена область неба в поле кадра. Приложение IX

Вывод: Получено качественное изображение, на котором четко видны Полярная звезда и созвездие Большая Медведица. Созвездие Большая Медведица идентифицировано. Приложение X Результаты определения звёздного времени по фотоснимку представлены в таблице. Приложение XI

Вывод: местное время можно узнать по расположению линии, соединяющий Полярную звезду и звёзды Большой Медведицы Дубхе и Мерак. Для этого нужен только хороший глазомер и умение быстро считать в пределах ста.

Заключение

В ходе научно-исследовательской работы выяснено, что созвездие Большая Медведица относится к околополярным созвездиям, по которому можно ориентироваться в пространстве и во времени. Что подтверждает выдвинутую гипотезу исследования.

Выполнен макет, который позволяет визуально представить и понять расположение звёзд в пространстве и их проекции на небесную сферу.

Выполнен фотографический анализ идентификации созвездия Большая Медведица в полярной области неба.

Местное время можно измерить по звёздам с достаточно большой точностью, если знать формулу его определения. Для настоящего любителя астрономии не составит большого труда определить время по характерному расположению звёзд в тот или иной сезон года. При известной тренировке по звёздным часам можно узнавать время с достаточно большой точностью. Тем более, что в безоблачную погоду в средних и северных широтах эти созвездия никогда не опускаются под горизонт.

Работа будет продолжена в решении таких вопросов как по Большой Медведице узнать, сколько времени прошло между определёнными событиями? Как по Большой Медведице узнать, что наступила полночь? Как по созвездию Большая Медведица узнать расположение других звёзд и созвездий.

Вопросов много. Процесс познания безграничен, как безграничен мир, в котором мы живём.

Список используемой литературы:

Книги

Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии / Под ред. В.Г. Сурдина. Изд. 5-е, перераб. и полн. обновл. – М.: Эдиториал УРСС, 2002.

Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия. Глав. ред. М.Д. Аксёнова.- М.:Аванта+, 1997.

Учебники

3. Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия. Базовый уровень.11 кл. : учебник / Б.А. Воронцов-Вельяминов, Е.К. Страут. – 2-е изд., стереотип. – М.: Дрофа, 2015.

4. Левитан Е.П. Астрономия: Учеб. Для 11 кл. общеобразоват. Учреждений /Е.П. Левитан. – 9-е изд. – М.: Просвещение, 2004.

Интернет-ресурсы

https://starcatalog.ru/

https://kosmosgid.ru/

Приложение I

А стеризмы созвездия Большая Медведица

Приложение II

О пределение геометрического вида созвездия Большая Медведица Определение созвездий, граничащих с Большой Медведицей

Область неба, включающего созвездие Большая Медведица, представляет собой 28-сторонний неправильный многоугольник

Приложение III

Карта околополярных созвездий

Приложение IV

Определение сторон горизонта по положению звёзд

(Алиот, Мицар и Бенетнаш)

Север

Север

Запад

Приложение V

Физические характеристики звёзд созвездия Большая Медведица

Приложение VI

Моделирование расположения звёзд астеризмов в пространстве

Участок звёздного неба

Астеризмы

С олнце

Приложение VII

У словные звездные часы

Стрелкой у этих небесных часов служит воображаемая линия, проходящая от Полярной звезды к звездам Бубхе и Мерак

Приложение VIII

Практические измерения значения местного времени

по созвездию Большая Медведица

Приложение IX

Материал для фотографического анализа

северной области звёздного неба

Фотоснимок от 12 мая 2020 года в 0 часов 57 минут

Выполнен мобильным телефоном марки Samsung SM-N975F

Приложение X

Идентификация созвездия Большая Медведица

Приложение XI

Определение звёздного времени

Мерак Дубхе Полярная звезда

Приложение XII

Результаты измерения звёздного времени по фотоснимку