V Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся

Старт в науке

И оно тоже вертится

• Авторы
• Руководители
• Файлы работы
• Наградные документы

Белкин Г.А. 1

---

1АНО "ШКОЛА "ПРЕЗИДЕНТ"

Бобуров А.В. 1

---

1АНО «ШКОЛА «ПРЕЗИДЕНТ»

Работа в формате PDF

5.9 MB

Автор работы награжден дипломом победителя II степени

Диплом школьникаСвидетельство руководителя

Введение

Среди учёных-астрономов, внесших большой вклад в развитие науки, особенно выделяется Галилео Галилей - итальянский физик, механик, астроном, философ, математик, оказавший значительное влияние на науку своего времени [5, с.14].

Одна из знаменитых фраз, приписываемых учёному «И всё-таки она вертится» [2, с. 57], относится к событиям, связанным с утверждением гелиоцентрической системы мира, идеями Николая Коперника и спорами с католической церковью. Галилео Галилей был приверженцем взглядов о том, что Земля не является центром Вселенной, как рядовая планета вращается вокруг Солнца.

Галлией является изобретателем телескопа, с помощью которого им были сделаны важнейшие открытия. В том числе с помощью своего изобретения астроном увидел пятна на Солнце и по их движению догадался, что Солнце вращается. То есть вращение – это одно из основных видов движения среди астрономических объектов: планеты и звёзды вращаются вокруг своей оси, Луна вращается вокруг Земли, Земля вокруг Солнца, вращаются галактики вокруг своего центра.

Постановка проблемы

Возможно ли доступными методами определить закономерности вращения удалённых объектов, например, Солнца?

Цель исследования: определение скорости вращения Солнца вокруг совей оси по наблюдениям за солнечными пятнами, как доказательство его движения.

Задачи исследования:

Выяснить, как можно наблюдать вращение Солнца;

Узнать информацию о солнечных пятнах.

Узнать, как вычисляется скорость;

Провести наблюдения за вращением Солнца;

Вычислить скорость вращения Солнца и сравнить её с другими скоростями.

Объект исследования: Солнце.

Предмет исследования: скорость вращения Солнца вокруг своей оси.

Методы исследования

В исследовании применялись следующие методы:

1. Теоретические:

- анализ источников информации о способах наблюдения за вращением Солнца и о солнечных пятнах;

- анализ данных наблюдений;

- формулировка вывода на основе данных полученных в ходе наблюдений.

2. Эмпирические:

- проведение наблюдений за Солнцем по открытым источникам.

Обзор используемой литературы

В доступных источниках: учебниках [1, 3, 6] и литературе по астрономии [4, 5] приводятся данные о скорости вращения солнца вокруг своей оси. Достаточно часто упоминается [2, 5], что одним из открытий, сделанных Галилеем после изготовления телескопа, но при этом, не приводится описания, как это было сделано. В своей работе мы устраняет этот пробел.

Основная часть Солнечные пятна

Солнечные пятна — тёмные области на Солнце, температура которых понижена примерно на 1500 градусов по сравнению с окружающими участками. Наблюдаются на диске Солнца (с помощью оптических приборов, а в случае крупных пятен — и невооружённым глазом) в виде тёмных пятен. Солнечные пятна являются областями выхода в фотосферу сильных магнитных полей. Количество пятен на Солнце — один из главных показателей солнечной магнитной активности [1, с.60].

Первые сообщения о пятнах на Солнце относятся к наблюдениям 800 года до н. э. в Китае. Впервые пятна были зарисованы в 1128 году в хронике Иоанна Вустерского [4]. Первое известное упоминание солнечных пятен в древнерусской литературе содержится в Никоновской летописи, в записях, относящихся ко второй половине XIV века [4]. С 1610 года начинается эпоха исследования Солнца с помощью телескопа. Изобретение телескопа и его специальной разновидности для наблюдения за Солнцем — гелиоскопа, позволило Галилею и другим учёным рассмотреть солнечные пятна. Галилей, по-видимому, первым среди исследователей понял, что пятна являются частью солнечной структуры. Это предположение позволило Галилею открыть вращение Солнца и вычислить его период.

Значит, по наблюдению за Солнечными пятнами можно определить время одного оборота Солнца вокруг своей оси.

Наблюдение за Солнцем

К сожалению, для непосредственного наблюдения за Солнцем с помощью телескопа необходима ясная погода, что в нашей местности бывает крайне редко. Но на данный момент, помимо земных инструментов (телескопы и другие приборы), для наблюдения за нашей звездой, запущено множество космических аппаратов: SOHO, SDO, Stereo A и B.

В настоящее время существует разветвленная Всемирная служба Солнца, в которую входят обсерватории различных стран мира, в том числе и российские. На сайтах обсерваторий в режиме реального времени публикуются данные о Солнце. Данные, полученные мировой сетью станций солнечной службы, используются как для решения чисто научных задач физики Солнца, Земли и межпланетного пространства, так и для решения практических задач обеспечения нужд народного хозяйства, в частности для прогноза условий распространения радиоволн и магнитных бурь; они принимаются во внимание также и при прогнозах погоды.

Значит, можно воспользоваться информацией, размещённой в сети интернет.

Скорость

Слово скорость хорошо нам знакомо из обычной жизни. Мы понимаем, что если машина движется со скоростью 150 км/ч – это быстро, а если со скоростью 10 км/ч, то, скорее всего вы находитесь в пробке.

Скорость показывает, как быстро движущееся тело проходит определённое расстояние. Чтобы найти скорость, надо знать расстояние, пройденное телом и время, а затем расстояние разделить на время.

То есть. Эти вычисления можно сделать с помощью калькулятора.

Необходимые измерения и вычисления

Чтобы найти время одного оборота необходимо сделать наблюдения за движением Солнечного пятна за несколько дней, пока оно не пройдёт расстояние с одной стороны Солнца на другую. Для этого необходимо учесть, что скорости вращения различных частей Солнца отличаются друг от друга. Поэтому выбирались только фотографии с солнечными пятнами, которые расположены близко к экватору.

Расстояние, которое проходит пятно вдоль экватора можно определить, зная соотношения известные ещё с древности: диаметр Солнца умножить на число пи, равное 3,14. Эти вычисления можно выполнить с помощью калькулятора.

Данные наблюдений

Кисловодская Горная астрономическая станция [7] на своём сайте http://www.solarstation.ru публикует фотографии Солнца. Снимки делаются в разное время дня, что связано с погодными условиями. Для сравнения выбраны три различные серии фотографий, сделанные в разное время. Фотографии представлены в приложении 2 (для 5 - 17 февраля 2018 года) и в виде анимации движения (Приложение 1).

Результаты анализа фотографий представлены в таблице:

Результаты вычислений:

Время одного оборота в часах:

24 дня х 24 часа = 576 часов

Значение, которое даёт справочник:

25 дней

Диаметр Солнца:

1 400 000 км

Путь, который проходит пятно по Солнцу:

1 400 000 км х 3,14 = 4 396 000 км

Скорость вращения Солнца:

4 396 000 км : 576 часов = 7632 км/ч

Значение скорости вращения Солнца, которое приводит справочник:

7284 км/ч

Вывод: результат отличается от приведённого в справочнике не на много. Для получения точных результатов необходимы более точные исходные данные.

Эту скорость можно сравнить со скоростями, встречающимися на Земле

Заключение

В ходе выполнения работы определена скорость вращения Солнца вокруг совей оси по данным открытых источников. Полученные данные хорошо согласуются с приведёнными в справочной литературе.

Исследование показало, что простыми методами любой ученик начальной школы может убедиться в том, что наше Солнце, а соответственно и любые звёзды, вращаются вокруг своей оси.

Открытые источники позволяют делать наблюдения за объектами Солнечной системы онлайн, поэтому каждый сомневающийся сможет самостоятельно найти доказательства теории.

Разработанная визуализация позволяет наглядно продемонстрировать вращение Солнца на примере изменения положения пятен на его диске.

Список использованных источников

1. Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия: Учеб. для 11 кл. сред. шк. – 19-е изд. – М.: Просвещение, 1991.- 159 с.: ил.

2. Дмитриев И.С., Упрямый Галилей. – М.: Новое литературное обозрение, 2015. – 848 с.: ил. (Серия «История науки»)

3. Засов А.В., Кононович Э.В. Астрономия: Учеб. пособие.- 3-е изд., испр. И доп. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2017. – 264 с. + 16 с цв. вклейка

4. Маран С. Астрономия для чайников.: Пер. с англ. – М.: ООО «ИД Вильямс», 2016 – 256 с.: ил.

5. Руни Э. История астрономии / Пер. с англ. А.А. Мирясовой. – М.: Кучково поле, 2017,-208 с.: ил.

6. Сурдин В.Г. Астрономия. Популярные лекции. – М.: Литео, 2017. – 288 с.

7. Сайт кисловодской горной астрономической станции [Электронный ресурс] // http://www.solarstation.ru, раздел «Наблюдение фотосферы» (дата обращения: 23.02.2018)

Приложение 1. Ссылки на анимированные кадры движения солнечных пятен

Приложение 2. Скриншоты экрана с положениями солнечных пятен