Методика преподавания астрономии| << Предыдущая |
§ 45. Высота светил и широта места наблюдения.
Одной из задач сферической астрономии является доказательство возможности измерения Земли и с методами этих измерений, с тем, чтобы на основе этого дать понятие об её истинной форме, уточнённой за последнее время работами советских геодезистов. Изложение строится в таком порядке: сначала делается вывод связи широты места и высоты полюса, вида неба для различных широт и затем уже объясняется применение астрономии (определение широт) для измерения Земли. Учителю предстоит показать школьникам связь между широтой места и расположением небесной сферы относительно горизонта.
Это изложение можно вести двумя путями: 1) показать рисунки южной и северной половин небосвода для разных мест земной поверхности и отсюда перейти к выводу об изменении высоты полюса и экватора при перемещении по земной поверхности и доказать, что высота полюса равна широте места наблюдения; 2) сначала доказать, что высота полюса равна широте места наблюдения, а отсюда вывести, как должна быть расположена небесная сфера в разных местах на Земле.
Если идти первым из них, то, в сущности, мы не имеем возможности исходить из наблюдений самих учащихся, так как, находясь в одном месте на земной поверхности, они не имеют запаса наблюдений того, как изменяется расположение созвездий на небосводе. Все предыдущие сведения дают достаточные основания к выводу и предвидению того, что должно наблюдаться на других широтах. А возможность расчёта и вывода для учащихся имеет известную педагогическую ценность. Поэтому предпочтительнее идти вторым путём и, основываясь на том, что ось мира параллельна земной оси, вывести обычным геометрическим путём равенство высоты полюса и широты места. Этот вывод надо опять-таки подкрепить наглядными представлениями, расположив модель горизонта с небесной сферой в разных местах глобуса с соответствующим наклоном оси мира. При этом можно применить подобную же, но плоскостную модель Л.В. Кандаурова.
 |
| Рис. 62. Чертеж для вывода высоты полюса над горизонтом |
 |
| Рис. 63. Расположение областей незаходящих и невосходящих светил |
Очень полезно указать простой вывод высоты экватора над горизонтом, а также доказать, что склонение звёзд, проходящих через зенит места наблюдения, равно широте этого места (рис. 62).
Этот вывод легко и просто усваивается. Полезно после этого дать понятие учащимся, что в астрономии широта определяется не только по высоте полюса неба, а главным образом по зенитному расстоянию Полярной (а не полюса неба), или любой звезды с хорошо известным склонением. Вывод можно дать и в форме: h = 900 - j + d и в форме j = z + d. Вторая форма проще, легче запоминается учащимися, да и соответствует принятой в астрометрии.
Вывод может быть сделан как обычным путём, так и на основе рисунка 62. Знание этой формулы и обобщение её для отрицательных склонений и нижней кульминации приводит к понятию о незаходящей и невосходящей областях неба, границы которых (в зависимости от широты) вытекают из этих формул (рис. 63).
Выводы эти достаточно просты, поэтому обычно не бывают для учащихся трудны, но для настоящего понимания необходимо изложение всё время иллюстрировать на моделях небесной сферы и особенно внимательно показать некоторые крайние случаи для экватора и полюсов Земли.
Интерес учащихся к различным условиям видимости неба можно повысить иллюстрациями примеров из описаний путешественников. Например, в книге И. А. Гончарова "Фрегат Паллада" есть место с описанием недоумения вахтенного матроса по поводу движения Солнца при переходе корабля через экватор. Особенно хороши примеры из полярного дрейфа станций "Северный полюс".
Границы незаходящих и невосходящих областей небесной сферы следует показать на звёздной карте, прежде всего для широты города, где находится школа, а затем для двух крайних широт СССР, на севере 83њ, а на юге 36њ.
Выражение зенитного расстояния через j и d важно ещё и в том отношении, что оно служит для измерения и d.
Это применение формулы учитель должен тщательно разъяснить, преобразовав её в трёх видах. Преобразование нет необходимости делать самому учителю, - учащиеся достаточно сведущи в математике для такой простой работы. Дело учителя в том, чтобы надлежащим образом разъяснить эти формулы и показать их практическое значение. Полезно это закончить такой схемой:
| Формула h | Формула z | Определяемая величина | Измеряемая величина | Известная величина |
Инструмент или метод |
| 1) h = 900 - j + d | z = j - d | z | - | j и d | Вычисление |
| 2)j = 900 - h + d | j = z + d | j | z | d | Универсальный инструмент |
| 3)d = h - 900 + j | d = j - z | d | z | j | Меридианный круг |
Первый вид соотношения показывает возможность сделать заранее расчёт зенитного расстояния. Второй и третий виды показывают значение этой формулы для практических целей. Запись в последнем столбце показывает учащимся, какие необходимы измерительные угломерные инструменты для определения искомых значений z, j и d. Таким образом, описание инструментов связывается с определёнными теоретическими соображениями и требованиями практики.
Все эти вопросы совершенно необходимо разобрать на задачах, выбрав наиболее яркие примеры из современных практических применений.
Учитель должен иметь в виду вопрос, который возникает у наиболее вдумчивых учащихся, именно - необходимость знания d для вывода j (2-й вид) и j для вывода d (3-й вид). Учащийся может заподозрить здесь некий порочный круг и впасть в сомнение насчёт возможности практически определить d.
Поэтому учитель обязательно должен указать, что существуют специально разработанные и применяемые астрономами способы избежания этого порочного круга, заключающиеся в том, что по верхней и нижней кульминациям Полярной звезды можно определить j, а отсюда и d звезды, наблюдённой в верхней кульминации (с учётом рефракции).
Понятие об определении d из наблюдений весьма полезно, оно даёт учащимся некоторое представление о том, на каких основаниях строятся звёздные карты и определяются широты в мореплавании и аэронавигации. Это важно и потому, что показывает взаимную связь теории и практики и мировое значение Пулковской обсерватории.
Действительно: точность определения широты зависит от точности определения склонения, которое получается из наблюдений меридианным кругом в обсерваториях и после тщательной обработки входит в фундаментальные каталоги. Известно, что Пулковская обсерватория со времени своего основания производит наиболее точные определения координат звёзд, которым составители международных каталогов придают наибольший вес, и в связи с этим Пулково уже давно получило признанное всеми астрономами наименование "астрономической столицы мира". Замечательно и то, что эти же определения координат звёзд дают тот материал, без которого выводы о строении нашей звёздной системы и известной в настоящее время части вселенной были бы невозможны. Учитель, конечно, не может подробно всё это рассказать учащимся, но дать понятие об этом совершенно необходимо. Разъяснив принцип определения d, надо показать модель меридианного круга, рассказать про Пулковскую обсерваторию, показать её вид после восстановления разрушений, причинённых немецко-фашистскими варварами. После этого полезно сказать о советском каталоге слабых звёзд и указать, что хотя он составляется фотографически, но опорные звёзды для него даются астрометрическими наблюдениями. Для учеников, обнаруживающих интерес к астрономии, в связи с этим можно предложить тему сочинения: "Пулковская обсерватория".
| << Предыдущая |
|
Публикации с ключевыми словами:
методика преподавания - преподавание астрономии - учебные пособия - демонстрации - звездное небо - школьный атлас - звездная карта - звездные карты - модель - численное моделирование - наблюдения - солнечные часы - планетарий - планирование занятий - наглядные пособия
Публикации со словами: методика преподавания - преподавание астрономии - учебные пособия - демонстрации - звездное небо - школьный атлас - звездная карта - звездные карты - модель - численное моделирование - наблюдения - солнечные часы - планетарий - планирование занятий - наглядные пособия | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
