по текстам   по ключевым словам   в глоссарии   по сайтам   перевод   по каталогу

Ж. И. ГАНИН

ОПЫТ ОРГАНИЗАЦИИ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ АСТРОНОМО-ГЕОГРАФИЧЕСКОЙ ПЛОЩАДКИ

В 1945/46 учебном году в русской средней школе г. Иджевана Армянской ССР был организован астрономо-географический кружок. Его задачей было строительство школьной астрономо-географическои площадки. В настоящее время площадка уже оборудована простейшими самодельными приборами и ежедневно используется для проведения практических работ по географии в пятых, шестых и седьмых классах и по астрономии в десятых классах, а также для занятий кружка (см. рис. 1).

План астрономо-географической площадки: 1 -обсерватория, 2 -ящик с песком, 3 -стол и скамейки для занятий, 4 -дорожка, 5 -северный столб, 6 -географический меридиан, 7 -помост для ориентирования, 8а, 86 -нитяной пассажный инструмент, 9 -западный столб, 10 -восточный столб, 11 -гномон, 12 -промежуточные точки сторон горизонта, 13 -солнечные горизонтальные часы, 14 -солнечные экваториальные часы, 15 -астрономический зонт, 16 -столбы для установки переносных приборов, 17 -холм (насыпь), 18 -столб для экваториальных установок, 19 -колесо-волчок, 20 -теллурий, 21 -переносный столик, 22 -армиллярная сфера, 23 -вышка, 24 -прибор Г. П. Пошехонова, 25 -скамейка Жуковского, 26 -снегомерная рейка, 27 -дождемер, 28 -нефоскоп, 29 -флюгер, 30 -психрометрическая будка, 31 -стол для записи наблюдений, 32 -гигробарометрическая будка, 33 -переносные скамейки, 34 -коллекция почв района, 35 -планисфера.

Рис.1

Сначала у нас не было ни места для строительства площадки, ни опыта в руководстве кружком и, в частности, в изготовлении самодельных приборов. Поэтому мы начали с изготовления простейших и наиболее необходимых переносных приборов: переносного флюгера, ветромера, психрометра, снегомерной рейки и др. Наши приборы были негромоздки, и их было удобно выносить из здания школы для использования при наблюдениях. Результаты наблюдений заносились в особо разграфленную тетрадь. Когда мы приобрели некоторый опыт в изготовлении приборов, то приступили к строительству площадки.

Большое место на нашей площадке занимают многочисленные астрономические приборы и приспособления для учебных занятий. По Полярной звезде мы определили географический меридиан (полуденную линию). Для этого мы взяли два шнура: один длиной в 2 м, а другой в 1 м -и привязали к ним грузики. В безоблачный вечер с этими шнурами-отвесами мы вышли на ту часть площадки, где предполагали провести меридиан. Один из учеников в вытянутой руке держал длинный шнур, а другой с коротким шнуром расположился так, что его глаз, оба отвеса и Полярная звезда оказались в одной плоскости. Затем отметили колышками места касания отвесов с землей. На следующий день ученики натянули на колышки шнур и обозначили меридиан (полуденную линию) неглубокой канавкой, в которую ребром вставили доску.

Выделенный нам участок (15X21 м) был огорожен невысоким деревянным забором. В первую очередь на площадке выстроили школьную метеорологическую станцию. Оборудование станции: психрометрическая будка, гигробарометрическая будка, флюгер с ветромером, нефоскоп, дождемер и снегомерная рейка. Наблюдателями являются учащиеся V-VI и VII классов, а результаты их ежедневных наблюдений вывешиваются в школьном коридоре. Помимо приборов метеостанции, мы расположили на площадке и некоторые другие пособия по физической географии.

На обозначенном меридиане была избрана точка, вокруг которой очертили окружность радиусом в 3 м. Затем натянули нить, проходящую через ту же точку перпендикулярно меридиану, и в точках пересечения ее с окружностью установили два столба -восточный и западный (высотой в 2 м каждый). У северной оконечности обозначенной черты меридиана вкопали тоже столб, а южный конец обозначили небольшим колышком.

Северный столб снабжен указателем на Полярную звезду, представляющим собой дощечку с желобком. Если в безоблачную ночь наблюдатель поместит свой глаз у нижнего конца желобка, то через него он увидит Полярную звезду. Ниже указателя к столбу строго горизонтально прибита дощечка, один конец которой совпадает с нижней оконечностью желобка. Угол, образованный указателем на Полярную звезду и горизонтальной дощечкой, очевидно, равен географической широте места. С помощью этого приспособления намудалось определить, что наша площадка расположена на 41° северной широты.

В центре площадки устроен небольшой помост. Встав на него, в любое время дня и ночи можно ознакомиться с направлениями сторон горизонта. Для наглядности на северном, восточном, западном столбах и южном колышке прикреплены буквенные обозначения главных точек горизонта. В промежуточных направлениях также вбиты небольшие столбы с буквенными обозначениями соответствующих промежуточных точек горизонта (СВ, ЮВ, ЮЗ и СЗ). Все это очень удобно для ознакомления учащихся IV-V классов со сторонами горизонта и простейшими способами ориентирования.

На площадке, кроме описанных приспособлений, установлены астрономический зонт, гномон, солнечные часы, пассажный инструмент.

Астрономический зонт, рекомендованный М. Е. Набоковым, находит применение при первоначальном ознакомлении учащихся со звездным небом. Это обыкновенный черный зонт, ручка которого благодаря специальной установке направлена на Полярную звезду. Установка состоит из столба и горизонтальной дощечки, к которой под углом 41° прибита небольшая рейка. Последняя снабжена двумя металлическими скобами, в которые и вставляется ручка зонта во время его демонстрации. На внутренней поверхности зонта белой масляной краской отмечены звезды нескольких околополюсных созвездий. Вставив зонт в установку, нужно вращать ручку до тех пор, пока изображения созвездий не совпадут с их расположением на небе. Тогда, освещая зонт изнутри карманным фонариком, мы увидим на нем копию околополюсной области звездного неба в данное время.

После такого знакомства учащихся десятых классов со звездным небом мы переходим к работе с подвижной картой и угломерными инструментами. Зонт мы применяем также и в работе с пятиклассниками при изучении способа ориентировки по Полярной звезде.

Гномон изготовлен из деревянного столба, выстроганного конусообразно, длиной в 1,5 л (он на 0,5 м врыт в землю). Этот прибор служит для практического определения полуденной линии по Солнцу. Следует отметить, что гномон установлен около географического меридиана, проведенного по Полярной звезде. Это позволяет наглядно удостовериться в том, что полуденная линия, определенная с помощью гномона, и географический меридиан, проведенный по Полярной звезде, совпадают, а следовательно, оба способа определения полуденной линии правильны и их результаты одинаковы.

Необходимой принадлежностью площадки являются солнечные часы. По ним учащиеся практически определяют истинное солнечное время и географическую долготу места. На нашей астрономо-географической площадке установлены солнечные часы двух видов: экваториальные и горизонтальные. Благодаря солнечным часам нам удалось определить географическую долготу Иджевана. Для этого нам нужно было знать разность между местным и поясным временем, а также номер часового пояса, в котором находится наш город.
Вычисление велось по формуле

где: -искомая долгота Иджевана,-номер часового пояса,а -разность между местным и поясным временем.Местное время у нас равно поясному,разность их составляет нуль,а расположен наш город в третьем часовом поясе.Таким образом,=3+0,откуда:=3 часа,или
15°х3=45°.Долгота Иджевана,очевидно,равна 45° к востоку от Гринвича.

љДля определения момента прохождения звезд через меридиан служит нитяной пассажный инструмент.Он смонтирован на двух столбах высотой в 5 и 1 м,врытых в землю на южном конце обозначенной на площадке полуденной линии.

На верхнем конце большого столба закреплён кронштейн.Подведённый к нему отвес совпадает с южным колышком.Малый столб расположен в 2 м от большого.На нём смонтирована проволочная рамка с грузом,подвешенным на трёх параллельно натянутых нитях.При наблюдениях располагают свой глаз так,чтобы одна из нитей малого столба и отвес большого столба совпали.Глаз наблюдателя в таком случае находится в плоскости небесного меридиана и видит кульминирующие звезды в момент, когда они проходят за отвесом.

Учащимся дается задание определить с помощью нитяного пассажного инструмента время кульминации тех или иных светил. Подытоживая свои наблюдения, они наглядно убеждаются в том, что в одно и то же время суток, скажем, в полночь, но в разное время года кульминируют звезды различных созвездий, что, кроме суточного движения Солнца, на небесной сфере существует годовое движение, происходящее в направлении, обратном суточному. Определив по пассажному инструменту момент полудня, можно провести поверку часов.

Первоначальное представление о кругах, линиях и точках небесной сферы хорошо дать с помощью армиллярной сферы. Этот прибор собран из трех обручей от бочек. Обручи изображают небесный меридиан, экватор и линию горизонта. Они скреплены посредством деревянных реек, обозначающих полуденную линию,

ось мира и отвесную линию. Точки пересечения кругов и линий представляют собой основные точки небесной сферы: полюсы мира, зенит и четыре основные точки горизонта. Только после ознакомления учащихся с элементами небесной сферы на армиллярной сфере мы переходим к обстоятельному изучению системы небесных координат.

Среди разнообразных приборов, изготовленных учащимися и установленных на астрономо-географической площадке, особого внимания заслуживает прибор Г. П. Пошехонова (рис. 2). При помощи этого прибора обнаруживается суточное вращение Земли.

Как известно, наиболее наглядными и распространенными методами, доказывающими суточное вращение Земли, являются маятник Фуко и отклонение падающих тел к востоку. Однако ни один из них не нашел бы в наших условиях эффективного применения. Прибор же, изобретенный Г. П. Пошехоновым, вполне применим в наших условиях. Изготовить этот прибор нам удалось благодаря переписке с изобретателем по чертежам, присланным им в 1951 г. Перед тем как демонстрировать прибор Г. П. Пошехонова, следует показать скамейку Жуковского. Один ученик встает на нее и, разводя руки в стороны, удерживает в них небольшие грузы. Другой ученик приводит первого в медленное вращательное движение и отходит в сторону. Если стоящий на скамейке опустит руки, то скорость его вращения увеличится. Максимальной скорости вращения он достигнет, прижав руки с грузами к бедрам, но в таком положении уже не сможет удерживаться на скамейке и соскочит с нее. На этом же физическом явлении основан принцип работы прибора Пошехонова. Прибор состоит из трех основных частей: опоры, рамы и маятника. У нас опорой служат два врытых в землю столба, соединенные между собой тремя горизонтальными поперечинами, из которых одна врыта в землю ниже дна котлована, расположенного между столбами. Глубина этого котлована 80 см, а диаметр дна 1,5 м. Столбы опоры имеют длину 3,5 м, на глубину 1 м 20 смони врыты в землю. Расстояние между столбами равно 2 м 25 см. На верхней и нижней поперечинах укрепляются два центра: верхний и нижний подшипники. В обоих центрах высверлено и отшлифовано конусообразное отверстие, в которое время от времени необходимо наливать техническое масло.

Рис. 2

Рама прибора состоит из двух основных дощечек длиной 2 м 85 см, шириной 62 мм и толщиной 22 мм. Дощечки скреплены друг с другом на концах посредством деревянных брусков размером 70X80X62 мм. В центры брусков вмонтированы стальные болты с заостренными и отшлифованными концами, которыми рама вставляется в центры опоры. Под прямым углом к нижнему концу рамы прикрепляется деревянная стрелка длиною в 0,5 м. Внутри рамы помещается маятник. Это две водопроводные трубы длиной по 1 м, ввинченные в водопроводный крест. К свободным концам труб прикреплены стальные грузы, один из которых тяжелее другого на 10-20%. В свободные отверстия креста вточены два маленьких шарикоподшипника. Через них вставляется ось, концы которой закрепляются в средине досок рамы.

Чтобы запустить маятник, один из учеников осторожно спускается в котлован и приводит маятник в колебательное движение за его нижний конец, придерживая раму. Когда амплитуда колебания маятника достигает значительной величины, ученик оставляет прибор. Теперь интересно наблюдать за стрелкой, прикрепленной к нижней части рамы и направленной, скажем, на восток. В то мгновение, когда маятник окажется в вертикальном положении, рама совершит рывок к северу. Это происходит потому, что прибор вместе с Землей участвует в ее суточном вращении, а во время вертикального положения маятника скорость вращения рамы увеличивается точно так же, как и у ученика, стоящего на скамейке Жуковского во время опускания к бедрам рук с грузами. При выходе маятника из вертикального положения стрелка останавливается. Следующий рывок рамы произойдет в момент, когда маятник снова придет в вертикальное положение. Следует обратить внимание учеников на то, что никто не приводил в движение раму, а мы лишь запустили маятник. Только по причине вращения Земли рама совершила как бы обгон суточного вращения, и стрелка отклонилась в сторону этого движения, т. е. против часовой стрелки. Запустить прибор можно с любого положения стрелки, прикрепленной к нижнему концу рамы.

Часто астрономические наблюдения производятся учащимися с помощью разнообразных переносных инструментов. Их устанавливают на столбах в различных частях площадки. Такое размещение дает возможность беспрепятственно наблюдать любой участок неба. Для этой же цели служат переносные столики.

Экваториальная установка школьного менискового телескопа Д. Д. Максутова позволяет нам, в частности, наблюдать, проектируя на экран, Солнце. Но несравненно большие удобства для наблюдений получаются при наличии постоянно установленного телескопа. Стационарную установку телескопа, конечно, надо делать в закрывающемся помещении. На рис. 3 изображена обсерватория нашей школы. Крыша ее открывается на петлях; она двускатная. На рисунке открыт южный скат крыши. Внутри обсерватории установлен глубоко врытый в землю столб высотой (над землей) 1 м 30 см. К нему прибита горизонтальная дощечка с металлической вертикальной осью в средине. На эту ось насажена установка с телескопом.

Версия для печати