Время и календарь. Точное время и определение географической долготы. Презентация - измерение времени Основы измерения времени в астрономии презентация

Материал предназначен для изучения в рамках дополнительного образования или внеурочной деятельности по астрономии учащимися 7-8 классов.Рассматриваются понятия звёздного и солнечного времени, поясного и декретного.

Скачать:

Предварительный просмотр:

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

Измерение времени © Богданова Ирина Викторовна 2012-2013

Из истории измерения времени Тысячи лет назад люди заметили, что многое в природе повторяется: Солнце встает на востоке и заходит на западе, лето сменяет зиму и наоборот. Именно тогда возникли первые единицы времени – день, месяц и год. Сутки разделены на 24 часа, каждый час – на 60 минут. С помощью простейших астрономических приборов было установлено, что в году около 360 дней, и приблизительно за 30 дней силуэт Луны проходит цикл от одного полнолуния к следующему. Поэтому халдейские мудрецы приняли в основу шестидесятеричную систему счисления: сутки разбили на 12 ночных и 12 дневных часов, окружность – на 360 градусов. Каждый час и каждый градус были разделены на 60 минут, а каждая минута – на 60 секунд. Однако последующие более точные измерения безнадежно испортили это совершенство. Оказалось, что Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365 суток 5 часов 48 минут и 46 секунд. Луне же, чтобы обойти Землю, требуется от 29,25 до 29,85 суток.

Время звёздное и солнечное Вращением Земли вокруг оси задается шкала времени. Вращение Земли и смена дня и ночи определяют самую естественную единицу времени - сутки. Сутки - это промежуток времени между последовательными верхними кульминациями на данном меридиане одной из трех фиксированных точек небесной сферы: точки весеннего равноденствия, центра видимого диска Солнца (истинного Солнца) либо фиктивной точки, равномерно движущейся по экватору и называемой "средним солнцем". В соответствии с этим сутки бывают звездные, истинные солнечные или средние солнечные.

Начальным меридианом при всех измерениях времени с 1884 года считается меридиан Гринвичской обсерватории, а среднее солнечное время на меридиане Гринвича называется всемирным временем UT (Universal Time) . Всемирное время определяется из астрономических наблюдений, которые ведутся специальными службами на многих обсерваториях мира Нулевой меридиан проходит через Гринвичскую обсерваторию, расположенную недалеко от Лондона. Всемирное время

Звёздное время При астрономических наблюдениях используется звездное время S , которое связано со средним солнечным временем Тm и со всемирным временем To соотношениями: Здесь So - звездное время в среднюю гринвичскую полночь (звездное время на меридиане Гринвича в 0 часов всемирного времени), а заключенные в скобки значения (Tо) и (Tm - λ) , выражены в часах и десятичных долях часа. Поскольку произведения 9,86c * (Tо) и 9,86c * (Tm - λ) не превосходят четырех минут, то при приближенных вычислениях ими можно пренебречь. S = So+To +λ + 9,86c * (Tо) S = So+Tm + 9,86c * (Tm – λ)

Звёздные и солнечные сутки Выберем любую звезду и зафиксируем ее положение на небе. На том же самом месте звезда появится через сутки, точнее через 23 часа 56 минут. Они начинаются в момент нижней кульминации Солнца на данном меридиане (т.е. в полночь). Солнечные сутки не одинаковы – из-за эксцентриситета земной орбиты зимой в северном полушарии сутки длятся немного больше, чем летом, а в южном – наоборот. Кроме того, плоскость эклиптики наклонена к плоскости земного экватора. Поэтому были введены средние солнечные сутки, равные 24 часам. Сутки, измеренные относительно далеких звезд, называются звездными. Сутки, связанные с видимым движением Солнца вокруг Земли, называются солнечными.

Вследствие движения Земли вокруг Солнца оно смещается для земного наблюдателя на фоне звезд на 1° за сутки. Проходит 4 минуты, прежде чем Земля «догоняет» его. Итак, Земля делает один оборот вокруг своей оси за 23 часа 56 минут. 24 часа – средние солнечные сутки – время оборота Земли относительно центра Солнца.

В каждой местности существует свое солнечное и свое звездное время. Человек живет и работает по солнечным часам. С другой стороны, астрономам для организации наблюдений нужно именно звездное время. В городах, расположенных на одном меридиане, оно одно и то же, а при перемещении вдоль параллели оно будет меняться. Местное время Местное время удобно для повседневной жизни – оно связано с чередованием дня и ночи в данной местности. Однако многие службы, например, транспорт, должны работать по одному и тому же времени; так, все поезда в России идут по московскому времени. Для того, чтобы отдельные населенные пункты не оказывались сразу в двух часовых поясах, границы между поясами немного сдвинули: они проводятся по границам государств и областей.

В астрономическом календаре на месяц моменты явлений даются по всемирному времени То. Переход от одной системы счета времени к другой выполняется по формулам: О счете времени для наблюдений В этих формулах То - всемирное время; Тm - местное среднее солнечное время; Тп - поясное время; n (ч) - номер часового пояса (на территории России к номеру часового пояса прибавляется еще 1 час декретного времени); λ - географическая долгота в единицах времени, считаемая положительной к востоку от Гринвича. То= Тm - λ Tп = Tо+n (ч)= Tm+n (ч) - λ

Чтобы не возникало путаницы, было введено понятие гринвичского времени (UT): это местное время на нулевом меридиане, на котором расположена Гринвичская обсерватория. Но россиянам жить по одному времени с лондонцами неудобно; так появилась идея поясного времени. Были выбраны 24 земных меридиана (через каждые 15 градусов). На каждом из этих меридианов время отличается от всемирного на целое число часов, а минуты и секунды совпадают с гринвичскими. От каждого из этих меридианов отмерили 7,5° в обе стороны и провели границы часовых поясов. Внутри часовых поясов время всюду одинаково. В нашей стране поясное время было введено с 1 июля 1919 года. В 1930 году на территории бывшего Советского Союза все часы были переведены на час вперед. Так появилось декретное время. Поясное время

Поясное время Москвы Поясное время второго часового пояса, в котором расположена Москва, называется московским временем и обозначается Тм. Поясное время других пунктов на территории РФ получается прибавлением к московскому времени целого числа часов ΔТ, которое равно разности номеров часового пояса данного пункта и часового пояса Москвы: Т= Тм + ΔТ.

Линия смены даты Возвращаясь из первого кругосветного плавания, экспедиция Фернана Магеллана выяснила, что куда-то потерялись целые сутки: по корабельному времени была среда, а местные жители, все как один, утверждали, что уже четверг. Никакой ошибки в этом нет – путешественники плыли все время на запад, догоняя Солнце, и, в итоге, сэкономили 24 часа. Похожая история случилась с русскими землепроходцами, встретившимися на Аляске с англичанами и французами. Чтобы решить эту проблему, было принято соглашение о международной линии смены дат. Она проходит через Берингов пролив по 180-му меридиану. На острове Крузенштерна, лежащем восточнее, по календарю на сутки меньше, чем на острове Ротманова, лежащем западнее этой линии.

Источники информации http://24timezones.com/map_ru.htm http://www.astronet.ru/db/msg/1175352/node10. html http://topography.ltsu.org/zz/leksii/ zz10_vremya.pdf http://www.astrogalaxy.ru/027. html

Чтобы посмотреть презентацию с картинками, оформлением и слайдами, скачайте ее файл и откройте в PowerPoint на своем компьютере.
Текстовое содержимое слайдов презентации: Измерение времени. Определение географической долготы.Подготовила Трофимова Е.В. Учитель географии и астрономииГУО «Средняя школа № 4 г. Орши» Цель урокаФормирование системы понятий об инструментах измерения, счета и хранения времени.Задачи:Дать определение времени.От чего зависит продолжительность суток и года?Как определяется Всемирное время?Чем обусловлено введение поясного времени?Научиться определять географическую долготу План урока1. Измерение времениа) истинное солнечное время; б) среднее солнечное время2. Определение географической долготыа) местное время; б) всемирное время;в) поясная система; г) летнее время3. Календарьа) лунный календарь.б) лунно-солнечный календарьв) юлианский календарь г) григорианский календарь Древнегреческийбог времени КроносГлавное свойство времени состоит в том, что оно длится, течет безостановочно. Время необратимо – путешествия на машине времени в прошлое невозможны. «Нельзя дважды войти в одну и ту же реку», – говорил Гераклит.В древних мифах отражалось важноезначение времени.Основная единица времени- сутки, месяц, год.Основная величина измерения времени, связана с периодом вращения земного шара вокруг своей оси обращенияВремя – это непрерывная череда сменяющих друг друга явлений. Солнечные часы по форме очень разнообразныИздавна отсчет времени измерялся суткамипо времени оборота Земли вокруг своей оси. Тысячи лет назад люди заметили, что многое в природе повторяется: Солнце встает на востоке и заходит на западе, лето сменяет зиму и наоборот. Именно тогда возникли первые единицы времени – день, месяц и год. С помощью простейших астрономических приборов было установлено, что в году около 360 дней, и приблизительно за 30 дней силуэт Луны проходит цикл от одного полнолуния к следующему. Поэтому халдейские мудрецы приняли в основу шестидесятеричную систему счисления: сутки разбили на 12 ночных и 12 дневных часов, окружность – на 360 градусов. Каждый час и каждый градус были разделены на 60 минут, а каждая минута – на 60 секунд. Сутки разделены на 24 часа, каждый час – на 60 минут. В древности люди определяли время по СолнцуДревняя индийская обсерватория в Дели, выполнявшая также роль солнечных часов.Величественный Стоунхендж – одна из древнейших астрономических обсерваторий, построенная пять тысяч лет назад в Южной Англии. Уже в те времена умели определять время по моменту восхода Солнца.Солнечный календарь древних ацтеков Последующие более точные измерения показали, что Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365 суток 5 часов 48 минут и 46 секунд, т.е. в течение 365,25636 суток. Луне же, чтобы обойти Землю, требуется от 29,25 до 29,85 суток. Промежуток времени между двумя кульминациями Солнца называется солнечные сутки. Они начинаются в момент нижней кульминации Солнца на данном меридиане (т.е. в полночь). Солнечные сутки не одинаковы – из-за эксцентриситета земной орбиты зимой в северном полушарии сутки длятся немного больше, чем летом, а в южном – наоборот. Кроме того, плоскость эклиптики наклонена к плоскости земного экватора. Поэтому были введены средние солнечные сутки, равные 24 часам. Часы «Биг-Бен» в Лондоне Время прошедшее от момента нижней кульминации центра солнечного диска до любого другого его положения на одном и том же географическом меридиане, называется истинным солнечным временем (ТΘ) Разность между средним солнечным временем и истинным солнечным временем в один и тот же момент называется уравнением времени η. (η= ТΘ - Тср)Гринвич. ЛондонСреднее солнечное время, считаемое от полуночи, на гринвичском меридианеназывают всемирным временем. Обозначается UT (Universal Time). Для повседневной жизни удобно местное время – оно связано с чередованием дня и ночи в данной местности. В местности с географической долготой λ местное время (Тλ) будет отличаться от всемирного (То) на число часов, минут и секунд, равное λ: Тλ = То + λ Для устранения разнобоя в счетевремени в разных населенных пунктах принято деление земной поверхностина часовые пояса. Были выбраны 24 земных меридиана(через каждые 15 градусов). От каждого из этих 24 меридианов отмерили 7,5° в обе стороны и провели границы часовых поясов. Внутри часовых поясов время всюду одинаково. Нулевой пояс – гринвичский. Нулевой меридиан проходит через Гринвичскую обсерваторию, расположенную недалеко от Лондона. На каждом из этих меридианов поясное время отличается от всемирного на целое число часов, равное номеру пояса, а минуты и секунды совпадают с гринвичскими.В нашей стране поясное время было введено с 1 июля 1919 года. По территории России проходит 11 часовых поясов (от II до XII включительно). Зная всемирное время (То) и номер пояса данного места (n), можно легко найти поясное время (Тп):Тп = То + nНулевой меридиан. Гринвич. ЛондонВ 1930 году на территории бывшего Советского Союзавсе часы были переведены на час вперед. А в марте россияне переводят часы еще на час вперед (т.е. уже на 2 часа по сравнению с поясным) и до конца октября живут по летнему времени: Тл = Тп +2ч Московское время – это местное время в столице России,находящейся во II часовом поясе.По московскому зимнему времени истинный полдень в Москве наступает в 12 часов 30 минут, по летнему – в 13 часов 30 минут. Задача25 мая в Москве (n1 = 2) часы показывают 10ч45м. Какое среднее, поясное и летнее время в этот момент в Новосибирске (n2 = 6, 2 = 5ч31м)?Дано: Тл1 = 10ч 45м; n1 = 2; n2 = 6; 2 = 5ч 3мНайти: Т2 - ? (среднее время - местное время в Новосибирске) Тп2 - ? Тл2 - ? Решение: Находим всемирное время Т0: Тп1 = Т0 + n1; Тл1 = Тп1+ 2ч; Т0 = Тл1– n1 – 2ч; Т0 = 10ч 45м – 2ч – 2ч = 6ч 45м; Находим среднее, поясное и летнее время в Новосибирске: Т2 = Т0 + 2; Т2 = 6ч 45м + 5ч 31м = 12ч 16м; Тп2 = Т0 + n2; Тп2 = 6ч 45м + 6ч = 12ч 45м; Тл2 = Тп2+ 2ч; Тл2 = 12ч 45м + 2ч = 14ч 45м.Ответ: Т2 = 12ч 16м; Тп2 = 12ч 45м; Тл2 = 14ч 45м; Что Вы можете сказать о представленных рисунках?Какие приборы для измерения времени Вы знаете? Виды часовПростейшие хронометрические приборы: песочные солнечные цветочные водяные огневые Механические часы:механические кварцевые электронные ГОУ СОШ № 4 Приборы для измерения и хранения времени История развития часов – средств, для измерения времени - одна из интереснейших страниц борьбы человеческого гения за понимание и овладение силами природы. Первыми часами было Солнце. Первыми приборами для измерения времени были солнечные часы, затем – экваториальные солнечные часы. ГОУ СОШ № 4 Солнечные часыПоявление этих часов связано с моментом, когда человек осознал взаимосвязь между длиной и положением солнечной тени от тех или иных предметов и положением Солнца на небе. Гномон, вертикальный обелиск со шкалой, нанесенной на земле, был первыми солнечными часами, измерявшими время по длине отбрасываемой тени. Песочные часыВ дальнейшем были изобретены песочные часы воронкообразные стеклянные сосуды, поставленные один на другой и верхний заполнен песком. Ими можно было пользоваться в любое время суток и независимо от погоды. Они широко применялись на кораблях. Огненные часыБолее удобными и не требующими постоянного надзора были огненные часы, имевшие широкое распространение. Одни из огненных часов, которыми пользовались рудокопы древнего мира, представляли собой глиняный сосуд с таким количеством масла, которого хватало на 10 часов горения светильника. С выгоранием масла в сосуде рудокоп заканчивал свою работу в шахте. В Китае для огненных часов из специальных сортов дерева, растертого в порошок, вместе с благовониями приготовляли тесто, из которого делали палочки разной формы или чаще длинные, в несколько метров спирали. Такие палочки (спирали) могли гореть месяцами, не требуя обслуживающего персонала. Известны огненные часы, представляющие одновременно и будильник. В этих часах к спирали или палочке в определенных местах подвешивались металлические шарики, которые при сгорании спирали (палочки) падали в фарфоровую вазу, производя громкий звон.Широко применялись огненные часы в виде свечи, на которой нанесены метки. Сгорание отрезка свечи между метками соответствовало определенному промежутку времени. Водяные часыПервые водяные часы представляли собой сосуд с отверстием, из которого вода вытекала за определенный промежуток времени. Механические часыПо мере развития производительных сил, роста городов повышались требования к приборам для измерения времени. В конце ХI - начале XII вв. Были изобретены механические часы, ознаменовавшие собой целую эпоху. Заметный шаг в создании механических часов сделал Галилео Галилей, открывший явление изохронности маятника при малых колебаниях, т.е. независимости периода колебаний от амплитуды. Электронные часы Электронные часы, часы, в которых для отсчета времени используются периодические колебания электронного генератора, преобразованные в дискретные сигналы, повторяющиеся через 1 с, 1 мин, 1 ч и т. д.; сигналы выводятся на цифровое табло, показывающее текущее время, а в некоторых моделях также число, месяц, день недели. Основа электронных часов микросхема.Еще более точными часами, пришедшими на смену механическим были кварцевые часы. Календарь Многовековая история человечества еще и неразрывно связана с календарем, потребность в котором возникла в глубокой древности. Календарь позволяет регулировать и планировать жизнь и хозяйственную деятельность, что особенно необходимо людям, занимающихся земледелием. В результате попыток согласования суток, месяца и года возникли три системы календарей: лунные, в которых хотели согласовать календарный месяц с фазами Луны; солнечные, в которых стремились согласовать продолжительность года с периодичностью процессов, происходящих в природе: лунно-солнечные, в которых хотели согласовать и то и другое. Дальнейшее развитие календарных систем происходило путем разработки постоянных («вечных») календарей. В настоящее время известны постоянные календари самых различных устройств, составленные как на короткие, так и на длительные промежутки времени, позволяющие определять день недели любой календарной даты юлианского или григорианского календаря или сразу обоих, - универсальные календари. Все многообразие постоянных календарей можно разделить на календари аналитические - формулы различной сложности, позволяющие по заданной дате вычислять день недели любой прошедшей и будущей календарной даты, и табличные - таблицы различной конструкции как с неподвижными, так и с подвижными частями. КалендарьКалендарь с високосными годами называется юлианским. Он был разработан по поручению Юлия Цезаря в 45 году до н.э. Юлианский календарь дает ошибку в одни сутки за 128 лет. Григорианский календарь (т.н. новый стиль) ввел папа Григорий XIII. В соответствии со специальной буллой счет дней был передвинут на 10 суток вперед. Следующий день после 4 октября 1582 года стали считать 15 октября. Григорианский календарь тоже с високосными годами, но в нем не считаются високосными годы столетий, у которых число сотен не делится без остатка на 4 (1700, 1800, 1900, 2100 и т.д.). Подобная система даст ошибку в одни сутки за 3300 лет.На территории нашей страны григорианский календарь был введен в 1918 году. В соответствии с декретом счет дней был передвинут на 13 суток вперед. Следующий день после 31 января стали считать 14 февраля.В настоящее время в большинстве стран мира применяется христианская эра. Счет лет начинается от Рождества Христова. Эта дата была введена монахом Дионисием в 525 году. Все годы до этой даты стали именоваться «до нашей эры», а все последующие даты стали «нашей эры». Количество дней в месяцах юлианского календаря месяцымесяцыназваниеколичество днейназваниеколичество днейЯнварь 31Квинтилис31Февраль29 и 30Секстилис30Март31Сентебер31Апрель30Октембер30Май31Новембер31Июнь30Декембер30Количество дней в месяцах в первоначальном римском календаремесяцымесяцыназваниеколичество днейназваниеколичество днейМарт31Сентябрь29Апрель29Октябрь31Май31Ноябрь29Июнь29Декабрь29Квинтилис31Январь 29Секстилис29Февраль28 СловарьКалендарь – система счисления длительных промежутков времени, основанная на периодических явлениях природы.Эра – система летоисчисления.Эпоха – начальная точка отсчета эры.ГОУ СОШ № 4 задачиВ чем главная трудность составления любой календарной системы? Существует ли разница в днях недели в старом и новом стиле? Сколько лет прошло от начала сотого года нашей эры до начала сотого года нашей эры? итогВиды часовПростейшие хронометрические приборы: песочные, солнечные, цветочные, водяные, огневые Механические часы:Механические, кварцевые, электронные Три основных типа календарейЛунный – арабский, турецкийСолнечный – юлианский, григорианский, персидский, коптскийЛунно-солнечный – восточный, центральноамериканский ГОУ СОШ № 4 Задача 109 мая в Минске часы показывают 8ч 45 мин. Какое время показывают часы в Берлине, если в это время в европейских странах часы переведены на летнее время.n1=2n2=1Тл1= 8ч 451Тл2=?Задача 2Во Владивостоке λ=8ч 471, n = 9ч, 15 мая 6ч 501 утра. Какое в этот момент среднее, поясное время в Омске λ=4ч 541, n = 5ч. РешениеЗадача 1Запишем соотношение: Тл1- Тл2= n1- n2Тл2= Тл1- (n1- n2)= 8ч 451-1ч=7ч 451 показывают часы в Берлине2) более точно: Тл1- Тл2= λ1- λ2.где λ1- λ2, долготы городов Минска и Бреста. Решение задачи 2Из соотношения Тλ1- Тλ2= λ1- λ2, находим Тλ2 = Тλ1- (λ1- λ2) по формуле.(1)Из соотношения Тn- Тλ=n- λ, находим Тn2= Тλ2+(n - λ) (2)Тλ2=6ч 501-(8ч 471-4ч 541)= 6ч 501-3ч 541=2ч 461Тn2=2ч 461+(5ч-4ч 541)= 2ч 461+0ч61=2ч 521Ответ: среднее время Тλ=2ч 461; а поясное время Тn= 2ч 521 Главные выводыПромежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями центра солнечного диска на одном и том же географическом меридиане называется истинными солнечными сутками.Из-за неравномерности истинных солнечных суток в повседневной жизни используются средние солнечные сутки, продолжительность которых постоянна.Звездные сутки - промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями точки весеннего равноденствия на одном и том же географическом меридиане.Географическая долгота данной местности определяется разностью между местным и всемирным временем.Календарь - это система счета длительных промежутков времени, в основе которой лежат периодические астрономические явления. Мы живем по григорианскому календарю.

Домашнее задание 1.Сравнить календарные системы: Григорианская и Юлианская. 2.§5, вопросы №1-11стр 39.

Урок 6

Тема урока по астрономии: Основы измерения времени.

Ход урока астрономии в 11 классе

1. Повторение изученного

а) 3 человека по индивидуальным карточкам.

• 1. На какой высоте в Новосибирске (?= 55?) кульминирует Солнце 21 сентября?
• 2. Где на земле не видно никаких звезд южного полушария?

• 1. Полуденная высота Солнца 30?, а его склонение 19?. Определить географическую широту места наблюдения.
• 2. Как располагаются суточные пути звезд относительно небесного экватора?

• 1. Каково склонение звезды, если она кульминирует в Москве (?= 56?) на высоте 69??
• 2. Как располагается ось мира относительно земной оси, относительно плоскости горизонта?

б) 3 человека у доски.

1.Вывести формулу высоты светила.

2. Суточные пути светил (звезд) на разных широтах.

3. Доказать, что высота полюса мира равна географической широте.

в) Остальные самостоятельно.

• 1. Какой наибольшей высоты достигает Вега (?=38о47") в Колыбельке (?=54о05")?
• 2. Выбрать по ПКЗН любую яркую звезду и запишите ее координаты.
• 3. В каком созвездии находится Солнце сегодня и каковы его координаты?

г) в "Red Shift 5.1"

Найти Солнце:

Какую информацию можно получить о Солнце?

Каковы его координаты сегодня и в каком созвездии находится?

Как меняется склонение?

Какая из звезд, имеющих собственное имя, наиболее близка по угловому расстоянию к Солнцу и каковы её координаты?

Докажите что Земля в данный момент двигаясь по орбите приближается к Солнцу

2. Новый материал

Нужно обратить внимание учеников:

1. Продолжительность суток и года зависит от того, в какой системе отсчета рассматривается движение Земли (связана ли она с неподвижными звездами, Солнцем и т.д). Выбор системы отсчета отражается в названии единицы счета времени.

2. Продолжительность единиц счета времени связана с условиями видимости (кульминациями) небесных светил.

3. Введение атомного стандарта времени в науке было обусловлено неравномерностью вращения Земли, обнаруженной при повышении точности часов.

4. Введение поясного времени обусловлено необходимостью согласования хозяйственных мероприятий на территории, определяемой границами часовых поясов.

Системы счета времени.

Связь с географической долготой. Тысячи лет назад люди заметили, что многое в природе повторяется. Именно тогда возникли первые единицы времени - день, месяц, год. С помощью простейших астрономических приборов было установлено, что в году около 360 дней, и приблизительно за 30 дней силуэт Луны проходит цикл от одного полнолуния к следующему. Поэтому халдейские мудрецы приняли в основу шестидесятеричную систему счисления: сутки разбили на 12 ночных и 12 дневных часов, окружность - на 360 градусов. Каждый час и каждый градус были разделены на 60 минут, а каждая минута - на 60 секунд.

Однако последующие более точные измерения безнадежно испортили это совершенство. Оказалось, что Земля делает полный оборот вокруг Солнца за 365 суток 5 часов 48 минут и 46 секунд. Луне же, чтобы обойти Землю, требуется от 29,25 до 29,85 суток.

Периодические явления, сопровождаемые суточным вращением небесной сферы и видимое годовое движение Солнца по эклиптике лежат в основе различных систем счета времени. Время - основная

физическая величина, характеризующая последовательную смену явлений и состояний материи, длительность их бытия.

Короткие - сутки, час, минута, секунда

Длинные - год, квартал, месяц, неделя.

1. "Звездное" время , связанное с перемещением звезд на небесной сфере. Измеряется часовым углом точки весеннего равноденствия.

2. "Солнечное" время , связанное: с видимым движением центра диска Солнца по эклиптике (истинное солнечное время) или движением "среднего Солнца" - воображаемой точки, равномерно перемещающейся по небесному экватору за тот же промежуток времени, что и истинное Солнце (среднее солнечное время).

С введением в 1967 году атомного стандарта времени и Международной системы СИ в физике используется атомная секунда .

Секунда - это физическая величина, численно равная 9192631770 периодам излучения, соответствующего переходу между сверхтонкими уровнями основного состояния атома цезия-133.

В повседневной жизни используется среднее солнечное время. Основной единицей звездного, истинного и среднего солнечного времени являются сутки. Звездные, средние солнечные и иные секунды мы получаем делением соответствующих суток на 86400 (24h, 60m, 60s). Сутки стали первой единицей измерения времени свыше 50000 лет назад.

Звездные сутки - это период вращения Земли вокруг своей оси относительно неподвижных звезд, определяется как промежуток времени между двумя последовательными верхними кульминациями точки весеннего равноденствия.

Истинные солнечные сутки - это период вращения Земли вокруг своей оси относительно центра диска Солнца, определяемый как промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями центра диска Солнца.

Ввиду того, что эклиптика наклонена к небесному экватору под углом 23о26", а Земля вращается вокруг Солнца по эллиптической (слегка вытянутой) орбите, скорость видимого движения Солнца по небесной сфере и, следовательно, продолжительность истинных солнечных суток будет постоянно изменяться на протяжении года: наиболее быстро вблизи точек равноденствий (март, сентябрь), наиболее медленно вблизи точек солнцестояний (июнь, январь). Для упрощения расчетов времени в астрономии введено понятие средних солнечных суток - периода вращения Земли вокруг своей оси относительно "среднего Солнца".

Средние солнечные сутки определяются как промежуток времени между двумя последовательными одноименными кульминациями "среднего Солнца". Они на 3m55,009s короче звездных суток.

24h00m00s звездного времени равны 23h56m4,09s среднего солнечного времени. Для определенности теоретических расчетов принята эфемеридная (табличная) секунда, равная средней солнечной секунде 0 января 1900 года в 12 часов равнотекущего времени, не связанного с вращением Земли.

Около 35000 лет назад люди обратили внимание на периодическое изменение вида Луны - смену лунных фаз. Фаза Ф небесного светила (Луны, планеты и т.д.) определяется отношением наибольшей ширины освещенной части диска d к его диаметру D: Ф=d/D. Линия терминатора разделяет темную и светлую часть диска светила. Луна движется вокруг Земли в ту же сторону, в какую Земля вращается вокруг своей оси: с запада на восток. Отображением этого движения является видимое перемещение Луны на фоне звезд навстречу вращению неба. Каждые сутки Луна смещается к востоку на 13,5o относительно звезд и за 27,3 суток совершает полный круг. Так была установлена вторая после суток мера времени - месяц.

Сидерический (звездный) лунный месяц - период времени, в течение которого Луна совершает один полный оборот вокруг Земли относительно неподвижных звезд. Равен 27d07h43m11,47s.

Синодический (календарный) лунный месяц - промежуток времени между двумя одноименными последовательными фазами (обычно новолуниями) Луны. Равен 29d12h44m2,78s.

Совокупность явлений видимого движения Луны на фоне звезд и смены фаз Луны позволяет ориентироваться по Луне на местности (рис). Луна появляется узеньким серпиком на западе и исчезает в лучах утренней зари таким же узким серпом на востоке. Мысленно приставим слева к лунному серпу прямую линию. Мы можем прочесть на небе либо букву "Р" - "растет", "рога" месяца повернуты влево - месяц виден на западе; либо букву "С" - "стареет", "рога" месяца повернуты вправо - месяц виден на востоке. В полнолуние Луна в полночь видна на юге.

В результате наблюдений за изменением положения Солнца над горизонтом в течение многих месяцев возникла третья мера времени - год .

Год - это промежуток времени, в течение которого Земля делает один полный оборот вокруг Солнца относительно какого-либо ориентира (точки).

Звездный год - это сидерический (звездный) период обращения Земли вокруг Солнца, равный 365,256320... средних солнечных суток.

Аномалистический год - это промежуток времени между двумя последовательными прохождениями среднего Солнца через точку своей орбиты (обычно, перигелий), равен 365,259641... средних солнечных суток.

Тропический год - это промежуток времени между двумя последовательными прохождениями среднего Солнца через точку весеннего равноденствия, равный 365,2422... средних солнечных суток или 365d05h48m46,1s.

Всемирное время определяется как местное среднее солнечное время на нулевом (Гринвичском) меридиане (То, UT - Universal Time). Так как в повседневной жизни местным временем пользоваться нельзя (так как в Колыбельке оно одно, а в Новосибирске другое (разные?)), поэтому и утверждено было Конференцией по предложению канадского инженера-железнодорожника Сэнфорда Флеминга (8 февраля 1879 при выступлении в Канадском институте в г.Торонто) поясное время, разделив земной шар на 24 часовых зоны (по 360:24=15о, по 7,5о от центрального меридиана). Нулевой часовой пояс расположен симметрично относительно нулевого (гринвичского) меридиана. Нумерация поясов дается от 0 до 23 с запада на восток. Реальные границы поясов совмещены с административными границами районов, областей или государств. Центральные меридианы часовых поясов отстоят друг от друга ровно на 15о (1 час), поэтому при переходе из одного часового пояса в другой время изменяется на целое число часов, а число минут и секунд не изменяется. Новые календарные сутки (и Новый год) начинаются на линии перемены даты (демаркационной линии), проходящей в основном по меридиану 180о восточной долготы вблизи северо-восточной границы Российской Федерации. Западнее линии перемены дат число месяца всегда на единицу больше, нежели к востоку от нее. При пересечении этой линии с запада на восток календарное число уменьшается на единицу, а при пересечении линии с востока на запад календарное число увеличивается на единицу, что исключает ошибку в счете времени при кругосветных путешествиях и перемещениях людей из Восточного в Западное полушария Земли.

Поэтому Международной меридианной Конференцией (1884г, Вашингтон, США) в связи с развитием телеграфа и железнодорожного транспорта вводится:

Начало суток с полуночи, а не с полудня, как это было.

Начальный (нулевой) меридиан от Гринвича (Гринвичская обсерватория возле Лондона, основанная Дж. Флемстид в 1675г, через ось телескопа обсерватории).

Система счета поясного времени

Поясное время определяется по формуле: Tn = T0 + n , где Т0 - всемирное время; n - номер часового пояса.

Декретное время - это поясное время, измененное на целое число часов правительственным распоряжением. Для России равно поясному, плюс 1 час.

Московское время - это декретное время второго часового пояса (плюс 1 час): Tм = T0 + 3 (часа).

Летнее время - декретное поясное время, изменяемое дополнительно на плюс 1 час по правительственному распоряжению на период летнего времени с целью экономии энергоресурсов. По примеру Англии, которая в 1908г впервые вводит переход на летнее время, сейчас 120 стран мира, в том числе и Российская Федерация осуществляет ежегодно переход на летнее время.

Далее следует кратко ознакомить учеников с астрономическими методами определения географических координат (долготы) местности. Вследствие вращения Земли разность между моментами наступления полдня или кульминаций (кульминация. Что это за явление?) звезд с известными экваториальными координатами в 2 пунктах равна разности географических долгот пунктов, что дает возможность определения долготы данного пункта из астрономических наблюдений Солнца и других светил и, наоборот, местного времени в любом пункте с известной долготой.

Например: один из Вас находится в Новосибирске, второй в Омске (Москве). Кто из Вас раньше будет наблюдать верхнюю кульминацию центра Солнца? А почему? (замечание, имеется ввиду что Ваши часы идут по времени Новосибирска). Вывод - в зависимости от местонахождения на Земле (меридиана - географической долготы) кульминация любого светила наблюдается в разное время, то есть время связано с географической долготой или Т= UT+?, а разность во времени для двух пунктов, расположенных на разных меридианах будет Т1-Т2= ?1- ?2. Географическая долгота (?) местности отсчитывается к востоку от "нулевого" (гринвичского) меридиана и численно равна промежутку времени между одноименными кульминациями одного и того же светила на гринвичском меридиане (UT) и в пункте наблюдения (Т). Выражается в градусах или часах, минутах и секундах. Чтобы определить географическую долготу местности, необходимо определить момент кульминации какого-либо светила (обычно Солнца) с известными экваториальными координатами. Переведя с помощью специальных таблиц или калькулятора время наблюдений из среднего солнечного в звездное и зная по справочнику время кульминации этого светила на гринвичском меридиане, мы без труда определим долготу местности. Единственную сложность вычислений составляет точный перевод единиц времени из одной системы в другую. Момент кульминации можно не "караулить": достаточно определить высоту (зенитное расстояние) светила в любой точно зафиксированный момент времени, но вычисления тогда будут довольно сложными.

Для измерения времени служат часы. От простейших, применяемые еще в древности, - это гномон - вертикальный шест в центре горизонтальной площадки с делениями, затем песочные, водные (клепсидры) и огневые, до механических, электронных и атомных. Еще более точный атомный (оптический) стандарт времени был создан в СССР 1978 году. Ошибка в 1 секунду происходит раз в 10 000 000 лет!

Система счета времени в нашей стране.

2) В 1930г устанавливается Московское (декретное) время 2-го часового пояса в котором находится Москва, переводом на один час вперед по сравнению с поясным временем (+3 к Всемирному или +2 к среднеевропейскому). Отменено в феврале 1991г и опять восстановлено с января 1992г.

3) Этим же Декретом 1930г отменяется действующее с 1917г переход на летнее время (20 апреля и возврат 20 сентября), впервые введено в Англии в 1908г.

4) В 1981г возобновляется в стране переход на летнее время.

5) В 1992г восстановлено Указам Президента, отмененное в феврале 1991г, декретное (Московское) время с 19 января 1992г с сохранением перевода на летнее время в последнее воскресенье марта в 2 часа ночи на час вперед, а на зимнее время в последнее воскресенье сентября в 3 часа ночи на час назад.

6) В 1996г Постановлением Правительства РФ №511 от 23.04.1996г летнее время продлевается на один месяц и заканчивается теперь в последнее воскресенье октября. Новосибирская область переводится из 6-го часового пояса в 5-й.

Итак, для нашей страны в зимнее время Т= UT+n+1ч, а в летнее время Т= UT+n+2ч

3. Служба точного времени.

Для точного счета времени необходим эталон, из-за неравномерности движения Земли по эклиптике. В октябре 1967г в Париже 13 Генеральная конференция Международного комитета мер и весов определяет продолжительность атомного секунды - промежутка времени, за который совершается 9 192 631 770 колебаний, соответствующих частоте излечения (поглощения) атомом Цезия - 133. Точностью атомных часов - ошибка в 1с за 10000 лет.

С 1 января 1972г СССР и многие страны мира перешли на атомный стандарт времени. Транслируемые по радио сигналы точного времени передаются по атомным часам для точного определения местного времени (т.е географической долготы - местонахождения опорных пунктов, находя моменты кульминации звезд), а также для авиационной и морской навигации.

4. Летоисчисления, календарь.

ЛЕТОСЧИСЛЕНИЕ - система исчисления больших промежутков времени. Во многих системах летосчисления счет велся от какого-либо исторического или легендарного события.

Современное летоисчисление - "наша эра", "новая эра" (н.э.), "эра от Рождества Христова" (Р.Х.), Anno Domeni (A.D. - "год господа") - ведется от произвольно выбранной даты рождения Иисуса Христа. Поскольку ни в одном историческом документе она не указана, а Евангелия противоречат друг другу, ученый монах Дионисий Малый в 278г эры Диоклетиана решил "научно", на основе астрономических данных вычислить дату эпохи. В основу расчетом была положены: 28-летний "солнечный круг" - промежуток времени, за который числа месяцев приходятся точно на те же дни недели, и 19-летний "лунный круг" - промежуток времени, за который одинаковые фазы Луны приходятся на одни и те же дни месяца. Произведение циклов "солнечного" и "лунного" круга с поправкой на 30-летнее время жизни Христа (28 х 19 + 30 = 572) дало начальную дату современного летоисчисления. Счет лет согласно эре "от Рождества Христова" "приживался" очень медленно: вплоть до XV века (т.е. даже 1000 лет спустя) в официальных документах Западной Европы указывалось 2 даты: от сотворения мира и от Рождества Христова (A.D). Сейчас эта система летосчисления (новая эра) принята в большинстве стран.

Начальная дата и последующая система летоисчисления называются эрой. Начальную точку отсчета эры называют ее эпохой. У народов, исповедующих ислам, летосчисление ведется от 622 н.э. (от даты переселения Мухаммеда - основателя ислама - в Медину).

На Руси летоисчисление "От сотворения мира"("Древнерусская эра") велось от 1 марта 5508г до НЭ вплоть до 1700г.

КАЛЕНДАРЬ (лат. calendarium - долговая книжка; в Древнем Риме должники платили проценты в день календ - первый день месяца) - система счисления больших промежутков времени, основан на периодичности видимых движений небесных тел .

Выделяют три основных типа календарей:

1. Лунный календарь, в основе которого лежит синодический лунный месяц продолжительностью 29,5 средних солнечных суток. Возник свыше 30000 лет назад. Лунный год календаря содержит 354 (355) суток (на 11,25 суток короче солнечного) и делится на 12 месяцев по 30 (нечетные) и 29 (четные) суток в каждом (мусульманский, турецкий и т.д). Лунный календарь принят в качестве религиозного и государственного в мусульманских государствах Афганистане, Ираке, Иране, Пакистане, ОАР и других. Для планирования и регулирования хозяйственной деятельности параллельно применяются солнечный и лунно-солнечный календари.

2. Солнечный календарь, в основу которого положен тропический год. Возник свыше 6000 лет назад. В настоящее время принят в качестве мирового календаря. Например Юлианский солнечный календарь "старого стиля" содержит 365,25 суток. Разработан александрийским астрономом Созигеном, введен императором Юлием Цезарем в Древнем Риме в 46 г. до НЭ и распространился затем по всему миру. На Руси был принят в 988 г. НЭ. В юлианском календаре продолжительность года определяется в 365,25 суток; три "простых" года насчитывают по 365 суток, один високосный - 366 суток. В году 12 месяцев по 30 и 31 день каждый (кроме февраля). Юлианский год отстает от тропического на 11 минут 13,9 секунды в год. Ошибка в сутки накапливалась за 128,2 лет. За 1500 лет его применения накопилась ошибка в 10 суток.

В григорианском солнечном календаре "нового стиля" продолжительность года составляет 365, 242500 суток (на 26 с превышает тропический год). В 1582 году юлианский календарь по указу Папы Римского Григория XIII был реформирован в соответствие с проектом итальянского математика Луиджи Лилио Гаралли (1520-1576). Счет дней передвинули на 10 суток вперед и условились каждое столетие, не делящееся на 4 без остатка: 1700, 1800, 1900, 2100 и т. д. не считать високосным. Тем самым исправляется ошибка в 3 суток за каждые 400 лет. Ошибка в 1 сутки "набегает" за 3323 лет. Новые столетия и тысячелетия начинаются с 1 января "первого" года данного столетия и тысячелетия: так, XXI век и III тысячелетие нашей эры (н.э.) начался 1 января 2001 года по григорианскому календарю.

В нашей стране до революции применялся юлианский календарь "старого стиля", ошибка которого к 1917 году составляла 13 суток. 14 февраля 1918 году в стране был введен принятый во всем мире григорианский календарь "нового стиля" и все даты сдвинулись на 13 суток вперед. Различие между старым и новым стилями составляет в 18в 11 сут, в 19в 12 сут и в 20в 13 сут (сохраниться до 2100 г).

Другими разновидностями солнечных календарей являются:

Персидский календарь , определявший продолжительность тропического года в 365,24242 суток; 33-летний цикл включает в себя 25 "простых" и 8 "високосных" лет. Значительно точнее григорианского: ошибка в 1 год "набегает" за 4500 лет. Разработан Омаром Хайямом в 1079 году; применялся на территории Персии и ряда других государств до середины XIX века.

Коптский календарь похож на юлианский: в году насчитывается 12 месяцев по 30 суток; после 12 месяца в "простом" году добавляется 5, в "високосном" - 6 дополнительных дней. Используется в Эфиопии и некоторых других государствах (Египет, Судан, Турция и т.д.) на территории проживания коптов.

3. Лунно-солнечный календарь, в котором движение Луны согласовывается с годичным движением Солнца. Год состоит из 12 лунных месяцев по 29 и по 30 суток в каждом, к которым для учета движения Солнца периодически добавляются "високосные" годы, содержащие дополнительный 13-й месяц. В результате "простые" годы продолжаются 353, 354, 355 суток, а "високосные" - 383, 384 или 385 суток. Возник в начале I тысячелетия до НЭ, применялся в Древнем Китае, Индии, Вавилоне, Иудее, Греции, Риме. В настоящее время принят в Израиле (начало года приходится на разные дни между 6 сентября и 5 октября) и применяется, наряду с государственным, в странах Юго-Восточной Азии (Вьетнаме, Китае и т.д).

Все календари неудобны тем, что нет постоянства между датой и днем недели. Возникает вопрос, как придумать постоянный всемирный календарь. В ООН решается данный вопрос и в случае принятия такой календарь можно ввести, когда 1 января выпадет на воскресенье.

Закрепление материала

1. Пример 2, стр. 28

2. Исаак Ньютон родился 4 января 1643г по новому стилю. Какова дата его рождения по старому стилю.

3. Долгота Колыбельки?=79о09" или 5ч16м36с. Найдите для Колыбельки местное время и сравните со временем, по которому мы живем.

Итог:

• 1) Каким календарем мы пользуемся?
• 2) Чем старый стиль отличается от нового?
• 3) Что такое всемирное время?
• 4) Что такое полдень, полночь, истинные солнечные сутки?
• 5) Чем объясняется введение поясного времени?
• 6) Как определить поясное, местное время?
• 7) Оценки

Домашнее задание к уроку астрономии: §6; вопросы и задания для самоконтроля (стр29); стр29 "Что знать" - главные мысли, повторить полностью всю главу "Введение в астрономию", Контрольная работа №1 (если нет возможности провести отдельным уроком).

1. Составить кроссворд, используя изученный материал первого раздела.

2. Подготовить доклад об одном из календарей.

3. Составить опросник по материалу первого раздела (не менее 20 вопросов, ответы в скобках).

Окончание урока по астрономии

Слайд 2

Древнегреческий бог времени Кронос

• Главное свойство времени состоит в том, что оно длится, течет безостановочно.
• Время необратимо – путешествия на машине времени в прошлое невозможны.
• «Нельзя дважды войти в одну и ту же реку», – говорил Гераклит.
• В древних мифах отражалось важное значение времени.
• Время – это непрерывная череда сменяющих друг друга явлений.