Название работы
Вид материала | Реферат |
СодержаниеFg/cd=(do-dg)/do; fg=(do-dg)*cd/do |
- 1. Формат а-4 Печать через 1,5 интервала 14 кеглем; 65 знаков в строчке, 30 строк, 22.06kb.
- Темы, план работы. Каждый раздел плана выделяется в тексте самостоятельной рубрикой,, 60.3kb.
- Отправка по почте, 45.42kb.
- Д. Л. Трофимова Данные об авторе: Место работы: Российская государственная библиотека, 94.56kb.
- Образовательная программа: Управление человеческими ресурсами (название образовательной, 66.83kb.
- Название работы, 564.65kb.
- Уважаемые коллеги!, 34.83kb.
- Валиулина София, 8 лет, пос. Чунский, Россия. Название работы «Мой любимый герой»., 12.36kb.
- Название работы, 25.33kb.
- Методические указания по дисциплине «психология педагогического общения» для самостоятельной, 270.52kb.
Название работы:
«Наблюдение и исследование лунного затмения 4-ого мая 2004 года»
Автор работы: Шилов Александр Евгеньевич
Научный руководитель: Тучин Олег Александрович
Содержание
- Введение……………………………………………………..2
- Лунные затмения…………………………………………… 2
- Наблюдение и фотосъёмка лунного затмения……………. 4
- Определение размеров земной тени………………………. 8
- Компьютерная обработка наблюдений…………………….11
- Выводы ………..……………………………………………. 11
- Список использованной литературы……………………… 13
Введение
Лунное затмение явление довольно частое: оно происходит в среднем дважды в год, с интервалом примерно в шесть месяцев. Но полное затмение, то есть, когда Луна полностью проходит через земную тень, бывает так же редко, как и полное солнечное затмение. Так что выпал хороший шанс не только пронаблюдать его, но и провести фотосъёмку. В своём распоряжении мы имели фотоаппарат “Зенит” с объективом 1000 миллиметров (системы Максутова), таймер, трубчатый фотометр. При этом своей целью я ставил заснять на плёнку весь ход затмения, определить уровень освещенности поверхности Луны в разные фазы затмения (Первый контакт, второй контакт и т. д.), записать все свои наблюдения, произвести зарисовку различных фаз затмения и оценить цвет затмившейся Луны по шкале Данжона.
Полученные данные я проанализировал, систематизировал и сделал выводы. Все результаты представлены в моей работе.
Лунные затмения
Лунные затмения, как и солнечные известны человечеству с глубокой древности. Как и все другие необъяснимые в то время природные явления, лунные затмения вселяли в души людей суеверный страх. Они считались дурным предзнаменованием: зловещий красный цвет Луны вызывал у людей мысли о войне, смерти, голоде.


Во время лунного затмения различают четыре основные фазы: 1. Первый контакт (левый край попадает в тень).
2. Второй контакт (Луна полностью погружается в тень)
3. Третий контакт (левый край выходит из тени).
4. Четвёртый контакт (Луна полностью выходит из Земной тени).
Но во время полного затмения Луна не исчезает полностью, как Солнце, а бывает слабо видной. Происходит это потому, что часть солнечных лучей проходит сквозь земную атмосферу, преломляется в ней и входит внутрь земной тени, попадая на Луну. Как известно, земная атмосфера рассеивает лучи синего цвета, поэтому до Луны доходят преимущественно красные лучи, и она приобретает медно-красный или бурый оттенок.
Для определения яркости лунного затмения пользуются шкалой, предложенной А. Данжоном (в баллах):
0 – затмение очень тёмное, в середине затмения Луны почти не видно.
1 – окраска лунной поверхности тёмно-серая, детали поверхности (кратеры, моря) различаются с трудом.
2 – затмение тёмно-красное или рыжеватое, в середине затмения центр Луны более тёмный.
3 – цвет кирпично-красный, Луна окружена серовато-жёлтой каймой.
4 – затмение медно-красное, очень яркое, видны основные детали поверхности Луны, кайма светло-голубоватая.
В году бывает до трёх лунных затмений. Они повторяются через тот же промежуток времени, что и солнечные: 18 лет 11 дней и 8 часов. Этот период называется саросом, что означает повторение.
Наблюдение и фотосъёмка лунного затмения
Как уже было сказано в начале, кроме наблюдений, я ещё и проводил фотосъёмку.

фотоаппарат “Зенит” с объективом 1000 мм системы Максутова (представлена на схеме), трубчатый фотометр, для измерения уровня освещённости поверхности Луны в разные фазы затмения. Для точного определения времени, когда надо начинать съёмку мы пользовались таймером, который подавал звуковой сигнал по истечении времени. С начала и до конца затмения я сделал 38 кадров.
График проведения фотосъёмки.
№ кадра | Время | Выдержка | |
Расчётное | Личное | ||
1 | 23ч.48м.12с. | 23ч.46м.15с. | 1/250 сек. |
2 | 23ч.54м.02с. | 23ч.52м.00с. | |
3 | 23ч.59м.51с. | 23ч.57м.10с. | |
4 | 00ч.05м.41с. | 00ч.03м.40с. | |
5 | 00ч.11м.30с. | 00ч.09м.30с. | |
6 | 00ч.17м.20с. | 00ч.15м.30с. | 1/125 сек. |
7 | 00ч.23м.10с. | 00ч.20м.15с. | 1/60 сек. |
8 | 00ч.28м.59с. | 00ч.26м.10с. | 1/30 сек. |
9 | 00ч.34м.49с. | 00ч.32м.00с. | |
10 | 00ч.40м.38с. | 00ч.38м.56с. | 1/2 сек. |
11 | 00ч.46м.28с. | 00ч.44м.45с. | |
12 | 00ч.52м.18с. | 00ч.50м.35с. | 1 сек. |
13 | 00ч.58м.07с. | 00ч.56м.25с. | 2 сек. |
14 | 01ч.03м.57с. | 01ч.02м.20с. | |
15 | 01ч.09м.46с. | 01ч.08м.10с. | 3 сек. |
16 | 01ч.15м.36с. | 01ч.14м.05с. | |
17 | 01ч.21м.26с. | 01ч.19м.55с. | |
18 | 01ч.27м.15с. | 01ч.25м.05с. | |
19 | 01ч.33м.05с. | 01ч.31м.40с. | 4 сек. |
20 | 01ч.38м.54с. | 01ч.37м.20с. | |
21 | 01ч.44м.44с. | 01ч.43м.21с. | |
22 | 01ч.50м.34с. | 01ч.49м.15с. | 3 сек. |
23 | 01ч.56м.23с. | 01ч.55м.20с. | |
24 | 02ч.02м.13с. | 02ч.01м.00с. | |
25 | 02ч.08м.02с. | 02ч.07м.20с. | 2 сек. |
26 | 02ч.13м.52с. | 02ч.12м.47с. | |
27 | 02ч.19м.42с. | 02ч.18м.45с. | |
28 | 02ч.25м.31с. | 02ч.24м.20с. | 1 сек. |
29 | 02ч.31м.21с. | 02ч.30м.30с. | |
30 | 02ч.37м.10с. | 02ч.36м.10с. | 1/2 сек. |
31 | 02ч.43м.00с. | 02ч.42м.00с. | |
32 | 02ч.48м.50с. | 02ч.47м.20с. | 1/4 сек. |
33 | 02ч.54м.39с. | 02ч.53м.10с. | 1/30 сек. |
34 | 03ч.00м.29с. | 02ч.59м.16с. | 1/60 сек. |
35 | 03ч.06м.18с. | 03ч.05м.05с. | 1/125 сек. |
36 | 03ч.12м.08с. | 03ч.11м.45с. | |
37 | 03ч.17м.57с. | 03ч.17м.02с. | 1/250 сек. |
38 | 03ч.23м.46с. | 03ч.23м.03с. |
Измерения уровня освещённости мы проводили с помощью трубчатого фотометра. Съёмка велась по тому же графику, что и основная.

Время | Наблюдения и записи | Вид Луны |
23ч.46м.15с. | Произошло едва заметное потемнение левого нижнего края Луны. Появился слабый ущерб, который постепенно увеличивается. Становится заметным различие между левым и правым краем диска. | ![]() |
00ч.09м.30с. | Очертания левого края начинают проявляться, но не слишком отчётливо Луна погрузилась в земную тень примерно на треть. Уровень освещенности Луны и неба продолжает падать. | ![]() |
00ч.26м.10с. | Тень покрыла Луну на 2/3 части. Граница земной тени представляет расплывчатую линию. Поверхность затемнённой части хорошо различима. Центр диска немного темнее периферии. | ![]() |
00ч.44м.45с. | Земная тень покрыла почти весь диск Луны. Центральное затемнение становится более заметным. Освещенность неба вокруг Луны резко упала и оно практически не отличается от неба в противоположной стороне. | ![]() |
01ч.08м.10с. | Луна имеет грязновато-красную окраску. Левый верхний край намного темнее, чем правый. Луна полностью погрузилась в тень. Из-за тёмной окраски она кажется меньше, чем в полнолуние. | ![]() |
01ч.43м.21с. | Луна ещё не вышла из тени, но из-за неравномерной окраски кажется, что северная часть темнее южной. Левая сторона постепенно становится светлее, следовательно, тень смещается на восток. | ![]() |
02ч.07м.20с. | Только что произошёл третий контакт (Луна вышла из тени). Правая часть становится все темнее и темнее в отличие от левой, яркость, которой повышается. С начала затмения Луна заметно сместилась на запад. | ![]() |
02ч.30м.30с. | Луна на четверть вышла из земной тени. Повторяется тот же эффект что и в начале: более яркая часть кажется больше неосвещённой. В связи с повышением яркости Луны слабые звезды постепенно исчезают. | ![]() |
02ч.53м.10с. | Более половины лунной поверхности вышло из тени. Затмение подходит к концу. Яркость продолжает увеличиваться. На освещённой части видны кратеры и моря. Звёзд вокруг Луны не видно. | ![]() |
03ч.11м.45с. | Неосвещённой осталась лишь малая часть поверхности, что означает приближение четвертого контакта. Луна и небо вокруг неё стали такими же, как и до начала затмения. Луна ещё больше сместилась к западу. | ![]() |
Таким образом, мной был зафиксирован весь ход лунного затмения.
Определение размеров земной тени.
По известным данным угловой радиус Луны в день затмения составлял
β = 16,5΄ . Отсюда расстояние до Луны найдем по формуле:
a = R/tg β , где R радиус Луны.
а = 361900 км.
Способ №1: по данным наблюдений.
Для начала надо определить то расстояние в минутах дуги, которое левый край Луны прошел за время от первого контакта до четвёртого контакта. Это время t составляет по моим данным 3ч. 26м. 30с. или в минутах 206,5 м.
Зная расстояние до Луны можно из всемирного закона тяготения найти скорость, с которой Луна движется по орбите:
V = (G*M/a)1/2 , где М - масса Земли
V = 63 км/мин
Теперь определим угол α на который сместилась Луна относительно Земли:
α = (180*L)/(a*π) = (180*V*t)/(a*π)
α = 123,5◦

D = α -x минут дуги;

T - 360◦ откуда x = t*360/T = 8,5΄
t - x◦,
где Т сидерический период Земли. Следовательно D = 104,9΄ .
Но так как Луна не прошла через центр земной тени
следовательно, D не является её истинным диаметром. Для его определения воспользуемся упрощенной схемой, которая приводилась ранее.
OF = OG = R (радиус тени);
AF = GB = r (радиус Луны);
N1AF = 49◦
NBG = 95◦
AB = D
Так как АО = ОВ то треугольник АОВ равнобедренный. Проведём высоту ОС к основанию АВ. Отсюда АС = СВ, АОС = СОВ.
Так как треугольник АОС прямоугольный то:
sinAOC = AC/AO, т.е. sin(AOB/2) = D/2(R + r). Откуда радиус тени равен:
R=(D/2sin(AOB/2)) - r
Найдём угол АОВ, он равен сумме N1AF и NBG. АОВ=144◦
R=44′
Способ №2: теоретический.

Задача состоит в том, чтобы найти FG выраженное в угловых минутах. Это можно сделать основываясь свойствах подобных треугольников.
Сначала найдём DO, т.е. на каком расстоянии от Земли заканчивается тень. Так как ∆АВО подобен ∆DСО, то (АD+DO)/DO= BA/CD следовательно
Отношение BA/CD=109 и AD+DO=109DO; DO=AD/108; AD=150000000 км и DO=1,39*106 км
Из подобия треугольников CDO и FGO найдём FG в км
FG/CD=(DO-DG)/DO; FG=(DO-DG)*CD/DO
DG=361 900 км
CD=6400 км
FG=(1,39*106-384000)*6400/1,39*106=4632 км
Теперь определим, под каким углом с Земли виден FG.
FG′=arctgFG/DG=arctg(4632/384000)=44,8′
Компьютерная обработка результатов наблюдений
Для обработки результатов наблюдений мною была написана программа в среде Pascal, которая, используя некоторые исходные данные, рассчитывает позиционные углы и фазу затмения для любого момента времени. По результатам расчетов строится график, показывающий изменение исследуемой величины с течением времени. Данную программу можно использовать как для обработки лунных затмений, так и для солнечных. Исходными данными необходимыми для работы программы являются: отношение радиусов Луны и земной тени (Луны и Солнца для солнечного затмения) и значения позиционных углов моментов первого и последнего контактов. Также данная программа выводит на экран графическое представление (схему) движения лунного диска относительно центра земной тени. Все происходит в режиме реального времени.
Выводы
Я пронаблюдал лунное затмение. Это затмение было полным, то есть Луна полностью погрузилась в земную тень. Во время затмения Луна была полной и находилась в созвездии Весов. Все затмение, начиная с первого контакта и до четвертого, прошло за 3 часа 26 минут 30. секунд. За это время я отметил все основные фазы:
Фаза лунного затмения | Время | |
Эфемеридное | Личное | |
Первый контакт | 23ч.48м.00с. | 23ч.46м.15с. |
Второй контакт | 00ч.52м.00с. | 00ч.53м.02с. |
Наибольшая фаза | 01ч.30м.09с. | 01ч.28м.55с. |
Третий контакт | 02ч.08м.19с. | 02ч.07м.20с. |
Четвёртый контакт | 03ч.12м.07с. | 03ч.12м.45с. |
Также я провел оценку яркости затмении по шкале А. Данжона во время второго и третьего контакта, и наибольшей фазы:
Момент | Оценка в баллах |
Второй контакт | ≈ 3 |
Наибольшая фаза | = 3 |
Третий контакт | ≈ 3 |
По результатам моих наблюдений, а также используя известные значения позиционных углов, я примерно оценил размеры земной тени.
Истинное значение | Значения полученные мной | |
Способ №1 (по наблюдениям) | Способ №2 (теоретически) | |
45,9′ | 44′ | 44,8′ |
Список использованной литературы.
1. Серия книг. “Я познаю мир”, часть “Космос” 1997 год, издание “АСТ”.
2. О. С. Угольников. “Небо начала века. 2001-2012 года”. Астрономический справочник, издание А. Д. Сельянов. Москва 2000 год.
3. Б. А. Воронцов-Вельяминов. “Астрономия 11 класс”, издание “Просвещение”. Москва 1989 год.
4. О. Струве, Б. Линдс, Э. Пилланс. “Элементарная астрономия”, издание “Наука” 1967 год.