Конспект урока "Движение и фазы Луны. Затмения Солнца и Луны."

Движение и фазы Луны. Затмения Солнца и Луны.

Проблемные вопросы:

• Почему мы видим всегда только одну сторону Луны?

• Как изменится ширина серпа Луны на следующие сутки, если он виден утром перед восходом Солнца?

• Почему отличаются по продолжительности сидерический и синодический периоды Луны?

• Можно ли с обратной стороны Луны видеть полное Солнечное затмение?

IV. Изучение нового материала

Начать изучение темы можно с гипотезы происхождения Луны.

Происхождение Луны. Согласно одной из гипотез, несколько млрд. лет назад, когда Земля формировалась, с ней столкнулось большое небесное тело, размером с Марс. В результате этого столкновения из верхних слоёв Земли (в Тихом океане) было вырвано большое количество вещества, из которого впоследствии образовалась Луна.

Луна – ближайшее к Земле небесное тело, её единственный естественный спутник. Находясь на расстоянии около 380 тыс. км от Земли, Луна обращается вокруг неё в том же направлении, в котором Земля вращается вокруг своей оси. Аналогично движению Солнца Луна также перемещается относительно звёзд. Но её движение происходит по сложной траектории, которая складывается из двух движений: движения вокруг Земли и движения вместе с Землёй вокруг Солнца. При этом Луна движется вокруг Земли по эллиптической орбите в ту же сторону, в какую Земля вращается вокруг своей оси. Поэтому мы видим Луну перемещающейся среди звёзд навстречу вращению неба.

Видимая сторона Луны. Луна делает полный оборот вокруг Земли примерно за 27 суток. За это же время Луна делает полный оборот вокруг своей оси. Период вращения Луны вокруг оси равен периоду её обращения вокруг Земли, поэтому к Земле обращено всегда одно и то же полушарие Луны. Почему мы видим только одну сторону Луны?

Что такое фазы Луны.

Луна – не самосветящееся тело: она светит отражённым солнечным светом. В зависимости от положения, которое Луна занимает по отношению к Земле и Солнцу, мы видим Луну в разных формах: то полную то половинку, то совсем не видим. Наблюдаемая с земли освещённая часть лунного диска называется фазой Луны. Граница освещённой и неосвещённой части называется терминатор, а лунный серп – лимбом. Что такое фаза Луны?

Луна повернута к Земле с одной стороны, светит отраженным светом, вид фазы зависит от взаимного расположения Земли, Луны и Солнца. Фаза - отношение площади освещенной части видимого диска Луны ко всей его площади.

4 фазы Луны. Различают 4 фазы Луны: новолуние, 1 четверть, полнолуние, последняя четверть.

Фазы луны (относительно Солнца) Проследим смену лунных фаз. В новолунии Луна бывает, когда расположена между Землёй и Солнцем. В полнолунии – Луна располагается за Землёй.

Д алее учащимся предлагается самостоятельно заполнить следующую таблицу, используя рисунок движения Луны вокруг Земли изобразите вид Луны в положении 1-8 и укажите название ее фаз

После проверки таблицы делаем вывод о смене фаз Луны:

1. новолуние — состояние, когда Луна не видна.

2. молодая луна — первое появление Луны на небе после новолуния в виде узкого серпа.

3. первая четверть — состояние, когда освещена половина Луны.

4. прибывающая луна

5. полнолуние — состояние, когда освещена вся Луна целиком.

6. убывающая луна

7. последняя четверть — состояние, когда снова освещена половина Луны.

8. старая луна

Сидерический период Луны - период обращения Луны вокруг Земли в системе отсчета, связанной со звездами (сидерический месяц). Синодический период Луны – промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами.

делаем выводы: время, за которое Луна делает полный оборот вокруг Земли называется сидерическим месяцем. Он равен примерно 27 суток. Промежуток времени между одинаковыми фазами Луны называется синодическим месяцем. Он равен 29,5 суток.

Солнечное и лунное затмение.

Учащимся предлагается дополнить схему возникновения солнечных и лунных затмений необходимыми построениями и обозначить на ней тени и полутени, а также по схеме сделать выводы об их возникновении

Когда Луна попадает в тень Земли, происходит (полное лунное затмение)

П олное солнечное затмение наблюдается, если (диск Солнца будет целиком закрыт Землёй)

Условие наступления солнечного затмения. Солнечное затмение наступает, если в момент новолуния Луна пересекает плоскость эклиптики и может длиться до 7,5 минут.

Лунное затмение происходит, когда Луна в момент полнолуния пересекает плоскость эклиптики. Оно может длиться от 1,5 до 2 часов

V. Закрепление изученного.

В каких пределах изменяется угловое расстояние Луны от Солнца?

Как по фазе Луны определить ее примерное угловое расстояние от Солнца?

Почему затмения Луны и Солнца не происходят каждый месяц?

7. Время и календарь

1. Точное время и определение географической долготы

Для измерения коротких промежутков времени в астрономии основной единицей является средняя длительность солнечных суток, т. е. средний промежуток времени между двумя верхними (или нижними) кульминациями центра Солнца. Среднее значение приходится использовать, потому что в течение года длительность солнечных суток слегка колеблется. Это связано с тем, что Земля обращается вокруг Солнца не по кругу, а по эллипсу и скорость ее движения при этом немного меняется. Это и вызывает небольшие неравномерности в видимом движении Солнца по эклиптике в течение года.

Момент верхней кульминации центра Солнца, как мы уже говорили, называется истинным полднем. Но для проверки часов, для определения точного времени нет надобности отмечать по ним именно момент кульминации Солнца. Удобнее и точнее отмечать моменты кульминации звезд, так как разность моментов кульминации любой звезды и Солнца точно известна для любого времени. Поэтому для определения точного времени с помощью специальных оптических приборов отмечают моменты кульминаций звезд и проверяют по ним правильность хода часов, "хранящих" время. Определяемое таким образом время было бы абсолютно точным, если бы наблюдаемое вращение небосвода происходило со строго постоянной угловой скоростью. Однако оказалось, что скорость вращения Земли вокруг оси, а следовательно и видимое вращение небесной сферы, испытывает со временем очень небольшие изменения. Поэтому для "хранения" точного времени сейчас используются специальные атомные часы, ход которых контролируется колебательными процессами в атомах, происходящими с неизменной частотой. Сравнение времени, определяемого по атомным часам и по видимому движению звезд, позволяет исследовать неравномерности вращения Земли.

Определение точного времени, его хранение и передача по радио всему населению составляет задачу службы точного времени, которая существует во многих странах.

Сигналы точного времени по радио принимают штурманы морского и воздушного флота, многие научные и производственные организации, нуждающиеся в знании точного времени. Знать точное время нужно, в частности, и для определения географических долгот разных пунктов земной поверхности.

Из курса физической географии СССР вам известны понятия местного, поясного и декретного счета времени, а также что разность географических долгот двух пунктов определяют по разности местного времени этих пунктов. Эта задача решается астрономическими методами, использующими наблюдения моментов кульминации звезд. На основании определения точных координат отдельных пунктов производится картографирование земной поверхности.

2. Календарь

Для счета больших промежутков времени люди с древних пор использовали продолжительность либо лунного месяца, либо солнечного года, т. е. продолжительность оборота Солнца по эклиптике. Год определяет периодичность сезонных изменений. Солнечный год длится 365 солнечных суток 5 часов 48 минут 46 секунд. Он практически несоизмерим с сутками и с длиной лунного месяца - периодом смены лунных фаз (около 29,5 сут). Это и составляет трудность создания простого и удобного календаря. За многовековую историю человечества создавалось и использовалось много различных систем календарей. Но все их можно разделить на три типа: солнечные, лунные и лунно-солнечные. Проще и удобнее солнечный календарь, применявшийся еще в Древнем Египте.

При составлении календаря необходимо учитывать, что продолжительность календарного года должна быть как можно ближе к продолжительности оборота Солнца по эклиптике и что календарный год должен содержать целое число солнечных суток, так как неудобно начинать год в разное время суток.

Этим условиям удовлетворял календарь, разработанный александрийским астрономом Созигеном и введенный в 46 г. до н. э. в Риме Юлием Цезарем. Впоследствии, как вам известно из курса физической географии, он получил название юлианского или старого стиля. В этом календаре годы считаются трижды подряд по 365 сут и называются простыми, следующий за ними год - в 366 сут. Он называется високосным. Високосными годами в юлианском календаре являются те годы, номера которых без остатка делятся на 4.

Средняя продолжительность года по этому календарю составляет 365 сут 6 ч, т. е. она примерно на 11 мин длиннее истинной. В силу этого старый стиль отставал от действительного течения времени примерно на 3 сут за каждые 400 лет.

В настоящее время в большинстве стран мира принят солнечный календарь, называемый григорианским.

В григорианском календаре (новом стиле), введенном в СССР в 1918 г. и еще ранее принятом в большинстве стран, годы, оканчивающиеся на два нуля, за исключением 1600, 2000, 2400 и т. п. (т. е. тех, у которых число сотен делится на 4 без остатка), не считаются високосными. Этим и исправляют ошибку в 3 сут, накапливающуюся за 400 лет. Таким образом, средняя продолжительность года в новом стиле оказывается очень близкой к периоду обращения Земли вокруг Солнца.

К XX в. разница между новым стилем и старым (юлианским) достигла 13 сут. Поскольку в нашей стране новый стиль был введен только в 1918 г., то Октябрьская революция, совершенная в 1917 г. 25 октября (по старому стилю), отмечается 7 ноября (по новому стилю).

Разница между старым и новым стилями в 13 сут сохранится и в XXI в., а в XXII в. возрастет до 14 сут.

Новый стиль, конечно, не является совершенно точным, но ошибка в 1 сут накопится по нему только за 3300 лет.