Metodika prepodavaniya astronomii| << Predydushaya |
§ 48. Izmerenie vremeni i dolgoty mesta nablyudeniya.
Tema programmy ob izmerenii vremeni ves'ma sushestvennaya v politehnicheskom otnoshenii: shiroko i obrazcovo postavlennaya u nas "sluzhba vremeni" dolzhna byt' ob'yasnena uchitelem v samyh ee osnovah. V etoi teme nado vyyavit' znachenie astronomicheskih nablyudenii, po kotorym podayutsya radiosignaly vremeni i ih utochnenie v svyazi s praktikoi sovremennoi zhizni, tehnikoi transporta, svyazi i t. p. Nado takzhe pokazat', chto znanie obstoyatel'stv dvizheniya Zemli, razrabotka teorii, dostavlyaet vozmozhnost' vvedeniya solnechnogo srednego vremeni. Eta tema voobshe schitaetsya prepodavatelyami trudnoi i v izlozhenii, i v vospriyatii ee uchashimisya. Eti trudnosti proistekayut glavnym obrazom iz-za popytok nekotoryh prepodavatelei oboitis' v izlozhenii bez zvezdnogo vremeni i srazu vvodit' ponyatie solnechnogo.
Pervichnoe osnovnoe ponyatie vrasheniya Zemli, otobrazhaemogo vidimym dvizheniem zvezd, takim sposobom zamenyaetsya bolee slozhnym, vklyuchayushim odnovremenno i vrashenie, i dvizhenie Zemli vokrug Solnca. Vvedenie nekoego voobrazhaemogo Solnca kak osnovy izmereniya vremeni dlya uchashihsya neponyatno. Sledovatel'no, takoe izlozhenie narushaet i sistemu nauki, i princip pedagogiki - ot prostogo k slozhnomu.
Iz predshestvuyushego kursa fiziki shkol'niki znayut o nerazryvnosti dvizheniya i vremeni i ponimayut, chto tol'ko ravnomernoe dvizhenie mozhet sluzhit' meroi vremeni.
Sledovatel'no, kak eto i est' v deistvitel'nosti, osnovoi izmereniya vremeni yavlyaetsya zvezdnoe vremya. Ono pereschityvaetsya v solnechnoe na osnove teorii dvizheniya Zemli vokrug Solnca pri naklone osi vrasheniya. Tak imenno i deistvuet sluzhba vremeni.
Sledovatel'no, plan izlozheniya dolzhen byt' v sootvetstvii s etim i kratko mozhet byt' vyrazhen tak: 1) vrashenie Zemli; 2) zvezdnye sutki kak otobrazhenie odnogo oborota; 3) potrebnost' vvedeniya solnechnogo vremeni v svyazi s praktikoi zhizni; 4) vozmozhnost' rascheta srednego polozheniya Solnca otnositel'no nachal'noi tochki zvezdnogo vremeni na osnove teorii dvizheniya Zemli; 5) opredelenie zvezdnogo vremeni nablyudeniyami; 6) pereschet ego v srednee solnechnoe i peredacha po radio.
Pri takom izlozhenii mozhno voobshe na zatragivat' voprosa ob uravnenii vremeni, no nado skazat', chto neravnomernost' dvizheniya Zemli i naklon osi ee sozdaet raznicu mezhdu vychislennym srednim polozheniem Solnca na nebe i istinnym i chto raznica, menyayas' v techenie goda, ne prevyshaet 16 minut. Uravnenie vremeni nuzhno znat' pri pol'zovanii solnechnymi chasami.
Izlozhenie mozhno vesti, nachav s ukazaniya, chto meroi techeniya vremeni yavlyaetsya prakticheski ravnomernoe vrashenie Zemli, kotoroe mozhno zametit' po nablyudeniyu dvizheniya zvezd. Pri etom uchitel' ukazyvaet, chto nachalom sutok yavlyaetsya moment kul'minacii tochki vesennego ravnodenstviya. Napomniv, chto schet pryamyh voshozhdenii vedetsya ot nee zhe, uchitel' pokazyvaet. chto zvezdnoe vremya v lyuboi moment ravno pryamomu voshozhdeniyu zvezd, nahodyashihsya v kul'minacii.
 |
| Ris.
64. Kartonnaya model' dlya ob'yasneniya chasovogo ugla |
Takim sposobom uchashiesya poluchayut ponyatie o pryamom voshozhdenii ne tol'ko kak o koordinate, no i kak o sposobe mery vremeni i ubezhdayutsya v prakticheskoi neobhodimosti ee. Vvedenie ponyatiya chasovogo ugla mozhet byt' dano v vide dvugrannogo ugla mezhdu ploskost'yu meridiana i ploskost'yu kruga skloneniya. Dlya naglyadnogo predstavleniya chasovogo ugla mozhno ispol'zovat' opisannuyu vyshe model' osnovnyh ploskostei, prikrepiv k poloske osi mira kvadrant ploskosti kruga skloneniya. Uchitel', postaviv etu model' na lyuboi naklon osi (shiroty mesta), medlenno povorachivaet etot kvadrant, otschityvaya po deleniyam na ekvatore (15œ ravno chasu) chasovye ugly (ris. 64).
Posle etogo nado skazat', chto v astronomicheskih observatoriyah imeyutsya chasy, idushie po zvezdnomu vremeni, i astronomy, nablyudaya kul'minaciyu lyuboi zvezdy special'nym instrumentom, proveryayut chasy s bol'shoi tochnost'yu i vsegda znayut, na skol'ko sekund i ih dolei eti chasy pokazyvayut bol'she ili men'she, chem eto sleduet po nablyudeniyam. Posle etogo mozhno pokazat' i model' takogo instrumenta - dlya etogo dostatochno snyat' model' teodolita s kruga i postavit' ee nepodvizhno, provedya na demonstracionnom stole melom poludennuyu liniyu (ploskost' vrasheniya truby - v ploskosti meridiana). Chtoby dat' ponyatie o tochnosti, nado kratko ukazat' pulkovskii sposob I.N. Pavlova i veroyatnuyu pogreshnost' ego ± 0,007 sekundy. Net neobhodimosti vdavat'sya v detali, dostatochno skazat', chto v fokuse truby imeetsya shirma s 26 shelyami, a za nimi fotoelementy, podayushie signaly na registriruyushuyu lentu, na kotoroi otmechayutsya i sekundy vremeni.
Pri kratkom opisanii chasov sleduet obratit' osoboe vnimanie na tehniku ustroistva mayatnika. Tak kak zakony kachaniya mayatnika i koefficient lineinogo rasshireniya uchashimsya izvestny, to ukazaniya na metody kompensacii i na invarnye mayatniki budut vpolne ponyatny.
Kogda uchashiesya poluchili ponyatie o tochnom opredelenii zvezdnogo vremeni (poka bez ukazaniya sootnosheniya ego so srednim solnechnym), mozhno pereiti k solnechnomu i peredache radiosignalov.
Perehodom sluzhit ukazanie, chto trudovaya zhizn' prohodit preimushestvenno v dnevnoe vremya, i stavitsya vopros, mozhno li pri etom pol'zovat'sya zvezdnym vremenem. Dlya razbora etogo voprosa mozhno s uchashimisya rassmotret' zadachu rashozhdeniya nulya chasov zvezdnogo vremeni i momenta poludnya. Dlya etogo ispol'zuetsya uzhe izvestnyi uchashimsya fakt vidimogo dvizheniya Solnca po ekliptike. Povesiv kartu ekvatorial'noi polosy zvezdnogo neba i vyzvav k nei kogo-libo iz uchashihsya, uchitel' predlagaet emu voprosy, kogda kul'minaciya Solnca (polden') budet odnovremenno s tochkoi vesennego ravnodenstviya, i budet li takaya odnovremennost' na sleduyushii den' (ili cherez neskol'ko dnei). Tak kak uchashiesya uzhe znayut, chto Solnce byvaet v tochke vesennego ravnodenstviya 21 marta i ezhednevno kruglym schetom, peremeshayas' po ekliptike, prohodit 4 minuty po pryamomu voshozhdeniyu, to bez osobyh zatrudnenii poluchaetsya vyvod, chto promezhutki vremeni mezhdu dvumya posledovatel'nymi poludnyami dolzhny byt' dlinnee, chem mezhdu dvumya posledovatel'nymi kul'minaciyami tochki vesennego ravnodenstviya, i okruglennaya raznica ih 4 minuty (tochno 3 min. 56,55 sek). Posle etogo mozhno uzhe dat' opredelenie ponyatiya zvezdnyh i srednih solnechnyh sutok i ob'yasnit' sushnost' srednih. Uchitel' napominaet, chto vidimoe dvizhenie Solnca yavlyaetsya sledstviem dvizheniya Zemli vokrug nego. Eto sozdaet raznicu prodolzhitel'nosti dvuh etih sutok pri ravnomernom krugovom dvizhenii Zemli vokrug Solnca, esli by os' Zemli byla perpendikulyarna ploskosti orbity i pri etom Solnce dvigalos' by po ekvatoru ravnomerno. Zatem uchitel' ob'yasnyaet, chto astronomy, imeya tochnuyu teoriyu neravnomernogo dvizheniya Zemli, rasschityvayut raznicu mezhdu zvezdnym vremenem i solnechnym (v predpolozhenii takogo dvizheniya Zemli) na kazhdyi den' i peredayut po radio solnechnoe vremya, nazyvaemoe srednim. Pri takom izlozhenii ob'yasnenie srednego solnechnogo vremeni privoditsya k vyrovnennomu (ravnomernomu) dvizheniyu Zemli na osnovanii teorii ee istinnogo dvizheniya. Shkol'niki pri etom izlozhenii mogut ponyat', chto i v etom sluchae delo privoditsya k izmereniyu vremeni po ravnomernomu dvizheniyu, i poluchayut predstavlenie o podlinnom metode i tehnike "sluzhby vremeni". Eto zhe im pokazyvaet, chto stremlenie astronomov k utochneniyu opredeleniya koordinat zvezd imeet i prakticheskoe znachenie.
Kogda nuzhno ob'yasnit' sushnost' uravneniya vremeni, to v etoi teme (do 2-go zakona Keplera, ob'yasnyayushego neravnomernost' dvizheniya Solnca po ekliptike) mozhno lish' pokazat' na chertezhe, chto ravnym dugam na ekliptike ne sootvetstvuyut ravnye dugi na ekvatore. Pri etom vozmozhno ukazat', chto prichinoi etogo yavlyaetsya naklon osi vrasheniya Zemli k ploskosti ee orbity.
 |
| Ris.65. Model' na klassnoi doske dlya ob'yasneniya uravneniya vremeni |
Udobnee i ponyatnee, esli uchitel' nachertit na doske dve linii, izobrazhayushie ekvator i ekliptiku, i, zagotoviv dva kruzhka raznyh cvetov (dlya istinnogo Solnca i srednego Solnca), budet peredvigat' ih, pokazyvaya, chto opredelennomu peredvizheniyu po ekliptike istinnogo Solnca sootvetstvuyut na ekvatore neravnye dugi. Chtoby sdelat' vse eto eshe naglyadnee, polezno k bulavke, s pomosh'yu kotoroi prikalyvaetsya k doske istinnoe Solnce, prikrepit' belyi shnur s gruzikom (ris. 65). Etot shnur budet izobrazhat' krug sklonenii, prohodyashii cherez istinnoe Solnce. Takim priemom udobno pokazat' naglyadno odnu iz prichin uravneniya vremeni. Pri etom net nadobnosti chertit' vsyu ekliptiku; dostatochno zagotovit' chertezh ee i ekvatora okolo tochki, vesennego ravnodenstviya i okolo tochek zimnego i letnego solncestoyanii. Na chertezhe sleduet zaranee otmetit' dugi, prohodimye istinnym Solncem, i togda, ukazav raznicu skorosti dvizheniya Solnca bliz perigeliya i afeliya, mozhno pokazat' obe prichiny, sozdayushie sinusoidal'nyi harakter uravneniya vremeni.
Prodemonstrirovav grafik uravneniya vremeni i pokazav, kak uravnenie vremeni daetsya v astronomicheskom kalendare, uchitel' dolzhen ves' etot vopros razobrat' na podhodyashih zadachah, vzyatyh iz povsednevnoi praktiki.
Posle resheniya odnoi-dvuh zadach na opredelenie popravki - srednih chasov po momentu istinnogo poludnya sleduet pereiti k obshemu sluchayu perevoda istinnogo vremeni v srednee. S etim svyazano ob'yasnenie ustroistva solnechnyh chasov, pribora, prigodnogo v elementarnoi praktike, turizme i dlya celei priblizhennogo opredeleniya vremeni.
 |
| Ris.
66. Model' dlya ob'yasneniya ustroistva ekvatorial'nyh solnechnyh chasov |
 |
| Ris. 67. Model' dlya ob'yasneniya elementarnogo vyvoda formuly gorizontal'nyh solnechnyh chasov |
Ob'yasnenie ustroistva solnechnyh chasov mozhet byt' dano bez kakih-libo matematicheskih raschetov. Samoe sushestvennoe - ob'yasnit' ustroistvo gorizontal'nyh solnechnyh chasov i, v chastnosti, neravenstvo promezhutkov mezhdu ih chasovymi deleniyami. Eto ob'yasnenie sleduet provesti na modeli, predstavlyayushei ekvatorial'nye solnechnye chasy v vide sterzhnya, imeyushego napravlenie, parallel'noe osi mira, i perpendikulyarnoi emu ploskosti, s razdeleniem okruzhnosti na ravnye chasti. Ustanoviv etu model' sootvetstvenno shirote mesta i sproektirovav deleniya na gorizontal'nuyu ploskost' (pri pomoshi otvesa), mozhno pokazat' prichinu neravenstva deleniya ciferblata gorizontal'nyh chasov (ris. 66). Posle etogo dostatochno privesti grafik (sm. prilozhenie k uchebniku astronomii M. E. Nabokova i B. A. Voroncova-Vel'yaminova) dlya postroeniya gorizontal'nyh solnechnyh chasov na dannoi shirote i predlozhit' uchashimsya sdelat' iz bumagi ili iz kartona takie solnechnye chasy. Pri etom nado rasskazat', kak imi mozhno pol'zovat'sya dlya priblizhennogo opredeleniya vremeni.
Privodimyi zdes' trigonometricheskii vyvod formuly solnechnyh chasov mozhet byt' polezen samomu uchitelyu, esli kto-nibud' iz lyuboznatel'nyh uchashihsya pozhelaet oznakomit'sya s vyvodom (ris. 67).
MR
-
napravlenie osi mira;
MO -
napravlenie poludennoi linii;
j = R RMO - (shirota mesta nablyudeniya);
R OEQ = t - (chasovoi ugol);
R OMQ = t - (ugol otkloneniya teni),
tak
kak
, to 
Iz podobnyh zhe soobrazhenii mozhno vyvesti formulu i dlya vertikal'nyh solnechnyh chasov (vyraziv OQ cherez OR i OE).
Razdel kursa ob izmerenii grazhdanskogo vremeni rasshiryaet ponyatie o primenenii astronomii k praktike. Krome togo, imenno v etom razdele uchitel' mozhet provesti sravnenie politiki (v etom voprose) carskogo pravitel'stva, chuzhdavshegosya mezhdunarodnogo scheta vremeni, i politiki sovetskoi vlasti, v pervye zhe mesyacy svoego sushestvovaniya prinyavshei etot schet vremeni.
Ob'yasnenie svyazi mezhdu dolgotoi i mestnym vremenem mozhet byt' sdelano takzhe pri pomoshi modelirovaniya gnomonov, rasstavlennyh na raznyh dolgotah geograficheskogo globusa i osveshaemyh yarkoi lampoi. Eshe sovershennee mozhno eto sdelat', esli rasstavit' ne prosto gnomony, a nebol'shie kartonnye solnechnye chasy. V etom sluchae mozhno pokazat' neposredstvenno otschety istinnogo vremeni. Pri takoi demonstracii lampu sleduet stavit' dal'she, chtoby puchok luchei, padayushii na globus, byl po vozmozhnosti blizok k parallel'nomu.
Ustanovlenie svyazi mezhdu mestnym vremenem i dolgotoi daet vozmozhnost' zakonchit' i raz'yasnit' ves' vopros ob opredelenii geograficheskih koordinat iz nablyudenii. Napomniv uchashimsya metod opredeleniya shiroty, uchitel' dolzhen raz'yasnit', chto podacha radiosignalov vremeni v soedinenii s nablyudeniyami verhnei kul'minacii svetil daet vse nuzhnoe dlya opredeleniya shiroty i dolgoty.
Ochen' sushestvenno dat' dokumental'nyi material k istorii vvedeniya poyasnogo vremeni v SSSR (dekret Sovnarkoma ot 8 fevralya 1319 g. i ot 9 fevralya 1931 g.1 i privesti to mesto iz "Opisaniya granic chasovyh poyasov", kotoroe kasaetsya imenno togo poyasa, v kotorom nahoditsya shkola. Pri izlozhenii sleduet pokazat' i vyvesit' v klasse bol'shuyu kartu chasovyh poyasov. V etoi teme imeetsya blizkoe soprikosnovenie s radiotehnikoi i s ekspedicionnymi rabotami.
Uchitel' dolzhen rasskazat' o tom, kak radiostancii, podayushie vremya, raspredeleny po Sovetskomu Soyuzu i vsemu zemnomu sharu i kak sluzhba vremeni na vsem zemnom share predstavlyaet soboi nechto celoe, prichem bol'shaya tochnost' podachi vremeni obuslovlena imenno etoi svyaz'yu.
Opredelenie geograficheskih koordinat v morskom dele i aviacii sleduet raz'yasnit' osobo i pokazat' princip postroeniya sekstana, ukazav prichinu, vyzvavshuyu postroenie takogo roda instrumenta. Pri etom polezno pokazat' deistvuyushuyu model' sekstana. Vyvod svyazi povorota zerkala s uglom mezhdu svetilami ne nuzhno delat' putem postroeniya treugol'nikov; gorazdo proshe vse delo svesti k svyazi mezhdu povorotom zerkala i povorotom otrazhennogo lucha. Sleduet takzhe ob'yasnit' princip ustroistva aviacionnogo sekstanta (v kotorom izobrazhenie zvezdy sovmeshaetsya s puzyr'kom kruglogo urovnya). Detali ego ustroistva, konechno, ne nuzhno rasskazyvat', ogranichivayas' principial'nymi shemami.
V oblasti prakticheskih primenenii sleduet vozmozhno zhivee i yarche podobrat' primery na opredelenie geograficheskih koordinat po astronomicheskim nablyudeniyam. Primerov tak mnogo iz oblasti sovetstkih issledovanii Arktiki i iz istorii Velikoi Otechestvennoi voiny 1941-1945 gg., chto uchitel' legko mozhet, pol'zuyas' knigami i gazetami, podobrat' naibolee vydayushiesya i znachitel'nye. Pri takom podbore nado udelit' nadlezhashee vnimanie sovetskim polyarnym stanciyam i na sovremennyh primerah pokazat' znachenie astronomicheskih opredelenii koordinat dlya izucheniya ih dreifa i poletov k nim dlya snabzheniya i svyazi.
Neobhodimo udelit' vnimanie voprosam tekushego pyatiletnego plana narodnogo hozyaistva. Etot plan uchitel' dolzhen izuchit' po direktivam s'ezda KPSS i vyyasnit', kakie iz zaproektirovannyh rabot trebuyut primeneniya prakticheskoi astronomii pryamo ili kosvenno. Pryamye primeneniya legko predstavit' sebe, tak kak bez tochnoi geograficheskoi karty i vypolneniya vysokotochnyh geodezicheskih izmerenii vypolnenie namechennyh rabot bylo by nevozmozhno. Geofizicheskaya razvedka poleznyh iskopaemyh i vypolnenie nekotoryh drugih zadach pyatiletnego plana takzhe trebuyut primeneniya astronomicheskih metodov.
1 Dekret ot 9 fevralya 1931 g. priveden polnost'yu v pervom izdanii kursa astronomii dlya pedagogicheskih vuzov pod redakciei P. I. Popova (str. 33).
| << Predydushaya |
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
metodika prepodavaniya - prepodavanie astronomii - uchebnye posobiya - demonstracii - zvezdnoe nebo - shkol'nyi atlas - zvezdnaya karta - zvezdnye karty - model' - chislennoe modelirovanie - nablyudeniya - solnechnye chasy - planetarii - planirovanie zanyatii - naglyadnye posobiya
Publikacii so slovami: metodika prepodavaniya - prepodavanie astronomii - uchebnye posobiya - demonstracii - zvezdnoe nebo - shkol'nyi atlas - zvezdnaya karta - zvezdnye karty - model' - chislennoe modelirovanie - nablyudeniya - solnechnye chasy - planetarii - planirovanie zanyatii - naglyadnye posobiya | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
