Prepodavanie astronomii v shkole (sbornik statei)| << Predydushaya |
P.I. POPOV
NEKOTORYE VOPROSY METODIKI PREPODAVANIYa ASTRONOMII
Specifika astronomii i kak nauki, i kak uchebnogo predmeta obuslovlivaet osobye trudnosti prepodavaniya ee v shkole. Eti trudnosti imeyut nekotoryi obshii harakter i otdel'nye osobennosti pri usvoenii uchashimisya nekotoryh voprosov. K takim voprosam otnosyatsya, naprimer, vremena goda i ih ob'yasnenie, izmerenie vremeni, vidimye i deistvitel'nye dvizheniya planet i ryad drugih. Trudnosti zdes' imeyutsya i u shkol'nikov v yasnom ponimanii materiala i u uchitelei v otnoshenii metodiki ego prohozhdeniya.
Cel' nastoyashei stat'i -vyyasnit', v chem zaklyuchayutsya eti trudnosti i kakimi putyami ih preodolevat', imeya v vidu, mezhdu prochim, kratkost' vremeni, otvodimogo v shkole na astronomiyu. Blagopriyatnym obstoyatel'stvom, oblegchayushim delo usvoeniya uchashimisya astronomii v korotkii srok, yavlyaetsya to, chto ee prepodavanie postavleno v poslednem, X klasse, kogda ucheniki vooruzheny dostatochnymi znaniyami elementarnoi matematiki, fiziki i drugih predmetov, a krome togo, nakopili nemalo sobstvennyh vpechatlenii, na kotorye mozhno opirat'sya v processe prepodavaniya astronomii.
Pri vsem etom ucheniki, pristupaya k izucheniyu astronomii, vse zhe vstrechayut mnogo neprivychnyh dlya nih predstavlenii, sovsem inye masshtaby, chem v drugih disciplinah, novye ponyatiya, opredeleniya i terminy. Zatrudnyayut takzhe i bol'shie razlichiya mezhdu tem, chto vidno, nablyudaetsya, i tem, kak eto proishodit v deistvitel'nosti. Vidya okruzhayushii mir s Zemli, uchastvuya vmeste s nei v dvizhenii i ne zamechaya etogo dvizheniya, chelovek tol'ko v voobrazhenii mozhet predstavit' sebe, kak proishodit vse v deistvitel'nosti, myslenno perenosyas' ot kazhushegosya nepodvizhnogo svoego polozheniya v bolee ili menee dalekuyu tochku prostranstva vne Zemli. Pri nedostatochno razvitom prostranstvennom predstavlenii uchashiesya s trudom usvaivayut perehod ot nablyudaemogo k deistvitel'nomu dvizheniyu. Istoriya astronomicheskih predstavlenii podtverzhdaet imeyushiesya zdes' trudnosti: na protyazhenii tysyacheletii lyudi nahodilis' v zabluzhdenii o meste Zemli sredi drugih nebesnyh tel i o ee dvizhenii.
Vse eto vydvigaet neobhodimost', pristupaya k izucheniyu astronomii, dobivat'sya togo, chtoby u uchashihsya poluchilos' vozmozhno bolee yasnoe predstavlenie i o samih yavleniyah, kak oni nablyudayutsya, i o tom, kak oni svyazany s polozheniem Zemli i deistvitel'nymi ee dvizheniyami. Dlya etogo pri obuchenii astronomii, s odnoi storony, nado stavit' obyazatel'nye sobstvennye nablyudeniya uchashihsya nad nebom v raznoe vremya, s drugoi storony, maksimal'no ispol'zovat' imeyushiesya pod rukoi naglyadnye posobiya, kak-to: geograficheskii globus, modeli i kartiny (stennye, pechatnye diapozitivy, kinofil'my i pr.)
Sleduet chashe davat' uchenikam domashnie zadaniya po samostoyatel'nomu nablyudeniyu. Neobhodimo, chtoby uchashiesya schitali sistematicheskie nablyudeniya nad nebom nepremennoi chast'yu izucheniya imi predmeta astronomii. Dobivshis' horoshego znaniya neba i yavlenii, kak oni nablyudayutsya, uchitel' znachitel'no oblegchit sebe i uchashimsya dal'neishee prohozhdenie astronomii.
Nado imet' v vidu, chto shkol'niki obychno ne srazu i ne legko usvaivayut nablyudaemye na nebe yavleniya, svyazannye s odnovremenno proishodyashimi vidimymi sutochnym vrasheniem neba i godichnym dvizheniem Solnca i Luny. Mezhdu tem dostatochnaya yasnost' v predstavlenii etih yavlenii lezhit v osnove chetkogo ponimaniya ryada posleduyushih voprosov. Poetomu sleduet obratit' ser'eznoe vnimanie na to, chtoby s samogo nachala uchashiesya horosho razlichali te izmeneniya na nebe, kotorye proishodyat vsledstvie nashego postoyannogo vrasheniya vmeste s Zemlei v techenie sutok, i bolee medlennye izmeneniya izo dnya v den', iz mesyaca v mesyac v techenie celogo goda.
Uchashiesya prezhde vsego dolzhny sami videt', i ne odin raz, kak proishodyat yavleniya v prirode, sopostavlyat' ih, usmatrivat' estestvennye svyazi i pravil'no ponimat', a ne zapominat' slepo. Chtoby zamechat' proishodyashie izmeneniya na nebe, nado horosho znat' glavneishie sozvezdiya i ih vzaimnoe raspolozhenie kak v severnoi, tak i v yuzhnoi storone neba, kazhdyi raz obrashat' vnimanie na podnimayushiesya s vostoka i opuskayushiesya k zapadu sozvezdiya. Eto znanie legko priobretaetsya, esli postavit' pered uchashimisya zadachu nablyudat' za nebom vse yasnye vechera i sopostavlyat' nablyudeniya so zvezdnoi kartoi. Pri etom ne sleduet vnachale vhodit' v podrobnosti postroeniya karty (eto mozhno sdelat' neskol'ko pozzhe v svyazi s izucheniem koordinat), a nado pol'zovat'sya eyu kak kartinoi neba. Uznav harakternye otlichiya glavnyh sozvezdii i yarkih zvezd sredi nih, uchashiesya ohotnee i chashe sami obrashayutsya k neposredstvennym samostoyatel'nym nablyudeniyam, povyshaetsya ih interes k izucheniyu neba, znaniya stanovyatsya bolee konkretnymi i prochnymi. Privitie uchenikam navyka nahodit' na nebe opredelennye zvezdy pomozhet im legko priobresti ochen' vazhnoe na praktike umenie orientirovat'sya po nebesnym svetilam.
Slovesnoe, knizhnoe, abstraktnoe prepodavanie ne raz otmechalos' kak ser'eznyi nedostatok. Ono imeet mesto i v prepodavanii astronomii, kogda ispol'zuyutsya tol'ko rasskaz uchitelya, uchebnik, chertezh. Takoe prepodavanie stanovitsya suhim, i imeyushiisya u uchasheisya molodezhi interes k astronomii obychno propadaet. Nuzhno osteregat'sya udeleniya slishkom bol'shogo vnimaniya matematicheskoi storone dela, svyazannoi s nebesnoi sferoi, s ee elementami (nebesnymi koordinatami i pr.), osobenno vnachale, kogda uchenikam eshe neyasna rol' etih elementov v izuchenii astronomii, kogda vse eto vystupaet, kak chto-to samodovleyushee, dalekoe ot samih nebesnyh svetil. Teorii dolzhno predshestvovat' neposredstvennoe sozercanie, nablyudenie samih nebesnyh yavlenii, na chem i dolzhno byt' sosredotocheno vnachale glavnoe vnimanie pri obuchenii.
Smeshenie predstavlenii o nablyudaemom nebe - "nebesnom svode"-s ponyatiem podsobnoi nebesnoi sfery, kak eto chasto proishodit, mozhet tol'ko zatumanit' vopros. Ponyatie o vspomogatel'noi sfere sleduet davat' posle togo, kak mnogokratnymi nablyudeniyami uchashiesya usvoili glavneishie sozvezdiya i vidimoe sutochnoe vrashenie vsego zvezdnogo neba. Kogda voznikaet vopros ob izmereniyah vzaimnogo raspolozheniya zvezd pri pomoshi uglov mezhdu napravleniyami na nih, bolee tochnogo opredeleniya polozheniya ih, togda vpolne ponyatnym okazyvaetsya sposob izmereniya pri pomoshi voobrazhaemoi sfery proizvol'nogo radiusa, podobno tomu kak v geometrii vvoditsya transportir dlya izmereniya uglov pri pomoshi styagivayushih ih dug okruzhnostei. Pri takom tolkovanii "nebesnaya sfera" ne igraet kakoi-to samodovleyushei roli, a vystupaet tol'ko kak sredstvo izmereniya i naglyadno mozhet byt' predstavlena v vide modeli s glavneishimi krugami na nei, tochkami i ploskostyami. Stanovitsya ponyatnoi vsya ee uslovnost', prinyataya nami tol'ko dlya bolee tochnoi orientirovki sredi nablyudaemyh svetil nahodyashihsya ot nas v raznyh napravleniyah i narazlichnyh rasstoyaniyah.
Vazhno, chtoby v soznanii uchashihsya vidimoe nebo predstavlyalos' ne kak nebesnaya sfera, a kak beskonechnoe prostranstvo s raspolozhennymi v raznyh mestah svetyashimisya telami razlichnoi velichiny.
Trudnosti v izuchenii elementov sfericheskoi astronomii lezhat ne stol'ko v sushestve dela, skol'ko v metodah izlozheniya. Rassmotrenie etih elementov dolzhno byt' opravdano zadachami izucheniya samih nebesnyh tel, prakticheskimi potrebnostyami orientirovki na Zemle i t. p. Bez etogo izuchenie elementov sfericheskoi astronomii predstavlyaetsya formal'nym, neponyatnym, suhim i vosprinimaemym tol'ko pamyat'yu. Tak poluchaetsya, esli s samogo nachala postavit' vopros ob izuchenii sistem nebesnyh koordinat kak samostoyatel'nuyu zadachu, chto v praktike shkoly neredko imeet mesto. Inache vosprinimaetsya uchashimisya nadobnost' v koordinatah v svyazi s praktikoi ih ispol'zovaniya. Ekvatorial'nye koordinaty nuzhny uzhe dlya togo, chtoby pol'zovat'sya zvezdnymi kartami, kak ucheniki privykli pol'zovat'sya geograficheskimi kartami. No eta zadacha voznikaet togda, kogda uchashiesya uzhe oznakomilis' s sozvezdiyami i kogda im prihoditsya osnovatel'nee usvoit' ih s pomosh'yu zvezdnoi karty pri samostoyatel'nyh nablyudeniyah. Vopros o gorizontal'noi sisteme koordinat estestvenno voznikaet, kogda rassmatrivaetsya vopros o tom, kak menyaetsya polozhenie teh ili drugih zvezd otnositel'no gorizonta v zavisimosti ot geograficheskoi shiroty nablyudatelya i kak, pol'zuyas' etim, opredelit' shirotu na Zemle. Syuda vhodyat sposoby opredeleniya shiroty: po vysote Polyarnoi zvezdy, i po polusumme vysot Polyarnoi zvezdy v momenty ee naibol'shei i naimen'shei vysot pri prohozhdenii cherez meridian, i po skloneniyu i zenitnomu rasstoyaniyu svetila v moment verhnei kul'minacii.
V svyazi s etim poputno mozhet byt' vyyasnen vopros ob izmenenii gorizontal'nyh koordinat vsledstvie sutochnogo vrasheniya. Tut zhe uyasnyaetsya svyaz' vysoty so skloneniem v polozhenii svetila na meridiane. Eta svyaz' i dolzhna byt' dal'she ispol'zovana pri rassmotrenii voprosov o godichnom vidimom dvizhenii Solnca, ob izmenenii poludennoi ego vysoty i skloneniya. Pri vyyasnenii vidimogo godichnogo peremesheniya Solnca sredi zvezd i opredelenii ekliptiki, kak kruga nebesnoi sfery, ponadobitsya izmerenie ekvatorial'nyh koordinat centra solnechnogo diska i ih izmeneniya v techenie goda. Po nim stanovitsya izvestnoi velichina naklona ekliptiki k ekvatoru i tochki peresecheniya-ekliptiki s ekvatorom -tochki vesennego i osennego ravnodenstviya. Vazhno, chtoby vse eti voprosy vhodili v soznanie uchashihsya ne otdel'nymi razroznennymi faktami, a v svyazi s nablyudaemymi yavleniyami i drug s drugom. Hotya ob'yasnenie izmeneniya vremen goda dvizheniem Zemli daetsya eshe pri prohozhdenii geografii v V klasse, nuzhno skazat', chto ono ostaetsya obychno ne ponyatym uchashimisya po-nastoyashemu, i v X klasse ucheniki ne tak-to legko polnost'yu usvaivayut eto ob'yasnenie. Opyt pokazal, chto dlya oblegcheniya ponimaniya etogo voprosa uchashimsya nuzhno operet'sya prezhde vsego na imeyushiesya u nego predstavleniya, poluchennye ot zhivogo sozercaniya. Eto znachit, chto rassmotrenie izmeneniya vremen goda nado nachinat' ne s dvizheniya Zemli, a s teh yavlenii, kotorye nablyudayutsya v razlichnye vremena goda, otlichayut ih drug ot druga i kotorye horosho izvestny uchashimsya. Nado privlech' vnimanie uchashihsya k tomu, kak so smenoi vremen goda proishodit izmenenie poludennoi vysoty Solnca, prodolzhitel'nosti dnya i nochi, mesta voshoda i zahoda Solnca. Zatem sleduet ukazat' na svyaz' etih yavlenii s vidimym dvizheniem Solnca po ekliptike, otrazhayushim deistvitel'noe dvizhenie Zemli vokrug Solnca v ploskosti zemnoi orbity. Nakonec, nuzhno dat' uchashimsya predstavlenie o polozhenii ploskosti ekliptiki po otnosheniyu k ploskosti ekvatora, svyazannogo s sutochnym vrasheniem Zemli vokrug svoei osi, i chetyreh osnovnyh tochkah ekliptiki, sposobstvuyushih kazhdomu vremeni goda. Vse eto podvedet k ob'yasneniyu smeny vremen goda dvumya nezavisimymi dvizheniyami Zemli: godichnym obrasheniem Zemli vokrug Solnca i vse vremya proishodyashim sutochnym vrasheniem vokrug svoei osi. Pri etom osobenno vazhno otmetit', chto ugol naklona ekliptiki k ekvatoru ukazyvaet na to, chto vrashenie Zemli proishodit imenno pod etim naklonom k ploskosti ee orbity. K tomu zhe vrashayushayasya Zemlya pri vseh svoih polozheniyah na orbite sohranyaet pochti neizmennym napravlenie osi vrasheniya v prostranstve. Ob'yasnyaya vremena goda, neobhodimo podcherknut', chto nagrevanie i osveshenie poverhnosti Zemli zavisit glavnym obrazom ot ugla, pod kotorym padayut solnechnye luchi na etu poverhnost'. Vse polozheniya Zemli pri ee dvuh osnovnyh dvizheniyah neobhodimo sdelat' naglyadnymi ne tol'ko pri pomoshi chertezha, no demonstriruya zemnoi globus i dvigaya ego v sootvetstvuyushem polozhenii otnositel'no kakogo-libo predmeta, prinimaemogo Za Solnce, ili pokazyvaya tellurii, esli on imeetsya. Etim zhe sposobom sleduet pokazat' raspredelenie teplovyh poyasov na Zemle i ob'yasnit', chem obuslovleno tochnoe polozhenie ih granic -tropikov i polyarnyh krugov. Zdes' imeetsya v vidu opredelenie zharkogo poyasa, kak vklyuchayushego vse mesta na Zemle, gde poludennoe Solnce mozhet byt' v zenite, i holodnogo poyasa, kak zaklyuchayushego mesta na Zemle, gde kruglye sutki mozhet byt' den' ili kruglye sutki -noch'.
Dlya polnoi yasnosti togo, chto smena vremen goda zavisit ot naklona osi vrasheniya Zemli, sleduet ukazat' na to, chto u drugih planet ona proishodit inache blagodarya inomu naklonu ih osei.
Kak primery rezkogo otlichiya ot zemnyh uslovii mozhno ukazat' planetu Yupiter, os' vrasheniya kotorogo pochti perpendikulyarna k ploskosti ego orbity, tak chto na Yupitere net zametnogo izmeneniya vremen goda, i Uran, os' vrasheniya kotorogo pochti lezhit v ploskosti ego orbity. Ves'ma blizkim k zemnomu yavlyaetsya naklon osi vrasheniya k ploskosti orbity u planety Mars (okolo 65°, a u Zemli 6672°) Tam nablyudayutsya chetyre vremeni goda, podobnye zemnym, tol'ko prodolzhitel'nost'yu pochti vdvoe bol'she, sootvetstvenno bolee prodolzhitel'nomu vremeni obrasheniya Marsa vokrug Solnca.
Naibolee trudnoi temoi po astronomii v shkole obychno schitaetsya "Izmerenie vremeni". Prichina etogo, po-moemu, zaklyuchaetsya ne stol'ko v sushestve samoi temy, skol'ko v praktike podhoda k nei. Zdes' kak by skoncentrirovalis' vse nedostatki v izuchenii elementov astronomii v shkole. Nachinayut obychno etot vopros ne s togo, chto znakomo uchashimsya, ne s rassmotreniya nablyudaemyh yavlenii, posluzhivshih eshe v nezapamyatnye vremena istochnikom izmereniya vremeni, a s dvizheniya Zemli. Pri etom ne vydelyaetsya samoe vazhnoe, chto svyazano s praktikoi, izlishne teoretiziruetsya vopros. V povsednevnoi praktike, v nauke i tehnike vremya izmeryaetsya tol'ko srednimi solnechnymi sutkami. Glavnoi cel'yu v shkole i dolzhno byt' uyasnenie ponyatiya o srednih sutkah. Ne vdavayas' v detali, predstavlyayushie trudnosti, osnovyvayas' na izvestnyh uzhe uchashimsya vidimyh sutochnom i godichnom dvizheniyah Solnca, mozhno podoiti prosto k uyasneniyu osnovnogo voprosa, t. e. prinyatogo sposoba izmereniya vremeni. Prezhde vsego nado obratit' vnimanie uchashihsya na to, chto solnechnye sutki, kak promezhutok vremeni mezhdu sosednimi nizhnimi kul'minaciyami Solnca, neodinakovy v techenie goda. Eto vidno iz arifmeticheskogo podscheta chisla sutok ot vesennego ravnodenstviya (21 marta) do osennego ravnodenstviya (23 sentyabrya) i chisla sutok ot osennego ravnodenstviya do vesennego, hotya tochki ravnodenstvii delyat na dve ravnye poloviny ekliptiku, t. e. vidimyi put' Solnca v techenie goda. Neodinakovost' solnechnyh sutok v godu, proishodyashaya v prirode, vyzvala neobhodimost' vvesti uslovnye odinakovye srednie sutki, kotorye v obshem mozhno predstavit' sebe kak prodolzhitel'nost' goda, delennuyu na chislo sutok v godu (srednee arifmeticheskoe). Vvodya srednie solnechnye sutki, my vmesto nablyudaemogo Solnca voobrazhaem srednee Solnce v vide tochki, ravnomerno dvizhusheisya v techenie goda po ekliptike. V otlichie ot srednego vremeni, opredelyaemogo po srednemu ekvatorial'nomu Solncu, vremya, opredelyaemoe po nablyudeniyu Solnca na nebe, nazyvayut istinnym solnechnym vremenem. Istinnye solnechnye sutki byvayut to dlinnee, to koroche srednih. Poetomu srednee vremya to uhodit vpered, to otstaet ot istinnogo. Nablyudat' my mozhem tol'ko istinnoe Solnce. Poetomu dlya polucheniya srednego vremeni nado znat' raznicu ego ot istinnogo, kotoruyu nazyvayut "uravneniem vremeni". Uravnenie vremeni est' chislo minut i sekund, kotoroe nado pribavit' k istinnomu vremeni, chtoby poluchit' srednee. Eto chislo imeet polozhitel'nyi znak, kogda srednee vremya vperedi istinnogo, i otricatel'nyi znak, kogda srednee vremya otstaet. Raznost' mezhdu istinnym i srednim vremenem v obshem nikogda ne prevyshaet 16 minut i chetyre raza v godu byvaet ravna nulyu. Grafik uravneniya vremeni na kazhdyi den' daetsya v astronomicheskom kalendare.
Dalee sleduet provesti s uchashimisya rabotu po opredeleniyu mestnogo srednego vremeni pri pomoshi gnomona, a takzhe postroit' ekvatorial'nye solnechnye chasy i po nim opredelyat' mestnoe srednee vremya, uchityvaya uravnenie vremeni na dannyi den'.
Samoe ponyatie mestnogo vremeni ne vstrechaet trudnosti, tak kak ono vytekaet iz sposoba izmereniya vremeni sutkami i momenta kul'minacii kak nachala sutok. Momenty zhe kul'minacii svyazany s geograficheskoi dolgotoi kazhdogo mesta, otsyuda yasna svyaz' mestnogo vremeni s dolgotoi mesta. Eto daet sposob dlya opredeleniya neizvestnoi dolgoty po sravneniyu mestnogo vremeni v dannom punkte s mestnym vremenem togo punkta, dolgota kotorogo izvestna. Yasnoe predstavlenie o svyazi dolgoty mesta s ego mestnym vremenem daet vse neobhodimoe dlya ponimaniya poyasnogo vremeni i perehoda ot nego k mestnomu, vsemirnomu, dlya ponimaniya i togo, kakoe vremya peredaetsya iz Moskvy po radio. Pri etom sleduet osobo podcherknut' to obstoyatel'stvo, chto, hotya my govorim o vremeni mestnom, poyasnom, dekretnom, no po sushestvu vremya samo po sebe odno, a eto tol'ko raznye sposoby, prinimaemye nami dlya suzhdeniya o razlichnyh momentah nastupleniya teh ili inyh yavlenii, sobytii i o promezhutkah vremeni mezhdu nimi.
Izlozhennoe zdes' ob izmerenii vremeni sutkami i ih podrazdelenii na chasy, minuty i sekundy i yavlyaetsya glavnym v dannoi teme shkol'nogo kursa astronomii. Dobit'sya yasnogo ponimaniya etih voprosov edva li predstavlyaet bol'shie trudnosti. My shli ot nablyudaemyh yavlenii, ot praktiki i ne bylo nadobnosti v samom nachale vvodit' momenty teoreticheskogo haraktera, takie, kak vrashenie Zemli vokrug osi, zvezdnoe vremya, svyaz' s nebesnymi koordinatami i pr.
Eti voprosy mogut byt' postavleny tol'ko togda, kogda uzhe osvoeno glavnoe, i v svyazi s tem, kak opredelyaetsya tochnoe vremya na astronomicheskih observatoriyah po nablyudeniyu zvezd. No eti voprosy uzhe special'nogo poryadka. K nim sleduet podoiti so storony znakomogo uchenikam neizmennogo polozheniya na nebe zvezd v techenie sutok i vidimogo peremesheniya Solnca sredi nih v storonu, protivopolozhnuyu sutochnomu vrasheniyu neba. Otsyuda vytekaet ponyatie o tom, chto promezhutok mezhdu odinakovymi sosednimi kul'minaciyami kakoi-libo zvezdy dolzhen byt' men'she solnechnyh sutok. Otmetiv, chto dlya vychisleniya zvezdnogo vremeni berut ne kakuyu-libo zvezdu, a tu tochku, po otnosheniyu k kotoroi opredelyayut polozhenie vseh zvezd na nebe, a imenno tochku vesennego ravnodenstviya, netrudno dat' opredelenie zvezdnyh sutok i zvezdnogo vremeni. Pri etom sleduet otmetit', chto pol'zovanie zvezdnym vremenem neudobno v prakticheskoi zhizni v svyazi s tem, chto ono ne sootvetstvuet smene dnya i nochi. Ono ispol'zuetsya v astronomii. Kasayas' etih voprosov, celesoobrazno vvesti ponyatie o chasovom ugle i ravenstve zvezdnogo vremeni i pryamogo voshozhdeniya zvezdy v moment ee verhnei kul'minacii. :Na osnovanii poslednego vpolne ponyatnym stanovitsya sposob opredeleniya tochnogo vremeni po nablyudeniyu zvezd. Chto zhe kasaetsya perevoda zvezdnogo vremeni v srednee, to dostatochno sravnit' prodolzhitel'nost' srednih solnechnyh i zvezdnyh sutok, ishodya iz togo, chto zvezdnyh sutok v godu na odni bol'she, chem solnechnyh, i chto raznost' mezhdu ih prodolzhitel'nostyami-postoyanna-3 min. 56 sek. Zvezdnye chasy uhodyat vpered sravnitel'no so srednimi za sutki na 3 min. 56 sek.
K teme "Izmerenie vremeni" otnositsya i schet vremeni godami. Zdes' takzhe nado vydelit' glavnoe i ne nachinat' s voprosov teoreticheskogo haraktera, a ishodit' ot nablyudaemyh yavlenii i potom tol'ko delat' te ili drugie obobsheniya. Prezhde vsego zdes' nuzhno otmetit', chto smena vremen goda posluzhila istochnikom dlya drugoi edinicy izmereniya vremeni-goda. Velichina goda kak edinica izmereniya prodolzhitel'nogo promezhutka vremeni opredelyaetsya promezhutkom vremeni mezhdu dvumya sosednimi prohozhdeniyami centra solnechnogo diska cherez odnu iz chetyreh glavnyh tochek ekliptiki, naprimer tochku vesennego ravnodenstviya. Vtorym vazhnym obstoyatel'stvom zdes' yavlyaetsya to, chto v godu ne zaklyuchaetsya celoe chislo pervoi prinyatoi nami edinicy sutok; otsyuda prakticheskie neudobstva i rashozhdenie kalendarnogo goda s deistvitel'noi, prirodnoi ego velichinoi. Stremlenie umen'shit' eto rashozhdenie i pritom schitat' god celymi sutkami privodilo k vneseniyu popravok v prinyatuyu sistemu kalendarnogo scheta po mere togo, kak blagodarya razvitiyu astronomicheskih znanii utochnyalas' deistvitel'naya velichina goda. Za osnovu starogo, ili yulianskogo, stilya (I v. do n. e.) byla prinyata velichina goda s tochnost'yu do 1 chasa-365 sut. 6 chas; za osnovu novogo, ili grigorianskogo, stilya (XVI v. n. e.) prinyata byla velichina goda s tochnost'yu do 1 minuty -365 sut. 5 chas. 48 min. Chasto v voprose o perechislenii daty starogo stilya na sovremennuyu datu po novomu stilyu byvaet neponyatno, pochemu v raznye stoletiya proshlogo vremeni nado vnosit' ne tu popravku, kotoraya teper' razdelyaet eti daty, a raznicu, sushestvovavshuyu mezhdu nimi v tom imenno stoletii. Zdes' dostatochno obratit' vnimanie na to, chto prichina vse uvelichivayushegosya ih rashozhdeniya lezhit ne v novom, a v starom stile, kotoryi vse otstaet i k nashemu stoletiyu otstal uzhe na 13 sutok, a ran'she byl blizhe k novomu stilyu, bolee blizkomu k prirode.
Esli k izlozhennomu pribavit' eshe raz'yasnenie voprosa o nachale scheta vremeni godami ili o tom, chto nazyvaetsya eroi, to mozhno etim i ogranichit'sya.
V kachestve dopolneniya, posle togo kak usvoeno glavnoe, mozhno rassmotret' ponyatie o razlichii mezhdu zvezdnym godom kak periodom obrasheniya Zemli vokrug Solnca, tropicheskim godom kak periodom smeny vremen goda, sluzhashim edinicei izmereniya vremeni. Opyt pokazal, chto rassmotrenie razlichiya mezhdu zvezdnym (sidericheskim) i tropicheskim godami v nachale ob'yasneniya kalendarya meshaet ponimaniyu udlineniya kalendarnogo scheta i prichiny netochnosti kalendarei, tak kak zvezdnyi god ne imeet otnosheniya k kalendaryu, i delo zdes' ne v razlichii etih godov, a v nesoizmerimosti goda i srednih sutok.
Istoriya kalendarya, ponyatie o lunnyh i lunno-solnechnyh kalendaryah, o svyazi ih s religioznymi obryadami, prazdnikami, predrassudkami i pr., a takzhe proekty novogo, bolee racional'nogo podrazdeleniya goda mogut predstavlyat' interes. No vse eto uzhe sleduet otnesti k vneklassnoi, kruzhkovoi rabote. Dvizhenie Luny inogda rassmatrivayut v svyazi s kalendarem, no tak ili inache necelesoobrazno voobshe otodvigat' daleko etot vopros, tak kak on nevol'no voznikaet pri postanovke sistematicheskih nablyudenii i obzorov neba. Luna -naibolee zametnoe svetilo nochnogo neba, ona svoim osvesheniem fona neba mozhet sluzhit' bol'shoi pomehoi dlya nablyudenii nad zvezdami, i nado znat', kak proishodit izmenenie faz Luny, v kakoi storone zvezdnogo neba raspolagaetsya Luna v toi ili inoi faze. Kak ni stranno, no bol'shinstvo okanchivayushih shkolu i dazhe studenty, pristupayushie k izucheniyu astronomii uzhe na III kurse, zatrudnyayutsya otvetit' na takie voprosy, kak naprimer pri kakoi faze Luna svetit tol'ko v vechernie chasy i pri kakoi tol'ko vo vtoroi polovine nochi, v kakoi storone neba ona vidna v tom i v drugom sluchae i pr. Mezhdu tem Luna prohodit vse svoi izmeneniya i polozheniya na nebe s periodom 29,5 sutok, t. e. vsego cherez mesyac vnov' povtoryaet ih. Eti zatrudneniya v otvetah mozhno ob'yasnit' tol'ko prenebrezheniem k nablyudatel'noi chasti pri obuchenii astronomii, slovesnym, knizhnym metodom ee prepodavaniya. Nado vozmozhno ran'she vklyuchit' v sistematicheskoe izuchenie zvezdnogo neba mnogokratnye nablyudeniya nad Lunoi s obyazatel'nymi zarisovkami ee formy s ukazaniem daty, chasa i storony gorizonta. Zatem vnov' povtoryat' eti nablyudeniya dlya zapolneniya faz, propushennyh iz-za oblakov ili po drugim prichinam. Naryadu s etim dlya yasnogo ponimaniya voprosa sleduet svyazat' ego s dvizheniem Luny vokrug Zemli i izmeneniem polozheniya ee po otnosheniyu k osveshayushemu ee Solncu i k Zemle. Odnako obychnogo risunka, ob'yasnyayushego fazy Luny, nedostatochno: nuzhny opyat'-taki neposredstvennye nablyudeniya i naglyadnyi pokaz na modelyah. Hotya, kazalos' by, vopros etot elementarnyi, no prihoditsya ob etom govorit', tak kak nel'zya bol'she terpet' podobnuyu negramotnost' u lyudei, proshedshih hotya by i elementarnyi shkol'nyi kurs astronomii. Mezhdu prochim, horoshee znakomstvo s yavleniyami dvizheniya Luny daet vozmozhnost' orientirovat'sya na Zemle po Lune i togda, kogda iz-za tonkih oblakov ne vidno zvezd na nochnom nebe, a prosvechivayushayasya Luna mozhet sluzhit' horoshim orientirom. Imeya v vidu vstrechayushiesya u uchashihsya zatrudneniya v ponimanii glavnyh vidimyh konfiguracii planet, sleduet pri rassmotrenii lunnyh faz vvesti ponyatiya o soedinenii s Solncem v faze novoluniya i o protivostoyanii v faze polnoluniya. Eto proshe razobrat' na primere dvizheniya Luny, kak i ponyatiya o periodah sinodicheskom i sidericheskom, a takzhe o pryamom dvizhenii sredi zvezd, t. e. v napravlenii, protivopolozhnom vidimomu sutochnomu vrasheniyu zvezdnogo neba. Eto oblegchit usvoenie predstavlenii o popyatnyh dvizheniyah planet, smene pryamyh i popyatnyh dvizhenii. Upotreblyaya odin i tot zhe termin, sidericheskoe obrashenie v otnoshenii Luny i planet, sleduet podcherknut' i razlichie: v pervom sluchae imeetsya v vidu obrashenie Luny vokrug Zemli, a vo vtorom -obrashenie planety vokrug Solnca. Vse ukazannye predstavleniya dolzhny byt' polucheny uchashimisya prezhde vsego iz sobstvennyh vpechatlenii ot vidennogo na nebe.
Pri ob'yasnenii vidimyh petleobraznyh dvizhenii planet ne sleduet oslozhnyat' vopros podrobnym rassmotreniem ptolemeevoi sistemy. Mozhno ogranichit'sya ukazaniem na glavnoe zabluzhdenie-Zemlya nepodvizhna, prichem vidimye, kazhushiesya dvizheniya planet prinimalis' za deistvitel'nye. Otsyuda delalis' iskusstvennye geometricheskie postroeniya, ne sootvetstvuyushie deistvitel'nosti. Nakopivshiesya ko vremeni Kopernika, a takzhe i ego sobstvennye nablyudeniya priveli ego k vyvodu, chto pri udalenii planet ot Solnca vse medlennee proishodit dvizhenie ih po orbite. Eto takzhe nado otmetit', razbiraya s uchashimisya ob'yasnenie, po Koperniku, vidimyh pryamyh i popyatnyh dvizhenii planet.
S otkrytiem Kopernikom dvizheniya Zemli astronomiya stala na tverduyu pochvu nauchnyh faktov, kotorye vse bolee stali raskryvat'sya v istinnom vide, v svyazi drug s drugom. Vot etu svyaz' i sleduet otmechat'. Eto oblegchit usvoenie materiala, kotoroe zatrudnyaetsya, kogda otdel'nye fakty vosprinimayutsya uchashimisya razroznenno.
Na osnove geliocentricheskogo predstavleniya o planetnoi sisteme Kopernik mog ne tol'ko prosto ob'yasnit' vidimye dvizheniya planet na nebe, no i opredelit' otnositel'nye rasstoyaniya planet ot Solnca, prinyav rasstoyanie Zemli ot Solnca za edinicu, a takzhe vychislit' periody obrasheniya planet vokrug Solnca. V shkole dostatochno dlya etogo vzyat' naibolee prostoi sluchai opredeleniya rasstoyanii do Venery ili Merkuriya i dat' ponyatie o svyazi mezhdu sidericheskim i sinodicheskim periodami planety i godom. Ispol'zovanie eshe bolee tochnyh posleduyushih nablyudenii vidimyh polozhenii planet (Tiho-Brage) dalo vozmozhnost' Kepleru otkryt' tri osnovnyh zakona istinnyh dvizhenii planet v prostranstve. V to zhe vremya Galilei nablyudeniyami v svoi pervyi teleskop (fazy Venery, Yupitera so sputnikami) podtverdil istinnost' otkrytiya Kopernika o dvizhenii planet vokrug Solnca. Dal'neishee izuchenie obshih zakonomernostei dvizheniya planet i sredi nih nashei Zemli potrebovalo izmereniya ne tol'ko otnositel'nyh, no i absolyutnyh planetnyh rasstoyanii (pri pomoshi parallaksa) i razmerov Zemli (triangulyaciya). Takim obrazom, na protyazhenii XVII v. uzhe byl podgotovlen material dlya ustanovleniya N'yutonom zakona vsemirnogo tyagoteniya.
Takoe izuchenie voprosov v svyazi drug s drugom i v istoricheskoi ih posledovatel'nosti ne tol'ko sposobstvuet prochnosti znanii, povyshaet interes k etomu izucheniyu, no i formiruet u uchashihsya ponyatie o razvitii znanii na osnove istinnyh predstavlenii ob ob'ektivnoi prirode nablyudaemyh yavlenii. Eto ochen' vazhno imet' v vidu pri prepodavanii astronomii, prohodimoi pritom uchashimisya uzhe v samom starshem klasse.
Zamechu, chto v shkole necelesoobrazno oslozhnyat' izlozhenie voprosa ob opredelenii absolyutnyh rasstoyanii do nebesnyh tel matematicheskimi vyvodami. Dostatochno, dav ponyatie o gorizontal'nom parallakse, ukazat' na vozmozhnost' tem ili inym sposobom nablyudat' svetilo iz dvuh dostatochno udalennyh drug ot druga tochek na poverhnosti Zemli i vychislit' iz pryamougol'nogo treugol'nika ugol s vershinoi v svetile, opirayushiisya na zemnoi radius. Naglyadno takuyu vozmozhnost' prosto pokazat' na geograficheskom globuse, vzyav dve tochki na zemnom meridiane, dlya odnoi iz kotoryh svetilo (naprimer, Luna ili Mars) vidno na gorizonte, dlya drugoi-v zenite; raznost' shirot etih dvuh mest dast velichinu ugla pri centre Zemli, kotoryi v summe s gorizontal'nym parallaksom sostavlyaet 90œ.
Pri perehode k astrofizicheskoi chasti zatrudnenie vyzyvaet to obstoyatel'stvo, chto dlya etogo trebuyutsya znaniya iz fiziki, glavnym obrazom o spektral'nom analize, kotoryi prohoditsya v X klasse blizhe k koncu goda. Poetomu v astronomii prihoditsya znakomit' s nekotorymi ponyatiyami iz etogo otdela fiziki ran'she. Ne rasshiryaya i ne uglublyaya etogo voprosa i uchityvaya, chto v fizike on budet rassmotren v dolzhnom vide, mozhno ogranichit'sya pokazom na diapozitive ili na tablice spektrov izlucheniya i poglosheniya, spektra Solnca i nekotoryh zvezd. Takim obrazom, mozhno podvesti uchashihsya k ponyatiyu o vozmozhnosti po analizu luchei sveta opredelit' himicheskii sostav svetyashegosya veshestva na nebesnyh telah, a takzhe temperaturu. Ochen' vazhno v astronomii obratit' vnimanie na to, chto spektr daet vozmozhnost' sudit' o dvizhenii svetyashegosya predmeta po napravleniyu lucha zreniya k nam ili ot nas po smesheniyu spektral'nyh linii (princip Dopplera-Belopol'skogo), a po velichine smeshenii sudit' i o skorosti dvizhenii. Otmetiv, chto ob'yasnenie etogo yavleniya dano budet neskol'ko pozdnee v kurse fiziki (na osnovanii volnovoi prirody sveta), mozhno ne vdavat'sya v podrobnosti vseh voprosov spektral'nogo analiza.
Konechno, mogut vstretit'sya nekotorye trudnosti i pri prohozhdenii drugih voprosov astronomii v shkole, no oni ne imeyut specificheskogo haraktera. Vsya astrofizicheskaya chast' kursa, znakomyashaya s sovremennymi predstavleniyami o prirode i razvitii nebesnyh tel, izlagaetsya v shkole opisatel'nym putem s udeleniem vnimaniya tol'ko glavneishim osnovnym harakteristikam. Poetomu eta chast' ne predstavlyaet trudnostei ni dlya prepodavatelya, znakomogo s predmetom, ni dlya usvoeniya uchashimisya. Neobhodimo tol'ko ispol'zovat' illyustrativnye sredstva -diapozitivy fotografii nebesnyh ob'ektov, stennye kartiny, korotkometrazhnye uchebnye fil'my. Vse eto teper' uzhe imeetsya v nemalom kolichestve i dostupno dlya shkol.
| << Predydushaya |
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
prepodavanie astronomii - shkol'nyi kurs astronomii - prakticheskie raboty - metodika prepodavaniya - metodicheskie materialy
Publikacii so slovami: prepodavanie astronomii - shkol'nyi kurs astronomii - prakticheskie raboty - metodika prepodavaniya - metodicheskie materialy | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
