Astronomie 1 pro učitele zeměpisu (geografie) a fyziky

Další vzdělávání pro pracovníky škol v Plzeňském kraji
CZ.1.07/1.3.47/02.0010
Astronomie 1 pro učitele zeměpisu
(geografie) a fyziky
Ondřej Trnka
28. 2. 2014
Téma:
Souhvězdí a jejich viditelnost
Význam souhvězdí
Snímky 3 - 6
Hvězdná obloha sloužila již odpradávna jako otevřená kniha, do níž lidská představivost vpisovala
příběhy a ve které ožívali dávní bohové a hrdinové. Tak také vznikala první souhvězdí. Každá kultura si
vytvořila svoji nebeskou mytologii a podle toho také rozřadila hvězdy do různých souhvězdí.
Hvězdné konstelace však měly i praktické významy. Podle hvězd bylo možné již tehdy určit světové
strany. Hvězdná obloha měla zásadní význam při měření a určování času i kalendáře. Zemědělství
starých kultur bylo odkázáno na určování ročních období podle stavu noční oblohy. Velký význam při
tom mělo sledování tzv. heliaktických východů jasných hvězd. Jedná se o situace, kdy je poprvé vidět
daná hvězda na ranní obloze během svítání.
Souhvězdí jsou dělena do tzv. rodin souhvězdí podle jejich vzniku, nebo mytologických souvislostí.
Nalezneme tak ucelené skupiny souhvězdí, které spolu souvisí, ne kterých se promítají osudy stejných
hrdinů, nebo naopak skupiny moderních souhvězdí, která vznikla až v době novověku a na rozdíl od
starých bájí odkazují na přírodovědné a zámořské objevy.
Během času se však názvosloví oblohy vyvíjelo živelně, nejen různé kultury, ale i jednotliví
astronomové si oblohu popisovali různými souhvězdími podle svého. Ve hvězdných mapách z toho
důvodu vznikaly obrovské zmatky. Současné uspořádání souhvězdí pochází z roku 1930, kdy
Mezinárodní astronomická unie (IAU – International Astronomical Union) rozdělila plochu celé
oblohy na 88 (úseků je ve skutečnosti 89, protože jedno souhvězdí (Had) je rozděleno na dvě
samostatné části – Hlava Hada Ocas Hada) přesně vymezených úseků a pojmenovala je podle
souhvězdí zde ležících. Každé místo na obloze tedy patří do právě jednoho souhvězdí.
Viditelnost souhvězdí
Snímky 7 - 10
Viditelnost souhvězdí se mění vlivem pohybů Země, ze které vesmír sledujeme. Situaci lze přirovnat k
pohledu ze složitějšího kolotoče. Hlavní pohyb hvězdné oblohy je způsoben rotací naší Země. Jedna
celá otočka Země trvá 1 hvězdný den (23h 56m 32s) a za tuto dobu všechny hvězdy na obloze (kromě
Slunce) opíšou celé kružnice. Hvězdných dnů je v roce o 1 více, než slunečních (občanských) dnů.
Země se vlivem svého pohybu okolo Slunce za 1 den posune o 1/365 své dráhy a vlivem toho se
Slunce mezi hvězdami posune přibližně o 1 stupeň východním směrem. Protože náš život je řízen
podle Slunce, protáčí se pozvolna hvězdná obloha během roku vůči Slunci.
Budeme-li tedy pozorovat oblohu během jedné noci, zjistíme, že hvězdy se pozvolna pohybují od
východu k západu. Pokud budeme pozorovat oblohu během roku vždy ve stejnou hodinu,
zaznamenáme také pozvolné protáčení všech hvězd od východu k západu.
Souhvězdí - rozdělení
Snímky 11 - 43
V naší zeměpisné šířce dělíme oblohu na 6 částí.
Na souhvězdí nikdy nezapadající, cirkumpolární), jde o hvězdy, které jsou viditelné po celý rok,
kdykoli během jasné noci.
Dále na souhvězdí jednotlivých ročních dob, to podle toho, že tato souhvězdí jsou vždy viditelná
nejlépe na obloze, když v daném ročním období nastává soumrak.
Poslední skupinou jsou souhvězdí nikdy nevycházející. Tato cirkumpolární souhvězdí jsou blízko
jižního nebeského pólu, a proto u nás nikdy nevystupují nad obzor. Nemohou být proto vidět.
Na zemských pólech by byla situace jednodušší, neboť tam by byla jen souhvězdí nezapadající a
nevycházející.
Naopak na rovníku by byly jen skupiny souhvězdí podle jednotlivých ročních období. Oba póly oblohy
jsou totiž z rovníku viditelné těsně na obzoru.
Otočná mapka oblohy je jednoduchá a užitečná nastavitelná pomůcka astronoma i nadšence.
Nikdy nezapadající souhvězdí
Též cirkumpolární, či obtočnová, jsou souhvězdí, která se nachází v blízkosti severního nebeského
pólu. Tato souhvězdí se nemohou dostat pod obzor. Pouze jsou v různém čase různě pootočena.
Z našich zeměpisných šířek do této skupiny patří následující souhvězdí (viz soupis).
Nejznámější z nich jsou Velká medvědice a Malý medvěd. Výrazné je ještě souhvězdí Kasiopeji a dále
Drak a Cefeus.
Jarní souhvězdí
Jsou nejlépe viditelné na večerní obloze zjara. Daná část oblohy však není příliš bohatá na jasné
hvězdy a tak zde mnoho výrazných souhvězdí nenajdeme. Výjimku tvoří souhvězdí Panny, Lva a
Pastýře. V souhvězdích Panny, Lva a Vlasů Bereniky se nachází blízká kupa galaxií, jejíchž mnoho
zástupců lze vidět na temné obloze již ve středě velkém dalekohledu.
Letní souhvězdí
Jsou nejlépe vidět na večerní obloze v létě. Touto částí oblohy prochází pás Mléčné dráhy a proto je
bohatá na hvězdy a na další kosmické objekty. Z výrazných souhvězdí jmenujme Lyru, Labuť a Orla jejich nejjasnější hvězdy (Vega, Deneb a Altair) tvoří tzv. letní trojúhelník, který slouží k orientaci v
této části oblohy. Další významná souhvězdí jsou Střelec a Štír, v nichž se nachází centrum Galaxie, a
proto jsou bohatá na rozličné hvězdokupy a mlhoviny. Již malý triedr jich pozorovateli odhalí desítky.
Podzimní souhvězdí
Jsou nejlépe pozorovatelná na večerní obloze během podzimu. Tato část je zase chudší na hvězdy i
další objekty. Jsou zde jen dvě výrazná souhvězdí - Pegas a Andromeda. V té však lze prostým okem
spatřit nejvzdálenější objekt viditelný bez dalekohledu - Galaxii M31 (Velkou galaxii v Andromedě),
vesmírnou sousedku naší Galaxie. Je od nás vzdálena 2,5 milionu světelných let.
Zimní souhvězdí
Jsou nejlépe pozorovatelná večer během zimy. I v této části oblohy se rozprostírá Mléčná dráha, ale
kvůli směru pohledu ven z Galaxie není tak bohatá na některé objekty jako letní obloha. O jasná
souhvězdí zde není nouze: Orion, Býk, Velký pes, Blíženci, Vozka, Perseus… Najdete zde nejjasnější
hvězdu noční oblohy - Sírius ve Velkém psu, velmi jasnou Velkou mlhovinu v Orionu - hvězdnou
porodnici viditelnou i bez dalekohledu, a také blízké a krásné otevřené hvězdokupy Plejády a Hyády v
Býku.
Souhvězdí nikdy nevycházející
Poměrně velká část hvězdné oblohy se u nás nikdy nedostane nad obzor. Pokud bychom chtěli
tamější souhvězdí spatřit, museli bychom cestovat blíže k rovníku. Teprve na něm, bychom mohli
v průběhu roku spatřit i celou jižní oblohu. Nejlepší podmínky pro pozorování těchto souhvězdí se
však samozřejmě nachází až na jižní polokouli.
Téma:
Astronomické souřadnice, mapa hvězdné oblohy
základní dělení souřadnic
Snímky 45 - 50
Souřadnicové systémy různých typů mají využití v astronomii.
Kartézský systém, který dobře známe i z běžného života a z ostatních oborů fyziky ve škole.
•
Často se využívá při výpočtech poloh těles, které se následně převádí do jiných soustav.
Polární souřadnice se využívají spíše pro jejich názornost u systémů, které mají převážně tvar
•
disku (Sluneční soustava, eliptická galaxie…) a lze tedy jejich výškovou souřadnici zanedbat.
Sférické souřadnice nejlépe vyhovují lidským smyslům a zkušenosti. Lidské stereografické
•
vidění končí ve vzdálenosti jen několika desítek metrů a dále již lze odhadovat rozměry objektů
jen podle zkušenosti. (Mnohé výpovědi očitých svědků různých jevů na nebi hovoří o tom, že
objekt byl velký tolik a tolik metrů a letěl tolik a tolik stovek metrů nad zemí… Taková tvrzení
nelze brát vážně, protože od určité vzdálenosti lidský zrak dokáže určit jen úhlové rozměry, ale
ne absolutní velikosti.)
Právě proto sférické souřadnice nejlépe odpovídají tomu, co lidský smysl považuje za
"nebeskou sféru". Pokud je možné přístroji změřit i vzdálenost objektu, lze převádět polohu
tělesa v prostoru mezi sférickými a kartézskými souřadnicemi.
V dalším povídání se budeme zabývat již jen Sférickými souřadnicemi.
Sférické souřadnice se definují podle hlavních rovin, či kružnic, navzájem kolmých, hlavních směrů,
které na hlavních kružnicích určují počáteční body stupnic a podle orientace a rozsahu stupnic na
hlavních kružnicích.
Sférické souřadné systémy se dělí podle vztažného bodu, tedy bodu, ve kterém se protínají hlavní
roviny a dále podle základní orientace hlavních rovin k důležitým směrům, či objektům. V praxi tak
mohou být použity různé kombinace zmíněných počátků a orientací. Nepoužívají se však všechny
možné kombinace.
Určení úhlů je ve sférických souřadnicích základní nutnou dovedností. Orientačně lze řadu úhlů
změřit pomocí částí vlastního těla (hlavně ruky), ale je nutné znát určitá pravidla:
Každý má ruku jinak velikou a paži jinak dlouhou, proto jsou zobrazené hodnoty jen
•
orientační, průměrné.
Je nutné vždy natáhnout paži a dívat se podél ní stejným způsobem, jinak se změní
•
vzdálenost ruky od oka a výsledky měření budou vždy rozdílné.
Přesnější je samozřejmě použití úhloměrných přístrojů, například sextantu, který je primárně určen k
námořní navigaci a proto je uzpůsoben k přesnému měření nebeských objektů (hvězd, Měsíce a
Slunce) nad obzorem. Kvadrant je starší úhloměrný přístroj, který se používal k měření výšky Slunce
nad obzorem na pevném pozemním stanovišti.
Jednotlivé typy souřadnic podle orientace základních rovin
Obzorníkové (horizontální) souřadnice
Snímky 51 - 52
Nazývají se též horizontální, známe je dobře i běžného života (geodézie, turistika…). Jsou vždy
vztaženy ke konkrétnímu pozorovacímu stanovišti a vycházejí z vlastností krajiny, ve které se
stanoviště nachází. Základními rovinami jsou obzorníková rovina, která vytváří ideální horizont, a
zenitová kružnice, jež prochází jižním bodem obzoru, zenitem (nadhlavník - bod přesně nad hlavou
pozorovatele), severním bodem obzoru a nadirem (podnožník - bod přesně pod nohama
pozorovatele).
Souřadnice jsou azimut a výška nad obzorem. Astronomický azimut se liší od geografického (který se
běžně používá v turistice a tedy i v GPS přístrojích) tím, že začíná v jižním bodě a ne v severním.
Obzorníkové souřadnice jsou nejzákladnější možné souřadnice pozorovatele, pro přepočet na
souřadnice hvězdné oblohy je však nutné znát zeměpisné souřadnice a čas.
Rovníkové (ekvatoriální) souřadnice
Snímky 53 - 59
Jejich hlavní rovina je vztažena k nebeskému rovníku (souhlasí se zemským rovníkem, jen není na
povrchu Země, ale v nekonečné vzdálenosti obepíná celou oblohu). Počátek těchto souřadnic je
obvykle buď ve středu Země (geocentrické), nebo lze přepočítat na konkrétní pozorovací stanoviště
na povrchu Země (topocentrické).
Používají se rovníkové souřadnice dvou druhů. Souřadnice I. druhu mají jako druhou rovinu místní
poledník (meridián), tedy shodnou kružnici, jako souřadnice obzorníkové.
Souřadnicemi jsou hodinový úhel, který se pro hvězdy s časem mění a určuje úhlovou vzdálenost
jarního bodu (počátek souřadnic nebeské sféry) od místního poledníku. Druhou souřadnicí je
deklinace, která určuje úhlovou vzdálenost těles od nebeského rovníku (podobné zeměpisné šířce
místa u geografických souřadnic).
Rovníkové souřadnice II. druhu jsou vztaženy k nebeské sféře, a proto v tyto souřadnice najdete ve
všech hvězdných mapách. Deklinace je u nich stejná jako u rovníkových I. druhu. Místo hodinového
úhlu se zde však používá Rektascenze. Ta značí úhlovou vzdálenost roviny procházející oběma
nebeskými póly a konkrétního objektu od roviny procházející nebeskými póly a jarním bodem.
Představíme-li si hvězdnou oblohu jako globus, pak se rektascenze podobá zeměpisné délce a
deklinace se podobá zeměpisné šířce.
Rovníkové souřadnice II. druhu jsou nejzákladnější pro polohu všech objektů na nebeské sféře. Pokud
známe zeměpisnou polohu pozorovacího stanoviště a čas pozorování, můžeme přepočítat polohu do
azimutálních souřadnic.
Ekliptikální souřadnice
Snímky 60 - 64
Mají význam při zjišťování vzájemných poloh těles Sluneční soustavy.
Rovina ekliptiky prochází středem Země a je souhlasná s rovinou oběhu Země okolo Slunce. Ekliptika
je proto myšlená kružnice na nebeské sféře, po které se pohybuje Slunce během roku. Ekliptika má
sklon vůči světovému rovníku přibližně 23,5°. obě roviny se kříží ve dvou (uzlových) bodech:
Jarní bod - v něm se nachází Slunce při jarní rovnodennosti (je to výstupní uzel, protože
•
deklinace Slunce při tom stoupá, takže Slunce na obloze stoupá z jižní polokoule oblohy na
severní)
Podzimní bod - také nazývaný sestupný uzel, protože při podzimní rovnodennosti Slunce
•
sestupuje ze severní polokoule oblohy na jižní
Sluneční soustava má tvar přibližně disku, proto hlavní souřadnice ekliptikálních souřadnic bývá
ekliptikální délka. Většina velkých těles Sluneční soustavy nestoupá do velkých ekliptikálních šířek
(obvykle do +/- 10°). V prvním přiblížení pak stačí určovat pouze ekliptikální délku planety či jiného
tělesa od jarního bodu.
Velký význam má ještě jeden způsob určení polohy v ekliptikálních souřadnicích. Ne vůči jarnímu
bodu, ale vůči Slunci. Pak se hovoří o tzv. elongaci, tedy úhlové vzdálenosti tělesa od Slunce. Z ní lze
odvodit případnou viditelnost planety na obloze, její fázi atd.
Elongaci lze vypočítat přibližně tak, že se od ekliptikální délky tělesa odečte ekliptikální délka Slunce.
Planety a další tělesa mohou zaujímat vůči Slunci a Zemi různé významné polohy:
opozice - planeta je v protilehlém bodu ekliptiky než Slunce - je viditelná celou noc
•
konjunkce - planeta je na stejném bodě ekliptiky jako Slunce (u vnitřních planet může nastat
•
konjunkce horní - planeta je za Sluncem a konjunkce dolní - planeta je před Sluncem) a proto
není na noční obloze vůbec
•
•
kvadratura - úhel mezi Sluncem a planetou na obloze je právě 90°
maximální elongace - pro vnitřní planety - největší úhlová vzdálenost, které může daní
planeta od Slunce dosáhnout
Galaktické souřadnice
Snímky 65 - 67
Pro určování polohy objektů v rámci naší Galaxie se používají galaktické souřadnice. Jejich hlavní
rovinou je rovina disku Galaxie. Střed souřadnicového systému je ve středu Slunce a hlavní směr míří
na centrum Galaxie. Vzhledem k diskovému tvaru Galaxie má i v tomto systému význam hlavně
souřadnice galaktické délky.
Mapy hvězdné oblohy
Snímky 68 - 72
Jedná se o kartografická díla obdobně jako u map Země, či dalších těles. První dochované mapy
oblohy a tabulky poloh hvězd pochází již z prvních civilizací.
Z hlediska provedení mohou být mapy buď ploché - desky a mapové archy, nebo kulové - hvězdné
glóby.
Jako každá jiná mapa, i mapa hvězdné oblohy má své měřítko (neudává se v poměru jako u mapy
Země, ale zobrazuje, jak velkou úsečku představuje základní jednotka např. 1°), druh projekce, který
se liší obvykle podle velikosti zobrazené plchy oblohy a určení mapy (např. gnómonická projekce
zachovává po celé ploše mapy oblouky hlavních kružnic jako přímky - vhodné pro zakreslování
meteorů). Součástí mapy je také legenda, která nejen že popisuje symboly zobrazených objektů, ale
definuje také jejich jasnost podle velikosti použitého symbolu. Další vlastnosti objektů se rozlišují
například rozličnými barvami symbolů.
Hvězdné mapy také obsahují údaj o orientaci obou os mapy. Rozlišují se například mapy pro
převracející a nepřevracející dalekohledy.
Poslední důležitý údaj je ekvinokcium, neboli letopočet, pro který jsou polohy těles v mapě
zakresleny. Kvůli vlastním pohybům a kvůli pozvolnému posunu směru zemské rotační osy se totiž
poloha hvězd na obloze pozvolna mění a mapy tím pádem stárnou. V amatérské praxi se lze setkat s
mapami obnovovanými po 25 letech. Pro velmi přesná pozorování je však potřeba polohy vždy
přepočítat na aktuální ekvinokcium.
Podle typu média lze mapy oblohy rozdělit na mapy tištěné, tedy pevně dané a neměnné a dále na
elektronické mapy v počítači, dynamické, generované podle aktuálních nastavení a potřeb uživatele.
Podle typu určení nalezneme například přehledové mapy celé oblohy, hvězdné atlasy, které obsahují
mnoho mapových listů, pokrývajících celou oblohu, nebo významný úsek oblohy. Dále vyhledávací
mapky, určené pro nalezení konkrétního cíle, či cílů. Tyto mapky mají většinou více úrovní a na
několika samostatných mapkách postupují od širokého záběru až po detailní pole s hledaným
objektem a jeho okolím.
Zakreslovací mapky jsou určeny pro vkreslování a vpisování pozorovaných objektů. Typickým
příkladem jsou například gnómonické mapy pro zákres meteorů. Obdobně mohou vypadat slepé
mapy, jež většinou neobsahují žádné doprovodné údaje, ani linie. Často se využívají při výuce,
nácviku orientace na obloze atd.
Téma:
Tvar Sluneční soustavy
Snímek 74
grafické znázornění rozdílu mezi geocentrickým a heliocentrickým modelem vesmíru.
V geocentrickém modelu jsou u každého tělesa pomocné kružnice – deferenty, které pomáhaly
vysvětlit nerovnoměrný pohyb těles po obloze.
U heliocentrického modelu jsou použity eliptické dráhy, které poskytují přesnější a jednodušší
vysvětlení.
Snímek 75
Historické kresby heliocentrického modelu. S použitím kruhových drah byl nejprve méně přesný, než
geocentrický model. Vpravo kresba od Galilea Galilei, včetně tehdy nově objevených satelitů
Jupiteru, které sami připomínají zmenšený heliocentrický systém.
Snímek 76
Ekliptika je dráha na obloze, po které se pohybuje Slunce. Vůči světovému rovníku má sklon 23,5°.
Více viz Astronomické souřadnice a mapa hvězdné oblohy.
Snímek 77
Zvěrokruh i zodiak je oblast oblohy – pás, jehož středovou osou je právě ekliptika a který zasahuje
přibližně 10° nad a pod ekliptiku.
V této části oblohy se pohybují planety, Měsíc a Slunce.
Zvěrokruh je dále členěn 12 znameními zvěrokruhu, každé z nich zaujímá na ekliptice 30°. Význam
těchto znamení je pouze historický a společenský, protože z nich vychází různé astrologické
předpovědi apod.
Ekliptika protíná v dnešní době 13 souhvězdí a jejich poloha se znatelně liší od poloh znamení, jež
byly určeny před více než 2 000 roky.
Snímek 78
Nejvýznamnější pohyby, jež vykonává naše Země.
Snímek 79
Rotace Země je jeden z nejzákladnějších pohybů. Z velké části se z něj odvozuje délka dne. Rotace se
pozvolna zpomaluje. Lidskými smysly není toto zpomalování ani zdaleka zachytitelné, ale přesná
měření jej dokáží odhalit a výzkumy v paleontologii ukázaly, že před miliony let byl den o několik
hodin kratší.
Rotace se také mírně mění podle ročních dob a posunů hmot na Zemi – změna rotačního momentu
hybnosti.
Snímek 80
Rotace Země se projevuje na první pohled hlavně otáčením hvězdné oblohy. Lze ji však ověřit i
pomocí dalších důkazů. R 1851 Foucalt potvrdil vliv Coriolisovy síly na kyvadle, které mění svoji rovinu
kyvu vůči podlaze, protože si drží svou rovinu kyvu vůči hvězdám, zatímco místnost i podlahou se
otáčí.
Snímek 81
Oběh Země okolo Slunce je druhým základním pohybem. Země se pohybuje po eliptické dráze,
určené základními parametry. Teprve Keplerovy zákony, které popisují základy nebeské mechaniky,
umožnily počítat dráhy těles ve vesmíru s dostatečnou přesností.
Z oběhu vychází perioda jednoho roku.
Snímek 82
Projevy oběhu jsou hlavně sezónní změny ročních dob na Zemi. Protože Slunce se během roku
pohybuje po ekliptice, dostává se někdy nad nebeský rovník a někdy pod něj. Podle toho osvětluje
více severní, či jižní polokouli.
Eliptická dráha také znamená, že Země se někdy dostává ke Slunci blíže a někdy od něj dále.
V přísluní se Země nachází okolo 4. ledna. Druhým efektem eliptické dráhy je proměnná oběžná
rychlost Země. V přísluní se pohybuje vyšší rychlostí, než v odsluní. Z toho důvodu se Slunce po
obloze nepohybuje zcela rovnoměrně, ale část roku se předchází před svojí střední polohou a druhou
část roku se naopak zpožďuje.
Snímek 83
Analema je křivka, kterou bychom obdrželi, kdybychom každý den v roce přesně ve stejný čas
fotografovali polohu Slunce na obloze. V poledne by byla analema přibližně svislá a nad jihem. Ráno
položená a nad východem, zatímco večer položená na druhou stranu a nad západem.
Snímek 84
Precese je dalším z pohybů Země. Je výrazně pomalejší, než předchozí dva a proto si jej lidé u Země
běžně nevšimnou, ale znají ho dobře z dětství. Precesi známe od setrvačníků a tak ať se jedná o
roztáčení káči, nebo malých ozubených koleček ze starého budíku, projev je vždy stejný. Jestliže na
setrvačník působí síly v různých směrech, začne osa setrvačníku opisovat přibližně plochu dvojkužele.
Precesi rotační osy Země způsobují hlavně vlivy Slunce a Měsíce. Země není dokonale kulatá, ale na
pólech zploštělá a roviny drah Měsíce okolo Země a Země okolo Slunce nejsou rovnoběžné. Proto se
v různých polohách snaží obě tělesa zemskou osu pootočit. Rychlost tohoto protáčení je 50,4´´ /rok,
takže celý dvojkužel osa opíše asi za 25 725 let. Tomuto období se říká Platónský rok.
Během něj se mění jak poloha jarního bodu na obloze, tak i poloha nebeských pólů.
Snímek 85
Efektem Precese je také rozdílná délka ročních období, podle toho, jak budou roční období v tu
danou část Platonského roku vztažena k přísluní a odsluní zemské dráhy.
Snímek 86
Nutace je méně významným pohybem, způsobující krátkodobé kývání zemské rotační osy (zvětšování
a zmenšování sklonu ekliptiky vůči nebeskému rovníku). Některé složky nutace jsou snadno
předpověditelné, jiné obtížněji.
Snímek 87
Precesní vlivy ovlivňují dlouhodobé klima na Zemi. Byly objeveny srbským matematikem
Milankovičičem a dávají do souvislosti změny parametrů oběžné dráhy Země, sklonu rotační osy a
výskyt dob ledových každých přibližně 100 000 let.
Snímek 88
Nezávislé důkazy o takové hypotéze se daří v posledních letech nacházet v různých hlubinných
vrtech. Například rozborem ledového jádra z vrtu k jezeru Vostok v Antarktidě.
Snímek 89
Znamení zvěrokruhu se od svého vzniku v podstatě nezměnila. Vlivem precese se však všechna
posunula vůči hvězdám, se kterými měla původně souviset.
Snímek 90
V dnešní době protíná ekliptiku 13 souhvězdí. Na rozdíl od znamení zaujímá každé z nich jinak velký
úsek ekliptiky.
Snímek 91
Pokud vás tedy zajímá, v jakém souhvězdí se nacházelo Slunce v den vašeho narození, zjistíte, že je
poměrně malá šance, aby se shodovalo i se znamením. Tento rozpor se bude dalších nejméně 12 000
let stále zhoršovat.
Téma:
Stellarium - seminář v počítačové učebně
1) před hodinou:
ujistit, se, že na všech počítačích je nainstalován program Stellarium (poslední verze, nebo
•
verze vyšší než 9, ale pro všechny počítače stejná)
zajistit, aby byl pro všechny účastníky program snadno přístupný (spuštěný funkční profil na
•
PC, ikona programu přímo na ploše…)
2) zahájení hodiny (3 - 5 minut)
přivítání účastníků
•
krátký úvod
•
o
cíl semináře - předvést volně šiřitelný program astronomického počítačového
planetária a ukázat s jeho pomocí podstatné informace, které zazněly během
předchozích přednášek
o
dotázat se účastníků zda jsou obeznámeni s provozem v učebně, případně pomoci se
spuštěním programu
připomenout, že případné dotazy je vhodné pokládat rovnou, aby se vše vysvětlilo
•
3) úvod do programu Stellarium (10 - 15 minut)
zapnout program
•
zmínit hlavní cíl programu (kombinace dostatečně přesného systému, aby byly jeho výsledky
•
v rozumném souladu se stavem oblohy, a grafického enginu, schopného napodobit skutečný
vzhled denní i noční oblohy a objektů na ní)
seznámit s prvky na obrazovce
•
ukázat základní ovládání programu
•
o
natáčení pohledu, přibližování a oddalování
o
nastavení rychlosti a směru plynutí času
o
zapnutí a vypnutí různých grafických prvků (souhvězdí, souřadnice, horizont…)
o
změna souřadnic pozorovatele
zmínit další možnosti
•
o
změna vzhledu horizontu
o
změna zobrazené kultury oblohy (jiné názvy a tvary souhvězdí)
o
skripty
o
doplňky
o
ovládání dalekohledu
4) ukázky schopností programu Stellarium (20 minut)
ukázka 1 - Obloha názorně
•
o
ukázat jednotlivé vrstvy doplňkové grafiky a připomínat situace, kdy se o nich
hovořilo na přednáškách
spojnice souhvězdí
•
názvy souhvězdí
•
hranice souhvězdí
•
obrázky souhvězdí
•
azimutální síť souřadnic
•
rovníková síť souřadnic
•
následně změnit zeměpisnou šířku, aby byl vidět efekt změny
pozorovacího stanoviště na Zemi
rozpohybovat čas, aby bylo patrné, jak se oba souřadnicové systémy
vůči sobě pohybují
ekliptiku a nebeský rovník
•
rozpohybovat čas rychle, aby bylo vidět, že tělesa Sluneční soustavy
se opravdu pohybují podél ekliptiky
•
ukázka 2 - Prohlídka Sluneční soustavy
o
ukázat vybrané objekty Sluneční soustavy
Měsíc, jak mění fáze a libruje
•
Slunce během roku
•
znázornit Analemu nastavením poledne a skoky o týden vpřed
Jupiter, či Saturn s jeho měsíci
•
ukázka 3 - tranzity, zákryty a zatmění
•
o
ukázat úplné zatmění Slunce
o
ukázat úplné zatmění Měsíce
o
případně ukázat další jevy
ukázka 4 - vesmír za dlouhý čas
•
o
ukázat precesi zemské rotační osy
o
ukázat vlastní pohyb hvězd (třeba u Velkého vozu)
5) závěr - shrnutí, odkaz na stránky program, případná debata (5 - 10 minut)
případně navrhnout další možné ukázky pro učitele
•
o
obloha dnešní noc
ukázat co je v daný den (vlastně noc) k vidění na obloze
•
podle ročního období zjisti která část oblohy je vidět po setmění, od
ní pak postupovat
k tomu souběžně povídat o planetách a Měsíci, podle toho, jak jsou
zrovna viditelné (nutno projít si vždy předem)
o
obloha během roku
ukázka změny oblohy během roku
•
jednak jak se mění délka bílého dne a noci
dále jak se mění viditelnost jednotlivých souhvězdí
jak se mění poloha Slunce na obloze
možno přidat i zajímavé úkazy v daném roce (viditelnost planet,
zatmění, pokud nastanou (ukázat případně, kde se dá najít), meteorické
roje…)
o
obloha od pólu k pólu
ukázka rozdílné viditelnosti oblohy z různých zeměpisných šířek
•
začít na jednom pólu a skončit na druhém
současně ukazovat zajímavé objekty oblohy, které jsou jak odkud vidět
•
zajímavý je třeba Měsíc a změna jeho vzhledu tím, jak se
pohybujeme v zeměpisné šířce
zvlášť pro menší žáky neopomenout popsat, jak se liší situace na jižní
obloze oproti severní (jak se pohybuje Slunce atd.)
Výběr některých úloh pro program Stellarium:
Jednoduché návody na některé efektní a názorné příklady využití programu Stellarium. Popisy nejsou
zjednodušeny tak, aby se nechaly velmi rychle připravit. Neobsahují však kompletní výpis nastavení,
jen důležité body, podle kterých však i začínající uživatelé dojdou správných výsledků.
úplné zatmění Slunce:
•
•
•
•
nastavte polohu na Novsibirsk (F6): N55°1´; E 82°55´
nastavte datum a čas na 30. 8. 2008, 12:45 (F5)
oddalte zoom (PgDn)
spusťte vyšší rychlost času (L)
Sledujte úplnou fázi zatmění Slunce. Program dokáže poměrně dobře znázornit, hlavní jevy při
úplném zatmění, například ztmavení oblohy a zobrazení jasných hvězda a planet.
úplné zatmění Měsíce:
•
•
•
•
•
nastavte polohu na Plzeň (F6)
nastavte čas na 15. 6. 2011, 21:25 (F5)
vyhledejte Měsíc (F3)
přibližte pohled, abyste viděli dobře kotouček (PgUp)
spusťte vyšší rychlost času (L)
Při tomto zatmění vycházel Měsíc nad plzeňský obzor jen krátce před maximální fází zatmění.
Pokud chcete vidět celý průběh, můžete vypnout horizont (G), nebo si spustit přednastavený
skript s průběhem zatmění Měsíce (F2 – karta skripty – lunar_total.ssc)
Prstencové zatmění Slunce:
•
•
•
•
•
nastavte polohu na Benidorm -Španělsko (F6)
nastavte datum a čas na 3. 10. 2005, 9:40 (F5)
vyhledejte Slunce (F3)
přibližte zoom (PgUp)
spusťte vyšší rychlost času (L)
Sledujte průběh prstencového zatmění Slunce. Úhlový rozměr Měsíce na obloze je menší, než
rozměr Slunce. Proto nedojde k takovému úbytku světla, aby bylo možné pozorovat vyšší vrstvy
sluneční atmosféry, či jasné hvězdy na obloze.
Librace Měsíce:
•
•
•
•
•
•
vypněte krajinu (G)
vypněte atmosféru (A)
vypněte mlhu (F)
přepněte se do ekvatoriálního zobrazení (ctrl+M)
vyhledejte Měsíc (F3)
výrazně zrychlete čas (L – cca 5-6x)
Pozorujte složitou dráhu Měsíce. Na první pohled jsou vidět změny fází. Dále dvojí změny velikost
měsíčního kotouče – rychlé jsou způsobeny periodicky se měnící vzdáleností pozorovacího
stanoviště, kvůli jeho umístění na povrchu rotující Země (na pólech se neprojevuje), pomalu se
měnící velikost měsíčního kotouče je způsobena excentrickou dráhou Měsíce. Opakované
pootáčení Měsíce po směru a proti směru hodinových ručiček je zaviněno sklonem roviny dráhy
oběhu Měsíce vůči světovému rovníku.
Librace se projevuje jako drobné naklápění Měsíce ze strany na stranu. Její hlavní složkou je
proměnná rychlost oběhu a rovnoměrná rychlost rotace Měsíce.
Analema:
•
•
•
•
•
•
•
•
•
zapněte krajinu (G)
vypněte atmosféru (A)
přepněte se do azimutálního zobrazení (ctrl+M)
nastavte polohu na Plzeň (F6)
nastavte čas na 22. 12. 2014; 12:00 (F5)
zobrazte síť azimutálních souřadnic (Z)
vyhledejte Slunce (F3)
zvětšete zorné pole přibližně na 120° (PgDn)
posunujte se v čase vždy o týden dopředu, dokud neuplyne celý rok a sleduje polohu Slunce
(])
Analema se během roku projevuje, jako dvojitá smyčka, na které se nachází pravé Slunce vždy ve
stejnou hodinu. Je způsobena sklonem rotační osy vůči ekliptice (vertikální složka) a
nestejnoměrnou rychlostí oběhu Země okolo Slunce (horizontální složka). Se znalostí analemy, či
Časové rovnice a místního poledníku, můžeme přepočítat pravý sluneční čas (zjištěný například
na jednoduchých slunečních hodinách) na občanský čas.
Precese:
•
•
•
•
•
•
•
vypněte atmosféru (A)
vypněte mlhu (F)
vypněte krajinu (G)
přepněte se do ekvatoriálního zobrazení (ctrl+M)
zapněte síť ekvatoriálních souřadnic (E)
přesuňte pohled přesně k severnímu nebeskému pólu (šipka nahoru – až nadoraz)
zvyšte velmi rychlost plynutí času (L – dokud se nezačne zvolna měnit poloha hvězd vůči
souřadnicím)
Precesní pohyb způsobuje, že rotační osa Země opisuje plochu dvojkužele. Pohyb je velmi pomalý
(50,4´´/rok), takže jedna celá otočka trvá asi 25 525 let. Proto je potřeba čas v programu opravdu
hodně urychlit (9-10x stisknout klávesu L)
Naklápění prstenců Saturnu:
•
•
•
vypněte atmosféru (A)
vypněte mlhu (F)
vypněte krajinu (G)
•
•
•
•
přepněte se do ekvatoriálního zobrazení (ctrl+M)
vyhledejte Saturn (F3)
přibližte jej, aby byl dobře vidět jeho kotouček i prstence (PgUp)
zrychlete čas, aby byla vidět pozvolná změna náklonu prstenců (L – 8-9x)
Na zrychleném pohledu na planetu Saturn je opět vidět řada vlivů, například to že jej sledujeme ze
Země, jež sama obíhá okolo Slunce, a proto se velikost Saturnu mírně mění s roční periodou. Pro nás
e však zajímavé zdánlivé naklápění prstenců planety. Ve skutečnosti je jev způsoben rozdílným
pohledem na poměrně stabilní rovinu prstenců, kterou v části oběžné dráhy Saturnu pozorujeme
částečně z nadhledu a ve druhé části naopak z podhledu.