Урок "Календар. Сонячні, місячні та місячно-сонячні календарі"

План заняття

Вид заняття: лекція

Тема: Календар. Сонячні, місячні та місячно-сонячні календарі. Юліанський та григоріанський календарі. Система світу Птолемея і М. Коперника. Закони Кеплера та їх зв´язок з законами Ньютона.

Мета: Ознайомити з поняттям «календар», їх видами, явищами, пов’язаними з добовим обертанням Землі. Розкрити особливості астрономії як спостережної науки. Показати значення астрономії для практичних потреб людства. Розвивати розуміння значення астрономії у формуванні світогляду людини.

Виховувати почуття власної гідності.

Методи: словесний, наочно-демонстраційний.

Матеріально-технічне забезпечення та дидактичні засоби, ТЗН:

Література: І.А. Климишина, І. П. Крячка "Астрономія"

Структура заняття

1.                Організаційна частина       _5 хв_

Привітання. Перевірка наявності студентів. Підготовка робочого місця студента до роботи.

2.                Актуалізація опорних знань      _5 хв_

Усне опитування:

1.    Як ви вважаєте, чи пов’язані між собою в просторі зірки одного сузір’я?

2.    Якщо планети не випромінюють світло, то чому ми їх бачимо на небосхилі?

3.    Які небесні тіла називаються астероїдами?

4.    У чому особливість таких небесних тіл, як комети?

1.  Повідомлення теми, формування мети та основних завдань  _3 хв_
2.                Мотивація навчальної діяльності:      _2 хв_

Студенти повинні знати: астрономія; спостереження; астрологія; геоцентрична модель світу; геліоцентрична модель світу, імена видатних астрономів (Птолемей, М. Коперник, І. Кеплер, Г. Галілей, Е. Габбл)..

Студенти повинні вміти: розрізняти астрономію і астрологію.

3.                Основна частина        _60 хв_

Система відліку великих проміжків часу (літочислення) з поділом на окремі періоди — роки, місяці і доби — називається календарем. За основу календарних одиниць лічби часу взято природні одиниці часу: сонячний рік, синодичний місяць і сонячну добу.

Ці одиниці часу між собою несумірні, а тому узгодження їх ускладнювало побудову календарів і породжувало плутанину в літочисленні різних народів, усуненню якої астрономи приділяли великої уваги.

Незалежність основних одиниць часу зумовлювала існування трьох типів календарів: сонячний, місячний і місячно-сонячний. У сонячному календарі основною одиницею часу є тривалість тропічного року (365,2422 середньої доби). Сучасний календар належить до сонячних. В основу місячного календаря покладено тривалість синодичного місяця (29,5 доби). Рік у ньому дорівнює 354 або 355 середнім сонячним добам, тобто 12 місяцям по 29,5 доби. Місячно-сонячний календар — це комбінація сонячного і місячного календаря.

Порядкові номери років у календарях ведуться від умовного початку, що називається ерою. Відомо понад 200 різних ер. Єгиптяни рахували ери по рокам початку правління фараонів, китайці – початки правління фараонів, римляни, наприклад, лічили спочатку за іменами консулів, далі — "від заснування Риму" (відповідає 753 р. до н. е.). У християнській релігії введено початок від "створення світу" (5508 р до н. е.), але в VI ст. прийнято нову еру — від народження Христа, якою користуються у багатьох країнах.

Сучасний календар складається з основних елементів сонячного римського календаря, який був розроблений олександрійським астрономом Созігеном і введений в 45 p. до н. е. Юлієм Цезарем. Рік у ньому становив 365,25 сонячної доби, причому для зручності лічби запропоновано вважати три роки по 365 діб, а кожний четвертий рік по 366 діб. Роки з 365 добами названо простими, а з 366 — високосними. Всі роки, номери яких діляться на 4, вважались високосними.

Рік складався з 12 місяців, тривалість і назви яких зберігалися в європейському і російському календарях; в тому числі і назви — "июль" та "август" на честь Юлія Цезаря і імператора Августа. Дійшов до нашого часу і вавілонський семиденний тиждень.

У юліанському календарі різниця між календарним і тропічним роком дорівнює 0,0078 доби або 11m14s; за 128 років вона збільшується до 1 доби. На кінець XVI ст., відставання становило вже 10 діб. Італійський професор математики Луїджі Ліліо Гараллі .запропонував проект нового календаря, який і був затверджений папою римським Григорієм XIII у 1582p.

Новий календар став називатися григоріанським, або "новим стилем", на відміну від юліанського календаря, або "старого стилю". У папській буллі наказувалось вважати наступний після 4 жовтня 1582 p. день не 5, а 15 жовтня. Так було ліквідовано 10 днів відставання. Щоб надалі не допускати відставання, домовились з кожних 400 років вважати високосними не 100, як в юліанському календарі, а 97 років і вважати простими ті вікові роки, в яких число сотень не ділиться на 4 без остачі, наприклад 1700, 1800, 1900. У Радянській Росії щоб ліквідувати відставання в 13 діб, день після 31 січня 1918 p. стали вважати не 1, а 14 лютого.

Григоріанський календар має ряд недоліків: неоднакова тривалість місяців, різна кількість робочих днів на місяць, дні тижня припадають з року в рік на різні числа місяця. Вони породжують незручності в житті людей, ведуть до великих невиправданих витрат, тому що ускладнюють обчислення процентів по банківських операціях, по страхових розрахунках, по виплатах робітникам і службовцям з фондів соціального страхування і т.п.

Новий проект під назвою Всесвітнього календаря було схвалено лише у 1954 p. Економічною і Соціальною радою ООН. Структура Всесвітнього календаря така: у році 12 місяців з тими самими назвами; тиждень залишається семиденний; рік поділено на 4 квартали по 91 дню; кожний квартал складається з трьох місяців; перший місяць має 31 день, два наступних — по 30 днів; 1 січня завжди припадає на неділю; квартали починаються з неділі і закінчуються суботами. Кількість робочих днів на місяць — 26.

Отже, 4 квартали у Всесвітньому календарі мають 364 дні, тобто на один день менше від простого року у григоріанському календарі. Цей день рекомендовано вважати міжнародним святом — Днем миру і дружби народів, або днем Нового року. Встановлюється він між 30грудня і 1 січня. У високосному році слід додати ще один неробочий день поза датами місяця — (після 30 червня) — День високосного року.

Проект Всесвітнього календаря, схвалений більшістю країн, проте не прийнятий, бо США і Англія не погодились з ним "з політичних і релігійних міркувань". Переваги Всесвітнього календаря очевидні. Прогресивні суспільні сили продовжують роботу з метою введення Всесвітнього календаря.

Йоганн Кеплер та Ісаак Ньютон

Два найвидатніших учені набагато випередили свій час. Вони створили науку, що називається небесною механікою, тобто від­крили закони руху небесних тіл під дією сил тяжіння, і навіть якби їхні досягнення обмежилися тільки цим, вони все одно б увійшли до пантеону великих світу цього. Так трапилося, що вони не пере­тнулися в часі. Тільки через тринадцять років після смерті Кепле­ра народився Ньютон. Обидва вони були прихильниками геліоцен­тричної системи Коперника. Багато років вивчаючи рух Марса, Кеплер експериментально відкрив три закони руху планет, ще не розуміючи, чому планети рухаються так, а не інакше. (Тихо Брате, наставник Кеплера, передав своєму учневі дані десятирічних спо­стережень за рухом Марса.) Це сталося за більш ніж п’ятдесят ро­ків до відкриття Ньютоном закону всесвітнього тяжіння. Усі три закони Кеплера є наслідками закону тяжіння, який відкрив Нью­тон у 23 роки. У цей час у 1664-1667 pp. у Лондоні лютувала чума. Трініти-коледж, у якому викладав Ньютон, було розпущено на не- визначений термін, щоб не поширювати серед працівників та Студентив епідемію. Ньютон повернувся до себе на батьківщину і за два роки здійснив переворот у науці, зробивши три найважливіших відкрит­тя: диференціальне й інтегральне числення, пояснення природи світла і закон всесвітнього тяжіння. Ісаака Ньютона було урочис­то поховано у Вестмінстерському абатстві. Над його могилою ви­сочіє пам’ятник з погруддям та епітафією «Тут спочиває сер Ісаак Ньютон, дворянин, що майже божественним розумом перший до­вів зі смолоскипом математики рух планет, шляхи комет і припли­ви океанів... Нехай смертні радіють, що існувала така окраса роду людського».

Перший закон Кеплера.Усі планети Сонячної системи обер­таються навколо Сонця по еліптичних орбітах, в одному з фокусів яких перебуває Сонце.

(Під дією сили тяжіння одне небесне тіло рухається в полі тя­жіння іншого небесного тіла по одному з конічних перерізів — колу, еліпсу, параболі або гіперболі.)

Еліпсом називається плоска замкнута крива, для якої сума відстаней кожної її точки від двох точок, які називаються фо­кусами, залишається сталою. Ця сума відстаней дорівнює довжині великої осі еліпса. Точка О — центр еліпса,  і F2 — фокуси. Сон­це знаходиться в цьому разі у фокусі Fl.

Найближча до Сонця точка орбіти називається перигелієм, найвіддаленіша — афелієм. Лінія, що з’єднує будь-яку точку еліп­са з фокусом, називається радіус-вектором. Відношення відстані між фокусами до великої осі (до найбільшого діаметра) називаєть­ся ексцентриситетом е. Еліпс тим сильніше витягнутий, чим біль­ший його ексцентриситет. Велика піввісь еліпса а — середня від­стань планети до Сонця.

Перша космічна швидкість для тіл, що рухаються по колу, для ШСЗ на низькій навколоземній орбіті — 7,78 км/с:

Друга космічна швидкість для тіл, що рухаються по парабо­лі,— 11,02 км/с:

Третя космічна швидкість (тіло покине Сонячну систему) — 42 км/с.

Другий закон Кеплера. Радіус-вектор планети за однакові про­міжки часу описує рівні площі: швидкість руху планет максималь­на в перигелії й мінімальна в афелії.

Так, швидкість комети Галлея в перигелії дорівнює 55 км/с, а в афелії — 0,9 км/с. Найближчий до Сонця Меркурій оббігає на­вколо світила за 88 днів. За ним рухається Венера, і рік на ній триває 225 земних діб. Земля обертається навколо Сонця за 365 діб, тобто рівно за один рік. Марсіанський рік майже вдвічі довший від земно­го. Юпітеріанській рік дорівнює майже 12 земним рокам, а далекий Сатурн обходить свою орбіту за 29,5 року! Словом, чим далі плане­та від Сонця, тим триваліший на ній рік. Іоганн Кеплер намагався знайти залежність між розмірами орбіт різних планет і часом їх обертання навколо Сонця. 15 травня 1618 р. після безлічі невдалих спроб Кеплер встановив нарешті дуже важливе співвідношення.

Третій закон Кеплера. Квадрати періодів обертання планет навколо Сонця відносяться як куби їхніх середніх відстаней від Сонця:

Підведення підсумків       _15 хв_

1. Що таке небесна сфера?
2. Що таке сузір’я і скільки їх налічується на небі Землі?
3. Що таке видима зоряна величина?
4. Скільки основних точок і ліній небесної сфери Вам відомо?
5. Що таке зоряний час?

Домашнє завдання: (1) А. І. Климишин, І. П. Крячко, стор. 14 – 22