Небесные явления. Оптическое явление мираж и его виды Интересные случаи наблюдения миражей
Главная » Расчет » Небесные явления. Оптическое явление мираж и его виды Интересные случаи наблюдения миражей

Небесные явления. Оптическое явление мираж и его виды Интересные случаи наблюдения миражей

Задание 1

На фотографиях представлены различные небесные явления. Укажите, что за явление изображено на каждом снимке, имея в виду, что изображения не перевёрнутые, а наблюдения проводились из средних широт Северного полушария Земли.

Ответы

Обращаем внимание, что в вопросе спрашивается о том, какое явление изображено на картинке (а не объект!). Исходя из этого и производится оценивание.

  1. метеор (1 балл; «метеорит» или «болид» не засчитываются);
  2. метеорный дождь (другой вариант – «метеорный поток») (1 балл);
  3. покрытие Марса Луной (другой вариант – «покрытие планеты Луной») (1 балл);
  4. заход Солнца (1 балл);
  5. покрытие звезды Луной (возможен краткий вариант «покрытие») (1 балл);
  6. заход Луны (возможен вариант ответа «неомения» – первое появление молодой Луны на небе после новолуния) (1 балл);
  7. кольцеобразное солнечное затмение (возможен краткий вариант «солнечное затмение») (1 балл);
  8. лунное затмение (1 балл);
  9. открытие звезды Луной (возможен вариант «конец покрытия») (1 балл);
  10. полное солнечное затмение (возможен вариант «солнечное затмение») (1 балл);
  11. прохождение Венеры по диску Солнца (возможен вариант «прохождение Меркурия по диску Солнца» или «прохождение планеты по диску Солнца») (1 балл);
  12. пепельный свет Луны (1 балл).

Примечание : все допустимые варианты ответов написаны в скобках.

Максимум за задание – 12 баллов.

Задание 2

На рисунках представлены фигуры нескольких созвездий. Под каждой фигурой указан её номер. Укажите в ответе название каждого созвездия (выпишите пары «номер рисунка – название на русском языке»).

Ответы

  1. Лебедь (1 балл);
  2. Орион (1 балл);
  3. Геркулес (1 балл);
  4. Большая Медведица (1 балл);
  5. Кассиопея (1 балл);
  6. Лев (1 балл);
  7. Лира (1 балл);
  8. Цефей (1 балл);
  9. Орёл (1 балл).

Максимум за задание – 9 баллов .

Задание 3

Нарисуйте верную последовательность смены лунных фаз (достаточно нарисовать основные фазы) при наблюдении из средних широт Северного полушария Земли. Подпишите их названия. Рисунок начните с полнолуния, не освещённые Солнцем части Луны заштриховывайте.

Ответ

Один из возможных вариантов рисунка (2 балла за верный вариант):

Основными фазами обычно считают полнолуние, последнюю четверть, новолуние, первую четверть (3 балла). Здесь перечислены фазы Луны в том порядке, в котором они приведены на рисунке.

При отсутствии одной из фаз на рисунке снимается 1 балл. За ошибочное указание названия фазы снимается 1 балл. Оценка за задачу не может быть отрицательной.

При оценивании рисунка надо обращать внимание на то, чтобы терминатор (граница светло/темно на поверхности Луны) проходил через полюса Луны (т. е. недопустимо рисование фазы, как «откушенное яблоко»). Если это не так в ответе, оценка снижается на 1 балл.

Примечание: в решении приведён минимальный вариант рисунка. Не обязательно в конце ещё раз рисовать Луну в полнолунии. Допустимо изображение промежуточных фаз:

Максимум за задание – 5 баллов .

Задание 4

Взаимное положение Марса, Земли и Солнца в некоторый момент времени показано на рисунке. Луна при этом наблюдается в соединении с Марсом. Какова фаза Луны в этот момент? Ответ объясните.

Ответ

При описываемом положении Луны будет наблюдаться последняя четверть (4 балла). Ответ «первая четверть» оценивается в 1 балл. Ответ «четверть» оценивается в 2 балла. Ответ «будет освещена левая сторона Луны» оценивается в 1 балл.

Максимум за задание – 4 балла .

Задание 5

С какой средней скоростью движется граница день/ночь по поверхности Луны (R = 1738 км) в районе её экватора? Ответ выразите в км/ч и округлите до целого. Для справки: синодический период обращения Луны (период смены лунных фаз) примерно равен 29,5 суток, сидерический период обращения (период осевого вращения Луны) примерно равен 27,3 суток.

Ответ

Длина экватора Луны L = 2πR ≈ 2 × 1738 × 3,14 = 10 920,2 км (1 балл). Для решения задачи необходимо использовать величину синодического периода обращения, т. к. за движение границы день/ночь по поверхности Луны отвечает не только вращение Луны вокруг своей оси, но и положение Солнца относительно Луны, которое меняется вследствие движения Земли по своей орбите. Период смены лунных фаз P ≈ 29,5 сут. = 708 ч (2 балла – если нет объяснения, почему использован именно этот период; 4 балла – если есть верное объяснение; за использование сидерического периода 1 балл). Значит, скорость будет V = L/P = 10 920,2/708 км/ч ≈ 15 км/ч (1 балл; этот балл ставится за вычисление скорости, в том числе и при использовании значения 27,3 – ответ при этом будет 16,7 км/ч).

Примечание: решение может быть сделано «в одну строку». Оценка при этом не снижается. За ответ без решения оценка 1 балл.

Максимум за задание – 6 баллов .

Задание 6

Есть ли на Земле такие регионы (если да, то где они находятся), где в некоторый момент времени все зодиакальные созвездия находятся на горизонте?

Ответ

Как известно, зодиакальными называются созвездия, по которым проходит Солнце, т. е. которые пересекает эклиптика. Значит, нужно определить, где и когда эклиптика совпадает с горизонтом. В этот момент будут совпадать не только плоскости горизонта и эклиптики, но и полюса эклиптики с зенитом и надиром. Т. е. в этот момент один из полюсов эклиптики проходит через зенит. Координаты северного полюса эклиптики (см. рисунок):

δ n = 90° – ε = 66,5°

и южного, т. к. он в противоположной точке:

δ n = –(90° – ε) = –66,5°

α n = 6 h

Точка со склонением ±66,5° кульминирует в зените на полярном круге (Северном или Южном): h = 90 – φ + δ.

Конечно, возможны отклонения от полярного круга на несколько градусов, т. к. созвездия – достаточно протяжённые объекты.

Оценка за задачу (полное решение – 6 баллов) складывается из правильного объяснения условия (кульминация полюса эклиптики в зените или, например, одновременная верхняя и нижняя кульминация двух противоположных точек эклиптики на горизонте), при котором возможна описываемая ситуация (2 балла), верного определения широты наблюдения (3 балла), указания на то, что таких областей будет две – в Северном и Южном полушариях Земли (1 балл).

Примечание: определять координаты полюсов эклиптики, как это сделано в решении, не обязательно (их можно знать). Допустим другой ход решения.

Максимум за задание – 6 баллов .

Всего за работу – 42 балла.

Когда-то давно один философ сказал, что если бы звездное небо было видно только в каком-нибудь одном месте Земли, то к этому месту непрерывно двигались бы толпы людей, чтобы полюбоваться великолепным зрелищем.

Для нас, живущих в XX в., зрелище звездного неба особенно величественно потому, что мы знаем природу звезд; ведь каждая из них - это Солнце, т. е. гигантский раскаленный газовый шар.

Люди не сразу узнали истинную природу небесных тел. Раньше они полагали, что Земля - это центр всего мира, всей Вселенной и что звезды и другие небесные тела - это небесные светильники, предназначенные для украшения неба и освещения Земли. Но проходили века, и люди, тщательно наблюдая за различными небесными явлениями, в конце концов пришли к современному научному пониманию мира.

Всякая наука опирается в своих выводах на факты, на многочисленные наблюдения. И все то, о чем дальше будет рассказано, получено и много раз проверено наблюдениями небесных явлений. Чтобы убедиться в этом, надо научиться самим производить хотя бы самые простые астрономические наблюдения. Итак, начнем наше знакомство со звездным небом.

Звезд на небе в темную ночь видно так много, что, кажется, и сосчитать их нельзя. Однако астрономы уже давно сосчитали все звезды, видимые на небе простым, или, как говорят, невооруженным, глазом. Оказалось, что на всем небе (включая звезды, видимые в южном полушарии) в ясную безлунную ночь можно увидеть при нормальном зрении около 6000 звезд.

БЛЕСК ЗВЕЗД

Глядя на звездное небо, можно заметить, что звезды различны по своей яркости, или, как говорят астрономы, по своему видимому блеску.

Наиболее яркие звезды условились называть звездами 1-й звездной величины; те из звезд, которые по своему блеску в 2,5 раза (точнее, в 2,512 раза) слабее звезд 1-й величины, получили наименование звезд 2-й звездной величины. К звездам 3-й звездной величины отнесли те из них, которые слабее звезд 2-й величины в 2,5 раза, и т. д. Самые слабые из звезд, доступных невооруженному глазу, были причислены к звездам 6-й звездной величины. Нужно помнить, что название «звездная величина» указывает не на размеры звезд, а только на их видимый блеск.

Можно подсчитать, во сколько раз звезды 1-й звездной величины ярче звезд 6-й звездной величины. Для этого нужно 2,5 взять множителем 5 раз. В результате получится, что звезды 1-й звездной величины ярче по блеску звезд 6-й звездной величины в 100 раз. Всего на небе наблюдается 20 наиболее ярких звезд, о которых обычно говорят, что это звезды 1-й величины. Но это не значит, что они имеют одинаковую яркость. На самом деле одни из них несколько ярче 1-й величины, другие несколько слабее и только одна из них - звезда в точности 1-й величины. Такое же положение и со звездами 2-й, 3-й и последующих величин. Поэтому для точного обозначения яркости той или иной звезды приходится прибегать к дробям. Так, например, те звезды, которые по своей яркости находятся посредине между звездами 1 -й и 2-й звездных величин, считают принадлежащими к 1,5-й звездной величине. Есть звезды, имеющие звездные величины 1,6; 2,3; 3,4; 5,5 и т. д. На небе видно несколько особенно ярких звезд, которые по своему блеску превышают блеск звезд 1-й звездной величины. Для этих звезд ввели нулевую и отрицательные звездные величины. Так, например, самая яркая звезда северного полушария неба - Вега - имеет блеск 0,1 звездной величины, а самая яркая звезда всего неба - Сириус - имеет блеск минус 1,3 звездной величины. Для всех звезд, видимых невооруженным глазом, и для многих более слабых точно измерена их звездная величина.

Возьмите обыкновенный бинокль и посмотрите в него на какой-нибудь участок звездного неба. Вы увидите много слабо светящихся звездочек, не видимых невооруженным глазом, потому что объектив (стекло, собирающее свет, в бинокле или телескопе) больше, чем зрачок человеческого глаза, и в него попадает больше света.

В обычный театральный бинокль легко видны звезды до 7-й звездной величины, а в призменный полевой бинокль - звезды до 9-й звездной величины. В телескопы же видно множество еще более слабосветящихся звезд. Так, например, в сравнительно небольшой телескоп (с поперечником объектива 80 мм) видны звезды до 12-й звездной величины. В более мощные современные телескопы можно наблюдать звезды до 18-й звездной величины. На фотографиях, снятых при помощи крупнейших телескопов, можно увидеть звезды до 23-й звездной величины. Они в 6 млн. раз слабее по блеску самых слабосветящихся звезд, которые мы видим невооруженным глазом. И если на небе невооруженному глазу доступно всего лишь около 6000 звезд, то в самые мощные современные телескопы можно наблюдать миллиарды звезд.

КАК ЗАМЕТИТЬ ВРАЩЕНИЕ ЗВЕЗДНОГО НЕБА

Днем по небосводу движется Солнце. Оно восходит, поднимается все выше и выше, потом начинает опускаться и заходит. Но как узнать, одни и те же звезды видны всю ночь на небе или они перемещаются, подобно тому как Солнце перемещается днем? Это легко узнать.

Выберите для наблюдения такое место, откуда небо хорошо видно. Заметьте, над какими местами горизонта (домами или деревьями) Солнце видно утром, в полдень и вечером. Возвратясь на то же место вечером, заметьте наиболее яркие звезды в тех же сторонах неба и отметьте время наблюдения по часам. Если вы придете на то же место через час или два, то убедитесь, что все замеченные вами звезды переместились слева направо. Так, звезда, которая находилась в стороне утреннего Солнца, поднялась выше, а та, которая была в стороне вечернего Солнца, опустилась ниже.

Все ли звезды движутся по небосводу? Оказывается, все, и притом одновременно. В этом легко убедиться.

Ту сторону, где Солнце видно в полдень, называют южной, противоположную - северной. Сделайте наблюдения в северной стороне сначала над звездами, близкими к горизонту, а потом над более высокими. Тогда увидите, что чем выше от горизонта звезды, тем передвижение их становится все менее заметным. И, наконец, можно найти на небе звезду, передвижение которой в течение всей ночи почти незаметно. Значит, все небо движется так, что взаимное расположение на нем звезд не меняется, но одна звезда почти неподвижна, и чем ближе к ней звезды, тем менее заметно их движение. Все небо вращается как одно целое, поворачиваясь вокруг одной звезды; эту звезду назвали Полярной звездой.

В древности, наблюдая суточное вращение неба, люди сделали глубоко ошибочный вывод, что звезды, Солнце и планеты ежесуточно обращаются вокруг Земли. На самом деле, как это установил в XVI в. Коперник, видимое вращение звездного неба-только отражение суточного вращения Земли вокруг своей оси. Но картина видимого суточного вращения неба имеет для нас большое значение: не ознакомившись с ней, нельзя даже найти на небе ту или иную звезду. О том, как в действительности движутся звезды и почему это движение нельзя подметить даже в телескоп, будет рассказано в дальнейших разделах этой книги.

КАК СФОТОГРАФИРОВАТЬ СУТОЧНОЕ ВРАЩЕНИЕ НЕБА

Обыкновенным фотографическим аппаратом можно получить фотографию вращения звездного неба. Установите объектив аппарата на резкость для очень далеких предметов, что можно сделать днем по матовому стеклу.

Когда в безлунную ночь совсем стемнеет, надо вставить кассету и установить аппарат так, чтобы он был направлен на Полярную звезду (как ее быстрее отыскать, мы расскажем ниже). Выдвинув шторку кассеты, откройте объектив на полчаса или лучше на час, в течение которого аппарат должен оставаться неподвижным. Проявив эту пластинку, вы получите негатив с целым рядом коротких темных черточек, каждая из которых будет следом изображения звезды, перемещавшегося по пластинке. Чем больше поперечник объектива, тем больше звезд оставят свои отпечатки на пластинке. Чем дольше продолжительность съемки, тем длиннее окажутся черточки и заметнее будет, что они представляют собой отрезки дуг. Кроме того, эти дуги будут тем больше, чем дальше фотографируемая область неба от Полярной звезды. В центре всех дуг - следов движения звезд -и находится точка, вокруг которой, как нам кажется, вращается небо. Она называется полюсом мира, а Полярная звезда находится от нее недалеко, и потому ее след на снимке виден как очень короткая и яркая дуга.

СОЗВЕЗДИЕ БОЛЬШОЙ МЕДВЕДИЦЫ

Взаимное расположение звезд, как вы уже знаете, не меняется. Если наиболее блестящие и близкие друг к другу звезды своим расположением напоминают какую-нибудь фигуру, то их легко запомнить. Такие группы звезд еще в древности назвали созвездиями и каждому из них дали свое название.

Во всех созвездиях взаимное расположение звезд не изменяется, как не изменяется и взаимное расположение самих созвездий. Все небо, все созвездия вращаются около полюса мира. Когда мы смотрим на Полярную звезду, точнее на полюс мира, то направление нашего взгляда есть направление оси вращения звездного неба, называемой осью мира.

Созвездия на небе в древности были выделены условно - по признаку видимой близости звезд. В действительности две соседние звезды в одном созвездии могут быть удалены от нас на различные расстояния.

Созвездие Большой Медведицы по расположению своих семи наиболее ярких звезд напоминает ковш или кастрюлю. Это созвездие замечательно тем, что если провести мысленно линию через две крайние звезды в «передней стенке ковша» (см. рис.), то эта линия укажет Полярную звезду.

Во всякое время ночи можно найти на небе Большую Медведицу, только в разное время ночи и в разное время года это созвездие бывает видно то низко (в начале вечера осенью), то высоко (летом), то в восточной стороне небосвода (весной), то в западной (в конце лета). По этому созвездию можно найти Полярную звезду. Под Полярной звездой всегда и всюду на горизонте находится точка севера. Если смотреть на Полярную звезду, то лицо будет обращено к северу, за спиной будет юг, направо - восток, налево - запад.

Созвездие Большой Медведицы нужно знать не только для отыскания на горизонте точки севера, но и для начала поисков всех других созвездий.

Итак, найдите на небе характерный ковш из семи звезд, входящий в состав созвездия Большой Медведицы. Само созвездие не ограничивается только семью этими звездами. Ковш и ручка ковша - это только часть туловища и хвост воображаемой фигуры Большой Медведицы, которую в древности рисовали на звездных картах. Передняя часть туловища и морда Медведицы находятся справа от ковша, когда ручка ковша обращена влево. Они, как и лапы Большой Медведицы, образованы множеством слабых звезд 3-й, 4-й и 5-й звездной величины.

В каждом созвездии яркие звезды обозначаются буквами греческого алфавита: α (альфа), β (бета), γ (гамма), δ (дельта), ε (эпсилон), ζ (дзета), η (эта), θ (тета), ι (йота), κ (каппа), λ (ламбда), μ (ми), ν (ни), ξ (кси), ο (омикрон), π (пи), ρ (ро), σ (сигма), τ (тау), υ (ипсилон), φ (фи), χ (хи), ψ (пси), ω (омега).

Звезды ковша Большой Медведицы имеют обозначения, указанные на карте (см. выше). Все эти звезды, кроме δ (дельта) - 2-й звездной величины (δ (дельта) - 3-й величины); из них особенно интересна средняя звезда в ручке ковша. Кроме буквенного обозначения, она носит и особое имя - Мицар. Рядом с ней невооруженным глазом можно заметить слабенькую звездочку 5-й величины, называемую Алькором.

Мицар и Алькор - это наиболее легко наблюдаемая . Она была известна еще древним арабским астрономам, которые и присвоили звездам, составляющим эту пару, их имена. В переводе с арабского языка эти имена означают «Конь» (Мицар) и «Всадник» (Алькор).

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter .

Зодиакальный свет

Зодиакальный свет очень часто маскирует лунный свет и искусственный свет городов. В тихую безлунную ночь на природе вероятность того, что вы увидите зодиакальный свет, достаточно высока. Это явление наблюдается в результате отражения солнечных лучей от частиц космической пыли, окружающей Землю.

Радужная стена

Редкое атмосферное явление ещё известное как «огненная радуга» возникает при преломлении горизонтальных солнечных лучей восходящего или заходящего солнца через горизонтально расположенные кристаллики льда облаков. В результате получается своего рода стена, окрашенная в разные цвета радуги. Фото сделано в небе Вашингтона в 2006 году.

Солнечные лучи отражаются от кристалликов льда, расположенных под углом 22° по отношению к Солнцу в высотных облаках. Различное положение кристалликов льда может вызывать модификации ореола. В морозные дни может наблюдаться эффект «алмазная пыль», в этом случае солнечные лучи многократно отражаются от кристалликов льда.

Инверсионные следы самолётов

Самолётные выхлопы и вихревые потоки на больших высотах превращают частицы льда в воду. Длинные белые полосы высоко в небе не что иное, как капельки воды, находящиеся во взвешенном состоянии.

Сумеречные лучи

Солнечные лучи заходящего солнца, проходящие сквозь бреши в облаках образуют чётко-заметные отдельные пучки солнечного света. Очень часто такие подающие солнечные лучи можно видеть в различных фантастических фильмах. Это фото сделано в одном из национальных парков Юты.

Северное сияние

Северное сияние не что иное, как столкновение в верхних слоях атмосферы солнечных лучей с заряженными частицами газов магнитного поля Земли.

Звёздные следы

Наглядная демонстрация вращения Земли. Это явление незаметно обычным глазом. Чтобы получить такую фотографию необходимо поставить фотоаппарат на длинную выдержку. На снимке только единственная Полярная звезда, расположенная практически над осью Земли, остаётся почти недвижимой.

Белая радуга

Фото сделано на мосту золотые ворота в Сан-Франциско. Небольшой размер воздушных капель воды делает невозможным разложение солнечных лучей на спектры цветов, поэтому радуга только белого цвета.

Свет Будды

Это фото сделано в Китае. Явление схоже с «призраком Броккена». Солнечные лучи отражаются от атмосферных капелек воды над морем, тень посреди радужного круга из отражённых лучей – это тень самолёта.

Перевёрнута радуга

Такая необычная радуга появляется тоже в результате преломлении солнечных лучей сквозь кристаллики льда, находящиеся только в определённых частях облаков.

Очень распространённое атмосферное явление. Его можно наблюдать не только в пустыне, но и на автомобильной дороге в знойную жару. Образуется это явление в результате преломления солнечного света, через «линзу», образованную слоями более холодного (у поверхности земли) и тёплого (располагающегося выше) воздуха. Эта своеобразная линза отражает объекты, располагающиеся над линией горизонта, в данном случае небо. Фото сделано в Тюрингии (Германия).

Переливающиеся облака

Лучи заходящего солнца под прямым углом «натыкаются» на капельки воды облаков. В результате дифракции (огибание солнечными лучами капелек воды) и интерференции солнечных лучей (разложение солнечных лучей на спектры), как в Photoshop, фигура облака заливается градиентной заливкой.

След ракетных выхлопов

След от ракеты "Минотавр", выпущенной ВВС США в Калифорнии. Воздушные потоки, дующие на разных высотах с различной скоростью, вызывают искажение следа ракетных выхлопов. Атмосферные капельки воды, растаявших кристалликов льда тоже вызывают разложение солнечного света на различные цвета радуги.

Призрак Броккена, Германия

Это явление наблюдается туманным утром. Радужный солнечный диск появляется напротив солнца, в результате отражения солнечных лучей от капелек воды тумана. Любопытная треугольная тень, разрывающая радужный диск отражённых солнечных лучей не что иное как проекция верхней поверхности облаков.

Представляем Вам подборку из 20ти наиболее красивых природных феноменов, связанных с игрой света. Поистине явления природы неописуемы - это надо видеть! =)

Разделим условно все световые метаморфозы на три подгруппы. Первая - Вода и Лёд, вторая - Лучи и Тени, и третья - Световые контрасты.

Вода и Лёд

“Окологоризонтальная Дуга”

Этот феномен также известен как “огненная радуга”. Создаётся в небе, когда свет преломляется через ледяные кристаллы в перистых облаках. Явление это очень редкое, поскольку и ледяные кристаллы и солнце должны встать точно по горизонтальной линии, чтобы произошло такое эффектное преломление. Этот особенно удачный пример был запечатлён в небе над Spokane в Вашингтоне, в 2006 году

Ещё пара примеров огненной радуги

Когда солнце светит на альпиниста или другой объект сверху - тень проектируется на туман, создавая любопытно увеличенную треугольную форму. Этот эффект сопровождается своеобразным ореолом вокруг объекта - цветными световыми кругами, которые появляются непосредственно напротив солнца, когда солнечный свет отражается облаком одинаковых капелек воды. Название этот природный феномен получил из-за того, что чаще всего наблюдался именно на достаточно доступных для альпинистов невысоких немецких пиках Брокена, вследствие частых туманов в этом районе

В двух словах - это радуга вверх ногами=) Такой себе огромный разноцветный смайл на небе) Получается такое чудо за счёт преломления солнечных лучей через горизонтальные кристаллы льда в облаках определённой формы. Явление сосредоточено в зените, параллельно горизонту, диапазон цвета - от синего в районе зенита и до красного к горизонту. Феномен этот всегда в форме неполной круглой дуги; полный круг в подобной ситуации - исключительно редкая Дуга Пехотинца, которая впервые была запечатлена на плёнке в 2007 году

Туманная Дуга

Этот странный ореол был замечен с моста Золотых Ворот в Сан-Франциско - выглядел он как полностью белая радуга. Как и радуга этот феномен создаётся благодаря преломлению света через капельки воды в облаках, но, в отличие от радуги - из-за небольшого размера капелек тумана цвета как бы не хватает. Поэтому радуга получается бесцветной - просто белой) Моряки часто именуют их как “морские волки” или “туманные дуги”

Радужный ореол

Когда свет как бы рассеивается обратно (смесь отражения, преломления и дифракции) - назад к его источнику, капелькам воды в облаках, тень объекта между облаком и источником может быть разделена на цветные полосы. Glory переводится ещё как неземная красота - достаточно точное название такому прекрасному природному феномену) В некоторых частях Китая этот феномен даже называют Светом Будды - он часто сопровождается Призраком Брокена. На фото красивые цветные полосы эффектно окружают тень самолета напротив облака

Ореолы - одни из самых известных и частых оптических явлений, возникают они под множеством обликов. Наиболее часто встречается именно феномен солнечного ореола, вызванный преломлением света кристаллами льда в перистых облаках на большой высоте, а специфическая форма и ориентация кристаллов могут создать изменение в появлении ореола. Во время очень холодной погоды ореолы, сформированные кристаллами рядом с землей отражают солнечный свет между ними, посылая его в нескольких направлениях сразу - этот эффект известен как “алмазная пыль”

Когда солнце оказывается точно под правильным углом позади облаков - капельки воды в них преломляют свет, создавая интенсивный тянущийся шлейф. Окраска, как и в радуге, вызванная различными длинами световых волн - различные длины волны преломляются в разной степени, изменяя угол преломления и, следовательно, цвета света в нашем восприятии. На этом фото радужность облака сопровождается резко окрашенной радугой

Ещё несколько фотографий этого явления

Сочетание низкой Луны и темного неба часто создает лунные дуги, по существу радуги, произведенные светом луны. Появляясь в противоположном Луне конце неба, они обычно выглядят как полностью белые из-за слабой окраски, однако фотография с длинной выдержкой может захватить истинные цвета, как на этом фото, сделанном в Йосемитском национальном парке, Калифорния.

Ещё несколько фото лунной радуги

Этот феномен возникает как белое кольцо, окружающее небо, всегда на той же высоте над горизонтом, что и Солнце. Обычно удаётся уловить лишь фрагменты целой картины. Миллионы вертикально расположенных ледяных кристаллов отражают солнечные лучи по всему небу, чтобы получилось это красивое явление.

По бокам получающейся сферы часто появляются так называется ложные Солнца, как например на этом фото

Радуги могут принимать множество форм: многожественные дуги, пересекающиеся дуги, красные дуги, одинаковые дуги, дуги с окрашенными краями, темные полосы, “спицы” и многие другие, но объединяет их то, что все они делятся на цвета - красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий и фиолетовый. Помните из детства "запоминалку" расположения цветов в радуге - Каждый Охотник Желает Знать, Где Сидит Фазан?=) Радуги появляются, когда свет преломляется через капли воды в атмосфере, чаще всего во время дождя, но дымка или туман также могут создать подобные эффекты, и намного более редки, чем можно было бы вообразить. Во все времена множество различных культур приписывали радугам множество значений и объяснений, например древние греки верили, что радуги были дорогой к небесам, а ирландцы считали, что в том месте, где заканчивается радуга - лепрекон закопал свой горшок с золотом=)

Больше информации и красивых фото по радуге можно найти

Лучи и Тени

Корона - это тип плазменной атмосферы, которая окружает астрономическое тело. Cамый известный пример такого явления - корона вокруг Солнца во время полного затмения. Оно простирается в космосе на тысячи километров и содержит ионизированное железо, разогретое почти до миллиона градусов Цельсия. Во время затмения его яркий свет окружает затемненное солнце и кажется будто вокруг светила появляется корона из света

Когда затемнённые области или водопроницаемые препятствия, такие как ветви дерева или облака, фильтруют луч солнца - из лучей получаются целые колонны света, исходящие из единственного источника в небе. Явление это, часто используемое в фильмах ужасов, обычно наблюдается на рассвете или закате и может даже быть засвидетельствовано под океаном, если солнечные лучи проходят через полосы сломанного льда. Эта красивая фотография была сделана в Национальном парке Юты

Ещё несколько примеров

Fata Morgana

Взаимодействие между холодным воздухом около уровня земли и теплым воздухом сразу над ним может действовать как преломляющая линза и перевернуть вверх тормашками изображение объектов на горизонте, по которому фактическое изображение, кажется, колеблется. На этом снимке, деланном в Тюрингии, Германия, горизонт на расстоянии, кажется, вообще исчез, хотя синяя часть дороги - просто отражение неба выше горизонта. Утверждение о том, что миражи - полностью несуществующие изображения, которые являются только людям, затерявшимся в пустыне, является некорректным, вероятно перепутанным с эффектами крайнего обезвоживания, которое может вызвать галлюцинации. Миражи всегда основаны на реальных объектах, хотя верно то, что они могут казаться ближе из-за эффекта миража

Отражение света ледяными кристаллами с почти идеально горизонтальными плоскими поверхностями создает сильный луч. Источником света может быть Солнце, Луна или вообще искусственный свет. Интересная особенность заключается в том, что у столба будет цвет этого источника. На этом фото, сделанном в Финляндии, оранжевый солнечный свет на закате создает такой же оранжевый великолепный столб

Ещё парочка “солнечных столбов”)

Световые контрасты

Столкновение заряженных частиц в верхней атмосфере часто создает великолепные световые картины в полярных областях. Цвет зависит от элементного содержания частиц – большинство полярных сияний кажется зеленым или красным из-за кислорода, однако азот иногда создает глубокую синюю или фиолетовую видимость. На фото - известная Аврора Борилис или Северное сияние, названное так в честь римской богини рассвета Авроры и древнегреческого бога северного ветра Борея

А так Северное сияние выглядит из космоса

Конденсационный (инверсионный) след

Следы пара, которые следуют за самолетом через всё небо - это одни из самых ошеломляющих примеров вмешательства человека в атмосферу. Они созданы или выхлопом самолета или воздушными вихрями от крыльев и появляются только в холодных температурах на большой высоте, конденсируясь в ледяные капельки и воду. На этом фото куча инверсионных следов перекрещивает небо, создавая причудливый образец этого неприродного феномена

Высотные ветра искривляют следы ракет, и их маленькие выхлопные частицы преврящают солнечный свет в яркие переливающиеся цвета, которые иногда те же самые ветра переносят на тысячи километров, пока те окончательно не рассеются. На фото - следы ракеты Минотавр, запущенной с базы ВВС США в Ванденберге, Калифорния

Небо, как и многие другие вещи вокруг нас, рассеивает поляризованный свет, имеющий определенную электромагнитную ориентацию. Поляризация всегда перпендикулярна непосредственно световому пути и если в свете присутствует лишь одно направление поляризации - говорят, что свет линейно поляризован. Эта фотография была сделана с поляризованной линзой фильтра широкого угла, чтобы показать, насколько захватывающе выглядит электромагнитный заряд в небе. Обратите внимание, какой оттенок небо имеет около горизонта, и какой - в самом верху

Технически невидимое невооруженным глазом, это явление можно запечатлеть, оставив камеру как минимум на час, а то и на всю ночь с открытым объективом. Естественное вращение Земли заставляет звезды в небе двигаться через горизонт, создавая за собой замечательные следы. Единственная звезда в вечернем небе, которая всегда находится на одном месте - конечно же Полярная, так как она находится фактически на одной оси с Землёй и её колебания заметны только на Северном полюсе. То же самое было бы верно на юге, но нет никакой звезды, достаточно яркой для того, чтобы наблюдать аналогичный эффект

А вот и фото с полюса)

Слабый треугольный свет, замеченный в вечернем небе и простирающийся к небесам, Зодиакальный свет легко скрывается легким загрязнением атмосферы или лунным светом. Феномен этот вызывается отражением солнечного света от частиц пыли в космосе, известных как космическая пыль, следовательно его спектр абсолютно идентичен спектру Солнечной системы. Солнечное излучение заставляет частицы пыли медленно расти, создавая величественное созвездие изящно разбросанных по небу огоньков

Ответы и критерии оценивания

Задание 1

На фотографиях представлены различные небесные явления. Укажите, что за

явление изображено на каждом снимке, имея в виду, что изображения не

перевёрнутые, а наблюдения проводились из средних широт Северного

полушария Земли.

Всероссийская олимпиада школьников по астрономии 2016–2017 уч. г.

Муниципальный этап. 8–9 классы

Ответы Обращаем внимание, что в вопросе спрашивается о том, какое явление изображено на картинке (а не объект!). Исходя из этого и производится оценивание.

1) метеор (1 балл; «метеорит» или «болид» не засчитываются);

2) метеорный дождь (другой вариант – «метеорный поток») (1 балл);

3) покрытие Марса Луной (другой вариант – «покрытие планеты Луной») (1 балл);

4) заход Солнца (1 балл);

5) покрытие звезды Луной (возможен краткий вариант «покрытие») (1 балл);

6) заход Луны (возможен вариант ответа «неомения» – первое появление молодой Луны на небе после новолуния) (1 балл);

7) кольцеобразное солнечное затмение (возможен краткий вариант «солнечное затмение») (1 балл);

8) лунное затмение (1 балл);

9) открытие звезды Луной (возможен вариант «конец покрытия») (1 балл);

10) полное солнечное затмение (возможен вариант «солнечное затмение») (1 балл);



11) прохождение Венеры по диску Солнца (возможен вариант «прохождение Меркурия по диску Солнца» или «прохождение планеты по диску Солнца») (1 балл);

12) пепельный свет Луны (1 балл).

Примечание: все допустимые варианты ответов написаны в скобках.

Максимум за задание – 12 баллов.

Задание 2 На рисунках представлены фигуры нескольких созвездий. Под каждой фигурой указан её номер. Укажите в ответе название каждого созвездия (выпишите пары «номер рисунка – название на русском языке»).

2 Всероссийская олимпиада школьников по астрономии 2016–2017 уч. г.

Муниципальный этап. 8–9 классы Ответы

1) Лебедь (1 балл);

2) Орион (1 балл);

3) Геркулес (1 балл);

4) Большая Медведица (1 балл);

5) Кассиопея (1 балл);

6) Лев (1 балл);

7) Лира (1 балл);

8) Цефей (1 балл);

9) Орёл (1 балл).

Максимум за задание – 9 баллов.

3 Всероссийская олимпиада школьников по астрономии 2016–2017 уч. г.

Муниципальный этап. 8–9 классы Задание 3 Нарисуйте верную последовательность смены лунных фаз (достаточно нарисовать основные фазы) при наблюдении из средних широт Северного полушария Земли. Подпишите их названия. Рисунок начните с полнолуния, неосвещённые Солнцем части Луны заштриховывайте.

Один из возможных вариантов рисунка (2 балла за верный вариант):

Основными фазами обычно считают полнолуние, последнюю четверть, новолуние, первую четверть (3 балла). Здесь перечислены фазы Луны в том порядке, в котором они приведены на рисунке.

При отсутствии одной из фаз на рисунке снимается 1 балл. За ошибочное указание названия фазы снимается 1 балл. Оценка за задачу не может быть отрицательной.

При оценивании рисунка надо обращать внимание на то, чтобы терминатор (граница светло/темно на поверхности Луны) проходил через полюса Луны (т. е. недопустимо рисование фазы, как «откушенное яблоко»). Если это не так в ответе, оценка снижается на 1 балл.

Примечание: в решении приведён минимальный вариант рисунка. Не обязательно в конце ещё раз рисовать Луну в полнолунии.

Допустимо изображение промежуточных фаз:

Максимум за задание – 5 баллов.

4 Всероссийская олимпиада школьников по астрономии 2016–2017 уч. г.

Муниципальный этап. 8–9 классы Задание 4 Марс, находящийся в восточной квадратуре, и Луна наблюдаются в соединении. Какова фаза Луны в этот момент? Ответ объясните, приведите рисунок, на котором изобразите описываемую ситуацию.

Ответ На рисунке показаны положения всех тел, участвующих в описываемой ситуации (такой рисунок должен быть приведён в работе: 3 балла). При таком положении Луны относительно Земли и Солнца будет наблюдаться первая четверть (растущая Луна) (2 балла).

Примечание: рисунок может быть несколько иным (например, вид взаимного расположения светил на небе для наблюдателя на поверхности Земли), главное, чтобы взаимное положение тел было указано верно и было понятно, почему Луна будет именно в той фазе, что приведена в ответе.

Максимум за задание – 5 баллов.

Задание 5 С какой средней скоростью движется граница день/ночь по поверхности Луны (R = 1738 км) в районе её экватора? Ответ выразите в км/ч и округлите до целого.

Для справки: синодический период обращения Луны (период смены лунных фаз) примерно равен 29,5 суток, сидерический период обращения (период осевого вращения Луны) примерно равен 27,3 суток.

Ответ Длина экватора Луны L = 2R 2 1738 3,14 = 10 920,2 км (1 балл). Для решения задачи необходимо использовать величину синодического периода 5 Всероссийская олимпиада школьников по астрономии 2016–2017 уч. г.

Муниципальный этап. 8–9 классы обращения, т.к. за движение границы день/ночь по поверхности Луны отвечает не только вращение Луны вокруг своей оси, но и положение Солнца относительно Луны, которое меняется вследствие движения Земли по своей орбите. Период смены лунных фаз P 29,5 сут. = 708 ч (2 балла – если нет объяснения, почему использован именно этот период; 4 балла – если есть верное объяснение; за использование сидерического периода 1 балл). Значит, скорость будет V = L/P = 10 920,2/708 км/ч 15 км/ч (1 балл; этот балл ставится за вычисление скорости, в том числе и при использовании значения 27,3 – ответ при этом будет 16,7 км/ч).

Примечание: решение может быть сделано «в одну строку». Оценка при этом не снижается. За ответ без решения оценка 1 балл.

Задание 6 Есть ли на Земле такие регионы (если да, то где они находятся), где в некоторый момент времени все зодиакальные созвездия находятся на горизонте?

Ответ Как известно, зодиакальными называются созвездия, по которым проходит Солнце, т. е. которые пересекает эклиптика. Значит, нужно определить, где и когда эклиптика совпадает с горизонтом. В этот момент будут совпадать не только плоскости горизонта и эклиптики, но и полюса эклиптики с зенитом и надиром. Т. е. в этот момент один из полюсов эклиптики проходит через зенит. Координаты северного полюса эклиптики (см.

рисунок):

90° 66,5° и южного, т. к. он в противоположной точке:

90° 66,5° Точка со склонением ±66,5° кульминирует в зените на полярном круге (Северном или Южном):.

Конечно, возможны отклонения от полярного круга на несколько градусов, т. к.

созвездия – достаточно протяжённые объекты.

Оценка за задачу (полное решение – 6 баллов) складывается из правильного объяснения условия (кульминация полюса эклиптики в зените или, например, одновременная верхняя и нижняя кульминация двух противоположных точек 6 Всероссийская олимпиада школьников по астрономии 2016–2017 уч. г.

Муниципальный этап. 8–9 классы эклиптики на горизонте), при котором возможна описываемая ситуация (3 балла), верного определения широты наблюдения (2 балла), указания на то, что таких областей будет две – в Северном и Южном полушариях Земли (1 балл).

Примечание: определять координаты полюсов эклиптики, как это сделано в решении, не обязательно (их можно знать). Допустим другой ход решения.

Максимум за задание – 6 баллов.

–  –  –

2 вариант Можно не сразу подставлять численные значения в формулы, а преобразовать их, выразив период обращения через среднюю плотность Луны (величина плотности не дана в условии, но учащийся может её вычислить или знать – приближенное значение 3300 кг/м3):

–  –  –

(здесь M – масса Солнца, m – масса спутника, Tз, mз и aз – период обращения Земли вокруг Солнца, масса Земли и радиус орбиты Земли соответственно).

Возможна запись этого закона для другого набора тел, например для системы Земля – Луна (вместо системы Солнце – Земля).

Пренебрегая малыми массами по сравнению с большой, получим:

–  –  –

И период появления станции рядом с лимбом составит половину орбитального:

Оценивание Допустимы и другие способы решения. Все варианты решения должны приводить к одинаковым ответам (допустимы некоторые отклонения, связанные с тем, что в вариантах 2 и 3, а также в других вариантах могут использоваться несколько отличающиеся числовые значения).

Варианты 1 и 2. Определение длины орбиты спутника (2Rл 10 920 км) – 1 балл; определение орбитальной скорости спутника Vл – 2 балла; вычисление 8 Всероссийская олимпиада школьников по астрономии 2016–2017 уч. г.

Муниципальный этап. 8–9 классы периода обращения – 1 балл; нахождение ответа (деление орбитального периода на 2) – 2 балла.

Вариант 3. Запись 3-го закона Кеплера в уточнённой форме для участвующих в задаче тел – 2 балла (если закон записан в общем виде и на этом решение заканчивается – 1 балл).

Корректное пренебрежение малыми массами (т. е. массой спутника по сравнению с массой Луны, массой Земли по сравнению с массой Солнца, массой Луны по сравнению с массой Земли) – 1 балл (эти массы могут быть сразу опущены в формуле, балл за это всё равно выставляется). Запись выражения для периода спутника – 1 балл, нахождение ответа (деление орбитального периода на 2) – 2 балла.

За превышение точности в конечном ответе (число знаков после запятой больше двух) снимается 1 балл.

Примечание: можно не пренебрегать высотой орбиты по сравнению с радиусом Луны (численный ответ практически не изменится). Разрешается сразу воспользоваться готовой формулой для периода обращения (последняя форма записи формулы в решении в варианте 2) – оценка за это не снижается (при верных вычислениях – 4 балла за этот этап решения).

Максимум за задание – 6 баллов.

Задание 8 Предположим, учёные создали неподвижный Большой полярный телескоп для наблюдения суточного вращения звёзд непосредственно вблизи полюса мира, направив его трубу точно на северный полюс мира. Точно в центре поля зрения они обнаружили Очень Интересный Внегалактический Источник. Поле зрения этого телескопа составляет 10 угловых минут. Через сколько лет учёные не смогут больше наблюдать этот Источник с помощью этого телескопа?

Ответ Полюс мира вращается вокруг полюса эклиптики с периодом примерно Tp 26 000 лет (1 балл). Угловое расстояние между этими полюсами (2 балла) – не что иное, как 23,5° (т. е. 90° – угол наклона оси вращения Земли к плоскости эклиптики). Т. к. полюс мира движется по малому кругу небесной сферы, угловая скорость его движения относительно наблюдателя будет меньше угловой скорости вращения точки на небесном экваторе в 1/sin() раз (2 балла).

Так как изначально телескоп смотрит точно на полюс мира и на Источник, максимально возможное время наблюдения Источника составит:

15 лет (3 балла).

° Спустя это время Источник выйдет из поля зрения телескопа (полюс мира будет по-прежнему в центре поля, т. к. телескоп на Земле стоит неподвижно, 9 Всероссийская олимпиада школьников по астрономии 2016–2017 уч. г.

Муниципальный этап. 8–9 классы будучи изначально направленным на полюс мира; напомним, что полюс мира по сути – точка пересечения продолжения оси вращения Земли с небесной сферой).

Если в конечном ответе учащийся не разделяет положения полюса мира и Источника, то при верном численном ответе выставляется не более 6 баллов.

Примечание: везде в решении можно использовать cos(90-) или cos(66.5°) вместо sin(). Возможны другие решения задачи.

Максимум за задание – 8 баллов.



Предыдущая статья: Следующая статья:

© 2015 .
О сайте | Контакты
| Карта сайта