Номер 11, страница 206 - гдз по физике 9 класс учебник Изергин

Глава VI. Гравитация и Вселенная. Параграф 44. Видимое движение звёзд, Солнца и Луны - номер 11, страница 206.

Условие.

11*. Выполните экспериментальные задания 15 и 16 (с. 219).

Решение.

10. Видимое суточное движение звёзд — это кажущееся перемещение звёзд по небесной сфере, которое мы наблюдаем с Земли в течение суток. Основной и единственной причиной этого явления является вращение Земли вокруг своей оси.

Земля совершает полный оборот вокруг своей оси с запада на восток примерно за 24 часа (точнее, за звёздные сутки, которые составляют 23 часа 56 минут 4 секунды). Для наблюдателя на поверхности Земли эта система отсчёта является неподвижной, поэтому ему кажется, что вся небесная сфера вместе со всеми звёздами, Солнцем и Луной вращается в обратном направлении — с востока на запад.

Все звёзды описывают на небе круги с центром, расположенным на оси мира — воображаемой линии, проходящей через центр Земли и совпадающей с её осью вращения. Точки пересечения этой оси с небесной сферой называются полюсами мира. В Северном полушарии Северный полюс мира находится очень близко к Полярной звезде, поэтому она кажется почти неподвижной, а остальные звёзды как бы вращаются вокруг неё. Угловая скорость этого видимого вращения составляет примерно $360^\circ$ за 24 часа, или $15^\circ$ в час.

Таким образом, смена дня и ночи, восходы и заходы светил — всё это следствия осевого вращения нашей планеты.

Ответ: Причиной видимого суточного движения звёзд является осевое вращение Земли с запада на восток.

11*. Поскольку содержание экспериментальных заданий 15 и 16 со страницы 219 учебника недоступно, ниже приведено описание двух возможных экспериментов, которые могли бы быть предложены для изучения суточного движения звёзд.

Экспериментальное задание 15. Фотографирование звёздных треков.

Цель: Наглядно зафиксировать видимое суточное движение звёзд.

Оборудование: Фотоаппарат с возможностью ручной настройки выдержки (или смартфон со специальным приложением для астрофотографии), штатив.

Ход работы:

1. В ясную и безлунную ночь установите фотоаппарат на штатив.

2. Направьте объектив в сторону Северного полюса мира (в Северном полушарии — на Полярную звезду). Для этого можно использовать созвездие Большой Медведицы: мысленно проведите прямую через две крайние звезды её «ковша» (Мерак и Дубхе) и отложите на ней пять расстояний между этими звёздами. В конце этой линии вы найдёте Полярную звезду.

3. Настройте фотоаппарат: выберите ручной режим, установите максимально открытую диафрагму, сфокусируйтесь на бесконечность и установите длительную выдержку (например, от 15 до 30 минут или дольше).

4. Сделайте снимок, стараясь не сдвинуть камеру.

Наблюдения и вывод: На получившейся фотографии вы увидите, что звёзды оставили светящиеся следы (треки) в виде дуг окружностей. Центр этих окружностей будет совпадать с Северным полюсом мира, рядом с которым находится Полярная звезда (её трек будет самым коротким). Это изображение является прямым доказательством видимого вращения небесной сферы, которое, в свою очередь, обусловлено вращением Земли.

Ответ: Эксперимент по фотографированию звёздных треков позволяет визуально подтвердить факт суточного вращения небесной сферы вокруг полюса мира, что является следствием вращения Земли вокруг своей оси.

Экспериментальное задание 16. Определение угловой скорости вращения небесной сферы.

Цель: Экспериментально измерить угловую скорость видимого движения звёзд.

Оборудование: Простейший угломерный инструмент (например, сделанный из двух скрепленных планок, одна из которых может вращаться), часы с секундомером.

Ход работы:

1. Закрепите угломерный инструмент неподвижно.

2. Выберите любую яркую звезду, которая находится невысоко над горизонтом на востоке или западе, где её перемещение наиболее заметно.

3. Наведите одну планку угломера точно на выбранную звезду и зафиксируйте её положение. Запишите точное время $t_1$.

4. Не сдвигая прибор, наблюдайте за звездой. Через некоторое время (например, 10-20 минут) звезда сместится. Наведите на неё вторую, подвижную, планку угломера.

5. Зафиксируйте время второго наблюдения $t_2$.

6. Измерьте угол $\alpha$ между двумя планками. Это и будет угловое расстояние, на которое сместилась звезда за промежуток времени $\Delta t = t_2 - t_1$.

7. Рассчитайте угловую скорость видимого вращения небесной сферы по формуле:

$ \omega = \frac{\alpha}{\Delta t} $

Расчёт и вывод: Например, если за $\Delta t = 20$ минут звезда сместилась на угол $\alpha = 5^\circ$, то угловая скорость составит: $\omega = \frac{5^\circ}{20 \text{ мин}} = 0.25^\circ/\text{мин}$. Переводя в градусы в час: $0.25^\circ/\text{мин} \cdot 60 \text{ мин/ч} = 15^\circ/\text{ч}$. Полученное значение должно быть близко к теоретическому, которое равно $360^\circ / 24 \text{ ч} = 15^\circ/\text{ч}$. Этот эксперимент количественно подтверждает, что видимое вращение неба происходит с постоянной скоростью, обусловленной вращением Земли.

Ответ: Эксперимент по измерению смещения звезды за определённый промежуток времени позволяет рассчитать угловую скорость вращения небесной сферы, которая составляет примерно $15^\circ$ в час.