Проведение практических работ в курсе астрономии
| << Предыдущая |
3.5. Демонстрация Солнца на экране в затемненном помещении
Обычная демонстрация солнечной поверхности на экране, которую приходится проводить на свету, мало эффективна.
Во-первых, рассеянный дневной свет делает наблюдаемую картину мало выразительной и не отчетливой. Даже крупные солнечные пятна выглядят не резко, на них каких-либо деталей отметить не удается, не говоря уже о мелких пятнах, порах, факелах и гранулах.
Во-вторых, не удается получить на экране величину солнечного диска достаточных размеров, чтобы его было удобно наблюдать одновременно всей группе учащихся, так как при больших увеличениях изображение делается бледным и детали солнечной поверхности незаметны. Поэтому, чтобы рассмотреть небольшое изображение Солнце, учащимся приходится подходить к экрану небольшими группами. Все это требует и лишнего времени и создает неудобства в ведении урока, который организационно от этого во многом страдает. К тому же, при таком наблюдении ни о какой цветовой окраске солнечных пятен и говорить не приходится.
Один из видных советских астрономов В.В. Шаронов [140], обращая внимание наблюдателей на эти неудобства, писал:
"Гораздо лучше, когда экран и наблюдатель находятся в совершенно темном помещении и только один объектив телескопа выставляется наружу. При таких условиях даже с небольшой трубой можно добиться поразительных эффектов. В темноте глаз наблюдателя не раздражается посторонним светом и способен различать многие детали даже на очень слабом по яркости изображении Солнца. При помощи телескопа с объективом в 2-3 дюйма можно получить на большом белом экране отчетливое изображение Солнца диаметром в метр и более. Окрашенное в натуральные цвета и изобилующее самыми тонкими и нежными деталями, оно оставляет незабываемое впечатление. Ядра пятен представляются темно-малиновыми, в полутенях видны тончайшие нюанса яркости и цвета, отдельные гранулы как бы плавают в какой-то менее яркой среде... Никакое наблюдение в самый усовершенствованный окуляр никогда не покажет такой прекрасной картины, какую можно спокойно и удобно изучать на экране в хорошо затемненном помещении".
И действительно, в этом довольно образном описании картины Солнца нет преувеличения.
Диссертант, следуя рекомендации проф. В.В. Шаронова, неоднократно пользовался в своей работе такой демонстрацией. При благоприятных условиях удавалось демонстрировать эту выразительную цветную картину прямо на уроке, проектируя Солнце на экран или на потолок. Это и экономило время и позволяло проводить занятие в обычной рабочей обстановке, а не так, как это бывает под открытым небом, когда ученики толпятся вокруг телескопа. Сидя на своих местах, они видят солнечные пятна, различая в них тени и полутени, легкую рябь грануляции, а порой удается заметить и факелы.
 |
| Рис. 23. |
 |
| Рис. 24.
Зенитная призма в качестве целостата. |
Таким образом, в отличие от демонстрации на свету здесь становятся заметными новые детали на поверхности Солнца, яснее раскрывается его физическая картина. На рисунке 23 приведена примерная картина Солнца, наблюдавшаяся на одном из занятий. Способ демонстрации обычно состоял в следующем.
В хорошо затемненном физическом кабинете телескоп на штативе устанавливался у самого окна, так чтобы объективный конец трубы высовывался за опущенные двойные шторы и чтобы в него через открытое настежь окно попадал солнечный свет. Так как окна кабинета выходили на восток, то это наблюдение проводилось в утренние часы, когда Солнце еще не успевало подняться высоко.
Чтобы свет через шторы, где выходит труба, не попадал в комнату, надо добиться плотного облегания штор вокруг объективного конца трубы (это легко достигается, например, с помощью булавок). Для удобства наблюдения изображение с помощью зенитной призмы отбрасывается на потолок или на экран. Чтобы удерживать Солнце в поле зрения телескопа, последний приходится все время подправлять с помощью ведущего ключа по часовому углу.
Недостатком описанного способа является то, что наблюдения приходится ограничивать только теми часами, когда Солнце расположено достаточно удобно относительно окна комнаты. А как быть в том случае, когда Солнце близится к полудню? В это время непосредственным наведением трубы получить изображение Солнца на экране (когда телескоп стоит в помещении) не удается даже в окно, выходящее на юг. В этом случае оказалось вполне возможным воспользоваться еще одной зенитной призмой (обоймой с зеркалом, прилагаемой к телескопу), чтобы направить солнечный луч через восточное или западное окно в горизонтально расположенную трубу телескопа (рис.24). Известно, что для этой цели годятся только зеркала, хорошо отполированные и алюминированные с наружной стороны. В этой установке находящийся снаружи помощник (лаборант или один из учащихся) плавным поворотом зеркала все время должен направлять "зайчик", отброшенный зеркалом, вдоль оптической оси телескопа. Так как демонстрация занимает не более 10 минут, то эта работа не представляет больших трудностей.
Безусловно, лучшим вариантом установки для этой цели является целостат, изготовленный своими силами из тех же алюминированных зеркал, прилагаемых к телескопам. При этом, в случае необходимости, зеркала снова можно использовать в окулярной обойме, так как они легко снимаются и устанавливаются. Рисунок 25 поясняет возможную установку такого самодельного целостата при горизонтальном расположении трубы телескопа, выставленного в южное окно классной комнаты.
Как известно, зеркало целостата А вращается вокруг оси, совпадающей с осью мира, и должно делать один оборот за 48 часов. Вспомогательное зеркало В устанавливается неподвижно в точке пересечения солнечного луча, идущего от зеркала А, с оптической осью телескопа.
В качестве часового механизма, вращающего зеркало целостата, можно использовать, например, моторчик Уоррена на 2 об/мин, и червячную пару от счетчика оборотов, имеющегося на электродвигателе с ленточным тормозом (известном школьном приборе). Эти детали найти не так уж трудно. Такая установка будет иметь вид, показанный на рис. 26. Диск (I) с помощью шарнира Гука вращает ось (2) с укрепленным на ней зеркалом (3). Так как передаточное число червячной пары составляет 1:200, а мотор вращается со скоростью 2 об/мин., то для получения необходимой скорости вращения зеркала (I оборот за 48 часов), нужно, чтобы отношение диаметров фрикционной пары (4) и (5) было равно примерно 29.
В.В. Шароновым приведена еще одна установка телескопа, применявшаяся для регулярных наблюдений Солнца на одной из любительских обсерваторий. Труба телескопа снабжена двумя кольцевыми цапфами С1 и С2 (рис.27), которыми упирается в подшипники L1 и L2 и в них может свободно поворачиваться вокруг оптической оси. Установка сделана так, что ось телескопа, а значит и ось вращения, совпадает с осью мира. Над объективом телескопа укреплено плоское зеркало К, которое направляет в объектив лучи Солнца. При таком устройстве получается параллактическая установка с зеркалом наклонного типа. Чтобы следовать за Солнцем при его суточном движении по небу, нужно поворачивать трубу телескопа вокруг ее оси. Перемещение же по склонению достигается изменением наклона зеркала R.
Рис. 27. Установка
для наблюдения Солнца на экране в полной
темноте.
Телескоп располагается в отдельном павильоне так, что наружу через крышу высовывается только объективный конец трубы. Изображение Солнца получается на экране М и наблюдается в удобной обстановке в полной темноте.
Чтобы показать учащимся развитие солнечных пятен и их видимое перемещение по диску Солнца (вследствие его осевого вращения), полезно эту демонстрацию провести два-три раза. А для облегчения обработки полученных ими наблюдений солнечных пятен (при выполнении практических заданий) необходимо разъяснить, например, с помощью рис.28 и 29, какое положение занимает солнечная ось по отношению к плоскости эклиптики, как меняется видимый путь пятен по диску Солнца в зависимости от того, обращено ли Солнце к Земле своим северным или южным полюсом, или его ось перпендикулярна к лучу зрения.
Рис. 28. Положение
оси вращения Солнца и солнечного экватора в
разное время года.
Рис. 29. К понятию
гелиографической широты центра солнечного
диска.
| << Предыдущая |
|
Публикации с ключевыми словами:
диссертация - движение планет - движение Луны - движение Солнца - Солнечные пятна - Секстант - угломерный инструмент - актинометр - спектроскоп - теодолит - зрительная труба - телескоп - демонстрации - школьный атлас - численное моделирование - звездное небо - звездная карта - лабораторные работы - практические работы - курс астрономии - преподавание астрономии - методика преподавания
Публикации со словами: диссертация - движение планет - движение Луны - движение Солнца - Солнечные пятна - Секстант - угломерный инструмент - актинометр - спектроскоп - теодолит - зрительная труба - телескоп - демонстрации - школьный атлас - численное моделирование - звездное небо - звездная карта - лабораторные работы - практические работы - курс астрономии - преподавание астрономии - методика преподавания | |
См. также:
Все публикации на ту же тему >> | |
