ư (83 * : ư?(8(@ % A)5 8%% 83/BAB44!ưC;36 B/3/> )D !8 8% #3=A % E 7/'-38 '8 /#&,,8 *!ưC'F/2,G ư 8%> /'-)H!% ;8( 33 /'-)D8 % !%E(8 38 ( * 'I4/'- *! ,-% 8% 9B #36-BA&/BJ #! #)K732!ưC @B !/ /2LM> :%A8/'-!N/'8 /8%88 *ơ'> ươ !"#$ %&' () % * +,-% ./ư 01234./ư 5- 0 67 -,ơ.27 ư 8% )9 /.27,!# * / ! !: !&;8 3! 33 ư (83 * : ư?(8(@ % A)5 8%% 83/BAB44!ưC;36 B/3/> )D !8 8% #3=A % E 7/'-38 '8 /#&,,8 *!ưC'F/2,G ư 8%> /'-)H!% ;8( 33 /'-)D8 % !%E(8 38 ( * 'I4/'- *! ,-% 8% 9B #36-BA&/BJ #! #)K732!ưC @B !/ /2LM> :%A8/'-!N/'8 /8%88 *ơ
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HCM KHOA VẬT LÝ ĐỀ TÀI THIÊN VĂN: GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm thực hiện: Nhóm 4 TP HCM, tháng 11 năm 2008 LỚP : Lý 3 CQ Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm 4 Trang 1 MỤC LỤC MỤC LỤC 1 LỜI NÓI ĐẦU 4 QUAN SÁT BÓNG CỌC MẶT TRỜI 5 I. MỤC ĐÍCH: 5 II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 5 1. Thiên cầu: 5 a. Định nghĩa: 5 b. Đặc điểm của thiên cầu: 5 c. Tính chất của thiên cầu: 6 d. Những đường điểm cơ bản trên thiên cầu: 6 2. Các hệ tọa độ: 8 a. Hệ tọa độ chân trời: 8 b. Hệ tọa độ xích đạo 1: 9 c. Hệ tọa độ xích đạo 2: 9 3. Các kiến thức liên quan đến việc quan sát: 10 a. Sự liên hệ giữa thiên cầu và địa cầu: 10 b. Phương pháp xác định xích vĩ Mặt Trời vào một ngày bất kỳ: 11 c. Sự mọc lặn và biến thiên độ cao của Mặt Trời: 13 d. Giờ Mặt Trời 14 III. THỰC HÀNH: 15 1. Mô tả dụng cụ: 15 2. Phương pháp tiến hành: 15 a. Nguyên tắc đo: 15 b. Tiến hành đo: 15 3. Kết quả - Nhận xét: 17 a. Ngày 4-11-2008: 17 b. Ngày 11-11-2008: 20 c. Ngày 15-11-2008: 22 d. Ngày 16-11-2008 23 4. Xác định phương Bắc Nam và thời điểm qua kinh tuyến trên bằng phương pháp đo bóng cọc: 25 THỰC HÀNH QUAN SÁT MẶT TRĂNG 29 IV. Tổng quan về Mặt Trăng: 29 Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm 4 Trang 2 V. Mục đích bài quan sát 30 VI. Phương án thực hành 30 1. Quan sát các pha của Mặt Trăng trong một tháng 30 2. Quan sát sự mọc trễ của Mặt Trăng 34 3. Đo góc sự mọc lệch của Mặt Trăng tại một thời điễm trong những ngày khác nhau 35 VII. Các kết quả đạt được 36 1. Quan sát các pha của Mặt Trăng trong một tháng 36 2. Đo góc về sự mọc trễ của Mặt Trăng 37 VIII. Nhận xét và đề xuất 37 1. Quan sát các pha của Mặt Trăng trong một tháng 37 2. Quan sát sự mọc trễ của Mặt Trăng. 38 3. Quan sát tính góc lệch của Mặt Trăng qua từng ngày 39 IX. Các kết quả khác 39 X. Quan sát thiên văn và con đường hình thành định luật vạn vật hấp dẫn. 43 1. Những cơ sở đầu tiên 43 2. Mô hình vũ trụ của Copernicus: 45 3. Mô hình Địa-Nhật tâm của Tycho Brahé: 46 4. Galileo – Người sáng lập vật lý hiện đại: 47 5. Johannes Kepler và các định luật chuyển động của các hành tinh: 48 6. Newton và bước cuối cùng trong việc chứng minh hệ Nhật tâm của Copernicus: 48 XI. Giới thiệu kính thiên văn dùng trong quan sát thiên văn cổ điển 50 1. "Ống kính ma thuật" của Hans Lippershey 50 2. Đến Kính Thiên văn Galile 55 3. 3. Cải tiến của Kepler 58 4. Kính thiên văn khúc xạ 63 a. Kính thiên văn vũ trụ Hubble 64 b. Đài thiên văn đầu tiên của thế giới 65 c. Kính thiên văn quang học lớn nhất thế giới 65 d. Kính thiên văn vô tuyến lớn nhất thế giới 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm 4 Trang 3 Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm 4 Trang 4 LỜI NÓI ĐẦU Trong thời gian qua cung với sự hội nhâp Quốc tế, nền thiên văn học nươc ta cũng đã có những chuyển biến to lớn. Tuy nhiên việc giảng dạy thiên văn ở các trường THPT thậm chí ở các trường Đại Học còn rất nhiều hạn chế do cơ sở vật chất, con người thiếu và yếu. Do thiếu các co sở vật chất do đó việc quan sát thiên văn điều đầu tiên để hình thành niềm đam mê sự hứng thú, các nhận thức đầu tiên của con người nên làm cho việc học thiên văn hầu như chỉ là lý thuyết suông. Điều này gây ra sự nhàm chán không kích thích được sự tìm tòi khám phá của học sinh. Với đề tài này nhóm chúng tôi hy vọng sẽ cung cấp cho các bạn một vài bài quan sát có thể dế dàng thực hiện được bằng các vật dụng trong cuộc sống thường ngày của các bạn. Từ đây hình thành long ham mê nghiên cứu khoa học của các bạn. Và cũng hy vọng đây sẽ là một tài liệu bổ ích cho các bạn trong việc đi dạy học sau này Do kiến thức thiên văn của nhóm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi có điều thiếu sót. Rất mong nhận được nhiều ý kiến đánh giá nhận xét của thầy cô và các bạn đễ các bài quan sát ngày càng hoàn thiện hơn Nhóm thực hiên: nhóm 4 Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm 4 Trang 5 QUAN SÁT BÓNG CỌC MẶT TRỜI I. MỤC ĐÍCH: • Xác định phương Bắc- Nam • Giờ Mặt Trời đi qua kinh tuyến trên • Độ biến thiên bóng cọc • Độ cao h của Mặt Trời • Xác định vĩ độ địa lý φ của Tp. Hồ Chí Minh II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 1. Thiên cầu: a. Định nghĩa: Thiên cầu là mặt cầu tưởng tượng có tâm là nơi ta quan sát, có bán kính vô cùng lớn và các thiên thể phân bố ở mặt trong quả cầu đó. b. Đặc điểm của thiên cầu: Vì có thể lấy bán kính thiên cầu vô cùng lớn, nên bán kính trái đất là rất nhỏ so với bán kính thiên cầu. Vậy nên ta có thể coi bất kỳ điểm nào trên trái đất cũng là tâm thiên cầu. Và một điểm bất kỳ nào trên thiên cầu cũng có thể tìm thấy từ những điểm khác nhau trên trái đất theo những đường song song. Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm 4 Trang 6 c. Tính chất của thiên cầu: Mặt phẳng chứa tâm thiên cầu cắt thiên cầu theo một vòng tròn lớn (vòng qua F, G). Qua hai điểm không đối tâm trên thiên cầu chỉ có thể vẽ một vòng tròn lớn (vòng qua A, B). Qua hai điểm đối tâm có thể vẽ vô số vòng tròn lớn ( qua C, D) Những mặt phẳng không qua tâm cắt mặt thiên cầu thành những vòng tròn nhỏ (r< R), (vòng qua K, L) Khoảng cách giữa hai điểm A, B trên thiên cầu được thể hiện bằng cung AB, đo bằng góc ở tâm AOB. Những cung của đường tròn lớn là khoảng cách ngắn nhất giữa các điểm trên thiên cầu. Ta có thể nói: đường thẳng trên thiên cầu là vòng tròn lớn và trên thiên cầu không thể vẽ được những đường thẳng song song. d. Những đường điểm cơ bản trên thiên cầu: Giả sử người quan sát đứng tại tâm O trên trái đất, qua đó ta vẽ thiên cầu là một mặt cầu bán kính R. Thiên đỉnh - thiên để: đường thẳng đứng đi qua điểm đầu người quan sát cắt thiên cầu tại điểm Z trên đỉnh đầu gọi là thiên đỉnh, điểm Z’ dưới chân là thiên để. Đường chân trời: mặt phẳng vuông góc với OZ ( tiếp tuyến với mặt đất) gọi là mặt phẳng chân trời. Nó cắt thiên cầu theo một vòng tròn lớn gọi là đường chân trời( vòng BĐNT) Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm 4 Trang 7 Thiên cực: do trái đất quay nên ta sẽ cảm thấy thiên cầu quay. Trục quay của thiên cầu song song với trục quay trái đất và gọi là thiên cực PP’. Thiên cực cắt thiên cầu tại hai điểm: P là thiên cực Bắc, nếu ta hướng đến nó từ trong thiên cầu sẽ thấy thiên cầu quay ngược chiều kim đồng hồ và P’ là thiên cực Nam. Xích đạo trời: mặt phẳng qua tâm O vuông góc với thiên cực PP’ gọi là xích đạo trời QQ’. Xích đạo trời chia thiên cầu thành nửa thiên cầu Bắc( chứa P) và nửa thiên cầu Nam( chứa P’). Xích đạo trời cắt đường chân trời tại hai điểm: Đông( Đ) và Tây(T). Kinh tuyến trời: là vòng tròn lớn đi qua thiên đỉnh Z và thiên cực P. Kinh tuyến cắt đường chân trời tại hai điểm Bắc và Nam. Phần kinh tuyến có chứa thiên đỉnh(BZN) gọi là kinh tuyến trên, phần chứa thiên để( BZ’N) gọi là kinh tuyến dưới. 4 điểm Đông(Đ), Bắc(B), Tây( T), Nam(N) cách đều nhau 90 o và theo thứ tự sau: nếu ta đứng tại tâm O nhìn về hướng Bắc thì tay phải là Đông, tay trái là Tây, sau lưng là Nam. Đường nửa ngày (đường Bắc Nam BN): là hình chiếu của kinh tuyến trời lên mặt phẳng chân trời lên mặt phẳng chân trời. Vòng giờ: là các vòng tròn đi qua hai thiên cực PP’ và vuông góc với xích đạo trời. Vòng thẳng đứng: là các vòng tròn lớn đi qua thiên đỉnh Z, thiên để Z’ và vuông góc với đường chân trời. Vòng nhật động: do Trái đất quay nhưng ta tưởng đứng yên nên sẽ thấy thiên cầu quay trong một ngày đêm, hay thấy các thiên thể nhật động. Khi nhật động các thiên thể sẽ vẽ nên những vòng tròn nhỏ song song với xích đạo trời. Hướng nhật động Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm 4 Trang 8 sẽ ngược với chiều quay của Trái đất tức là nếu ta đứng tại tâm O nhìn về thiên cực Bắc sẽ thấy thiên thể nhật động từ phải qua trái, hay từ Đông sang Tây. Trong một ngày đêm thiên thể sẽ mọc ở chân trời Đông, qua kinh tuyến trên; và lặn xuống chân trời Tây, và ta không quan sát được nó qua kinh tuyến dưới cho đến sự mọc tiếp vào ngày hôm sau. Ta phải chú ý hướng nhật động vì khi vẽ trên giấy ta nhìn từ ngoài thiên cầu nên hướng sẽ ngược lại. Các điểm Z, Z’, P, P’ và các điểm của đường chân trời bất động đối với người quan sát không quay cùng thiên cầu 2. Các hệ tọa độ: a. Hệ tọa độ chân trời: • Vòng cơ bản: đường chân trời, kinh tuyến trời. • Điểm cơ bản: thiên đỉnh Z, điểm Nam N. • Tọa độ: độ cao h và độ phương A. Muốn xác định tọa độ của thiên thể M trong hệ tọa độ chân trời ta làm như sau: Vẽ vòng thẳng đứng qua thiên thể M cắt đường chân trời tại điểm M’. Độ cao h của thiên thể M là cung MM’ hay góc MOM’. Độ cao h cho biết khoảng cách từ thiên thể đến đường chân trời. h có giá trị từ 0 o - 90 o . Đôi khi người ta dùng khoảng cách đỉnh Z thay cho độ cao h là cung ZM hay góc ZOM, ta có h + Z= 90 o . Độ phương A: cho biết phương hướng quan sát thiên thể. Nó bằng góc giữa vòng thẳng đứng qua điểm nam N và vòng thẳng đứng qua thiên thể M, tức cung NM’ hay góc NOM’. Độ phương A được tính từ điểm N theo chiều nhật động, từ 0 o – 360 o ( hoặc 0 o – 180 o Đông và 0 o – 180 o Tây) Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm 4 Trang 9 Đặc điểm: do nhật động vị trí của thiên thể so với đường chân trời thay đổi. Mặt khác tùy những điểm khác nhau trên Trái đất sẽ thấy vị trí của cùng một thiên thể khác đi. Như vậy hệ này phụ thuộc vào thời điểm và vị trí người quan sát, nó chỉ có giá trị thực hành quan sát. b. Hệ tọa độ xích đạo 1: Vòng cơ bản: xích đạo trời QQ’, kinh tuyến trời. Điểm cơ bản: thiên cực P, điểm cắt giữa xích đạo trời và kinh tuyến trời Q’ Tọa độ: xích vĩ δ , góc giờ t. Muốn xác định tọa độ của thiên thể M trong hệ tọa độ này ta làm như sau: từ P vẽ vòng giờ qua M cắt xích đạo trời tại M’. Xích vĩ δ của M là cung MM’ hay góc MOM’. Nó có giá trị từ 0 o - 90 o tính từ M’. Dấu dương cho Bắc thiên cầu và dấu âm cho Nam thiên cầu. Góc giờ t: là góc giữa kinh tuyến trời và vòng giờ qua thiên thể M. Hay là cung Q’M’ hoặc góc Q’OM’. Nó được tính từ Q’ theo chiều nhật động có giá trị từ 0 o – 360 o hay từ 0 h - 24 h . Đặc điểm: do nhật động thiên thể vẽ những vòng tròn nhỏ song song với xích đạo trời. Do đó xích vĩ thiên thể không thay đổi, nó cũng không phụ thuộc nơi quan sát. Nhưng góc giờ thay đổi theo nhật động và vẫn phụ thuộc nơi quan sát. c. Hệ tọa độ xích đạo 2: Vòng cơ bản: xích đạo trời QQ’ Điểm cơ bản: điểm xuân phân γ Định nghĩa điểm xuân phân γ : là một trong hai giao điểm giữa xích đạo trời và hoàng đạo. Do hoàng đạo là quĩ đạo chuyển động biểu kiến của Mặt Trời trên thiên cầu và xích đạo trời song song với xích đạo trái đất nên góc giữa hai mặt phẳng này là ε =23 o 27’. Tọa độ: xích vĩ δ , xích kinh α Muốn xác định tọa độ của thiên thể M trong hệ này ta làm như sau: Trước hết ta xác định điểm xuân phân γ . Đây là một điểm tưởng tượng, không có thật trên bầu trời, coi là giao điểm giữa hoàng đạo và xích đạo trời sao cho góc giữa chúng là 23 0 27’. Xích kinh α của thiên thể M là góc giữa vòng giờ qua γ và vòng giờ qua M tức bằng cung γ M’ hay góc γ OM’. [...]... 4 Trang 31 Th c hành quan sát thiên văn 5-11 8-10 8-11 GVHD: Th.S Tr n Qu c Hà 11-10 Nhóm 4 Trang 32 Th c hành quan sát thiên văn 12-11 15-10 15-11 GVHD: Th.S Tr n Qu c Hà 18-10 Nhóm 4 Trang 33 Th c hành quan sát thiên văn 18-11 GVHD: Th.S Tr n Qu c Hà 20-10 2 Quan sát s m c tr c a M t Trăng M i ngày vào m t th i i m xác nh (19h-12/11) m c quan sát sao cho m t ngư i quan sát v t làm m c và M t Trăng... M t Trăng b v t làm m c quan sát ánh d u v trí quan sát Lưu ý khi quan sát ch v t làm m c khơng ư c thay i v trí qua t ng ngày (v t c nh) Và ph i ch n v trí thích h p sao cho ngư i M t Trăng b che khu t v a ánh d u v trí ngư i quan sát t i v trí này Ch n mơt vài v trí sát Nhóm 4 quan sát V i m i v trí ghi l i th i i m quan sát và v trí quan Trang 34 Th c hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Tr n Qu c... c hành 1 Quan sát các pha c a M t Trăng trong m t tháng Vào m i t i ch n m t th i i m, quan sát hình d ng c a M t Trăng Nhóm 4 Trang 30 Th c hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Tr n Qu c Hà Hình ảnh của mặt trăng qua các thời điểm quan sát trong 1 tháng Ngày dương Ngày Lòch Hình chụp mặt trăng quan sát được âm Lòch 30-11 2-10 2-11 Khơng quan sát ư c (hình tương trưng) 5-10 Nhóm 4 Trang 31 Th c hành quan. .. 25 Th c hành quan sát thiên văn Sau ó v GVHD: Th.S Tr n Qu c Hà ư ng phân giác c a góc BOB’ ó là phương B c Nam Dùng la bàn ki m ch ng l i Ta th y, hai gi i x ng nhau trong ngày là 11h30ph và 11h40ph Như v y ta suy ra gi M t Tr i i qua kinh tuy n trên là: (11h30ph +11h40ph)/2 = 11h35ph Nhóm 4 Trang 26 Th c hành quan sát thiên văn Nhóm 4 GVHD: Th.S Tr n Qu c Hà Trang 27 Th c hành quan sát thiên văn GVHD:... 10h45ph 55 6106’59’’ 11h 52 62027’18’’ 11h15ph 50 63021’58’’ 8 27 ph 0 12h13ph 12h3030 Nhóm 4 Trang 17 Th c hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Tr n Qu c Hà Lúc 9h ngày 4-11 Nhóm 4 Trang 18 Th c hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Tr n Qu c Hà Lúc 10h ngày 4-11 Nhóm 4 Trang 19 Th c hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Tr n Qu c Hà Lúc 11h ngày 4-11 Nh n xét: Do i u ki n th i ti t, nhóm ch o ư c t 8h27ph n... khơng ph thu c vào nơi quan sát Tóm l i hai t a c a h này, xích vĩ và xích kinh u khơng b thay i vì nh t ng và khơng ph thu c vào nơi quan sát Vì v y h t a này ghi t a gi i các thiên th trên b u tr i trong các b n 3 Các ki n th c liên quan a nh lý v n vi c quan sát: S liên h gi a thiên c u và cao thiên c c: quan sát hp = φ Hay xích vĩ c a thiên sao và dùng trên tồn th a c u: cao c a thiên c c b ng vĩ nh... còn ch u nh hư ng c a M t Tr i nên quĩ o b nhi u lo n Hơn n a, t Trái t quan sát M t trăng thì do Trái t t quay và quay quanh M t Tr i nên quĩ o bi u ki n c a M t trăng r t ph c t p Nhóm 4 Trang 29 Th c hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Tr n Qu c Hà V M c ích bài quan sát • Quan sát các pha c a M t Trăng trong m t tháng • Kh o sát s m c tr c a M t Trăng và tính chu kỳ c a M t Trăng • o góc s m c l... ng vĩ nh b ng vĩ a lý c a nơi a lý nơi quan sát δz = φ Ch ng minh: Vì a c c song song v i thiên c c nên xích o song song v i xích o tr i Do ó t i m 0 trên Trái t có vĩ φ ( b c bán c u) s th y thiên c c b c B cao hp úng b ng φ do 2 góc này tương ng vng góc (OO’X’ = BOP) (Xem hình v 38) Nhóm 4 Trang 10 Th c hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Tr n Qu c Hà Còn i v i thiên nh Z, thì : Z0Q’ = 00’X' hay δZ... Ngày hơm sau t i ví trí ã ánh d u t i, t i th i i m ã quan sát ngày hơm qua (12-11), t i th i i m cũ (19h), ta quan sát th y M t Trăng khơng còn b v t làm m c che khu t n a, mà b l ch v bên trái kho ng 2 bàn tay Quan sát cho t i khi M t Trăng l i b ngư i che khu t b i v t làm m c (v trí ngư i quan sát khơng thay i) Ghi l i th i i m ó L p l i quan sát trong nhi u ngày v i các v trí ã ch n 3 o góc s m... : φ > 0 : nơi quan sát φ < 0 : nơi quan sát ơng b c l n tây b c ơng nam, l n tây nam B c a c u Nam a c u N u δ > (900 - |φ|) : Vòng nh t ng khơng c t ư ng chân tr i: Thiên th ho c khơng bao gi m c, ho c khơng bao gi l n Ví d : b c a c u (φ > 0) n u thiên th B c thiên o c u và th a mãn i u ki n trên (δ > 90 - φ) thì thiên th khơng bao gi l n (ln n m trên ư ng chân tr i) N u Nhóm 4 Nam thiên c u – khơng . 25 THỰC HÀNH QUAN SÁT MẶT TRĂNG 29 IV. Tổng quan về Mặt Trăng: 29 Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm 4 Trang 2 V. Mục đích bài quan sát 30 VI. Phương án thực. giới 65 d. Kính thiên văn vô tuyến lớn nhất thế giới 65 TÀI LIỆU THAM KHẢO 67 Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm 4 Trang 3 Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S. 63 0 21’58’’ 12 h 13 ph 12 h 30 30 Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm 4 Trang 18 Lúc 9h ngày 4-11 Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà Nhóm 4