Проектно-исследовательская работа «Наблюдение Солнца»

Министерство общего и профессионального образования Свердловской области

Государственное автономное профессиональное образовательное учреждение Свердловской области

«Первоуральский политехникум»

V Областная научно-практическая конференция студентов

«Путь к успеху-2018: Образование. Наука. Профессия»

Тематическое направление

«Я - исследователь»

Наблюдение Солнца

2018 год

Содержание.

стр.

Введение…………………………………………………………………………..3

Методы наблюдения Солнца…………………………………………………….4

Подготовка к наблюдениям Солнца……………………………………...4

Фотографические наблюдения Солнца…………………………………..8

Результаты наблюдения Солнца………………..………………………..11

Заключение………………………………………………………………………12

Литература……………………………………………………………………….13

Введение.

В этом учебном году в нашей техникуме начинается изучение астрономии. Я считаю, что астрономия - очень интересная наука. Меня давно интересовали небесные объекты, хотелось больше узнать об окружающей нас Вселенной.

Я считаю, что недостаточно изучать астрономию только посещая занятия в аудитории. Так как, основной метод астрономии – это наблюдение. Для более глубокого освоения этой учебной дисциплины необходимо проводить наблюдения за астрономическими объектами. Начать наблюдения я решил с самого яркого объекта на небе – Солнца.

Целью моей работы является освоение различных методов наблюдения ближайшей звезды.

Задачи:

изучить возможность наблюдения Солнца самостоятельно и с помощью оборудования кабинета физики;

наблюдать и сфотографировать Солнце, используя различные методы;

проанализировать результаты наблюдений.

Объектом моего исследования является Солнце.

Предметом исследования - методы наблюдения Солнца.

Методы наблюдения Солнца.

1. Подготовка к наблюдениям Солнца.

Солнце – самый яркий объект на небе. Настолько яркий, что наблюдать Солнце незащищённым глазом практически не возможно. Действительно, мы никогда не смотрим на Солнце, а если приходиться поднимать глаза в солнечный день, то мы непременно щуримся. Правда, можно увидеть Солнце непосредственно утром во время восхода или вечером во время заката. Когда Солнце находится невысоко на горизонтом, его лучи проходят через наибольшую толщину земной атмосферы. Это позволяет рассмотреть солнечный диск (см. рис 1).

Рис. 1 Солнце на закате

Для визуального, то есть глазом, наблюдения Солнца можно использовать фильтры. Для изготовления простейшего фильтра потребуется закоптить, например, над пламенем свечи, небольшой кусочек стекла. Также можно использовать сварочную маску. Защитное стекло сварочной маски – отличный фильтр для наблюдения Солнца, так как температура сварочной дуги сравнима с температурой поверхности Солнца.

В кабинете физики имеются поляроиды – целлулоидные плёнки, на поверхность которых нанесены кристаллы герапатита. Поляроиды преобразуют естественный свет в поляризованный. Для наблюдения такого яркого объекта как Солнце необходимо использовать два поляроида, повернув оси кристаллов перпендикулярно относительно друг друга.

Интересно также попробовать наблюдать Солнце с помощью камеры-обскура. Камера-обскура (лат. camera obscūra — «тёмная комната») — простейший вид устройства, позволяющего получать оптическое изображение объектов [4]. Представляет собой светонепроницаемый ящик с отверстием в одной из стенок и экраном (матовым стеклом или тонкой белой бумагой) на противоположной стене. Лучи света, проходя сквозь отверстие диаметром приблизительно 0,5—5 мм, создают перевёрнутое изображение на экране.

Для изготовления такого устройства я взял небольшую коробку из-под чая и проколол одну из стенок швейной иголкой. На противоположной стенке вырезал прямоугольное отверстие. В кабинете физике нашёлся небольшой кусок матового стекла. Это стекло я приклеил изнутри к стенке с прямоугольным отверстием. Камера-обскура готова (см. рис. 2).

Рис. 2 Простейшие устройства для наблюдения Солнца

Для наблюдения Солнца с помощью камеры-обскура достаточно выбрать солнечный день (см. рис. 3).

Рис. 3 Наблюдение Солнца с помощью камеры-обскура

Мне было интересно узнать, что вертикальный солнечный телескоп государственного астрономического института имени П. К. Штернберга (ГАИШ) в Москве также использует принцип камеры-обскура [5] (см. рис. 4).

Рис. 4 Вертикальный солнечный телескоп ГАИШ

Также в кабинете физики имеется телескоп-рефрактор (линзовый телескоп) с диаметром объектива 60 мм, который можно использовать для инструментальных наблюдений Солнца. Ни в коем случае нельзя наблюдать Солнце незащищённым глазом в телескоп, так как телескоп многократно усиливает световой поток. Специальных фильтров для окуляра телескопа в комплекте нет. Следовательно, можно наблюдать Солнце, в проекции на белый экран, который также имеется в кабинете физики. Для наблюдения необходимо в солнечный день выбрать площадку для размещения на штативе телескопа, окуляр вынимается и изображение Солнца через объектив с помощью регулировочных винтов телескопа направляется на экран (см. рис. 5).

Рис. 5 Наблюдения Солнца в телескоп

2. Фотографические наблюдения Солнца.

Современные фотоаппараты дают неплохие изображения Солнца (см. рис. 1). Фотографические наблюдения обладают радом преимуществ по сравнению с визуальными. Это, в первую очередь, документальность – способность фиксировать происходящие явления и процессы и долгое время сохранять полученную информацию. Во-вторых, моментальность – способность регистрировать кратковременные явления. В-третьих, панорамность – способность запечатлевать одновременно несколько объектов. А также интегральность – способность накапливать свет от слабых источников, что позволяет рассмотреть, например, тёмные пятна на Солнце [1], [2].

Солнце – очень яркий объект, поэтому лучше фотографировать его утром или вечером. На фотографии, которую я сделал, отчётливо видны две группы пятен в экваториальной области и в южной части солнечного диска (см. рис 1).

При фотографировании Солнца через защитное стекло сварочной маски, которое не пропускает ультрафиолетовое излучение, получается следующее изображение (см. рис. 6).

Рис. 6 Наблюдение Солнца через сварочную маску.

А так выглядит Солнце в поляризованном свете. Изображение получается при фотографировании через два поляроида при взаимно перпендикулярном расположении их осей (см. рис. 7).

Рис. 7 Наблюдение Солнца через поляроиды

Фотоаппарат позволяет получить увеличенное изображение Солнца в камере-обскура (см. рис. 8). Камера-обскура даёт перевёрнутое изображение.

Рис. 8 Изображение Солнца в камере-обскура

Фотография проекции солнечного диска на белый экран, полученной с помощью телескопа, позволяет рассмотреть детали на поверхности Солнца. Отчётливо видно пятно в южном полушарии вблизи края солнечного диска (см. рис. 9).

Рис. 9 Изображение Солнца, полученное с помощью телескопа

При наблюдении проекции необходимо помнить, что рефрактор переворачивает изображение, поэтому южное полушарие наблюдается вверху, а северное - снизу. Но при необходимости фотографию можно перевернуть так, как удобно.

3. Результаты наблюдения Солнца.

Применяя различные методы наблюдения Солнца, я убедился в их доступности и технической простоте. Тем не менее, современный фотоаппарат позволяет рассмотреть и зафиксировать положение тёмных пятен на солнечном диске.

Также можно наблюдать пятна на Солнце с помощью небольшого телескопа-рефрактора. Наводить телескоп на Солнце очень просто: достаточно ориентироваться по тени, которую труба телескопа отбрасывает на экран (см. рис. 5). Такой метод наблюдения позволяет рассмотреть пятна, которые представляют собой образования на 1500Со ниже температуры поверхности Солнца. Если пятен нет, то можно проверить их наличие на момент наблюдения, используя электронный ресурс [3], который показывает изображение поверхности Солнца в режиме реального времени. Вообще, период, когда я наблюдал Солнце, характеризуется малым количеством пятен и их групп, что, в свою очередь, свидетельствует о низком уровне солнечной активности в данное время.

При наблюдении Солнца через закопчённое стекло, сварочную маску, поляроиды, с помощью камеры-обскура пятен я не смог разглядеть. Очевидно, это объясняется тем, что солнечный диск виден под углом всего в 0,5о и наблюдать образования на поверхности Солнца затруднительно. А фотоаппарат и телескоп увеличивают угол наблюдения объектов.

Тем не менее, применение простейших методов развивает навык наблюдателя, учит терпеливости и аккуратности в исследовательской работе.

Заключение.

Таким образом, я освоил различные методы при наблюдении Солнца. Я считаю, что начинать астрономические наблюдения целесообразно с самого яркого объекта на небе. Эти методы вполне можно применять при изучении дисциплины «Астрономия» и другим студентам первого курса политехникума. Я планирую выступить с докладом о результатах наблюдений перед студентами моего потока.

В дальнейшем я собираюсь продолжить свои наблюдения и за другими астрономическими объектами.

Литература.

Воронцов-Вельяминов, Б. А., Страут, Е. К. Астрономия. 11 класс. Учебник. М.: Дрофа, 2013.

Страут, Е. К. Методическое пособие к учебнику «Астрономия. 11 класс» авторов Б. А. Воронцова-Вельяминова, Е. К. Страута. М.: Дрофа, 2013.

http://tesis.lebedev.ru/active_areas.html

https://ru.wikipedia.org/wiki/Камера-обскура

http://www.astronet.ru/db/msg/1214207

Наблюдение Солнца
DOCX / 356.3 Кб
Презентация
PPTX / 558.85 Кб