Автор публикации: А. Думенко, ученица 9 класса
Муниципальное казенное общеобразовательное учреждение
«Лемешкинская средняя общеобразовательная школа»
Волгоградская область Руднянский район
село Лемешкино, улица Кирова,99
Исследовательский проект
«Исследование рельефа луны»
Выполнила: Думенко Анна,
ученица 9 класса
Руководитель: Панфёрова Елена Юрьевна,
учитель физики.
2024 год
Оглавление
Введение 3
1. Телескопические и фотографические наблюдения Луны 4
1.1. Особенности проведения телескопических и фотографических наблюдений 4
1.2. История картографии лунной поверхности по результатам телескопических и фотографических наблюдений 5
2. Практическая часть 8
Вывод 9
Список литературы 11
Приложение 1 13
Введение
В ясную ночь на небе можно увидеть много звезд и Луну. Луна – самый яркий объект после Солнца на земном небосклоне. Постоянный спутник Земли, Луна, для нас обычное явление на ночном небе, но, сколько чудес и загадок оно в себе таит! Луна волновала, волнует и будет волновать умы человечества, притягивать взоры, побуждать раскрывать тайны, которые хранит в себе.
Первым человеком, посмотревшим на Луну в телескоп, был Галилео Галилей. Ему же принадлежит и открытие лунных гор и кратеров. О Луне он писал: "Поверхность Луны не вполне гладкая, лишённая каких-либо неровностей и идеально шарообразная, как полагает одна философская школа. Напротив, эта поверхность очень неправильная, испещрённая ямами и поднятиями, в точности как и поверхность Земли, которая повсюду пересечена высокими горами и глубокими долинами".
Вдохновленный примером Галилея наш 9 класс отправился проводить телескопическое наблюдение за Луной: темные пятна и более светлые возвышенности, пики лунных гор – завораживали, но, ни я, ни мои сверстники не смогли распознать лунные объекты.
Таким образом, целью данной исследовательской работы стало: исследование рельефа Луны.
Исходя из цели проекта задачами стали:
1. Изучить особенности проведения телескопических и фотографических наблюдений.
2. Познакомиться с историей картографии лунной поверхности по результатам телескопических и фотографических наблюдений.
3. Получить фотографии поверхности Луны с помощью фотокамеры и телескопа для последующего отожествления с её изображением на лунных картах и глобусе.
4. Сравнить наблюдения лунной поверхности, проводимых школьным телескопом с современными результатами телескопических и фотографических наблюдений рельефа поверхности Луны
5. Составить путеводитель по лунной поверхности.
1. Телескопические и фотографические наблюдения Луны.
1.1. Особенности проведения телескопических и фотографических наблюдений.
Наблюдение – это целенаправленное восприятие, обусловленное задачей деятельности [19]. Данный метод исследования является основным источником информации о явлениях, формирующихся за пределами нашей планеты, в космосе.
Как наука, астрономия практически лишена возможности проведения экспериментов с объектами Вселенной, что компенсируется возможностью наблюдать и исследовать астрономические явления с помощью телескопов и фотографирования.
Телескоп - астрономический оптический прибор для наблюдения и изучения небесных светил по их электромагнитному излучению [19].
Телескопический метод наблюдения предполагает использование телескопов для непосредственного изучения объектов, например, Луны и её рельефа, планет и некоторых их спутников и др.
Фотографический метод наблюдения предполагает использование фотоаппаратов для фиксации изображений изучаемых объектов. Например, с его помощью можно фотографировать звёздное небо с целью наблюдений долгопериодических переменных звёзд и поисков новых переменных звёзд. Также фотографический метод позволяет более крупно фотографировать отдельные образования на поверхности небесных объектов.
Телескопические и фотографические наблюдения Луны имеют ряд особенностей.
Первая особенность состоит в том, что астрономические наблюдения пассивны. Мы не можем активно влиять на небесные тела и ставить опыты.
Вторая особенность - мы наблюдаем положения небесных тел и их движения с Земли, которая сама находится в сложном движении. Поэтому вид неба для земного наблюдателя зависит и от того, в каком месте Земли он находится, и от того, когда он наблюдает.
Третья особенность в том, что все небесные объекты так далеки от нас, что кажутся нам одинаково далекими, поэтому астрономы выполняют угловые измерения и уже исходя из них, делают о линейных расстояниях и размерах тел [18].
При выборе времени для наблюдения за Луной стоит учитывать условия видимости Луны в ближайший месяц. Полнолуние — не подходит для наблюдения её рельефа. В это время контраст лунных деталей минимальный, что делает почти невозможным их наблюдение. В течение «лунного месяца» (период от новолуния до новолуния) есть два наиболее благоприятных периода для наблюдения Луны:
Первый начинается вскоре после новолуния и заканчивается через два дня после первой четверти. В этот период видимость Луны приходится на вечерние часы.
Второй период начинается за два дня до последней четверти и длится почти до самого новолуния. В эти дни тени на поверхности Луны особенно длинные, что хорошо заметно на горном рельефе. Кроме того, в утренние часы атмосфера более спокойная и чистая, что обеспечивает чёткое и стабильное изображение с обилием мелких деталей.
Высота Луны над горизонтом также важна. Чем выше Луна, тем менее плотный слой воздуха преодолевает идущий от неё свет. Поэтому меньше искажений и лучше качество изображения.
1.2. История картографии лунной поверхности по результатам телескопических и фотографических наблюдений.
Первые зарисовки Луны относятся еще к неолиту, 3330-2790-х годам до нашей эры. Схематичное изображение, в котором угадываются лунные моря.
Отдельные описания поверхности встречались во многих источниках, например, в работах Демокрита и зарисовках Леонардо да Винчи. Однако, основной прорыв произошел в 1609 году, когда Галилей впервые использовал зрительную трубу для изучения небесных объектов (рисунок 1).
|
Рисунок 1. Карта Луны, созданная Галилео Галилеем, 1609 года. |
Первый инструмент, использованный астрономом, обладал небольшим увеличением — всего в три раза. Ученому удалось построить более серьезный его аналог, увеличив оптическую силу на порядок и добившись 32-х кратного увеличения. Благодаря этому, Галилей смог подтвердить, что Луна — не идеальная гладкая сфера, как считалось ранее, а обладает выраженным рельефом с горами и низменностями. По теням от гор удалось даже определить их среднюю высоту — около семи километров.
Спустя сорок лет атлас лунной поверхности опубликовал польский астроном Ян Гевелий (рисунок 2). Он был более детальным, чем карты Галилея, но все равно содержал неточности. Ученый использовал для наблюдений более серьезный телескоп с фокусным расстоянием около пяти метров.
|
Рисунок 2. Карта Яна Гевелия (1647 год). Полноразмерная карта. |
Современные названия (номенклатура) объектов лунной поверхности появились благодаря труду «Новый Альмагаст» Джованни Риччоли, иезуитского священника (рисунок 3). Опубликованная в 1651 году, книга представляла собой сборник всех современных знаний, касающихся астрономии. В ней были введены такие типы лунного рельефа, как моря и озера. Именно благодаря этой работе, в астрономии появилась традиция давать кратерам имена ученых.
|
Рисунок 3. Карта Джованни Риччоли (1651 год). Полноразмерная карта. |
Следующим серьезным прорывом стала подробная карта Луны за авторством Вильгельма Бера и Иоганна Медлера. Спустя всего пару лет была обнародована дагерротипия — один из первых способов фиксации изображений, во многом изменивший принцип составления лунных карт. Первый дагерротип Луны был получен в 1838 году Луи Дагерром.
Спустя всего полвека, в 1897 году Парижская обсерватория выпустила подробный фотографический атлас Луны. Все более поздние карты лунной поверхности были составлены уже с использованием фотографических методов.
Американским ученым Джоном Дрэпером в 1840 г. получен первый фотоснимок Луны с использованием двенадцатисантиметрового зеркального телескопа. В 1881 году Пьер Жансен составил первый детальный «Фотографический атлас Луны». В 1896-1910 годах французские астрономы М. Леви и П. Пьюзе используя фотографии, полученные на Парижской обсерватории, издали большой атлас Луны. Позже Ликская обсерватория в США издала фотоальбом Луны. А в 1960 году Дж. Койпером (США) на основе фотографических изображений поверхности Луны, полученных на крупных телескопах разных астрономических обсерваторий, составлено несколько детальных атласов.
Новый этап в развитии картографии начался с запуском в нашей стране АМС для исследования Луны. При помощи АМС «Луна-3» в 1959 году были получены первые фотографии невидимой с Земли обратной стороны Луны. В результате исследований этих фотографий в СССР был выпущен «Атлас обратной стороны Луны», где было отмечено около 4000 впервые обнаруженных образований.
2. Практическая часть.
Цель: исследование рельефа Луны.
Задачи:
1. С помощью школьного телескопа и фотокамеры провести наблюдения поверхности Луны.
2. С помощью лунных карт определить основные элементы рельефа лунной поверхности.
3. Сравнить наблюдения лунной поверхности в школьный телескоп с современными результатами телескопических и фотографических наблюдений рельефа поверхности Луны.
4. Составить путеводитель по лунной поверхности.
Дата и время наблюдений:
19 августа 2024 год (22:47 мск); 26 августа 2024 год (22:15 мск).
Ход работы:
1. Мы расположили телескоп на ровной открытой местности и зафиксировали положение трубы таким образом, чтобы Луна была видна в окуляр. Сделали фото наблюдаемого объекта (рисунок 4).
| |
Фотография Луны 19.08. 24 г. | Фотография Луны 26.08. 24 г. |
Рисунок 4. Наблюдение рельефа Луны в телескоп. | |
2. Пользуясь лунными и контурной картами установили названия отдельных образований на поверхности наблюдаемого объекта и составили путеводитель по лунной поверхности (приложение 1).
Вывод:
Результатом исследования рельефа Луны стало составления «Путеводителя по лунной поверхности». Исходя из наших наблюдений в школьный телескоп и изучения современных результатов телескопических и фотографических наблюдений рельефа поверхности Луны, отметили следующее:
Изображение Луны, даваемое телескопом, получается в зеркальном отображении. Это создаёт трудности при отождествлении наблюдаемых деталей поверхности с Лунной картой. Поэтому в путеводителе мы приводим фотографические изображение лунной поверхности в том виде, в котором они видны в телескоп.
Также мы убедились, что при выборе времени для наблюдения за Луной стоит учитывать условия видимости Луны в ближайший месяц. На фотографии сделанной в полнолуние минимальный контраст деталей, что затрудняет наблюдение. На рисунке 4 наглядно демонстрируется эта особенность. Используя фотографию Луны от 19 августа 2024 года для составления «Путеводитель по лунной поверхности» мы увеличивали ее контрастность.
Наблюдения в школьный телескоп дают лишь общее представление о рельефе лунной поверхности, в то время как результаты современных методов, позволяют рассмотреть более мелкие и точные детали.
Наблюдения в телескоп дают возможность совершить много собственных незабываемых открытий.
Вывод
В ходе исследования, мы изучили особенности проведения телескопических и фотографических наблюдении, сделав вывод, что фотографический метод астрономических наблюдений более объективен, чем визуальный, однако хаотичные движения воздушных слоев вызывают ощутимое дрожание телескопа, что, как правило, приводит к замыванию мелких деталей на снимках и обнаруживается значительно меньше подробностей, чем при обычных визуальных наблюдениях. Однако и такие фотографии могут быть полезны для исследования рельефа Луны и дальнейшего его отожествления с исторически значимыми элементами поверхности с использованием атласа.
Знакомство с историей картографии лунной поверхности по результатам телескопических и фотографических наблюдений позволило сравнить наблюдения лунной поверхности в школьный телескоп с современными результатами телескопических и фотографических наблюдений рельефа поверхности Луны. По результатам проведённой работы мы составили «Путеводитель по лунной поверхности». В путеводителе мы даём краткую справку о наблюдаемых объектах поверхности Луны, запечатлённой на фотографиях с помощью школьного телескопа.
Вышеперечисленное подтверждает, что поставленная нами цель и задачи были достигнуты.
Во время выполнения исследовательской работы я научилась анализировать и обобщать информацию, переходя от конкретных формулировок к общим. Анализировать литературу из интернет-источников. Расширила свой кругозор по выбранной теме и практические навыки использования программных продуктов Microsoft, таких как Word и PowerPoint.
Результатом моего исследования стала собранная в представленной работе информация о телескопических и фотографических наблюдениях Луны, которая может быть использована учениками 5-11 классов, в качестве дополнительной литературы при проведении телескопического наблюдения за Луной. Приобретенные знания я буду использовать в своих дальнейших телескопических наблюдениях звездного неба и хочется верить, что в следующий раз, в звёздной ночи, прильнув к телескопу, именно я смогу открыть новую тайну бескрайней Вселенной.
Список литературы:
1. «Астрономические наблюдения в школе»/ Н.К. Андреанов, А.Д. Марленский. – М; «Просвещение» 1987
2. «Астрономия». 10 кл.: учебник/ Б.А. Воронцов-Вельяминов. – М; «Просвещение» 1981.
3. «Астрономия. Атлас»/ Н.Н. Гомулина, И.П. Карачевцева, А.А. Коханов. – М; «Дрова» 2019.
4. Статья «Гримальди (лунный кратер)». Сайт «Википедия». – 2022 год. – URL: https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Гримальди_(лунный_кратер)
5. Статья «Луна: история наблюдений и исследований. Справка». Сайт «РИА Новости. Наука» - 2009 год. – URL: https://ria.ru/20090720/177936175.html
6. Статья «Кеплер». Сайт «Википедия». – 2022 год. - URL: https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Кеплер_(лунный_кратер)
7. Статья «Море Влажности». Сайт «Википедия». – 2022 год. – URL: https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Море_Влажности
8. Статья «Море Дождей». Сайт «Википедия». – 2022 год. – URL: https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Море_Дождей
9. Статья «Море Изобилия». Сайт «Википедия». – 2022 год. – https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Море_Изобилия
10. Статья «Море Нектара». Сайт «Википедия». – 2022 год. - URL: https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Море_Нектара
11. Статья «Море Облаков». Сайт «Википедия». – 2022 год. – URL: https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Море_Облаков
12. Статья «Море Паров». Сайт «Википедия». – 2022 год. - URL: https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Море_Паров
13. Статья «Море Спокойствия». Сайт «Википедия». – 2022 год. – URL: https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Море_Спокойствия
14. Статья «Море Ясности». Сайт «Википедия». – 2022 год. - URL: https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Море_Ясности
15. Статья «Прогулки по Луне: Море Кризисов». Сайт «Звездочет». – 2025 год. – URL: https://astronom.ru/article/progulki-po-lune-more-krizisov.html
16. Статья «Путеводитель по Луне». Сайт «Наблюдателям звездного неба». – 2012 год. – URL: https://vazhorov.wordpress.com/2012/05/26/slides-moon-guide/
17. Статья «Тихо (лунный кратер)». Сайт «Википедия». – 2022 год. - URL: https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Тихо_(лунный_кратер)
18. «Физика». 11 кл.: учебник/ Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин. – М; «Просвещение» 2018.
19. «Физика. Большой энциклопедический словарь»/ А.М. Прохоров. – М; «Большая Российская энциклопедия» 2015.
Приложение 1.
Путеводитель по лунной поверхности.
Гримальди - большой древний ударный кратер, расположенный на видимой стороне Луны. За длительное время своего существования кратер значительно разрушен, вал перекрыт множеством кратеров различного размера и фактически представляет собой нерегулярное кольцо холмов, пиков и хребтов [4].
Кеплер - крупный ударный кратер на видимой стороне Луны. Кратер хорошо виден даже в маленький телескоп, так как имеет систему светлых лучей, подобно кратерам Коперник и Тихо. Система лучей простирается на расстояние свыше 300 км и перекрывает лучевые системы других кратеров [6].
Море Влажности - небольшое круглое лунное море, расположенное в видимой с Земли стороны Луны. Окружающие море Влажности горы образуют границу древнего бассейна ударного происхождения. Бассейн заполнен застывшей базальтовой лавой, простирающейся местами за его границу [7].
Море Дождей - лунное море, расположенное с видимой с Земли стороны Луны. Море Дождей было образовано в результате затопления лавой большого ударного кратера, сформировавшегося в результате падения крупного метеорита или ядра кометы [8].
Море Изобилия - лунное море в восточной части видимой стороны Луны. Поверхность формировалась не единовременно, а в разные периоды. В Море Изобилия советский зонд «Луна-16» в 1970 году взял пробу лунного грунта и доставил её обратно на Землю [9].
Море Кризиса - относительно небольшое, чуть более 400 км в диаметре образование, окаймленное горными хребтами с севера, запада и юга. Сформировалось оно в период от 4,5 до 3,8 млрд. лет назад [15].
Море Нектара - небольшое лунное море, расположенное около Моря Изобилия, с которым соединяется Заливом Суровости [10].
Море Облаков - лунное море, расположенное на видимой стороне Луны. Материковая местность к юго-востоку от Моря Облаков стала первой областью, снимки которой были получены [11].
Море Паров - лунное море, расположенное на видимой стороне Луны. Название морю дал итальянский астроном Джованни Баттиста Риччоли [12].
Море Спокойствия - море на видимой стороне Луны. NASA обнаружило подземные пещеры в Море Спокойствия. Речь идет о лавовых трубках — своеобразных туннелях естественного происхождения, образованных потоками расплавленной породы миллиарды лет назад, когда Луна была юной и бурлящей [13].
Море Ясности — лунное море ударного происхождения, расположенное на видимой стороне Луны. Название этого моря связано с хорошей погодой и было введено астрономом Джованни Риччоли [14].
Тихо - 85-километровый ударный кратер на Луне, в южной части видимой стороны. Назван в честь датского астронома и алхимика XVI века Тихо Браге. Это один из наиболее интересных лунных кратеров: он окружён самой заметной на Луне системой светлых лучей, простирающихся на тысячи километров. Особенно хорошо они видны в полнолуние, но различимы и тогда, когда освещены только светом Земли [17].
