3.Определение азимута земного предмета

4. Определение зенитного расстояния земного предмета и места зенита на круге.

5. Определение широты по Полярной звезде

6. Определение широты по наблюдениям Солнца

№ 13. Годичное движение Земли: смена времен года и распределение тепловых поясов.

№ 74. Видимое и истинное движение планет.

№ 15. Вычисление эфемериды малой планеты

16. Астрономическая труба и наблюдения отдельных небесных объектов

№17. Специальные наблюдения в телескоп.

№ 18. Фотография звездного неба.

Звездный атлас

№ 19. Определение лучевых скоростей светила

№ 20. Физические характеристики звезд

№21. Диаграмма Ресселла

Практические работы к методике преподавания астрономии в средней школе.

Гномон. Солнечные часы

Высотомер или эклиметр

Модель небесной сферы

Теллурий

Фазы Луны и затмения

Подвижная карта звездного неба

Астрономическая труба.

Приложения

1. Основные астрономические постоянные. 57

2. Превращение промежутков звёздного времени в промежутки среднего времени . . 58

3. Превращение промежутков среднего времени в промежутки звездного времени

4. Элементы орбит больших планет

5. Физические характеристики больших планет

6. Солнце. Луна

7. Положение на орбитах четырех планет

8. Список созвездий.

9. Средняя рефракция

10. Звезды первой величины . ;.

11. Каталог звезд до 3,0 звездной величины.

12. Широты и долготы городов СССР.

13. Части для монтировки подвижной карты вклейка

14, Карта экваториальной полосы звездного неба вклейка

15. Стереографическая сетка для графического решения задач сферической астрономии. вклейка

16. Разность между эксцентрической и средней аномалиями 76

17. Главнейшие фраунгоферовы линии солнечного спектра 83

18. Спектры звезд различных классов 85

19. Диаграмма Ресселла . вклейка

20. Допплеровское смещение линий в спектре звезды 87

21. Фотография кометы. —

22—23. Полукруг для высотомера. Циферблат для солнечных часов . . 89

24. Транспортиры для плоскостей меридиана и горизонта 91

ПРЕДИСЛОВИЕ

Содержание практических занятий не может и не должно охватывать все части курса в одинаковой мере. Целесообразно выделить те вопросы, которые или представляют наибольшие трудности для понимания (и в то же время требуют того, чтобы студенты их хорошо усвоили), или необходимы для приобретения студентами определенных приемов и навыков наблюдений, умения обращаться с инструментами, приборами.

Знакомство с небом и астрономическая ориентировка имеют большое практическое значение. И будущий преподаватель астрономии должен сам овладевать ими, чтобы дать необходимые знания нашей молодежи, у которой в огромном большинстве все астрономическое образование ограничивается средней школой.

Весь практикум, рассчитанный на 35 часов, проводится как в астрономическом кабинете (там же проводятся и лабораторные занятия), так и на астрономической обсерватории или на вышке, где студенты, помимо работы с преподавателем, должны провести самостоятельные наблюдения по установленной программе. Решение отдельных задач и примеров сведено к минимуму и поставлено в связь с лабораторными работами. Для решения числовых задач может быть также использован изданный ранее сборник за

дач по астрономии Б. А. Воронцов, Вельяминова, как при упражнениях, так и в самостоятельной работе студентов.

Каждый студент, прошедший курс астрономии в педагогическом институте, должен быть методически подготовлен к преподаванию астрономии в школе. Поэтому, помимо практических занятий по курсу астрономии, мы помещаем в конце книги описание ряда работ, имеющих в виду вооружить учителя умением изготовить своими руками или с привлечением к этому учащихся пособия и модели для преподавания астрономии в школе. Пользуясь этими пособиями, учитель может значительно оживить преподавание, поднять интерес к астрономии среди учащихся и облегчить свою работу в школе.

Нитяной микрометр представляет тонкую металлическую рамку, в которой перемещается микрометрическим винтом другая рамка с натянутой на ней нитью. Внутри первой рамки почти в точности в плоскости движения этой нити натянуты еще две нити, одна параллельно подвижной нити, другая перпендикулярно к ней. Микрометр вставляется в окулярную часть трубы так, чтобы нити были в плоскости изображения объекта и одновременно в фокусе окуляра. Для абсолютных измерений нужно знать цену деления барабана микрометра. Однако для общего знакомства с микрометром достаточно провести какие-нибудь относительные измерения, например, измерить сжатие диска Юпитера. При этом микрометр располагается так, чтобы одна его неподвижная нить шла вдоль экватора планеты, а другая (параллельная подвижной нити) параллельно оси вращения. Хорошо регулируется часовой механизм.

Подвижная нить микрометра наводится на западный, затем на восточный край диска планеты и делаются отсчеты барабана. После этого наблюдение повторяется в обратном порядке. Для измерения полярного диаметра Юпитера микрометр поворачивается на 90°. Наблюдения повторяются еще 2—3 раза.

3. Наблюдение и сравнение звездных спектров в окулярный спектроскоп.

а) Пронаблюдать звезды различного цвета (а следовательно, и различной температуры) в окулярный спектроскоп. Отметить особенности спектра каждой из наблюденных звезд и сравнить спектры между собой. Попытаться определить спектральный класс хотя бы приближенно, пользуясь таблицей спектров.

б) Рассмотреть солнечный спектр, направив на дневное небо спектроскоп, имеющийся в физическом кабинете. Разобрать структуру солнечного спектра по таблице, данной в приложениях.

Задание № 18. Фотография звездного неба.

Фотографический снимок неба можно получить любым объективом, поместив в его фокусе фотографическую пластинку. Для этого нужно только камеру установить на параллактическом штативе или прикрепить к трубе так, чтобы оптическая ось камеры была параллельна оси трубы. Каждая звезда на пластинке даст изображение в виде кружочка тем большего диаметра, чем ярче звезда. Поэтому по размерам кружочка можно судить о яркости звезд (фотометрия). На краях поля зрения изображения звезд не будут круглыми. С удалением от центра пластинки они сначала вытягиваются, а затем приобретают вид различных фигурок, вследствие наличия у объектива сферической аберрации, астигматизма, а также хроматической аберрации. В зависимости от качества объектива и его оптических свойств изображения будут более или менее правильными и большей или меньшей величины. Чем больше диаметр объектива, тем большее количество лучей 40

он захватывает от звезды и тем более слабые звезды при той же экспозиции получаются на фотопластинке. В этом смысле светосила объектива пропорциональна его площади. Масштаб изображения участка неба определяется фокусным расстоянием объектива, поскольку фотографический снимок является центральной проекцией неба на фотопластинку, помещенную в фокальной плоскости объектива.

Масштаб фотоснимка есть линейная длина изображения дуги в 1°, приближенно равная ^г/₅₇ фокусного расстояния объектива F, выраженного в миллиметрах. Аналогично подсчитываются и размеры изображения:

d_MM = d радиан • F_MM

В зависимости от яркости и характера объекта и от требуемого масштаба снимка в астрономии применяются самые различные объективы, начиная от обычного фотографического и кончая гигантскими телескопами, в фокусе которых ставится пластинка.

Большие экспозиции (часто несколько часов) требуют контроля со стороны наблюдателя за ходом часового механизма. Для этого параллельно с фотографической камерой устанавливается жестко с ней связанная контрольная ведущая труба. В течение всей экспозиции на кресте нитей в окуляре контрольной трубы наблюдатель держит звезду или фотографируемый объект, контролируя и поправляя ключами ход часового механизма.

1. Фотографирование участка неба.

Требуется получить самостоятельно фотографический снимок участка неба короткофокусной камерой.

Порядок действий:

1. Подготовка инструмента: а) фотографическая камера прикрепляется к трубе, установленной на параллактическом штати ве так, чтобы оптические оси фотокамеры и трубы были параллельны; проверка делается по любой яркой звезде, по Луне и т. п.;

б) фокусировка камеры достаточно точно делается непосредственно глазом, при рассматривании изображения звезды на матовом стекле в лупу через синий светофильтр; матовое стекло можно заменить отфиксированной фотографической пластинкой;

в) регулировка часового механизма; прежде чем приступить к фотографированию нужно проверить скорость хода часового механизма по любой звезде; если точно отрегулировать не удается, то лучше пустить механизм немного медленнее суточного движения с тем, чтобы во время экспозиции подгонять его ключом;

г) проверить, как стоит люк купола и завести часовой механизм;

д) установить сетку нитей в окуляре так, чтобы одна из нитей была параллельна суточному движению;

е) проверить часы.

2. Выбор участка неба и времени фотографирования. Берется такое положение, при котором выбранный участок находится недалеко от меридиана (не более 3—4 часов) и только лишь в исключительных случаях (например, появление кометы) фотографирование приходится вести при любом положении трубы. Экспозиция для участка неба, если предполагается получить возможно больше слабых звезд, должна быть порядка часа и более. При фотографировании участка неба с малой планетой производится три последовательные экспозиции (на одной пластинке) продолжительностью 15—20 минут с промежутками между снимками около 20 минут.

3. Наблюдения. При фотографировании в башне может гореть лишь слабый красный свет. Лучше работать с ручным фонариком, закрытым красной бумагой, держа его около тетради.

Порядок действий:

1. Открывается затвор камеры и отмечается момент по часам.

2. Наблюдатель следит за ходом часового механизма в течение всей экспозиции, поправляя положение инструмента ключом по часовому углу. Звезду, которая находится приблизительно в середине фотографируемого участка, так называемую ведущую звезду наблюдатель должен держать на нити, направленной по кругу склонения.

3. При окончании экспозиции сначала закрывается затвор камеры, затем записывается момент окончания экспозиции и все неполадки, происшедшие во время фотографирования. После этого закрывается и вынимается кассета, и только тогда зажигается в башне свет.

Проявление снимка можно делать обычным неконтрастным проявителем. Пластинка кладется в ванну и сразу заливается раствором проявителя. Если проявляется несколько пластинок, то для каждой берется новая порция раствора. Освещение комнаты при проявлении должно быть слабым; пластинки нужно прикрывать от света картонкой. Ход проявления не контролируется как обычно, — на мокрой пластинке звезд не видно, а вынимание пластинки из проявителя увеличивает вуаль. Проявление ведется по часам столько времени, сколько нужно для полного выявления всех деталей в темных частях обычного снимка. Когда проявление закончено, то пластинка становится сероватой, а, в случае фотографирования в лунную ночь, — густо серой.

Фиксируется пластинка обычным фиксажем до полного исчезновения всяких следов вуали (рекомендуется пластинку несколько передержать в фиксаже) и затем хорошо промывается.

Пластинка обычно сушится на свободном воздухе или в вытяжном шкафу без подогрева и других подобных ускоригелей во избежание деформации желатинового слоя.

Перед проявлением на эмульсионной стороне в углу пластинки карандашом делается надпись: дата, объект, время снимка и продолжительность экспозиции. После окончания фотографи- 42

ческой обработки пластинки тушью также на ее эмульсионной стороне делается полная аннотация: дата наблюдения, начало и продолжительность экспозиции, фотографируемый объект (комета, новая звезда, планета и т. п.), приближенные координаты ведущей звезды (центра пластинки), диаметр и фокусное расстояние объектива, сорт пластинок.

2. Относительное определение координат светила.

Задача состоит в том, чтобы, пользуясь звездным атласом, определить приближенные экваториальные координаты светила, снятого на фотографическую пластинку.

а) Рассмотреть фотографию участка неба и отождествить полученные на нем звезды со звездной картой.

Рассматривать фотографическую пластинку нужно с ее стеклянной стороны, чтобы она была прямым, а не зеркальным изображением снятого участка неба. На стеклянной же стороне в процессе работы можно делать чернилами необходимые пометки. Никаких пометок на эмульсионной стороне делать не допускается.

Для отождествления звезд нужно найти по координатам ведущей звезды (центр пластинки) соответствующую карту атласа. Рассчитать масштаб снимка по фокусному расстоянию объектива и определить, какую площадь неба по карте покрывает пластинка. Отождествление звезд начать со сравнения конфигураций ярких звезд, а затем перейти к более слабым.

Пользуясь обозначением звездных величин на карте, найти звезды второй, третьей и т. д. звездной величины на пластинке. Определить по ним звездную величину изучаемого объекта.

б) Определить приближенно координаты светила с помощью известных (имеющихся в атласе) звезд.

Указание. Для приближенного определения координат светила, его нужно нанести на звездные карты на глаз, пользуясь конфигурацией близлежащих к нему звезд. По сетке карты отсчитать его координаты. Приближенные координаты светила определяются таким путем в случае необходимости получения быстрых сведений о вновь открытой комете, новой звезде и т. п.

В приложениях дана фотография кометы к этой работе.

Для определения точных координат объекта на специальном измерительном приборе определяется положение светила по отношению к тем звездам (опорным звездам), координаты которых уже известны тем или иным способом. Для относительного определения координат светил в настоящее время фотография получила очень широкое распространение.

Координаты объекта, определенные по звездному атласу, будут, очевидно, относиться к тому году (к той эпохе), для которого построена сетка атласа. Чтобы координаты соответствовали времени снимка, нужно учесть влияние прецессии, а при точных измерениях — также нутации и аберрации.

К заданию № 18. Звездный атлас.

Общая звездная карта служит лишь для общей ориентировки среди созвездий и для выяснения расположения их над горизонтом.

Когда приходится вести наблюдения с биноклем, с астрономической трубой или с измерительными инструментами, или же фотографировать небо, тогда общая карта недостаточна и нужно пользоваться звездным атласом. Звездный атлас изображает небо по участкам, а потому с меньшим искажением, чем это может дать общая карта. В атласе наносятся звезды более слабые. В зависимости от задач, для которых составлен данный атлас, он может быть более и менее подробным. Например, звездный атлас проф. А. А. Михайлова, который служит для первоначального знакомства с небом и первых астрономических наблюдений, состоит из четырех карт и содержит все звезды, видимые невооруженным глазом. Этим атласом удобно пользоваться и при наблюдениях в телескоп для отыскания того участка неба, который предположено наблюдать и который иногда требуется еще изучить предварительно перед наблюдением по другому — более полному атласу. Для работ с трубой может служить другой атлас проф.А. А. Михайлова, содержащий звезды уже до 7,5-й звездной величины. Есть и другие звездные атласы. При работе астроному специалисту приходится пользоваться часто атласом значительно более подробным, составленным Аргеландером в 1877 г. Этот атлас «Боннское обозрение северного звездного неба» содержит звезды до 9—10-й звездной величины. Этим атласом пользуются, например, для определения приближенных координат вновь открытой кометы или новой звезды. Для фотографических работ имеется международный звездный атлас «Карта неба», составленный из отпечатков с пластинок с заснятыми отдельными участками неба. В этом атласе имеются звезды до 17-й звездной величины.

При практической работе с атласом, если даны координаты светила, его найти можно сразу же в атласе. Если же указано только созвездие, в котором данное светило находится, то, чтобы не перелистывать всего атласа (а в полных атласах созвездий не указано), нужно отыскать данное созвездие на общей звездной карте, приближенно отсчитать координаты и тогда уже по этим координатам искать карту атласа, содержащую данный участок неба.

Задание № 19. Определение лучевых скоростей светил.

Лучевая скорость звезды — это есть та слагающая ее скорости, которая направлена по лучу зрения наблюдателя. На основании принципа Допплера можно связать формулой изменение длины волны в спектре светила (смещение спектральной линии) и его скорость по лучу зрения наблюдателя:

Д1=Х- С

где с — скорость света, v — лучевая скорость светила, 1 — нормальная длина волны, ДХ—смещение линии.

Используя такое смещение спектральных линий, можно определить лучевую скорость светила независимо от его расстояния, а также от того, излучает ли светило собственный свет или его свет есть отраженный солнечный свет (планеты).

Для того чтобы найти величину смещения спектральных линий от их нормального положения, тем же инструментом на той же пластинке фотографируется неподвижный источник света, обычно спектр железа (вольтовой дуги с железными электродами), или какого-нибудь другого элемента (например от гейслеровой трубки), или же спектр другой звезды, лучевая скорость которой известна.

Определение лучевых скоростей сводится к измерению величины сдвига линий в спектре объекта по отношению к нормальному положению этих линий.

При определении относительной скорости компонентов двойной звезды измеряется величина максимального расхождения (раздвоения) линий в спектре этой звезды. В этом случае спектр сравнения не нужен.

а) Провести определение относительных скоростей компонентов двойной звезды по ее спектру;

б) определить лучевую скорость звезды по ее спектру и спектру сравнения (приложение 20).

Порядок действий:

1. Отождествить линии в спектре изучаемой звезды, пользуясь серией водородных линий в ее спектре (серия Бальмера), линиями ионизированного кальция (Н и /<) и др. элементов;

2. Измерить величину смещения линий звезды по отношению к таким же линиям спектра сравнения; если в спектре сравнения нет линий того же элемента, то измерить положение линий спектра звезды относительно любых ближайших известных линий спектра сравнения и вычислить их отклонение от нормального положения; в случае двойной звезды измерить величину раздвоения линий:

3. Вычислить лучевую скорость.

Указание. Необходимо, пользуясь длинами волн известных линий, например водорода и кальция, предварительно определить масштаб снимка, который необходим для перевода измеренного в миллиметрах сдвига в ангстремы (в которых выражена длина волны).

Задание № 20. Физические характеристики звезд.

1. Абсолютная величина звезды.

Абсолютная величина звезды есть ее звездная величина на расстоянии 10 парсек. Абсолютная величина М звезды вычисляется по ее видимой величине т и параллаксу п по следующей формуле:

Л4=п1+54-5 log л.

Абсолютная величина звезды позволяет сравнивать различные звезды между собой по их действительной яркости. Поэтому в вопросах физической природы звезд она является существенной характеристикой.

1. Выбрав из списка две звезды, вычислить их абсолютные величины. Вычислить абсолютную величину Солнца.

Звездная величина звезды есть условное выражение ее яркости. С яркостью звезды звездная величина связана уравнением (основное фотометрическое уравнение):

lg р=0,4 (т₂—mJ

2. Вычислить, во сколько раз звезды 1-й величины ярче звезд 6-й величины.

Вычислить, во сколько раз видимая яркость Солнца больше видимой яркости звезд 1-й величины.

3. Вычислить действительное отношение яркостей избранных звезд к яркости Солнца.

2. Спектральная классификация звезд.

Характер спектра звезды зависит от ее физических особенностей и в первую очередь от ее температуры. Поэтому спектр звезды дает возможность наиболее полно изучить ее физические особенности. Располагая спектры звезд по нисходящей линии их температур, можно проследить, как изменяется постепенно вид спектра не только в отношении ослабления его фиолетового конца, но и по развитию или ослабеванию тех или иных линий.

Все звезды по их спектрам можно разделить на спектральные классы. Общепринятая в настоящее время классификация звездных спектров разработана Гарвардской обсерваторией (г. Кембридж, США). Каждый спектральный класс имеет подразделения, обозначаемые цифрами, поставленными при букве, обозначающей спектральный класс.

Определить спектральные классы по спектрограммам двух избранных звезд, пользуясь для этого таблицей спектральной классификации (см. приложения, а также постоянную часть «Астрономического календаря»). Рассмотреть, как изменяется характер линий водорода с понижением температуры звезды, для какого класса наиболее яркими являются линии ионизированного кальция И и К и как развиваются линии железа и других металлов и полос химических соединений в последних классах, соответствующих наиболее низким температурам звезд.

Дополнительно рассмотреть по снимкам спектры новой звезды и спектр газовой туманности.

Задание № 21. Диаграмма Ресселла.

Диаграмма Ресселла представляет собой график, на котором нанесены точки для всех исследованных звезд по их абсолютным величинам и спектрам (температура). То обстоятельство, что все звезды на диаграмме занимают ограниченные области, показывает, что в действительности имеет место лишь определенное соотношение между яркостью и температурой звезды. Различие яркости звезд одинаковой температуры обусловлено различием их размеров, но поскольку массы звезд различаются мало, то различие размеров соответствует различным плотностям звезд.

Как показывает диаграмма, красная звезда может быть или большой и мало плотной (звезда-гигант) или значительно более плотной и малого размера (звезда-карлик). Массы звезд, как видно из диаграммы, различаются между собой в сравнительно узких пределах. Нанося на диаграмму Ресселла линии равных масс, радиусов и плотностей звезд, можно получить диаграмму всех основных характеристик звезд.

Найти место на диаграмме Ресселла нескольких избранных звезд, пользуясь их абсолютной звездной величиной и спектральным классом (можно взять звезды, рассмотренные в задании 20). Отсчитать по диаграмме Ресселла их радиусы, плотности и массы. Сравнить эти звезды по всем их полученным характеристикам с Солнцем.

Рассмотреть таблицы наиболее ярких и близких к нам звезд, обратив внимание на их вышеуказанные характеристики (таблицы даны в приложениях, их можно также взять из постоянной части «Астрономического календаря» или в учебнике астрономии для педвузов).

ПРАКТИЧЕСКИЕ РАБОТЫ К МЕТОДИКЕ ПРЕПОДАВАНИЯ АСТРОНОМИИ В СРЕДНЕЙ ШКОЛЕ

Как от преподавателя физики в школе требуется владеть физическим экспериментом, уметь пользоваться приборами, налаживать их, монтировать, производить с ними опыты (чтобы учащиеся могли иметь представление о физических явлениях непосредственным восприятием их, а не слушая только рассказ о них), так и преподавателю астрономии необходимо вооружиться уменьем использовать и самому построить простейшие приспособления и модели, которые помогли бы учащимся самим непосредственно наблюдать небесные явления и уяснить себе их действительную сущность.

Особенность астрономии заключается в том, что в ней основным источником знаний являются наблюдения над небесными явлениями так, как они протекают в природе: мы их не можем ни повторить, ни вызвать, ни ускорить, ни замедлить — одним словом, мы не можем их воспроизвести перед учащимися, когда это нам нужно, как это делает зачастую физик в аудитории или в лаборатории. Поэтому, кладя в основу преподавания непосредственные наблюдения учащимися неба, необходимо дополнить их показом моделей, на которых мы можем как бы воспроизвести подобия явлений, наблюдаемых на небе, повторяя их неоднократно перед учащимися.

Кроме того, при изучении астрономии выступают еще особые трудности, обусловливаемые самим объектом изучения. От наблюдаемых явлений приходится переходить к действительным, происходящим не так, как это нам кажется, и при том далеко не в привычных масштабах. Модели нужны для того, чтобы помочь пространственному воображению учащихся, и тем облегчить их понимание объяснений действительного положения Земли в окружающем мире.

Преподавание астрономии в советской школе имеет задачей сообщить учащимся элементарные знания по этой науке и укрепить их диалектико-материалистическое мировоззрение. Наряду с этим учащиеся должны приобрести практические навыки, которые могут оказаться им полезными в жизни (ориентировка по небесным светилам, определение времени и пр.), и познакомиться 48

с применением астрономии в социалистическом строительстве и обороне страны (картографии, мореплавании, авиации, исследовании недр земли и ископаемых ресурсов и т. д.).

Нужно поэтому, чтобы учитель астрономии в школе имел в своем распоряжении соответствующие пособия и модели, которые бы знакомили учащихся с простейшими приемами ориентировки и астрономических измерений. При этом следует иметь в виду не получение учащимися каких-либо точных результатов, а приобретение ими понятия о методах получения таких результатов и о приближенной ориентировке.

Исходя из всего этого, мы считаем необходимым включить в практикум по астрономии для студентов педагогических институтов изготовление наиболее необходимых и доступных приборов и пособий, которые они могли бы сделать в школе, привлекая к этому учащихся.

Предлагаемые работы относятся к трем видам:

1. Пособия и приборы для наблюдений — подвижная карта звездного неба, школьная астрономическая труба.

II. Модели для показа и объяснения основных явлений — модель небесной сферы, теллурий, фазы Луны и затмения, изменение вида неба для разных широт и долгот на Земле.

III. Измерительные приборы и инструменты — гномон, высотомер, солнечные часы, модель универсального инструмента.

Почти все эти работы могут быть выполнены при использовании обыденных материалов и весьма простыми средствами. Только для некоторых из них потребуются такие части, как шарообразная колба большого размера или заменяющий ее стеклянный сосуд с пробкой или оптические стекла.

Спорной может быть работа по изготовлению астрономической трубы учитывая, что труба эта не может быть высокого качества, а также и то обстоятельство, что нашей промышленностью стали выпускаться новые малые телескопы системы Максутова, которые могут быть приобретены школой. Но мы думаем, что и в этом случае будущему преподавателю следует уметь смонтировать самодельную трубу, чтобы научить этому же учащихся, проводя с ними кружковую работу и приохотить их к наблюдениям.

Весьма целесообразно связать все эти работы с проводимой студентами педвузов педагогической практикой в школе, которая должна включать и уроки по астрономии. Работы могут выполняться на обыкновенных столах. Для них не требуется никакого специального оборудования \

¹ Набор инструментов: нож, ножницы, циркуль, молоток, шило, линейка с миллиметровыми делениями, угольник, транспортир; желательно иметь отвертку, напильник, плоскогубцы, пилку.

Материалы: бумага—по возможности плотная, картон, листы или куски фанеры, мелкие и средние гвозди, булавки, проволока, резиновые шнурки, нитки.

Работы.

1. Гномон.

Вырезать из плотной бумаги или картона квадрат размерами примерно 15x15 см, в центре закрепить булавку, выверив угольником перпендикулярность ее к плоскости картона.

Расположив горизонтально плоскость гномона, двумя отметками конца тени булавки на одной и той же окружности до полудня и после полудня провести на гномоне направление меридиана.

Визированием по двум булавкам на линии меридиана наметить направление меридиана по неподвижным предметам в комнате или отметить на противоположных стенах.

Пользуясь гномоном, определить полуденную высоту Солнца.

2. Солнечные часы.

а) Экваториальные часы.

Заготовить циферблат: вырезать из картона или фанеры прямоугольник размерами примерно 8x12 см, прочертить на нем две неполные концентрические окружности радиусами 4 и 5 см из центра, находящегося на расстоянии 2 см от одной из длинных сторон и посредине между короткими сторонами (см. рисунок в приложениях); нанести между ними деления через каждые 15°; расставить числа часов, обращая внимание на то, в какой стороне циферблата ожидать тень в утренние часы и в какой — в вечерние часы.

Установить теневой указатель: в центре укрепить булавку или тонкий гвоздик перпендикулярно к циферблату острием вверх.

Установить экваториальное положение плоскости циферблата: вырезать две одинаковые прямоугольные дощечки (размер длинного катета примерно б—7 см) с острым углом, прилегающим к длинному катету, равным 90° — (для Москвы 34°), укрепить на них в наклонном положении циферблат.

б) Горизонтальные часы.

Заготовить циферблат: рассчитать для часовых делений углы по формуле tg х = sin <р. tg t, вырезав такой же, как в предыдущей задаче прямоугольник, нанести на нем деления соответственно полученным расчетам углов. Вырезать теневой указатель и укрепить его в центре круга делений с наклоном, равным широте места.

Пользуясь изготовленными часами, определить истинное солнечное время по ним, вычислить поправку на декретное время и найти, какую точность дало показание солнечных часов.

Вопросы: 1) Почему на циферблате часов дан неполный его круг? 2) Как должны быть ориентированы солнечные часы по сторонам горизонта? 3) Как должен быть направлен теневой штифт при экваториальном положении циферблата? 4) Пригодны ли экваториальные часы для зимней половины года?