Астрономия в туристическом походе

Редко кто может сказать, как прекрасно небо, если смотрит на него вблизи огней большого города. Выпускники факультета физической культуры, работающие в школе, смотрят на небо чаще, чем другие учителя: они ходят с учениками в походы, устраивают вылазки на природу. Привлечь внимание ребят к некоторым необычным явлениям неба учитель физкультуры мог бы не случайно, а преднамеренно, тем более что таких благодарных слушателей, как школьники среднего возраста, больше не бывает.

По этой причине учителю физкультуры в школе желательно знать: как устроено небо; зачем на нем еще в древности выделили созвездия; почему с неба срываются звезды и падают на землю; что делать, если в походе ребята нашли метеорит; какие интересные объекты можно увидеть в зрительную трубу (ее или телескоп нетрудно взять с собой в поход, ведь школьные телескопы легко разбираются на части); что делать, если вы потеряли ориентир и не знаете, куда идти; как провести небольшие научные наблюдения, не отходя далеко от костра. Ребята совсем по-другому будут смотреть на учителя физкультуры, если он сможет ответить на множество таких вопросов.

Ориентирование по солнцу

Обычно говорят, что солнце восходит на востоке и заходит на западе. Но это бывает только в такие дни года, когда день равен ночи, т.е. в дни весеннего (21 марта) и осеннего (23 сентября) равноденствия. Поэтому весной и осенью направление на север определяют по восходящему солнцу. Для этого во время рассвета нужно встать так, чтобы солнце было справа: тогда север будет прямо перед тобой, юг – сзади, а запад – слева. Ориентирование по заходящему солнцу аналогично описанному выше, только заходящее солнце должно быть точно слева (оно определяет западную сторону горизонта).

До 22 июня место восхода и захода солнца с каждым днем после равноденствия перемещается по горизонту в сторону севера. А 22 июня (день летнего солнцестояния) день у нас бывает самый длинный, а ночь – самая короткая.

Отсюда и правило ориентирования: летом в средних широтах солнце восходит на северо-востоке и заходит на северо-западе.

До дня осеннего равноденствия, когда продолжительность дня и ночи снова выравнивается, точка восхода солнца приближается к точке востока, а точка захода – к западу. После 21 сентября точки восхода и захода солнца оказываются между точками востока и юга, причем это продолжается до 22 декабря (день зимнего солнцестояния), когда у нас бывает самый короткий день и самая длинная ночь.

Отсюда еще одно правило ориентирования по солнцу в осеннее время: солнце восходит на юго-востоке и заходит на юго-западе.

Всем известно, что на протяжении года меняется и время восхода и захода солнца. В дни равноденствия солнце восходит за четверть суток (6 ч) до полудня, а заходит через 6 ч после полудня. Значит, летом солнце восходит раньше и заходит позднее, а зимой, наоборот, взойдет позднее и зайдет раньше.

В середине дня солнце занимает самое высокое положение на небе – в это время оно располагается над точкой юга.

Еще одно правило ориентирования по кульминации солнца: если в полдень встать лицом к солнцу, то наш прямой взгляд определит направление на юг.

Днем стороны света можно находить по часам, ориентируясь по солнцу (рис. 1). Положим в полдень часы горизонтально. Если продолжение часовой стрелки указывает на место горизонта под солнцем, то это будет направление на юг. Часовая стрелка циферблата должна стоять на 12, но так как с 1930 г. все часы в Советском Союзе были переведены на час вперед, то полудню будет соответствовать направление на 1 ч. Для другого времени до или после полудня часы надо повернуть горизонтально так, чтобы часовая стрелка указывала направление под солнцем. Чтобы найти юг, надо угол (или соответствующую дугу) на циферблате между часовой стрелкой направлением на 1 ч разделить пополам. Полученное направление укажет на юг.

Рис. 1. Ориентирование днем по солнцу с использованием часов

В период действия летнего времени вместо направления на 1 ч следует взять 2 ч.

Ориентирование по луне

Бывают такие ночи, когда луны на небе совсем не видно, бывают такие, когда луна видна целиком (полнолуние), бывает виден узкий серп (полумесяц). Появление узкого серпа можно заметить недалеко от заходящего солнца. В мусульманских странах, живущих по лунному календарю, до сих пор началом нового месяца считается первое появление узкого серпа луны. Со временем этот серп увеличивается, причем увеличивается и угловое расстояние от луны до солнца. Узкий серп луны, видимый вечером, расположен в западной части неба. Это дает возможность сформулировать очередное правило ориентирования, показанное на рис. 2.

Рис. 2. Ориентирование по луне

Чуть позднее, чем через неделю, луна уже выглядит как половина диска, причем во время захода солнца она располагается над точкой юга линии горизонта. Еще через неделю полный диск восходящей луны виден при заходящем солнце. Полная луна в полночь располагается над точкой юга и занимает самое высокое положение.

Еще через неделю после новолуния вид луны повторяется – видна половина диска, но своей выпуклостью он обращен на восток. Луна в последней четверти восходит около полуночи, занимая к утру место над точкой юга. К концу четвертой недели серп луны виден перед восходом солнца – значит, на востоке.

В первую и последнюю четверти луну называют соответственно растущей и стареющей. Определить ее «возраст» совсем просто: соедините «рога» луны прямой линией. Если получится буква Р – значит, луна растет, а если С, то стареет.

Чтобы понять, почему со временем меняется вид луны, надо изучить рис. 3.

Рис. 3. Схема поворота Ковша Большой Медведицы

Умение наблюдать по времени позволяет в любой час ночи ориентироваться по полной луне. Наблюдаемая за 4 ч до полуночи, она в это время расположена на 60° к востоку, так как из-за вращения Земли перемещается на 15°, т.е. на расстоянии 2/3 дуги от юга до востока. В полночь полная луна располагается над точкой юга, поэтому 3 ч спустя после полуночи она будет видна в юго-западном направлении.

Ориентирование по звездам

Наиболее простой способ ориентировки по звездам связан с Полярной звездой из созвездия Малой Медведицы. Поэтому сначала стоит познакомиться со звездами с той части неба, где она располагается.

Созвездие Большой Медведицы не заметить весьма трудно, так как ее яркие семь звезд образуют фигуру гигантского ковша. Соединим мысленно две крайние звезды Ковша лучом и продолжим его от нижней звезды Мерак через Дубхе (рис. 4), отложим на нем пятикратное расстояние между звездами, равное 5°. Конец отрезка упрется в яркую звезду, расположенную вблизи полюса мира (на 1° от него), – Полярную.

Рис. 4. Правило нахождения Полярной звезды

При суточном вращении звездного неба все остальные звезды описывают вокруг Полярной суточные круги, а она практически остается на месте.

Правило ориентировки по Полярной звезде: если мы найдем на небе Полярную звезду и встанем к ней лицом, то прямо перед нами будет север, сзади – юг, справа от нас – восток, слева – запад.

Ночью отличным ориентиром служит Большая Медведица, которая видна над горизонтом весь год. Для определения времени можно вообразить на небе стрелку, проходящую от Полярной звезды к двум крайним звездам Ковша Большой Медведицы и делающую за сутки полный оборот вокруг нее. За 1 ч стрелка поворачивается своим концом приблизительно на ширину Ковша, за 6 ч она сделает четверть полного оборота (рис. 3).

Рис. 5. Определение времени по Полярной звезде и Большой Медведице

Представим себе циферблат часов на небе с центром на месте Полярной звезды (рис. 5). По нему отсчитывают показание небесной стрелки (на рис. 5 – 6,5 ч). Небесная стрелка, связанная с Полярной звездой и Большой Медведицей, показывает время, которым мы пользуемся. Найдем номер месяца от начала года с десятыми долями: например, для 12 октября надо взять число 10,4. Полученное число складываем с показанием часов и умножаем на 2: (6,5 + 10,4) х 2 = 33,8. Это число надо вычесть из 55,3, чтобы получить время в данный момент, т.е. 55,3 – 33,8 = 21,5 ч, или 9,5 ч вечера.