Исследовательская работа - Созвездие Щит

Государственное общеобразовательное учреждение

Высшего профессионального  образования

ЛИПЕЦКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПЕДАГОГИЧЕСКИЙУНИВЕРСИТЕТ

Факультет физико-математических и компьютерных наук

Кафедра физики

 

 

 

 

 

Исследовательская работа по астрономии

Созвездие «Щит».

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент 4 курса

Группы ФИ-4

Морозов С. А.

Проверил: кандидат ф.-м. н.,

доцент Голубева О.В.

 

Липецк, 2011

 

1. Русское название созвездия: Щит.

   Латинское название  созвездия: Scutum.

   Принятое краткое  обозначение на картах: Sct.

 

2. Прямое восхождение:

от 18^h 15^m до 18^h 52^m.

Склонение: от -16° до -4°.

 

3. Щит – маленькое созвездие. Оно целиком лежит в Млечном Пути, точнее, в одном из самых плотных облаков Млечного Пути. Ближайшими соседями Щита на звездном небе являются созвездия Орла, Стрельца и Змеи.

Щит – новое созвездие южного полушария неба вблизи небесного экватора, опубликованное Яном Гевелием в его знаменитом звёздном атласе «Уранография» в 1690 году. Оно было названо в честь польского короля Яна Собеского (1629 – 1696), под предводительством которого коалиция христианских государств разгромила турецкую армию в битве под Веной 12 сентября 1683 года и остановила продвижение Османской империи в Европу.

Первоначально созвездие  имело название «Щит Собеского». Однако, как это случалось с другими созвездиями, имевшими «длинные» имена, название, данное Гевелием этому созвездию, со временем сократилось до одного слова – «Щит».

4. α-Щита – Янина (имя происходит от названия герба Яна III Собеского)

β-Щита

γ-Щита

δ-Щита (является прототипом класса переменных звёзд, называемых «переменные типа δ Щита (δ Sct))

Название звезды	Прямое восхождение	Годовое изменение	Склонение	Годовое изменение
Sct
Sct

 

День расчета: 28 февраля 2011 г.

Количество дней от начала астрономического года до дня расчета:344

Выразим 344 дня в долях  года:

Найдем интервал времени:

Найдем прямое восхождение  звезд на день расчета по формуле  , а склонение по формуле

Sct

 

 

Sct

 

 

 

5. Порядок пересчета координат самой яркой звезды из экваториальной системы в эклиптическую.

Щита

Для расчетов нам понадобятся  значения угла наклона эклиптики  к плоскости небесного меридиана и ее годовое изменение . Их мы возьмем из таблиц постоянной части астрономического календаря. Их значения равны . Для использования значения угла эклиптики нам необходимо пересчитать на данный год по формуле

 

Найдем интервал времени  :

 

 

 

Составим таблицу:

	-0,988	0,144	0,398	0,521	-0,982
	0,156	0,989	0,917	0,854	0,189

 – эклиптическая долгота.

 – эклиптическая широта .

 

 

Найдем  и полученных выражений для и . Сопоставив эти значения между собой, придем к значениям углов и :

 

 

6. Для начала пересчитаем координаты ЛГПУ под место проживания.

Координаты ЛГПУ: .

На широте Липецка длина  параллели 24350,5 км.

Длина по долготе 1014,6 км;

Длина по долготе 16,91 км;

Длина по долготе 0,28183 км.

Место проживания находится от ЛГПУ по карте на 3,8 см севернее и на 19,5 см западнее (масштаб карты 1:25000).

Следовательно:

 

Где 4,875– это , выраженная в км с учетом масштаба карты.

 

Зная значение , мы находим места проживания:

Так как средний радиус Земли , то рассчитаем длину меридиана:

 

Найдем сколько км в:

 

 

 

Переведем в км: км. Найдем сколько минут это составляет, решая пропорцию:

И теперь находим  места проживания:

Перейдем к выполнению заданий:

1. Самой яркой звездой в созвездии Щит является Sct.

Так как , то по формуле

 

выясним каким будет это  светило на данной широте:

 

Так как , Sct кульминирует к югу от зенита на зенитном расстоянии

 

а высота кульминации будет

 

В момент нижней кульминации  зенитное расстояние светила будет

 

а высота в момент нижней кульминации будет

 

Таким образом, получаем, что

 

 

 

 

2. Так как из расчетов,то рефракцию светила, рассчитаем по формуле

 

 

 

 

Величинумы не рассчитываем, т.к.

3. Расчет по времени на момент верхней кульминации.

Сначала найдем местное звездное время . Мы знаем, что , следовательно,

.

Далее высчитаем местное  среднесолнечное время  по формуле:

,

где  - звездное время, , а находится по формуле:  , где

 

Теперь мы можем найти:

 

Чтобы найти всемирное  время  воспользуемся формулой:

.

Откуда , т.е.

.

Найдем декретное время:

 

где - номер часового пояса, выраженный в часах. В нашем часовом поясе .

 

4. Подсчитаем азимуты  точек восхода и захода:

 

 

Теперь вычислим углы:

-  азимут точки захода, следовательно азимут точки захода равен

5. В верхней кульминации в момент среднесолнечной полночиSct можно видеть 30 июня.

 

7. Годичные параллаксы наиболее ярких звезд созвездия

Звезда
Sct
Sct

Для расчета расстояния до приведенных в таблице звезд  воспользуемся формулой

 

 

 

0

8. Найдем значение собственных движений наиболее ярких звёзд данного созвездия по формуле .

 

 Тангенциальная скорость рассчитывается по формуле .

Лучевые скорости звёзд равны .

Полные пространственные скорости этих звёзд рассчитываются как .

 

 

9. Видимые звёздные величины наиболее ярких звёзд. Количество звёзд, видимых в данном созвездии невооружённым глазом.

 

Содержит 28 звёзд, видимых  невооружённым глазом.

 

10. Показатели цвета наиболее ярких звезд.

 

Укажем видимый цвет каждой звезды.

 – оранжевый,

 – спектрально-двойная звезда. А, – жёлтый, В, – бело-голубой.

 11. Укажем спектральные классы наиболее ярких звезд:

 

Спектр принадлежит классу . Линии водорода не заметны среди очень интенсивных линий металлов. Линии ионизированного кальция слабеют, но линии нейтрального кальция становятся более четкими, доминируют линии нейтральных металлов. Фиолетовый конец непрерывного спектра заметно ослаблен, что свидетельствует о сильном уменьшении температуры по сравнению с ранними классами (О, В, А). Цвет звезды красноватый, как, например, у альфа Волопаса (Арктур) и альфа Тельца (Альдебаран).

 

12. Для расчета температуры звезд воспользуемся формулой

 

 

 

13. Абсолютная визуальная звездная величина находится по формуле .

 

 

 

 

_{Найдем  абсолютные болометрические  величины с помощью  формулы} 

,

.

 

14. Рассчитаем визуальные светимости по формуле

,

.

Найдем значение болометрической  светимости с помощью формулы  .

,

 .

 

15. По формуле найдем:

,

.

 

16. Для расчета диаметра звезд данного созвездия воспользуемся формулой

 

 

 

 

 

17. С помощью формулы рассчитаем среднюю плотность звезд.

,

,

,

.

 

18. Отметим избранную звезду на диаграмме Герцшпрунга-Рассела.

 

 

19. Красные гиганты – это звезды, в ядре которых уже закончилось горение водорода. Их ядро состоит из гелия, но так как температура ядерного горения гелия больше, чем температура горения водорода, то гелий не может загореться. Поскольку больше нет выделения энергии в ядре, оно перестает находиться в состоянии гидростатического равновесия и начинает быстро сжиматься и нагреваться под действием сил гравитации. Так как во время сжатия температура ядра поднимается, то оно поджигает водород в окружающем ядро тонком слое (начало горения слоевого источника).

Энергия, вырабатываемая водородным слоевым источником, выталкивает  внешние слои звезды наружу, заставляя  их расширяться и остывать. Более  холодная звезда становится краснее, однако из-за своего огромного радиуса ее светимость возрастает по сравнению со звездами главной последовательности. Сочетание невысокой температуры и большой светимости, собственно говоря, и характеризует звезду как красного гиганта. На диаграмме Герцшпрунга-Рассела звезда движется вправо и вверх и занимает место на ветви красных гигантов. Когда звезда достигает ветви гигантов, поверхностная конвективная зона расширяется вниз, до слоев, где шли ядерные реакции и при глубоком перемешивании вещества поверхностный химический состав изменяется, что подтверждается наблюдениями. Этот процесс перемешивания конвекцией внешних слоев с внутренними (подвергшимися ядерному преобразованию элементов) из-за расширения вниз конвективной зоны называется по-английски "first dredge-up".

Во время расширения оболочки ядро продолжает сжиматься и его  температура растет. Когда температура достигает примерно 100 миллионов градусов Кельвина, а плотность - 104 г/см3, гелиевое ядро загорается и начинает перерабатывать гелий в углерод (тройная гелиевая реакция или тройной альфа-процесс). После этого на диаграмме ГР звезды уйдут с ветви красных гигантов и переместятся на горизонтальную ветвь.

Звезды с доживут до стадии красных гигантов, в то время как звезды с массами меньшими чем никогда не дойдут до стадии горения гелия в ядре, так как у них никогда не будет достаточной для этого центральной температуры и плотности. Для звезд с массами меньше загорание гелия происходит взрывообразно (так называемая гелиевая вспышка). Для больших масс процесс загорания гелия происходит спокойно.

 

20. Укажем имеющиеся в данном созвездии другие астрономические объекты:

• двойные и кратные звезды

					Разделение	Созвездие	Кратность
		5,8	9,1	B3			-
		6,4	11,2	B9			3
		5,8	10,8	K0			-
		4,7	12,2	F0			3
		5,1	14,6	G5			4
		5,7	13,9	F5			-
		6,5	9,8	A2			3
		6,1	12,2	K0			3

 

• переменные звезды

				Период в сутках	Название звезды	Тип
		4,45	8,20	140,05

 

• яркие дифузные и планетарные туманности

			Размеры	Каталог
		5,5		IC1287