Thực hành quan sát thiên văn

ư  (83 * : ư?(8(@ % A)5  8%% 83/BAB44!ưC;36 B/3/> )D !8 8% #3=A %E 7/'-38 '8  /#&,,8  *!ưC'F/2,G ư 8%>/'-)
H!% ;8(33  /'-)D8 %!%E(8 38 ( * 'I4/'- *! ,-% 8% 9B  #36-BA&/BJ #!     #)K732!ưC  @B !/ /2LM>:%A8/'-!N/'8   /8%88 *ơ'>



        ươ  !"#$ %&' ()
%  * +,-% ./ư 
01
234./ư 5- 067  -,ơ.27 ư   8% )9  /.27,!# * / !  !:   !&;8 3!33 ư  (83 * : ư?(8(@ % A)5  8%% 83/BAB44!ưC;36 B/3/> )D !8 8% #3=A %E 7/'-38 '8  /#&,,8  *!ưC'F/2,G ư 8%>/'-)
H!% ;8(33  /'-)D8 %!%E(8 38 ( * 'I4/'- *! ,-% 8% 9B  #36-BA&/BJ #!     #)K732!ưC  @B !/ /2LM>:%A8/'-!N/'8   /8%88 *ơ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP HCM

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 4

QUAN SÁT BÓNG CỌC MẶT TRỜI 5

I MỤC ĐÍCH: 5

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 5

1 Thiên cầu: 5

a Định nghĩa: 5

b Đặc điểm của thiên cầu: 5

c Tính chất của thiên cầu: 6

d Những đường điểm cơ bản trên thiên cầu: 6

2 Các hệ tọa độ: 8

a Hệ tọa độ chân trời: 8

b Hệ tọa độ xích đạo 1: 9

c Hệ tọa độ xích đạo 2: 9

3 Các kiến thức liên quan đến việc quan sát: 10

a Sự liên hệ giữa thiên cầu và địa cầu: 10

b Phương pháp xác định xích vĩ Mặt Trời vào một ngày bất kỳ: 11

c Sự mọc lặn và biến thiên độ cao của Mặt Trời: 13

d Giờ Mặt Trời 14

III THỰC HÀNH: 15

1 Mô tả dụng cụ: 15

2 Phương pháp tiến hành: 15

a Nguyên tắc đo: 15

b Tiến hành đo: 15

3 Kết quả - Nhận xét: 17

a Ngày 4-11-2008: 17

b Ngày 11-11-2008: 20

c Ngày 15-11-2008: 22

d Ngày 16-11-2008 23

4 Xác định phương Bắc Nam và thời điểm qua kinh tuyến trên bằng phương pháp đo bóng cọc: 25

THỰC HÀNH QUAN SÁT MẶT TRĂNG 29

IV Tổng quan về Mặt Trăng: 29

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

V Mục đích bài quan sát 30

VI Phương án thực hành 30

1 Quan sát các pha của Mặt Trăng trong một tháng 30

2 Quan sát sự mọc trễ của Mặt Trăng 34

3 Đo góc sự mọc lệch của Mặt Trăng tại một thời điễm trong những ngày khác nhau .35

VII Các kết quả đạt được 36

1 Quan sát các pha của Mặt Trăng trong một tháng 36

2 Đo góc về sự mọc trễ của Mặt Trăng 37

VIII Nhận xét và đề xuất 37

1 Quan sát các pha của Mặt Trăng trong một tháng 37

2 Quan sát sự mọc trễ của Mặt Trăng .38

3 Quan sát tính góc lệch của Mặt Trăng qua từng ngày 39

IX Các kết quả khác 39

X Quan sát thiên văn và con đường hình thành định luật vạn vật hấp dẫn 43 1 Những cơ sở đầu tiên 43

2 Mô hình vũ trụ của Copernicus: 45

3 Mô hình Địa-Nhật tâm của Tycho Brahé: 46

4 Galileo – Người sáng lập vật lý hiện đại: 47

5 Johannes Kepler và các định luật chuyển động của các hành tinh: 48

6 Newton và bước cuối cùng trong việc chứng minh hệ Nhật tâm của Copernicus: 48

XI Giới thiệu kính thiên văn dùng trong quan sát thiên văn cổ điển 50

1 "Ống kính ma thuật" của Hans Lippershey 50

2 Đến Kính Thiên văn Galile 55

3 3 Cải tiến của Kepler 58

4 Kính thiên văn khúc xạ 63

a Kính thiên văn vũ trụ Hubble 64

b Đài thiên văn đầu tiên của thế giới 65

c Kính thiên văn quang học lớn nhất thế giới 65

d Kính thiên văn vô tuyến lớn nhất thế giới 65

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

LỜI NÓI ĐẦU

Trong thời gian qua cung với sự hội nhâp Quốc tế, nền thiên văn học nươc ta cũng đã có những chuyển biến to lớn Tuy nhiên việc giảng dạy thiên văn ở các trường THPT thậm chí ở các trường Đại Học còn rất nhiều hạn chế do cơ sở vật chất, con người thiếu và yếu Do thiếu các co sở vật chất do đó việc quan sát thiên văn điều đầu tiên để hình thành niềm đam mê sự hứng thú, các nhận thức đầu tiên của con người nên làm cho việc học thiên văn hầu như chỉ là lý thuyết suông Điều này gây ra sự nhàm chán không kích thích được sự tìm tòi khám phá của học sinh Với đề tài này nhóm chúng tôi hy vọng sẽ cung cấp cho các bạn một vài bài quan sát có thể dế dàng thực hiện được bằng các vật dụng trong cuộc sống thường ngày của các bạn Từ đây hình thành long ham mê nghiên cứu khoa học của các bạn Và cũng hy vọng đây sẽ là một tài liệu bổ ích cho các bạn trong việc đi dạy học sau này

Do kiến thức thiên văn của nhóm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi có điều thiếu sót Rất mong nhận được nhiều ý kiến đánh giá nhận xét của thầy cô và các bạn đễ các bài quan sát ngày càng hoàn thiện hơn

Nhóm thực hiên: nhóm 4

• Độ cao h của Mặt Trời

• Xác định vĩ độ địa lý φ của Tp Hồ Chí Minh

II CƠ SỞ LÝ THUYẾT:

1 Thiên cầu:

a Định nghĩa:

Thiên cầu là mặt cầu tưởng tượng có tâm là nơi ta quan sát, có bán kính vô cùng lớn và các thiên thể phân bố ở mặt trong quả cầu đó

b Đặc điểm của thiên cầu:

Vì có thể lấy bán kính thiên cầu vô cùng lớn, nên bán kính trái đất là rất nhỏ so với bán kính thiên cầu Vậy nên ta có thể coi bất kỳ điểm nào trên trái đất cũng là tâm thiên cầu Và một điểm bất kỳ nào trên thiên cầu cũng có thể tìm thấy từ những điểm khác nhau trên trái đất theo những đường song song

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

c Tính chất của thiên cầu:

Mặt phẳng chứa tâm thiên cầu cắt thiên cầu theo một vòng tròn lớn (vòng qua

F, G)

Qua hai điểm không đối tâm trên thiên cầu chỉ có thể vẽ một vòng tròn lớn (vòng qua A, B)

Qua hai điểm đối tâm có thể vẽ vô số vòng tròn lớn ( qua C, D)

Những mặt phẳng không qua tâm cắt mặt thiên cầu thành những vòng tròn nhỏ (r< R), (vòng qua K, L)

Khoảng cách giữa hai điểm A, B trên thiên cầu được thể hiện bằng cung AB, đo bằng góc ở tâm AOB

Những cung của đường tròn lớn là khoảng cách ngắn nhất giữa các điểm trên thiên cầu Ta có thể nói: đường thẳng trên thiên cầu là vòng tròn lớn và trên thiên cầu không thể vẽ được những đường thẳng song song

d Những đường điểm cơ bản trên thiên cầu:

Giả sử người quan sát đứng tại tâm O trên trái đất, qua đó ta vẽ thiên cầu là một mặt cầu bán kính R

Thiên đỉnh - thiên để: đường thẳng đứng đi qua điểm đầu người quan sát cắt

thiên cầu tại điểm Z trên đỉnh đầu gọi là thiên đỉnh, điểm Z’ dưới chân là thiên để

Đường chân trời: mặt phẳng vuông góc với OZ ( tiếp tuyến với mặt đất) gọi là

mặt phẳng chân trời Nó cắt thiên cầu theo một vòng tròn lớn gọi là đường chân trời( vòng BĐNT)

Thiên cực: do trái đất quay nên ta sẽ cảm thấy thiên cầu quay Trục quay của

thiên cầu song song với trục quay trái đất và gọi là thiên cực PP’ Thiên cực cắt thiên cầu tại hai điểm: P là thiên cực Bắc, nếu ta hướng đến nó từ trong thiên cầu sẽ thấy thiên cầu quay ngược chiều kim đồng hồ và P’ là thiên cực Nam

Xích đạo trời: mặt phẳng qua tâm O vuông góc với thiên cực PP’ gọi là xích

đạo trời QQ’ Xích đạo trời chia thiên cầu thành nửa thiên cầu Bắc( chứa P) và nửa thiên cầu Nam( chứa P’) Xích đạo trời cắt đường chân trời tại hai điểm: Đông( Đ) và Tây(T)

Kinh tuyến trời: là vòng tròn lớn đi qua thiên đỉnh Z và thiên cực P Kinh tuyến

cắt đường chân trời tại hai điểm Bắc và Nam Phần kinh tuyến có chứa thiên

đỉnh(BZN) gọi là kinh tuyến trên, phần chứa thiên để( BZ’N) gọi là kinh tuyến dưới

4 điểm Đông(Đ), Bắc(B), Tây( T), Nam(N) cách đều nhau 90o và theo thứ tự sau: nếu ta đứng tại tâm O nhìn về hướng Bắc thì tay phải là Đông, tay trái là Tây, sau lưng là Nam

Đường nửa ngày (đường Bắc Nam BN): là hình chiếu của kinh tuyến trời lên

mặt phẳng chân trời lên mặt phẳng chân trời

Vòng giờ: là các vòng tròn đi qua hai thiên cực PP’ và vuông góc với xích đạo

trời

Vòng thẳng đứng: là các vòng tròn lớn đi qua thiên đỉnh Z, thiên để Z’ và

vuông góc với đường chân trời

Vòng nhật động: do Trái đất quay nhưng ta tưởng đứng yên nên sẽ thấy thiên

cầu quay trong một ngày đêm, hay thấy các thiên thể nhật động Khi nhật động các thiên thể sẽ vẽ nên những vòng tròn nhỏ song song với xích đạo trời Hướng nhật động

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

sẽ ngược với chiều quay của Trái đất tức là nếu ta đứng tại tâm O nhìn về thiên cực Bắc sẽ thấy thiên thể nhật động từ phải qua trái, hay từ Đông sang Tây Trong một ngày đêm thiên thể sẽ mọc ở chân trời Đông, qua kinh tuyến trên; và lặn xuống chân trời Tây, và ta không quan sát được nó qua kinh tuyến dưới cho đến sự mọc tiếp vào ngày hôm sau Ta phải chú ý hướng nhật động vì khi vẽ trên giấy ta nhìn từ ngoài thiên cầu nên hướng sẽ ngược lại

Các điểm Z, Z’, P, P’ và các điểm của đường chân trời bất động đối với người quan sát không quay cùng thiên cầu

2 Các hệ tọa độ:

a Hệ tọa độ chân trời:

• Vòng cơ bản: đường chân trời, kinh tuyến trời

• Điểm cơ bản: thiên đỉnh Z, điểm Nam N

• Tọa độ: độ cao h và độ phương A

Muốn xác định tọa độ của thiên thể M trong hệ tọa độ chân trời ta làm như sau:

Vẽ vòng thẳng đứng qua thiên thể M cắt đường chân trời tại điểm M’ Độ cao h của thiên thể M là cung MM’ hay góc MOM’ Độ cao h cho biết khoảng cách từ thiên thể đến đường chân trời h có giá trị từ 0o- 90o

Đôi khi người ta dùng khoảng cách đỉnh Z thay cho độ cao h là cung ZM hay góc ZOM, ta có h + Z= 90o

Độ phương A: cho biết phương hướng quan sát thiên thể Nó bằng góc giữa vòng thẳng đứng qua điểm nam N và vòng thẳng đứng qua thiên thể M, tức cung NM’ hay góc NOM’ Độ phương A được tính từ điểm N theo chiều nhật động, từ 0o – 360o( hoặc 0o – 180o Đông và 0o – 180o Tây)

Đặc điểm: do nhật động vị trí của thiên thể so với đường chân trời thay đổi Mặt khác tùy những điểm khác nhau trên Trái đất sẽ thấy vị trí của cùng một thiên thể khác

đi

Như vậy hệ này phụ thuộc vào thời điểm và vị trí người quan sát, nó chỉ có giá trị thực hành quan sát

b Hệ tọa độ xích đạo 1:

Vòng cơ bản: xích đạo trời QQ’, kinh tuyến trời

Điểm cơ bản: thiên cực P, điểm cắt giữa xích đạo trời và kinh tuyến trời Q’

Tọa độ: xích vĩ δ , góc giờ t

Muốn xác định tọa độ của thiên thể M trong hệ tọa độ này ta làm như sau: từ P

vẽ vòng giờ qua M cắt xích đạo trời tại M’

Xích vĩ δ của M là cung MM’ hay góc MOM’ Nó có giá trị từ 0o- 90o tính từ M’ Dấu dương cho Bắc thiên cầu và dấu âm cho Nam thiên cầu

Góc giờ t: là góc giữa kinh tuyến trời và vòng giờ qua thiên thể M Hay là cung

Q’M’ hoặc góc Q’OM’ Nó được tính từ Q’ theo chiều nhật động có giá trị từ 0o –

360o hay từ 0h- 24h

Đặc điểm: do nhật động thiên thể vẽ những vòng tròn nhỏ song song với xích

đạo trời Do đó xích vĩ thiên thể không thay đổi, nó cũng không phụ thuộc nơi quan sát Nhưng góc giờ thay đổi theo nhật động và vẫn phụ thuộc nơi quan sát

c Hệ tọa độ xích đạo 2:

Vòng cơ bản: xích đạo trời QQ’

Điểm cơ bản: điểm xuân phân γ

Định nghĩa điểm xuân phân γ : là một trong hai giao điểm giữa xích đạo trời

và hoàng đạo Do hoàng đạo là quĩ đạo chuyển động biểu kiến của Mặt Trời trên thiên cầu và xích đạo trời song song với xích đạo trái đất nên góc giữa hai mặt phẳng này là

ε=23o27’

Tọa độ: xích vĩ δ , xích kinh α

Muốn xác định tọa độ của thiên thể M trong hệ này ta làm như sau:

Trước hết ta xác định điểm xuân phân γ Đây là một điểm tưởng tượng, không

có thật trên bầu trời, coi là giao điểm giữa hoàng đạo và xích đạo trời sao cho góc giữa chúng là 23027’ Xích kinh α của thiên thể M là góc giữa vòng giờ qua γ và vòng giờ qua M tức bằng cung γM’ hay góc γ OM’

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

Xích kinh được tính từ điểm γ theo chiều ngược với chiều nhật động( hướng tới Q’) và có giá trị từ 0o – 360o hay 0h- 24h

3 Các kiến thức liên quan đến việc quan sát:

a Sự liên hệ giữa thiên cầu và địa cầu:

Định lý về độ cao thiên cực: Độ cao của thiên cực bằng vĩ độ địa lý của nơi quan sát hp = φ

Hay xích vĩ của thiên đỉnh bằng vĩ độ địa lý nơi quan sát δz = φ

Chứng minh:

Vì địa cực song song với thiên cực nên xích đạo song song với xích đạo trời

Do đó từ điểm 0 trên Trái đất có vĩ độ φ (ở bắc bán cầu) sẽ thấy thiên cực bắc B ở độ cao hp đúng bằng φ do 2 góc này tương ứng vuông góc (OO’X’ = BOP) (Xem hình vẽ 38)

Còn đối với thiên đỉnh Z, thì :

Z0Q’ = 00’X' hay δZ = φ

Chú ý : Chứng minh tương tự cho nam bán cầu

( Phối hợp các hệ tọa độ chân trời và xích đạo)

- Tọa độ của thiên thể ghi trong sách vở, bản đồ sao v.v thường dùng ở hệ xích đạo 2

(xích kinh α, xích vĩ δ)

Từ nơi quan sát vĩ độ φ muốn xác định vị trí thiên thể trước tiên ta phải xác định vị trí của thiên cực P theo định lý trên (góc B0P = φ ) Sau đó xác định xích đạo (Mặt phẳng xích đạo vuông góc với thiên cực PP’) Xác định điểm xuân phân γ, biết hoàng đạo làm với xích đạo trời một góc ε = 23o27’ Xác định α, δ theo γ và xích đạo trời sẽ được vị trí của M Vẽ vòng thẳng đứng qua M sẽ xác định được độ cao h và độ phương A trong hệ tọa độ chân trời

b Phương pháp xác định xích vĩ Mặt Trời vào một ngày bất kỳ:

Ta biết rằng Mặt Trời dịch chuyển trên hoàng đạo với chu kỳ một năm(

365,2422 ngày) và quĩ đạo là một đường tròn có chu vi là 360o do vậy trong một ngày Mặt Trời dịch chuyển trên hoàng đạo một cung là 360o/365,2422 = 0,9856o

Xích đạo trời hợp với hoàng đạo một góc ɛ = 23o27’ cho nên trong một ngày Mặt Trời nhật động trên vòng tròn song song với xích đạo trời

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

’

α

α

Gọi αo là xích kinh của Mặt Trời vào ngày đang xét thì αo = cung γM’( với M’

là hình chiếu của Mặt Trời M ở hoàng đạo lên xích đạo trời QQ’

Vậy trên hoàng đạo Mặt Trời dịch chuyển một cung là α = cung γM Do hoàng đạo và xích đạo trời là những vòng tròn nên tam giác γM’M là tam giác cầu Áp dụng công thức lượng giác cầu: sin sin sin

Sử dụng cho tam giác cầu vuông γM’M ta có: sin sin sin

Nếu ta quy ước từ điểm xuân phân γ, Mặt Trời dịch chuyển về điểm hạ chí H’

và từ thu phân Ω dịch chuyển về H’ thì cung hay góc đó mang giá trị dương, còn từ xuân phân Mặt Trời dịch chuyển về điểm đông chí H thì cung hay góc đó mang giá trị

Ta có: sinδ =sin sinα ε= sin 231,6o sin 23,45o= - 0,3119 ⇒ δ= -18,17o Thí dụ: tính xích vĩ Mặt Trời vào ngày 15-11 cách ngày xuân phân 21-3 là 239

Ta có: sinδ =sin sinα ε= sin 235,55o sin 23,45o= - 0,3282 ⇒ δ= -19,15oThí dụ: tính xích vĩ Mặt Trời vào ngày 16-11 cách ngày xuân phân 21-3 là 240 ngày Mặt Trời di chuyển trên cung hoàng đạo một cung là: α= 240x0,9856o = 236,54o

Ta có: sinδ =sin sinα ε= sin 236,54o sin 23,45o= - 0,332 ⇒ δ= -19,39o

c Sự mọc lặn và biến thiên độ cao của Mặt Trời:

Hiện tượng mọc lặn của thiên thể:

Do nhật động các thiên thể vẽ những

vòng tròn nhỏ song song xích đạo trời Tùy theo

vĩ độ φ của nơi quan sát mà xích đạo trời tạo

với đường chân trời một góc xác định (90o-φ)

Từ đó vòng nhật động của thiên thể có thể :

• Cắt đường chân trời tại 2 điểm:

thiên thể có mọc, có lặn (mọc ở phía

đông, lặn ở phía tây), (vòng 1, 2)

• Không cắt đường chân trời: thiên

thể không bao giờ mọc hoặc không bao

Khi thiên thể ở bắc thiên cầu (δ > 0) nó mọc ở đông bắc lặn ở tây bắc

Khi thiên thể ở nam thiên cầu (δ < 0) nó mọc ở đông nam, lặn ở tây nam Chú ý phân biệt :

φ > 0 : nơi quan sát ở Bắc địa cầu

φ < 0 : nơi quan sát ở Nam địa cầu

Nếu δ > (90 0 - |φ|) :

Vòng nhật động không cắt đường chân trời: Thiên thể hoặc không bao giờ mọc, hoặc không bao giờ lặn Ví dụ: Ở bắc địa cầu (φ > 0) nếu thiên thể ở Bắc thiên cầu và thỏa mãn điều kiện trên (δ > 90o - φ) thì thiên thể không bao giờ lặn (luôn nằm trên đường chân trời) Nếu ở Nam thiên cầu – không bao giờ mọc

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

Nếu |δ| = 90 o - |φ| thì thiên thể tiếp xúc đường chân trời không lặn hoặc không

mọc

Khi quan sát ở Bắc Địa Cầu Mặt Trời xuất hiện ở buổi sáng ở phía Đông sau đó như chúng ta hình dung nó di chuyển trên bầu trời đến trưa đạt được độ cao cực đại ở phía Nam, chiều tối lặn ở phía Tây Ta gọi là Mặt Trời nhật động Khi Mặt Trời mọc

nó nằm ngay trên đường chân trời nên h = 0 Mặt Trời lên cao dần độh cao h tăng dần theo góc giờ t lúc Mặt Trời qua kinh tuyến trên độ cao h đạt cực đại tương úng là góc giờ t bằng 0 hmax không phụ thuộc vào góc giờ t mà chỉ phụ thuộc vào vĩ độ φ nơi quan sát và xích vĩ Mặt Trời vào ngày quan sát Sau giữa trưa độ cao h của Mặt Trời trên thiên cầu giảm dần Khi Mặt Trời lặn độ cao h = 0

d Giờ Mặt Trời Giờ địa phương:

Giờ được xác định cho một nơi (có độ kinh xác định) được gọi là giờ địa

phương tại nơi đó Đối với các nơi nằm trên cùng một kinh tuyến (có cùng độ kinh λ) thì góc giờ của Mặt Trời (hay góc giờ của điểm xuân phân γ) có giá trị như nhau ở cùng một thời điểm

Như vậy các nơi nằm trên cùng một kinh tuyến sẽ có cùng giờ địa phương (theo các thang: giờ sao, giờ Mặt Trời thực, giờ MTTB) như nhau

(Hay 1 ngày Mặt Trời hoàn tất, bắt đầu 0h Mặt Trời của ngày hôm sau)

Giờ Mặt Trời trung bình T m :

Giờ Mặt Trời trung bình chính là trung bình cộng của các giờ Mặt Trời thực trong ngày Vì giờ Mặt Trời thực biến đổi theo góc giờ nên nó rất phức tạp, do đó người ta thường sử dụng giờ Mặt Trời trung bình và đưa v ề giờ địa phương trung bình trong sinh hoạt hằng ngày

Trong sinh hoạt hằng ngày, giờ Mặt Trời trung bình được sử dụng khá rộng rãi, tại những địa phương có chung một múi giờ thì người ta qui ước sử dụng giờ pháp quy hay giờ địa phương ở nơi đó

III THỰC HÀNH:

1 Mô tả dụng cụ:

Dụng cụ đo gồm nhiều cọc thẳng bằng ống nhựa có độ dài và đường kính tùy theo người thực hành lựa chọn

Đồng hồ dùng để đo thời gian

Thước dây dùng để đo độ dài của cọc hoặc độ dài của bóng cọc

Sợi dây nhỏ dùng để buộc quả dọi làm dây dọi hoặc để vẽ vòng tròn trong việc xác định phương hướng

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

Xác định sự thay đổi độ cao Mặt Trời:

Khi nắng lên bóng cọc sẽ in lên mặt đất, ta chọn mốc thời gian để tiến hành đo chiều dài của bóng cọc bằng thước dây Chẳng hạn ta đo bóng cọc lúc 9g thì sau 15’ ta lại tiến hành đo lần thứ hai và cứ sau 15’ ta lại tiến hành đo lần nữa

Từ các giá trị đo được ta tính được độ cao h của Mặt Trời theo công thức

tg h= (độ dài cọc)/ (độ dài bóng cọc) so sánh các giá trị h ở các thời điểm khác nhau ta được sự thay đổi của độ cao Mặt Trời

Xác định phương hướng tại nơi quan sát:

Tại thời điểm trước giữa trưa ta dùng phấn đánh dấu vị trí A, rồi dùng dây vẽ đường tròn tâm O, bán kính OA Tại các thời điểm sau đó ( trước giữa trưa) ta có thể tiến hành đánh dấu và vẽ những đường tròn nhỏ đồng tâm với đường tròn trên

Khoảng sau giữa trưa bóng cọc lại in lên đường tròn một lần nữa Khi có được hai giờ đối xứng của Mặt Trời trước và sau giữa trưa, ta dùng thước đo độ xác định góc
'AOB Dùng phấn vạch trên thước để chia góc
'AOB thành 2 góc bằng nhau Đường thẳng phân giác của góc
'AOB cho ta xác định được phương hướng ở nơi quan sát, đó là đường Bắc – Nam

Kiểm tra lại đường Bắc – Nam có trùng hay là sai khác gì với đường Bắc – Nam địa từ xác định bằng la bàn

Xác định vĩ độ φ tại nơi quan sát:

Quan sát sự chuyển động của bóng cọc để xác định tại thời điểm nào thì bóng cọc in lên đường Bắc – Nam, vừa xác định bằng la bàn Ghi lại thời điểm đó và độ dài bóng cọc lúc đó

B

’ K

’ B

Trước giữa trưa

Qua kinh tuyến trên

Sau giữa trưa

Khi đó độ cao của Mặt Trời là lớn nhất (khi Mặt Trời qua kinh tuyến trên, bóng cọc ngắn nhất)

Ta có thể tiến hành đo chiều dài bóng cọc lân cận vị trí phương Bắc- Nam để kiểm chứng vị trí chiều dài bóng cọc ngắn nhất

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

Lúc 9h ngày 4-11

Lúc 10h ngày 4-11

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

Lúc 11h ngày 4-11

Nhận xét:

Do điều kiện thời tiết, nhóm chỉ đo được từ 8h27ph đến 11g 15ph nên chưa thể xác định được thời điểm Mặt Trời qua kinh tuyến trên và chưa xác định được vĩ độ φ của Tp HCM

Xích vĩ Mặt Trời vào ngày 4-11 cách ngày xuân phân 21-3 là 228 ngày Mặt Trời di chuyển trên cung hoàng đạo một cung là: α= 228x0,9856o = 224,7o

Ta có: sinδ =sin sinα ε= sin 224,7o sin 23,45o= - 0,2799⇒ δ= -16,26o

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

Qua bảng số liệu trên ta nhạn thấy càng về thời điểm Mặt Trời đi qua kinh tuyến tren thì độ cao h của Mặt Trời càng càng biến thiên chậm dần cụ thể: trong 15ph

từ 11h15ph đến 11h30ph độ cao của Mặt Trời biến thiên

h

9h 137,5 39o54’50” 123,5 38o54’49” 39o5’50” 15’1” 9h 15ph 117 4400’13” 104,5 43039’14” 43049’43” 10’30” 9h 30ph 105,5 46057’57” 93 46059’50” 46058’43” 0’46” 9h 45ph 97 49021’25” 85,5 49023’4” 49022’15” 0’50” 10h 89,5 51037’11” 78,1 51055’36” 51046’24” 9’13” 10h

022’27” 72 5409’52” 53046’10” 23’43” 10h

023’3” 66,8 56010’39” 55046’51” 23’48” 10h

45ph 68,5 58

046’34” 62,2 5802’28” 58024’31” 22’3” 11h

11h

05’30” 55,8 60045’55” 60025’43” 20’13’’

11h 45ph 66,5 59031’24” 57,4 6004’11” 59047’48” 16’24”

Nhận xét

Xích vĩ của Mặt Trời vào ngày 15-11-2008, cách ngày xuân phân 21-3 là 239 ngày Mặt Trời di chuyển trên cung hoàng đạo một cung là: α= 239x0,9856o = 235,55o

Ta có: sinδ =sin sinα ε= sin 235,55o sin 23,45o= - 0,3282 ⇒ δ= -19,15o

Do điều kiện thời tiết (mây che) nên nhóm chưa thể xác định được thời điểm Mặt Trời qua kinh tuyến trên Do đó chưa xác định được vĩ độ φ tại nơi quan sát ( Tp HCM)

Độ biến thiên độ cao Mặt Trời ( xét trong hệ tộ chân trời) :

Qua bảng số liệu ta thấy càng gần thời điểm Mặt Trời qua kinh tuyến trên thì

độ cao của Mặt Trời tăng dần đồng thời độ biến thiên giảm dần Cụ thể: từ 9g- 9g45ph độ cao Mặt Trời tăng từ 3909’50” đến 49022’15”; ∆h= 10012’25”

Từ 10g đến 10g45ph độ cao Mặt Trời tăng từ 51o46’24” đến 58o24’31”;

h

∆ = 6o38’7”

d Ngày 16-11-2008

Cọc 80,8cm Cọc 99,7cm Cọc 110,5cm Cọc 97cm Thời gian

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

Vào ngày này nhóm đã đo được bóng của 4 cây cọc lúc Mặt Trời đi qua kinh tuyến trên Khi đó độ cao của Mặt Trời đạt cực đại hmaxTB = 6007’52’’ lúc 11h35ph Vĩ

độ ϕ tại nơi quan sát (TP HCM) được xác định bằng công thức

Độ biến thiên độ cao Mặt Trời xét trogn hệ tọa độ chân trời:

Qua bảng số liệu trên ta thấy càng gần thời điểm qua kinh tuyến trên đọ cao Mặt Trời tăng dần đồng thời độ biến thiên giảm dần Sau khi qua kinh tuyến trên, độ cao Mặt Trời giảm dần và độ biến thiên tăng dần Cụ thể

Từ 9h15ph đến 10h: độ cao Mặt Trời tăng dần từ 43051’17’’ đến 5107’42’’ Độ biến thiên ∆h = 7016’25’’

Từ 10h đến 10h45ph độ cao Mặt Trời tăng dần từ 57024’56’’ đến 59053’57’’

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

Sau đó vẽ đường phân giác của góc BOB’ Đó là phương Bắc Nam

Dùng la bàn kiểm chứng lại

Ta thấy, hai giờ đối xứng nhau trong ngày là 11h30ph và 11h40ph Như vậy ta suy ra giờ Mặt Trời đi qua kinh tuyến trên là: (11h30ph +11h40ph)/2 = 11h35ph

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

Nhận xét chung:

Do thời tiết không thuận lợi nên có những thời điểm trong ngày đo ta không xác định được độ dài bóng cọc làm cho việc nhận xét sự biến thiên độ cao Mặt Trời gặp nhiều khó khăn cũng như sai số phép đo lớn

So sánh giữa các ngày, ta thấy ngày 16/11/2008 kết quả đo khá phù hợp với lý thuyết, xác định được phương hướng Bắc Nam, thời điểm qua kinh tuyến trên

Ngày 4/11/2008, kết quả đo có sai lêch khá lớn, do lần đầu tiến hành chưa có kinh nghiệm, chỉ đo trên một cọc nên không có số liệu đối chiếu

Ngày 4 và 15/11/2008 chưa xác định được thời điểm qua kinh tuyến trên cũng như là độ dài bóng cọc nhỏ nhất do trời không có nắng

Sau hai ngày xác định giờ qua kinh tuyến trên ta thấy thời điểm Mặt Trời đi qua kinh tuyến trên không trùng với 12h trưa (trong thực tế là 11h35ph)

Ngày 11/11/2008, xác định được thời điểm qua kinh tuyến trên dựa vào phương Bắc Nam được xác định bằng la bàn Thực tế, do điều kiện thời tiết (mây mù) nên không tìm được thời điểm đối xứng để xác định phương Bắc Nam

THỰC HÀNH QUAN SÁT MẶT TRĂNG

IV Tổng quan về Mặt Trăng:

Mặt trăng là vệ tinh duy nhất và là thiên thể ở gần Trái đất nhất Nó có quan hệ rất mật thiết với Trái đất Chủ yếu Mặt trăng chuyển động quanh Trái đất dưới tác dụng của lực hấp dẫn của Trái đất (thực ra là chuyển động quanh khối tâm chung, vì Mặt trăng khá nặng so với Trái đất) Tuy nhiên Mặt trăng còn chịu ảnh hưởng của Mặt Trời nên quĩ đạo bị nhiễu loạn Hơn nữa, từ Trái đất quan sát Mặt trăng thì do Trái đất tự quay và quay quanh Mặt Trời nên quĩ đạo biểu kiến của Mặt trăng rất phức tạp

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

V Mục đích bài quan sát

• Quan sát các pha của Mặt Trăng trong một tháng

• Khảo sát sự mọc trễ của Mặt Trăng và tính chu kỳ của Mặt Trăng

• Đo góc sự mọc lệch của Mặt Trăng tại một thời đểm trong những ngày khác nhau

VI Phương án thực hành

1 Quan sát các pha của Mặt Trăng trong một tháng

Vào mỗi tối chọn một thời điểm, quan sát hình dạng của Mặt Trăng

Hình ảnh của mặt trăng qua các thời điểm quan sát trong 1 tháng

Ngày dương

Lịch

Ngày âm Lịch

Hình chụp mặt trăng quan sát được

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

12-11 15-10