Министерство образование и науки, молодёжи и спорта АР Крым

Министерство образование и науки, молодёжи и спорта АР Крым
Республиканское внешкольное ученое заведение
«Малая академия наук учащейся молодежи Автономной Республики Крым
«Искатель»
МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
ПО ПОДГОТОВКЕ УЧАЩИХСЯ
К ОЛИМИАДЕ ПО АСТРОНОМИИ
Автор работы:
Кичижиева
Марина Валерьевна
Руководитель кружка
астрономии РВУЗ МАН
«Искатель»
г. Симферополь
2012 год
II ЭТАП ВСЕУКРАИНСКОЙ УЧЕНИЧЕСКОЙ ОЛИМПИАДЫ ПО
АСТРОНОМИИ
Целью проведения Всеукраинской ученической олимпиады по
астрономии является пропаганда естественнонаучных знаний, формирование
у учащихся интереса и научного подхода к изучению астрономии и
связанных с ней наук; выявление и развитие у учащихся творческих
способностей к научно-исследовательской деятельности, активизация всех
форм внеклассной и внешкольной работы с учащимися, повышение уровня
профессиональной подготовки учителей; отбор учащихся в состав сборной
команды Автономной Республики Крым.
Всеукраинская ученическая олимпиада по астрономии проводится в
двух возрастных группах: для учащихся 10 и 11 классов. Согласно
Положению о Всеукраинских ученических олимпиадах
по базовым
дисциплинам, турнирах, конкурсах-защитах научно-исследовательских работ
и конкурсы профессионального мастерства, участие в олимпиаде могут
принимать и ученики младших (по сравнению с классом фактического
обучения) классов. Привлечение к участию в олимпиаде учащихся 8-9
классов
имеет
важное
значение,
поскольку
способствует
развитию
познавательного интереса к изучению астрономии учеников среднего
школьного возраста, раскрытия их способностей, приобретение опыта
участия в соревнованиях.
I этап олимпиады проводится для всех желающих учащихся учебного
заведения. II этап олимпиады проводится для победителей I этапа. Для
выполнения задач на каждом этапе должно отводиться не более 4-х
астрономических часов.
2
2.1. ОРИЕНТИРОВОЧНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ТЕОРЕТИЧЕСКИХ
ВОПРОСОВ
1. Звездное небо и движения светил
1.1. Звездное небо.
Звездное небо и небесная сфера. Созвездия и яркие звезды на небе и в
северной полусфере. Суточное вращение небесной сферы. Изменение вида
звездного неба в разное время года. Ориентирование по Солнцу, созвездиями
и Полярной звезде на местности и во времени. Единицы расстояний в
астрономии. Параллакс: годовой, суточный. Видимая звездная величина,
абсолютная звездная величина и связь между ними.
1.2. Небесная сфера и суточное движение светил
Точки и линии небесной сферы. Зависимость высоты полюса мира от
географической
широты
места
наблюдения.
Горизонтальная
и
экваториальные системы координат. Явления связаны с суточным вращением
Земли: восток и запад светил, кульминации светил (моменты кульминаций и
высоты). Рефракция. Звездные каталоги и карты. Видимое движение Солнца.
Эклиптика.
1.3. Время и календарь
Принципы измерения времени (шкалы измерения и системы отсчета).
Звездное время. Солнечное время: истинное и среднее. Уравнение времени.
Шкала всемирного времени. Шкала атомного времени. Координированное
всемирное время. Системы отсчета: местное, всемирное, поясное время и
связь между ними. Линия перемены дат. Летнее и зимнее время. Календарь.
Солнечные,
лунные
и
лунно-солнечные
календари.
Юлианский
и
григорианский календари.
1.4.Законы движения небесных тел
Законы Кеплера. Элементы орбит небесных тел и их геометрическое
представление. Обобщение законов Кеплера. Космические скорости на
поверхностях небесных тел и в пространстве. Движение искусственных
спутников и автоматических межпланетных станций. Видимое движение
3
планет. Планетные конфигурации, синодические и сидерический периоды.
Движение Луны. Солнечные и лунные затмения, частота и условия
видимости. Приливные явления. Использование законов движения для
определения расстояний до тел Солнечной системы, а также размеров и масс
небесных тел.
2. Методы и средства астрономических исследований
2.1. Электромагнитное излучение небесных тел
Электромагнитный спектр. Спектры небесных тел. Поглощения света в
межзвездном пространстве и окна прозрачности атмосферы Земли. Развитие
всеволновой
астрономии
гамма,
рентгеновская,
ультрафиолетовая,
оптическая, инфракрасная, радиоастрономия.
2.2. Средства астрономических исследований
Оптические телескопы. Формула увеличения телескопа, а также разрешение
и проницаема сила. Недостатки оптических телескопов. Радиотелескопы.
Радиоинтерферометры со сверхдлинной базой. Крупные телескопы в
Украине и в мире. Астрономические обсерватории. Космические телескопы и
обсерватории. Принцип регистрации нейтрино. Нейтринные обсерватории.
2.3. Методы астрономических исследований
Астрофотометрии.
Основные
понятия
фотометрии.
Связь
между
освещенностью и видимой звездной величиной (Формула Погсона).
Астроспектроскопия. Основные понятия спектроскопии. Закон излучения
Планка. Виды спектров космических объектов. Спектральные приборы.
Принцип определения химического состава и температуры космических тел.
Эффект Доплера. Определение лучевой скорости по спектру. Приемники
излучения в астрономии.
3. Солнечная система
3.1. Планеты Солнечной системы
История изучения, состав и строение Солнечной системы. Сходство и
различие между планетами земной группы и планетами-гигантами. Планеты
земной группы. Физические и орбитальные характеристики. Физические
4
характеристики Земли. Внутреннее строение Земли. Строение атмосферы.
Движения в оболочках Земли. Полярные сияния на Земле и других планетах.
Климат. Причины изменений времен года. Луна: физические характеристики
и проблема происхождения. Рельеф и физические условия на поверхности.
Планеты-гиганты. Физические и орбитальные характеристики. Спутники
планет. Кольца планет. Карликовые планеты.
3.2. Малые тела Солнечной системы
Астероиды. Кометы. Тела из пояса Койпера. Метеоры и метеориты.
Метеорные потоки. Физические характеристики малых тел Солнечной
системы и гипотезы происхождения.
4. Звезды
4.1. Обобщенные характеристики стационарных звёзд
Химический состав звездного вещества. Температуры, светимости, размеры,
массы, плотности зрение. Взаимосвязь между размером, температурой,
светимостью
и
абсолютной
звездной
величиной.
Спектральная
классификация звезд. Диаграмма Герцшпрунга-Рессела. Источники энергии
звезд. Температура в недрах звезд. Внутреннее строение звезд.
4.2. Двойные и нестационарные звезды
Двойные звезды разных типов. Переменные звезды. Пульсирующие
переменные.
Цефеиды.
Новые
и
сверхновые
звезды.
Образование
химических элементов.
4.3. Солнце как звезда
Общие характеристики Солнца, внутреннее строение, атмосфера, вращения
Солнца. Источник солнечной энергии. Место Солнца на диаграмме
Герцшпрунга-Рессела.
Солнечная
активность,
солнечно-земные
связи.
Понятие гелиосферы. Солнечный ветер и поток частиц от Солнца, их
влияние на другие тела Солнечной системы.
4.4. Образование и эволюция звезд
Межзвездная среда, его плотность и температура. Протозвезды. Образование
звезд в ассоциациях. Зависимость времени существования звезды от
5
первоначальной массы. Стадия главной последовательности, красные
гиганты и сверхгиганты. Конечные стадии эволюции звезд, белые карлики,
нейтронные звезды, пульсары. Конечная стадия эволюции Солнца. Черные
дыры. Сфера Шварцшильда.
5. Галактическая и внегалактическая астрономия
5.1. Наша Галактика
Составляющие, размер и спиральная структура Галактики. Состав, масса,
численность звёзд. Типы населения Галактики, звездные скопления. Место
Солнца в Галактике, его движение относительно соседних звезд и центра
Галактики. Вращение Галактики. Межзвездный газ и пыль. Космические
лучи.
5.2. Галактики и Вселенная
Классификация галактик. Типы, состав и структура галактик. Ближайшие
галактики. Закон Хаббла. Красное смещение и определение расстояний до
галактик. Пространственное распределение галактик. Местная группа
галактик. Радиогалактики. Квазары. Понятия Вселенной в астрономии.
Крупномасштабная структура нашей Вселенной.
6
Формулы из учебников «Астрономия 11 класс» И.А. Климишин, И.П.
Крячко,
«Астрономия. Уровень стандарта. Академический уровень» Н.П. Пришляк
Соотношение между синодическими и сидерическими периодами обращения
планет
Третий закон Кеплера
Закон всемирного тяготения
R – расстояние между телами с массами M и m.
Определение расстояний до планет
Правило Тициуса-Боде
Звездное время
7
Кульминация светил
Местное среднее солнечное время
Поясное время
n - номер пояса
Уравнение времени
Круговая скорость спутника
Первая космическая скорость
Вторая космическая скорость
Период обращения спутника в минутах, для круговой орбиты
Увеличение телескопа
Солнечная светимость
8
Число Вольфа
g - количество групп пятен на Солнце
f - общее количество всех пятен, которые присутствуют в данный момент на
диске Солнца
Годичный параллакс
При размерах годичного параллакса
Яркость звезд
Определение абсолютной звёздной величины
r
Светимость звезды
Потенциальная энергия звезды
M – масса звезды
R – радиус звезды
Время сжатия звезды
L – светимость звезды
Закон Стефана-Больцмана
9
Q – энергия, излучаемая единицей поверхности звезды за единицу времени
 – постоянная Больцмана
T – абсолютная температура поверхности звезды
Мощность звезды
Радиус звезды
L – светимость звезды в единицах светимости Солнца
Гравитационный радиус звезды
G – гравитационная постоянная.
M – масса объекта, с – скорость света
Закон Хаббла
V – скорость галактики
H – постоянная Хаббла
R – расстояние до галактики в мегапарсеках
Красное смещение
10
2.2 ПРИМЕРЫ РЕШЕНИЯ ЗАДАЧ
Задача
Сопоставьте дату с астрономическими открытиями и с учёным его
сделавшим:
А 2 век н.э.
1 Гелиоцентрическая система мира
а Галилео Галилей
Б 1927г.
2 Открытие атмосферы на Венере
б Клавдий Птолемей
В 1761г.
3 Геоцентрическая система мира
в Николай Коперник
Г 1610г.
4 Красное смещение галактик
г Иоганн Кеплер
Д 1543г.
5 Законы движения планет
д Михайло Ломоносов
Е 1618г.
6 Открытие спутников Юпитера
е Эдвин Хаббл
Ответ. А 3б, Б4е, В2д ,Г6а, Д 1в , Е5г
Задача
Астрономия – это наука:
А) о звездах, их поведении, развитии и движении
Б) изучающая небесные тела, явления и процессы на них
В) о Вселенной
Г) изучающая движение небесных тел, их природу, происхождение и
развитие
Задача
Перечислите объекты солнечной системы в порядке уменьшения их
размеров.
Ответ. Солнце, Юпитер, Сатурн, Уран Нептун, Земля, Венера, Марс,
Меркурий, Карликовые планеты (Плутон, Церера), астероиды, метеороиды,
космические частицы и пыль.
11
Задача
«Все звезды, видимые простым глазом, и многие из телескопических
уже давно сосчитаны, зарегистрированы и занесены на карты», - говорится в
курсе астрономии И.Ф. Полака. Почему же в таком случае число звезд,
видимых невооруженным глазом, никогда не указывается точно, а только
приблизительно?
Ответ. Во-первых, острота зрения у различных людей неодинакова, вовторых, условия наблюдения (яркость неба, прозрачность атмосферы, фаза
Луны) могут сильно различаться.
Задача
Когда (приблизительно) восходит звезда, которая месяц назад восходила
в 10 часов вечера?
Решение. Месяц 1/12 часть года, тогда   2 ч , 12час
Задача
Найдите на звездной карте и назовите три самые яркие звезды,
расположенные не далее 100 от небесного экватора и имеющие прямое
восхождение от 4ч до 8 ч . Определите их экваториальные координаты.
Решение.  Ориона ( =5ч14м ,  =-8 12),  Ориона ( =5ч55м ,
 =7 24),  М.Пса ( =7ч39м ,  =5 13)
Задача
Кометы с очень близкими элементами орбит проходили через перигелий
в январе 1790 г, феврале 1858 г и сентябре 1885 г. Если это была одна и та же
комета, определить ее период обращения вокруг Солнца.
Решение. Два измеренных интервала времени между возвращениями
кометы составляют t1 ≈68 лет и t2 ≈27,5 лет. В них должно укладываться
целое число периодов обращения Т, т.е.
12
t1  68  n1T t 2  27.5  n2T , где n1 и n2 целые числа.
Заметим, что 2t1  5t 2 , т.е. n1:n2 = 5:2 (попытка сделать отношение более
точно отвечающим измерениям приводит к неправдоподобно малым
периодам обращения кометы). Таким образом, за искомый период можно
принять среднее между 68/5 и 27,5/2. т.е. Т≈13.7 лет.
Задача
Где Солнце в полдень бывает выше: в Тбилиси (φ=42°) в день весеннего
равноденствия
или
в
Санкт-Петербурге
(φ=60°)
в
день
летнего
солнцестояния?
Решение. Высота Солнца в кульминации
h  90      . В день весеннего
равноденствия δ=0, в день летнего солнцестояния δ=+23,5°. В Тбилиси
h  90   42   0   48  , в Санкт-Петербурге - h  90   60   23.5  53.5
Задача
На каком расстоянии от Земли находится Сатурн, если его горизонтальный
параллакс равен 0,9
Решение. Параллакс Солнца р  8,8 , расстояние до него D  1a.e.
Тогда
D
из
формулы
D
206265
R ,
p
имеем
p
D
 ,
D
p
отсюда
D p 
1a.e.  8.8
D
 9.8a.e.
0.9
p
Задача
Видимая звездная величина Сириуса ( Б.Пса) и Поллукса ( Близнецов)
соответственно равны -1,46m и 1,14m . Во сколько раз видимый блеск Сириуса
больше блеска Поллукса?
Решение.
Ес
 2,512 ( mп  mс ) Ес  2,512 (1,14( 1,46)  2,52,6  10
ЕП
ЕП
13
Задача
Параллакс Альдебарана 0,05". Сколько времени свет от этой звезды идет до
нас?
Решение. r 
1

, r
1
 20пк  62 св.г
0.05
Задача
Если Вы решили наблюдать Луну за неделю до затмения, то в каком месте
небосвода Вам следует искать её сразу после захода Солнца?
Ответ. Если предстоит солнечное затмение, то Луна сейчас в последней
четверти, т.е. по вечерам
вообще не видна. Если же ожидается лунное
затмение, то до полнолуния осталась неделя и после захода Солнца молодая
Луна будет в южной части неба.
Задача
Отношение кубов больших полуосей планет равно 64. Чему равен период
обращения второй планеты, если первая эта – Земля?
Т 12 а13
Т 12
Т
Решение. Из 3 закона Кеплера 2  3 отношение 2  64 , значит 1  8 .
Т2
Т2
Т 2 а2
Если период земли – один год, то период второй планеты 8 лет.
Задача
Определить массу Урана в единицах массы Земли, сравнивая движение Луны
вокруг Земли с движением спутника Урана - Титанией, обращающегося
вокруг него с периодом 8d.7 на расстоянии 438 000 км. Период обращения
Луны вокруг Земли 27d.3, и среднее расстояние ее от Земли составляет 384
000 км.
Решение: Для решения задачи необходимо воспользоваться третьим
уточненным законом Кеплера
( М 1  м1 ) Т 12 а13


( М 2  м2 ) Т 22 а 23
14
Принимая за первую пару Уран с Титанией, а за вторую - Землю с Луной, а
также пренебрегая массой спутников по сравнению с массой планет
получим:
Му
Мз

Т 22 а13

 14,6
Т 12 а 23
Задача
Каков период обращения искусственного спутника Земли, движущегося на
расстоянии 1600 км от поверхности Земли?
Решение. F  G
mM
v2m
сила
притяжения
ИСЗ,
кроме
того
F

RH
(R  H ) 2
тогда
R
H
mM
v2m
 (1  ) 3  7200сек  2 часа
, отсюда период T  2
G

2
g
R
RH
(R  H )
Задача
На какой географической долготе наступил местный средний полдень в
момент приема шестой точки радиосигнала киевского времени, переданного
в 10 часов дня.
Решение. С учетом декретного времени киевское время отличается от
Всемирного на Т  2 h зимой и Т  3 h летом. Поэтому, в момент киевского
времени Т k  10 h в Гринвиче будет Т 0  8 h зимой или Т 0  7 h летом.
Следовательно, полдень наступит на восточной долготе   15 (12 h  T0 )  60 
зимой или  75  летом.
Задача
Для 6м телескопа– рефлектора в Специальной астрофизической
обсерватории (на северном Кавказе) определить разрешающую способность
( ) и увеличение (n), если используется окуляр с фокусным расстоянием 5см
(F=24м).
Решение.  
n
14
 0.023
600
F 2400

 480
f
5
15
Задача
Определите температуру звезды, имеющую светимость в 16 раз больше
солнечной при тех же размерах.
Решение. L  4R 2T 4
2
L  R   T 
 T 
  
 
 , отсюда 16  
 , тогда T  11600K
L  R   T 
 5800 
4
4
Задача
Вычислите светимость двойной звезды Акрукс (а Южный Крест) имеющей
параллакс 0,01" и видимую звездную величину 1,2m.
Решение. r 
1
 100пк , тогда из M  m  5  5 lg r  3.8 m и наконец из формулы

lg L  0.4( M   M )  3.44 , отсюда L  275L
Задача
Какова суммарная звездная величина двойной звезды  Андромеды, если
звездные величины ее компонентов равны 2m.28 и 5m.08?
Решение. При решении такого рода задач надо помнить, что можно
суммировать освещенности, создаваемые разными звездами, но не их
звездные величины. Прежде всего, найдем отношение освещенностей,
создаваемых компонентами звезды
lg
m1  m2  2.5 lg
E1
, отсюда
E2
E2
E
 0.4(5.05  2.28)  1.12 или 2  0.076 . Суммарная звездная величина
E1
E1
компонент также определяется из закона Погсона
m  m1  2.5 lg
( E1  E2 )
 2.5 lg( 1  0.076) или m  m1  0.08  2 m.20
E1
Задача

В спектре звезды линия кальция с   4227 A оказалась смещенной к синему

концу спектра на 07 A . Определить, с какой скоростью звезда движется по
лучу зрения, и удаляется она или приближается?
16
Решение. Поскольку линия смещена к синему концу спектра, следовательно,
звезда приближается к нам, а из формулы очевидно, что
v  c


 300000 
0.7
 49.7 км
с
4227
Задача
Эллиптическая галактика в созвездии Девы M49 (NGC 4472) удалена от нас
на расстояние приблизительно 42 млн. световых лет. Определите скорость
удаления М49.
Решение. v  H  r 
75  42
 996 км .
с
3.26
Задача
Галактика, видимый угловой диаметр которой 10'' удаляется со скоростью 210
км/с. Каков ее линейный диаметр?
Решение. v  H  r r 
r d
v 210
 661.77пк

 13.65Мпк , тогда D 
206265
H 75
17
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В настоящее время общепризнанным является факт, что проведение
олимпиад служит важной частью учебного процесса. Олимпиада –
целенаправленный процесс, развивающий самостоятельную познавательную
деятельность. Подготовка и проведение олимпиад – важная часть учебного
процесса
Олимпиада – это не просто экзамен, это поиск талантов. Хотя задания
составляются на основе материалов учебников по астрономии, и в
соответствие со школьной программой, при составлении заданий мы
стремимся выявить не только уровень знаний, но и культуру мышления,
аналитические
способности,
склонность
к
определенному
виду
интеллектуальной деятельности и уровень общей эрудиции. В силу этого
часть заданий может отличаться от привычных форм школьного контроля
знаний
В тоже время, всеукраинские олимпиады по астрономии стали
проводиться всего несколько лет назад, и чтобы не отпугнуть часть учителей
и учащихся для II этапа олимпиады задачи составляются не очень высокого
уровня сложности. В этом этапе отсутствуют такие туры, как практический и
наблюдательный,
которые
обязательны
для
республиканского
и
всеукраинского этапов.
Необходимо отметить и проблему, связанную с тем, что астрономия
преподается только в 11 классе. Поэтому часто подготовку к олимпиадам
берет на себя внешкольное образование. Опыт проведения олимпиад в
Крыму, говорит о том, что в олимпиадах разного уровня успешно принимают
участие школьники, начиная с 7-го класса, занимающихся в кружках
астрономии.
18
БИБЛИОГРАФИЯ
1.
Амосова И.В. Работа с одаренными детьми: готовимся к олимпиаде по
истории. - Преподавание истории в школе, 2007. № 9 - 51с.
2.
Андрух А.П. Методичні рекомендації щодо підготовки та проведення
Всеукраїнських учнівських олімпіад з астрономії у 2011/2012 н.р.
Методичні
рекомендації
методистів
науково-методичного
центру
природничо-математичних дисциплін ІППОЧО щодо підготовки та
проведення Всеукраїнських учнівських олімпіад з математики, географії
та економіки, фізики та астрономії, біології та екології, хімії,
інформатики та трудового навчання у 2011/2012 н.р. НМЦ природничоматематичних дисциплін ІППО Чернівецької області
3.
Баранов П.А., Воронцов А.В. Подготовка учащихся к Всероссийской
олимпиаде по обществознанию: из опыта петербургской школы. Преподавание истории и обществознания в школе. 2008. №1- 40с.
4.
Воронцов-Вельяминов Б.А. Сборник задач и практических упражнений
по астрономии. М.: Наука, 1974, с.15-71
5.
Воронцов-Вельяминов Б.А. сборник задач по астрономии. Пособие для
учащихся. М.: Просвещение , 1980.
6.
Всероссийская олимпиада школьников по астрономии. Авт.-сост. А.В.
Засов и др. – Москва, Федеральное агентство по образованию, АПК и
ППРО, 2005.
7.
Всероссийская олимпиада школьников по астрономии. Содержание
олимпиады и подготовка конкурсантов. Авт.-сост. О.С. Угольников –
Москва, Федеральное агентство по образованию, АПК и ППРО,
2006Гаврилов М.Г. Звездный Мир. Сборник задач по астрономии и
космической физике. Часть IV. Олимпиады ННЦ – ЧерноголовкаМосква, Издательство автора, 1998.
8.
Гуржій А.М., Жук Ю.О., Волинський В.П. Засоби навчання: Навчальний
посібник .- К.: ІЗМН, 1997. – 208 с.
19
9.
Дагаев М.М. Сборник задач по астрономии: Учеб. пособие для студентов
физ.-мат. фак. пед. ин-тов . – М.: Просвещение, 1980. – 128
10. Задания олимпиад школьников Московской области по астрономии.
Сост. сборника А.М.Татарников, МГОУ, 2006.
11. Зотова Л.А. и др. Программа развития интеллектуальных способностей
учащихся – Волгоград: «Учитель», 2011.-127с.
12. Кирик
Л.А.,
Бондаренко
К.П.
Астрономия.
Разноуровневые
самостоятельные работы по 12-балльной системе с примерами решения
задач. Харьков: Гимназия, 2002.
13. Климишин I.А., I.П Крячко. Астрономiя: Пiдручник для 11 класу
загальноосвiтних навчальних закладiв. – К.:Знання України,2003. – 192 с.
14. Климишин И.А. Астрономия наших дней. М.: Наука, 1980, с.56-63
15. Сборник статей в помощь учителю астрономии. Астрономия в школе.
Ярославль, 1976
16. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии: Учебное пособие.
М.: Едиторная УРСС, 2001, с.14-15
17. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии: Учебное пособие.
– М.: Едиториал УРСС, 2001. – С.231-286.
18. Куликовский
П.Г.
Государственное
Справочник
издательство
любителя
астрономии.
физико-математической
–
М.:
литературы,
1961. – С. 265-276.
19. Левитан Е.П. Астрономия: Учеб. пособие для сред проф.-техн. Училищ.
– М.: Высшая школа, 1979. – 136 с.
20. Леус Е.В. Современная астрономия и методика ее преподавания //
Материалы III Всероссийской научно-практической конференции. 27-29
марта 2002 г. РПГУ им. А.И. Герцена. – 2002. С. 149-153.
21. Марсакова В.И и др.
Указания к проведению практических работ по
астрономии в старших классах. Методическое пособие. – Одесса.: ОНУ,
2005. – 56 с.
20
22. Меденцев В.И. Активное обучение: теория, практика применения в
учебном процессе. – СПб.:СПбГУП, 2002. – 215 с.
23. Пришляк М.П. Астрономiя: Пiдручник для 11 класу загальноосвiтних
навчальних закладiв. – Харкiв: Веста: Видавництво «Ранок»,2003. – 144с.
24. Про затвердження Положення про Всеукраїнські учнівські олімпіади,
турніри, конкурси з навчальних предметів, конкурси-захисти науководослідницьких робіт, олімпіади зі спеціальних дисциплін та конкурси
фахової майстерності. Наказ Міністерства освіти і науки, молоді та
спорту України № 1099 від 22.09.2011
25. Про методичні рекомендації до проведення Всеукраїнської учнівської
олімпіади з астрономії. Лист Міністерства освіти і науки, молоді та
спорту України №1/9-874 від 03.12.10 року
26. Пшеничнер Б.Г., Войнов С.С. Внеурочная работа по астрономии. Кн. для
учителя: Из опыта работы. – М.: Просвещение, 1989. – С. 38-51.
27. Разбитная Е.П. Программированные задания по астрономии: Пособия
для учителей. М.: Просвещение, 1981
28. Румянцев А. Ю. Методика преподавания астрономии в средней школе.
Курс лекций по методике преподавания астрономии. – Магнитогорск,
2001. – 265 с.
29. Сурдин В.Г. Астрономические олимпиады. Задачи с
решениями –
Москва, Издательство Учебно-научного центра довузовской подготовки
МГУ, 1995.
30. Сурдин В.Г. Астрономические задачи с решениями – Москва, УРСС,
2002.
31. Сурдин В.Г. Астрономические олимпиады. Задачи с решениями. М.:
МГУ, 1995.
32. Угольников О.С. Задачи Московской астрономической олимпиады.
1997-2002. Под ред. О.С. Угольникова, В.В. Чичмаря – Москва, МИОО,
2002.
21
33. Угольников О.С. Задачи Московской астрономической олимпиады.
2003-2005. Под ред. О.С. Угольникова, В.В. Чичмаря – Москва, МИОО,
2005.
34. Шишаков В.А. В помощь учителю астрономии в средней школе.
Методическое пособие. М.: Государственное учебно-педагогическое
издательство Министерства просвещения РСФСР, 1952
35. Яхно Г.С. Содержание и методика проведения практических работ и
моделирование астрономических явлений в курсе астрономии средней
школы: Дис… канд. Пед. наук. – М., 1966. – 261 с.
22
ПРИЛОЖЕНИЕ. ЗАДАЧИ II ЭТАПА ВСЕУКРАИНСКОЙ УЧЕНИЧЕСКОЙ
ОЛИМПИАДЫ ПО АСТРОНОМИИ
2005-2006 учебный год
1. Когда звездные скопления Плеяды удобнее всего для наблюдений в
вечернее время? (4 балла)
2. Где и когда на Земном шаре Солнце может находиться в зените? (3 балла)
3. Во время полета самолета штурман отмечает, что высота полярной звезды
остается неизменной. Какова особенность траектории полета на
географической карте? (5 баллов)
4. При каких обстоятельствах можно увидеть созвездие, в котором
непосредственно в этот момент находится Солнце? (3 балла)
5. В городе Бахчисарае (   44 45 ) Солнце наблюдалось на полуденной
высоте h=500. Определить даты наблюдений. (6 баллов).
6. Как будут изменяться фазы Луны при наблюдении их с Венеры, с Марса?
Поясните рисунком. (6 баллов)
7. Может ли Меркурий наблюдаться вечером на востоке? Почему? (4 балла)
8. С помощью III закона Кеплера проверьте, прав ли Жуль Верн, который в
романе «Гектар Сервадан» написал о комете, расстояние которой в афелии
от Солнца составляет 820 млн. км, а период обращения 2 года. (7 баллов)
9. Докажите, что отношение скоростей в перигелии и афелии
Vп 1  e
,

VA 1  e
где е- эксцентриситет орбиты. (5 баллов).
10.Найдите среднее суточное смещение Меркурия по орбите, если
синодический период его обращения вокруг Солнца равен 115,88 земных
суток. (8 баллов)
11.Как изменяются кинетическая и потенциальная энергия кометы на ее
орбите вокруг Солнца? (5 баллов)
12.Сравните ваш вес на Земле и на Юпитере. (6 баллов)
13.На Земле метеоры светятся на высоте 80-120 км, а на Меркурии? (3 балла)
14.Что у Сатурна наибольшее, а что наименьшее? (3 балла)
23
15.Может ли изменить эксцентриситета орбиты Земли привести к изменению
климата? Почему? (7 баллов)
16.Каким образом обеспечивается состояние гравитационного равновесия
Солнца? (6 баллов)
17.Звездная величина Веги m1= +0,1, а Венеры в максимуме блеска m2= - 4,3.
Во сколько раз Венера ярче Веги? (5 баллов)
18.Вычислить продолжительность галактического года для Солнца. (6
баллов)
19.Как убедиться в двойственности звезды, если визуально видна только
одна? (4 балла)
20.Какие самые древние объекты из наблюдаемых? (4 балла)
2006-2007 учебный год
1. Перечислите объекты солнечной системы в порядке уменьшения их
размеров.
2. Когда и в какой стороне горизонта лучше наблюдать Луну за неделю до
лунного затмения? До солнечного затмения?
3. Определите длину тени 2 метрового шеста в полдень 21 декабря в
Симферополе φ=45°?
4. При каких условиях на планете не будет происходить смены дня и ночи?
Смены времён года?
5. Где Солнце в полдень бывает выше: в Тбилиси (φ=42°) в день весеннего
равноденствия
или
в
Санкт-Петербурге
(φ=60°)
в день
летнего
солнцестояния?
6. Когда на Земле наблюдается лунное затмение или полное солнечное
затмение, то что можно было бы наблюдать с Луны?
7. Сопоставьте дату с астрономическими открытиями и с учёным его
сделавшим:
2 век н.э.
Гелиоцентрическая система мира
Галилео Галилей
1927г.
Открытие атмосферы на Венере
Клавдий Птолемей
24
1761г.
Геоцентрическая система мира
Николай Коперник
1610г.
Красное смещение галактик
Иоганн Кеплер
1543г.
Законы движения планет
Михайло Ломоносов
1618г.
Открытие спутников Юпитера
Эдвин Хаббл
8. Определите высоту ИСЗ в точках перигея и апогея,
двигающемся на
среднем расстоянии от поверхности Земли 1055км, если эксцентриситет
его орбиты e=0,11.
9. Как изменилась бы продолжительность земного года, если бы масса Земли
сравнялась с массой Солнца, а расстояние осталось бы прежним?
10. Почему плотность числа кратеров на поверхности галлилеевых
спутников Юпитера монотонно возрастает от Ио к Каллисто?
11. Найти ширину метеорного потока в километрах, метеоры которого
наблюдались с 16 июля по 24 августа. Предполагается, что движение
Земли перпендикулярно движению потока.
12. Период между двумя противостояниями небесного тела 417 суток.
Определите его удалённость от Земли в этих положениях.
13. На каком наибольшем угловом расстоянии от α Центавра будет видна
планета, вращающаяся вокруг этой звезды на расстоянии 150 млн. км.
Параллакс α Центавра – 0,76˝.
14. Во сколько раз меняется блеск Марса, если его видимая звёздная
величина колеблется от +2,0m до – 2,6m?
15. Во сколько раз изменяется радиус Цефеиды, если ее звездная величина
меняется на 1m,5?
16. Какую светимость будет иметь звезда радиусом величиной с орбиту
Юпитера и температурой 3000 К?
17. Некоторая звезда находится на расстоянии 5 св. лет от Солнца и
приближается к нам со скоростью 111 км/с. Через сколько лет эта звезда
может столкнуться с Солнцем?
25
18. Галактика находится от нас на расстоянии 330 МПк и имеет скорость
V=30000км/с. На каком расстоянии она находилась в момент излучения
света?
19. Почему в момент Лунного затмения Луна окрашивается в бурокрасный цвет?
20. Почему у большинства комет происходит разделение газового и
пылевого хвоста?
21. Диаметр объектива рефрактора D=20см, а фокусное расстояние F=3м.
Какое
теоретическое
разрешение
у
телескопа?
Какое
получится
увеличение с 10мм окуляром?
22. Какую сумму пришлось бы платить за энергию, получаемую Землей от
Солнца ежесекундно, если бы мы рассчитывались за нее, как за
электроэнергию?
23. Какая из звезд самая яркая? Какая самая холодная? Выглядит самой
яркой? Кажется самой большой? Обладает наибольшей светимостью?
Обладает наименьшей светимостью? Самая близкая? Самая далекая?
Звезда
Альфа Центавра
Альфа Дракона
Звезда Барнарда
Альтаир
видимая
звездная
величина
0,0
4,4
9,5
0,8
Абсолютная
Спектральны
звездная
й класс
величина
4,4
G
5,9
K
13,3
M
2,2
A
Параллакс
0,745
0,176
0,552
0,197
2007-2008 учебный год
1. Приведите примеры трех созвездий, которые являются для Крыма
заходящими, незаходящими и невосходящими.(2 балла) Как изменятся
условия их видимости для наблюдателя на северном полюсе и на
экваторе?(2балла)
2. По звездной карте определите экваториальные координаты следующих
объектов:
А. β Ориона,
26
Б. α Персея,
В. β Лебедя,
Г. α Скорпиона.
Вспомните названия этих звезд.(4балла)
3. Каково
склонение звезд, которые в г. Симферополе (φ=44˚57‫)׳‬
кульминируют в Зените, в точке Юга?(5 баллов)
4. Через какие созвездия прошло Солнце с 1 сентября по 1 апреля?
(4 балла)
5. 14 февраля 2008г. в 5:00 произошло полное лунное затмение –
определите дату и время ближайшего новолуния. (6 баллов)
6. На какой планете Солнечной системы Солнце восходит на западе, а
заходит на востоке? Почему? (4 балла)
7. Замечено, что противостояние некоторой малой планеты повторяются
через 3,5 года. Определить сидерический период обращения планеты.
(5 баллов)
8. Во сколько раз Солнце больше чем Луна, если их угловые диаметры
одинаковы, а горизонтальные параллаксы соответственно равны 8,8‫ ״‬и
57‫( ?׳‬6 баллов)
9. Синодический период астероида 500 суток, определите большую
полуось ее орбиты и период обращения вокруг Солнца. (6 баллов)
10. Почему
кольца
Сатурна
периодически
исчезают
для
земного
наблюдателя? (4 балла)
11. В телескоп на Луне можно различить объекты протяженностью в 1км.
Объекты какого размера можно увидеть на Юпитере в этот же телескоп?
(6 баллов)
12. Что можно наблюдать на Земле при прохождении ее через хвост
кометы? Ответ поясните. (4 балла)
13. Параллакс Альтаира 0,20‫״‬. Сколько лет нужно лететь до нее на
космическом корабле с третьей космической скоростью (16,2км/с)?
(6 баллов)
27
14. Во сколько раз самая яркая звезда нашего неба Сириус (m=-1.6) ярче
самой близкой звезды к Солнцу Проксимы Центавра (m=+ 5,2)?
(5 баллов)
15. Если бы по орбите Земли двигалась звезда с такой же массой, как и
Солнце, каков был бы период обращения у этой звезды? (6 баллов)
16. Какие вы знаете проявления солнечной активности в атмосфере Солнца?
(4 балла)
17. Во сколько раз красный гигант больше красного карлика, если их
светимость отличается в 10,8 раз? (5 баллов)
18. Чему равен период вращения Солнца, если наблюдениями установлено,
что пятно расположенное близ экватора, сместилось за трое суток на
40˚? (5 баллов)
19. Какова скорость удаления галактики, находящейся от нас на расстоянии
2 млрд. св. лет? (постоянную Хаббла принять равной 100км/с*Мпк)?
(5 баллов)
20. Каково
различие
между
шаровыми,
рассеянными
звездными
скоплениями и звездными ассоциациями? (6 баллов)
2008-2009 учебный год
1. Определите географическую широту места, на которой звезда Вега
(Альфа Лиры) может находиться в зените.
2. В каком созвездии находится Луна, если ее экваториальные
координаты a =20ч30м, δ = -18˚? Определите
также её моменты восхода и захода,
дату наблюдений, а
если известно, что Луна в
полнолунии.
3. В какой день года проводились наблюдения, если полуденная высота
Солнца на географической широте 49˚ оказалась равной 17˚30΄?
4. В какой фазе и в какое время суток наблюдалась Луна Максимилианом
Волошиным, описанная им в стихотворении:
Явь наших снов Земля не истребит:
28
В парче лучей истают тихо зори,
Журчанье утр сольётся в дневном хоре,
Ущербный серп истлеет и сгорит…
5.
Восход Сириуса наблюдали в Симферополе 20 октября в полночь (по
месному времени). В какой день года горожане смогут наблюдать
восход Сириуса в 21 час?
Решить задачу 2 способами (алгебраически и с картой).
6. В энциклопедии «География» [издательство «Аванта+Астрель», 2007
год, стр. 197, глава «Ориентирование», автор Ирина Петрова]
написано: «Только два раза в год Солнце и Луна восходят и заходят
точно на востоке и западе – в дни равноденствий: 21 марта и 23
сентября». Верно ли это утверждение (совершенно верно, более-менее
верно или вообще неверно)? Дайте расширенное объяснение.
7. Видна ли с поверхности Луны всегда полная Земля или же она подобно
Луне проходит последовательную смену фаз? Если есть такая смена
земных фаз, то какова зависимость между фазами Луны и Земли?
8. Какие астрономические инструменты можно встретить на карте
звездного неба в виде созвездий? А названия каких еще приборов и
механизмов можно встретить на этой карте?
9. "После захода Солнца стало быстро темнеть. Еще не зажглись на
темно-синем небе первые звезды, а на востоке уже ослепительно сияла
Венера". Все ли верно в этом описании?
10.Период обращения вокруг Солнца самой короткопериодической
кометы Энке составляет 3.3 года. Почему же условия ее видимости
повторяются с характерным периодом в 10 лет?
11.Какие явления характерны для Земли и Солнца в период высокой
солнечной активности?
12.Лучшим современным наземным телескопам доступны объекты до 26m.
Во сколько раз более слабые объекты могут они зафиксировать по
29
сравнению с невооружённым глазом (предельную звёздную величину
принять за 6m)?
13. Комета Галлея делает полный оборот вокруг Солнца за 76 лет. В
ближайшей к Солнцу точке своей орбиты, на расстоянии 0,6 а.е. от
Солнца, она двигается со скоростью 54 км/с. С какой скоростью она
двигается в наиболее удалённой от Солнца точке своей орбиты?
14. Сколько времени надо затратить космическому кораблю, летящему со
скоростью 30 км/с, чтобы достичь ближайшей к Солнцу звезды
Проксима Центавра, параллакс которой 0,76"?
15. В конце своей эволюции Солнце начнет расширяться и превратится в
красный гигант. В результате температура его поверхности понизится
вдвое, а светимость увеличится в 400 раз. Проглотит ли Солнце при
этом какие-либо из планет?
2009-2010 учебный год
1. В 1516 году Н.Коперник обосновал гелиоцентрическую систему
строения мира. Какое
утверждение лежит в основе его теории?
(5 баллов)
2. Однажды вечером юный любитель астрономии Ваня Пташечкин
увидел над восточным горизонтом Луну в виде широкого серпа.
Свидетелем, какого явления стал Ваня? (5 баллов)
3. Если звезда взошла сегодня в 8 часов вечера, в котором часу взойдет
она через месяц? (7 баллов)
4. Определите, на какую максимальную высоту может подниматься
Солнце для наблюдателя в Крыму (географическая широта - 45◦).
(5 баллов)
5. Вы вместе с группой ребят отправились осенью в поход. Чтобы
быстрее добраться до нужного места, вам нужно всё время идти на
запад. Как, ориентируясь по Солнцу, выбирать направление движения,
30
если идти до места нужно с утра до полдня, а затем к закату вернуться
назад. (9 баллов)
6. Определите по звёздной карте в каком созвездии находился Марс в
момент своего противостояния 28 августа. (7 баллов)
7. При каких условиях на планете не будет происходить смены дня
и ночи? (5 баллов)
8. Отношение кубов больших полуосей планет равно 64. Чему равен
период обращения второй планеты, если первая эта – Земля? (7 баллов)
9. Перед восходом Солнца на юге у горизонта находится комета. Как
относительно горизонта направлен ее хвост? Сделать рисунок.
(7 баллов)
10.Сколько лет ждать ответного сигнала с планеты из системы Сириуса,
если годичный параллакс Сириуса 0,26″? (7 баллов)
11.Определите по звёздной карте в какой период времени Солнце
находится в созвездии, не вошедшим в зодиакальные? (7 баллов)
12. Пользуясь правилом Тициуса-Бодэ, назовите планеты, большие
полуоси которых подходят под это правило? Приведите вычисления.
Табличные данные о расстояниях до планет следующие:
Меркурий – 0,38 а.е.; Венера – 0,72 а.е.; Земля – 1а.е.; Марс – 1,52 а.е;
Юпитер – 5,2 а.е.; Сатурн – 9,5 а.е; Уран – 19,2; Нептун 30 а.е..
(10 баллов)
13.Распределите по уровню расположения в атмосфере Солнца элементы
солнечной активности: вспышка, гранулы, флоккулы, протуберанец,
солнечные пятна. (5 баллов)
14.Найдите соответствующие друг другу пункты. (7 баллов)
(а) Место рождения звезд
(b) Кандидат в черную дыру
(с) Голубой гигант
(d) Звезда главной
последовательности
(е) Нейтронная звезда.
(f) Пульсирующая
1. Бетельгейзе (в созвездии
Ориона)
2. Крабовидная туманность
3. Пульсар в Крабовидной
туманности
4. Лебедь Х-1
5. Мира (в созвездии Кита)
31
переменная.
(g) Красный гигант
(h) Остаток сверхновой
6. Туманность Ориона
7. Ригель (в созвездии
Ориона)
8. Солнце
15.Каков линейный диаметр галактики Малое Магелланово Облако,
спутнике нашей Галактики, если ее видимый угловой размер 220″, а
расстояние до нее 195000св. лет? (7 баллов)
2010-2011 учебный год
1. Опишите с точки зрения современного человека объекты, которые в
древности называли: «блуждающей звездой», «волосатой звездой» и
«падающей звездой». (6 б)
2. Когда и в какой стороне горизонта лучше наблюдать Луну за неделю до
лунного затмения? До солнечного затмения? (6 б)
3. При каких условиях на планете не будет происходить смены времён года?
(6 б)
4. Где Солнце в полдень бывает выше: в Ялте (φ=44°) в день весеннего
равноденствия или в Чернигове (φ=51°) в день летнего солнцестояния?
(6 б)
5. Напишите фамилии астрономов, оставивших свой след на карте Луны (0,5
б за каждую фамилию, но не больше 6 б)
6. Определите высоту ИСЗ в точках перигея и апогея, двигающемся на
среднем расстоянии от поверхности Земли 1055 км, если эксцентриситет
его орбиты e=0,11. (8 б)
7. В какой фазе и в какое время суток наблюдалась Луна Максимилианом
Волошиным, описанная им в стихотворении:
Явь наших снов земля не истребит:
В парче лучей истают тихо зори,
Журчанье утр сольётся в дневном хоре,
Ущербный серп истлеет и сгорит...
(7 б)
32
8. Как изменилась бы продолжительность земного года, если бы масса Земли
сравнялась с массой Солнца, а расстояние осталось бы прежним? (8 б)
9. Почему плотность числа кратеров на поверхности галлилеевых спутников
Юпитера монотонно возрастает от Ио к Каллисто? (6 б)
10.Период между двумя противостояниями небесного тела 417 суток.
Определите его удалённость от Земли в этих положениях. (6 б)
11.Во сколько раз меняется блеск Марса, если его видимая звёздная величина
колеблется от +2,0m до – 2,6m? (6 б)
12.Диаметр объектива рефрактора D=20см, а фокусное расстояние F=3м.
Какое
теоретическое
разрешение
у
телескопа?
Какое
получится
увеличение с 10 мм окуляром? (8 б)
13.Какое влияние может оказать солнечная вспышка на Землю и её
обитателей? (7 б)
14.Перечислите астрономические явления и процессы, которые можно
наблюдать в течение человеческой жизни. (8 б)
15.Давая имя созвездию, Гевелий говорил: «В этой части неба встречаются
только мелкие звезды, и нужно иметь …………….. глаза, чтобы их
различить и распознать».
16.Назовите животное, в честь которого названо созвездие. Для ответа
воспользуйтесь ребусом (6 б)
33
2011-2012 учебный год
1. Что описывает М. Ломоносов в своем произведении? Ответ выбрать из
предложенных.(1б)
…горящий вечно Океан.
Там огненны валы стремятся и не находят берегов;
Там вихри пламенны кружатся, борющись множество веков…
М. Ломоносов
А) нейтронная звезда
Б) Солнце
В) падение метеорита
Г) извержение вулкана
2. Какое нужно применить увеличение телескопа при наблюдении, чтобы
Юпитер, (видимый диаметр 40˝) был виден такой же величины, как Луна
для невооруженного глаза? (2 б)
3. Найти ширину метеорного потока в километрах, метеоры которого
наблюдались с 16 июля по 24 августа. Предполагается, что движение
Земли перпендикулярно к оси потока.(2 б)
4. Если простой год начинается с понедельника, то каким днем недели он
заканчивается. И каким днем недели закончится високосный год? (1 б)
5. «…Антенна телевизора была направлена на α Центавра – ближайшую к
нашей планете звезду». Дело происходило в Ялте (44° 29' с.ш.). Можно ли
оттуда «нацелиться» на α Центавра (   6050 ) (ответ подтвердить
расчетами)? Определить широту, на которых данная звезда уже может
наблюдаться в северном полушарии. (4б)
6. Какой
период
обращения
искусственного
спутника
Земли,
движущегося на расстоянии 1600 км от поверхности Земли? (4 б)
7. Посмотрите на карту Луны и определите, в
какой четверти Луна
лучше освещает Землю - в первой или в третьей? Ответ обосновать и
пояснить рисунком. (4б)
34
8. 1 октября 2010 года Сатурн был в соединении - условия его наблюдения с
Земли были самыми неблагоприятными. Когда произойдёт ближайшее
следующее противостояние этого гиганта (тогда наблюдать его будет
лучше всего)? (4б)
9. Гигантская звезда VV Цефея имеет светимость, в 570 000 раз
превосходящую солнечную, а температура ее поверхности составляет
3600К. Определите во сколько радиус этого сверхгиганта больше радиуса
Солнца. (6б)
10. Как известно, после последнего ремонта телескоп Хаббла в случае
поломки планируется утопить в океане. На какую минимальную величину
следует уменьшить его орбитальную скорость, чтобы он упал на земную
поверхность? Сейчас «Хаббл» летает по круговой орбите высотой 570 км.
Считайте, что скорость изменяется мгновенно. (6б)
35