Візуально-телескопічні спостереження Сонця

Мета роботи: ознайомитися з астрономічними способами орієнтації на місцевості за Сонцем, визначенням географічних координат; виглядом Сонця й основних об’єктів його атмосфери (сонячних плям, факельних полів, спалахів); правилами безпеки життєдіяльності під час телескопічних спостережень Сонця.

Обладнання: «Короткий астрономічний календар», «Шкільний астрономічний календар», шкільний телескоп з діафрагмою і сонячними світлофільтрами; екран; спектроскоп (дифракційні ґратки); сітки для спостереження Сонця; годинник, олівець, папір.

Теоретичні відомості

УВАГА! Спостерігаючи Сонце, НЕ можна дивитися на диск Сонця неозброєним оком і в телескоп без спеціального світлофільтра! Використовувати саморобні світлофільтри неприпустимо! Якщо немає спеціального сонячного світлофільтра, то спостерігати Сонце слід тільки на екрані.

Під час проектування зображення Сонця на екран потрібно через кожні 5 хв робити перерви у спостереженні на 2-3 хв, щоб не тріснули лінзи окуляра. Так само потрібно робити під час роботи з окулярними світлофільтрами.

Під час спостережень Сонця найзручніше застосовувати об’єктивний світлофільтр у поєднанні з діафрагмою: він набагато краще захищає телескоп від перегрівання і не перегрівається сам.

Якщо є можливість проводити спостереження із затемненого приміщення (класної кімнати з темними шторами на вікнах тощо), то цим потрібно скористатися. Перед початком спостереження приміщення слід провітрити, відкривши вікна на 15-20 хв, щоб звести до мінімуму повітряні потоки, що виникають від різниці температур усередині й зовні приміщення.

Пригадайте методи й особливості астрономічних спостережень, телескопи, фізичну природу Сонця, орієнтацію на місцевості та визначення географічних координат за спостереженнями Сонця.

Залежно від цілей спостереження, рекомендується застосовувати різні збільшення. Під час загального огляду сонячної поверхні слід застосовувати окуляр, що дає збільшення в 30-40 разів; під час детального вивчення фотосфери - максимальне збільшення у 60-80-120 разів; під час спектральних спостережень і фотографування Сонця в головному фокусі телескопа окуляри не потрібні.

Порядок проведення спостереження

1. Задіафрагмуйте об’єктив телескопа до відносного отвору 1/30-1/40. Установіть окуляр зі збільшенням 30-40 разів і сонячний екран.

2. Наведіть телескоп на Сонце. Зручніше всього зробити це по тіні телескопа, яка при правильному наведенні матиме круглу форму труби і мінімальні розміри. Спроектуйте одержане зображення на екран, на білий аркуш паперу і сфокусуйте зображення у круг діаметром 10 см. Найзручніше здійснювати фокусування за краєм сонячного диска, який повинен представляти ідеально чітку лінію.

3. Зверніть увагу на сонячні плями, факельні області і, якщо пощастить, хромосферний спалах.

4. Зверніть увагу на потемніння сонячного диска по краях як свідчення газової (плазмової) природи Сонця.

5. Установіть напрямок добової паралелі. Для цього позначте олівцем послідовні зміни положення якої-небудь плями при нерухомій трубі і проведіть через ці точки пряму.

6. Плавно зміщуючи трубу за Сонцем, щоб зображення його не виходило за межі 10 см круга, позначте олівцем положення груп плям і окремих плям, факельних полів і спалаху.

7. Підвищіть збільшення телескопа до максимально можливого для даних погодних умов (60х-80х). На екрані в затемненому приміщенні стане видно сонячну грануляцію; дуже красивий вигляд мають плями: ядро малинове, півтінь фіолетова, а сама поверхня Сонця блідо-рожева. Якщо спостереження проводяться на вулиці, зображення буде неяскравим і менш контрастним.

8. Одягніть на об’єктив (вставте в окуляр) світлофільтр, зніміть екран і продовжте візуальні спостереження, безпосередньо через окуляр.

9. Замалюйте при максимальному збільшенні зовнішній вигляд, форму і деталі будови факельних полів, плям і груп плям.

10. Зніміть окуляр, приєднавши на його місце шкільний спектроскоп. Спроектуйте зображення спектра на білий папір. Замалюйте основні лінії спектра (лінії водню, гелію та йонізованого кальцію). Замість спектроскопа в навчальних спектральних спостереженнях можуть використовуватися дифракційні ґратки, що мають значно менші розміри і масу при майже такій самій роздільній здатності, як у спектроскопа.

Оформлення одержаних результатів

1. Проведіть загальний аналіз роботи.

2. Визначте сонячний екватор та осі обертання.

3. Користуючись сіткою, визначте, на якій широті містяться плями та їхні приблизні розміри.

4. Визначте рівень сонячної активності, розрахувавши число Вольфа за формулою: W = 10g + f, де g - кількість груп плям; f - кількість усіх плям.

Оформте результати спостережень, при цьому у звіт перенесіть положення факельних полів, груп плям і окремих плям.

Контрольні запитання до роботи

1. Опишіть внутрішню будову Сонця.

2. З яких оболонок складається атмосфера Сонця?

3. Що таке фотосфера Сонця? Які об’єкти характерні для фотосфери Сонця?

4. Чому сонячні плями темніші, ніж фотосфера?

5. Що розуміють під грануляцією?

6. Що розуміють під хромосферою та короною Сонця? Які явища спостерігаються у хромосфері й короні Сонця?

7. У якому стані перебуває речовина Сонця? Як ви це уявляєте?

РОЗВ'ЯЗУЄМО РАЗОМ

Задача 1. Сонце обертається навколо своєї осі в тому самому напрямку, як і Земля, тобто із заходу на схід. Яким ми бачимо це обертання, спостерігаючи із Землі?

Відповідь. З погляду земних спостерігачів і земних орієнтирів Сонце обертається навколо своєї осі зі сходу на захід проти годинникової стрілки, як і Земля.

Задача 2. Які явища характерні для Землі і Сонця в період високої сонячної активності?

Відповідь. Для Сонця: велика кількість сонячних плям (у фотосфері), спалахів (у хромосфері) і протуберанців (у короні). Посилений сонячний вітер. Для Землі: підвищена кількість та інтенсивність полярних сяйв і збурень геомагнітного поля (магнітних бур).