Методические рекомендации к проекту «Солнце над горизонтом»

Это тренировочное исследование, предназначенное не для обнаружения новых, ранее неведомых фактов, а для обсуждения различий местного астрономического и поясного времени. Исследование может показаться забавным ученикам 4-7 класса и руководить им целесообразно учителю физики, географии или окружающего мира. В ходе исследования и обсуждения результатов ученики осознают различие магнитного полюса земли и географического полюса земли, учатся на практике определять момент полудня по местному астрономическому солнечному времени, определять направление на географический северный полюс.

Исследование может стать иллюстрацией для астрономических уроков курсов физической географии и окружающего мира.

При обсуждении мультимедийного урока "Гномон" возможно формирование межпредметных связей географии и геометрии (рассуждения об углах) и со значительным опережением знакомство с фактом существования тригонометрических соотношений.

Солнце над горизонтом (определяем координаты солнца)

С утра до вечера можно наблюдать движение солнца по небосводу.

Одинаков ли путь солнца, видимый в разных городах и странах?

В одной ли точке небосвода оно расположено при взгляде из разных мест в одно и то же время?

Ответить на эти вопросы позволят совместные исследования ГлобалЛаб.

В день стоп-кадра участники ГлобалЛаб точно определят, насколько высоко расположено Солнце в полдень по местному времени.

Магнитный азимут солнца — угол между направлением на север (оно определяется по компасу) и направлением на солнце. Азимут отсчитывается по часовой стрелке от направления на север.

Участники ГлобалЛаб измерят длину тени от вертикальной рейки в полдень по местному географическому времени.

Данные этих измерений будут размещены на карте мира, и мы вместе попробуем проанализировать их.

Высота Солнца — угол между направлением на Солнце и горизонтальной плоскостью, в которой находится наблюдатель. От величины этого угла зависит длина теней.

Этот угол мы рассчитаем, используя данные измерений длины тени от вертикальной рейки.

Заодно мы узнаем, что такое арктангенс, вертикальная линия и горизонтальная плоскость.

Тень вертикальной рейки упадёт в направлении точно на север (географический, а не магнитный полюс) в полдень по местному времени.

Ключевые слова

истинное солнечное время

гринвичское среднее время

Цель

Подтвердить или опровергнуть научные данные о том, что высота положения Солнца над горизонтом в один и тот же день и час по местному времени различается в разных местах и зависит от географической широты.

Гипотеза

На определение высоты Солнца над горизонтом не влияет рельеф местности: даже если мы проводим измерения в котловине, а на горизонте видим высокие горы, высота Солнца над горизонтом в этот день и в этот час по местному времени будет такой же, как при измерении на равнине или посреди моря на той же широте.

Оборудование и материалы

Рейка – четырехгранный деревянный брусок длиной 2 м и толщиной 3-4 см. На высоте 150 см в него на глубину 2 см ввинчены два самореза, каждый из которых выступает на 2-4 см. На эти саморезы подвешивают два отвеса – метровые куски нитей, каждый с петелькой на одном конце и с увесистым грузиком на другом. При вертикальном положении рейки обе нити отвесов параллельны ей, параллельность проверяется линейкой. Можно использовать рейку другой формы – главное, чтобы при наблюдениях она стояла строго вертикально.

Шнур длиной 5 м

Линейка не короче 5 см (ею проверяют параллельность нитей отвесов рейке)

мультимедийный урок с калькулятором арктангенсов (ссылка)

бланк для записи результатов наблюдений (ссылка)

Зачем в исследовании нужны материалы других участников

Это географическое исследование, требующее привлечения данных из разных мест.

Протокол

1. Ознакомьтесь с мультимедийным уроком "Гномон" и распечатайте бланк исследования.

2. Выберите место измерений.

Это должна быть площадка с ровным покрытием, вытянутая в северном направлении примерно на 12 м (за несколько дней до исследования нужно выяснить, помещается ли в полдень на площадке тень вашей рейки).

3. Работа с интернетом.

Выясните, в какой час и минуту по поясному времени на вашей опытной площадке наступает полдень по местному времени. Потом проверьте, действительно ли именно в этот момент тень от вертикальной рейки будет самой короткой в течение пары часов до и после полудня.

4. Порядок измерений.

Отмечаем точку примерно посередине южной стороны площадки.

Ставим рейку в пяти метрах к северу (по компасу) от точки у южной стороны (ваш товарищ, держа компас прямо над точкой, глядит в визир компаса на рейку и подсказывает, правее или левее её нужно сместить). Положение компаса над точкой проверяется отвесом.

Между двумя точками натягиваем шнур, вдоль натянутого шнура отмечаем линию.

Без пяти двенадцать по местному астрономическому времени на южную точку ставим рейку и с помощью двух отвесов устанавливаем её вертикально.

Ровно в полдень на площадке отмечаем место, где оказалась тень верхушки рейки. Заносим результаты в таблицу.

С помощью компаса, используя его как транспортир, определяем магнитный азимут тени в полдень, измерив угол между направлением полуденной тени и установленным по компасу направлением на северный магнитный полюс, измеряем рулеткой длину тени рейки. Заносим результаты в таблицу.

Магнитный азимут солнца — угол между направлением на магнитный северный полюс (оно определяется по компасу) и направлением на солнце. Азимут отсчитывается по часовой стрелке от направления на север.

5. Предварительные расчеты

С помощью калькулятора в мультимедийном уроке на основании результатов измерений рассчитываем угловую (в градусах) высоту солнца над горизонтом.

Техника безопасности

Одевайтесь по погоде. Проводите наблюдения рядом со школой.

Анкета

1. Укажите свое местоположение

2. Что вы видите на горизонте с южной стороны?

3. Высота Солнца над горизонтом

Высота, рассчитанная с помощью калькулятора в ходе мультимедийного урока и выраженная в градусах и десятичных долях градуса.

4. Азимут тени от рейки

Количество градусов между направлением на магнитный полюс, определённым с помощью компаса, и направлением тени от рейки в полдень по местному времени. Указывается с точностью до одного градуса.

Бланк

Бланк результатов наблюдений

Класс Школа Команда

Дата проведения измерений ____________________

географическая широта _____________________ географическая долгота _________________

1. За неделю до исследования выберите площадку и подготовьте инвентарь.

2. За неделю до исследования выясните час и минуту по поясному времени, когда на вашей опытной площадке наступает полдень по местному времени.

3. В день равноденствия в полдень по местному времени измерьте длину тени рейки и магнитный азимут солнца.

4. В классе с помощью калькулятора (в мультимедийном уроке) рассчитайте значения арктангенсов для сделанных измерений — они и будут значением высоты солнца над горизонтом.

Высота над горизонтом (градусы и минуты)

Азимут тени (градус)

Полдень по местному географическому времени

В анкету проекта на сайте нужно внести две величины:

1. Высоту солнца над горизонтом (выраженную в градусах и минутах)

2. Азимут тени (угол между направлением тени (тень направлена к географическому полюсу) и направлением на север, определенным с помощью компаса (это направление к магнитному полюсу).