ВсОШ 2026, региональный этап, 9 класс, задача 5
Исправленному верить
Начинающий астроном изучает немую карту звездного неба, составленную для некоторой местности и момента времени. На карту нанесены большие круги небесной сферы. Астроному необходимо подписать эти круги, обозначить стороны света и четыре самых ярких астрономических объекта. Выполняя задание, он допустил ошибки. Исправьте эти ошибки в подписях, объясните свое решение и ответьте на следующие вопросы (с пояснениями):
A. В какой фазе (качественно) находится Луна?
B. Какая кульминация Луны наступит раньше: верхняя или нижняя?
C. Определите текущее местное звездное время с точностью до часа.
D. Определите широту места наблюдения с точностью до .
Поле зрения карты по горизонтали — . Все подписи на карту нанес начинающий астроном.
О. Ю. Голубева
Ответ
Решение. Из всех подписанных больших кругов небесной сферы только горизонт не вызывает сомнений, а из объектов — только Луна: различимы ее диск и фаза.
С учетом масштаба карты Луна не может находиться так далеко от эклиптики, значит, небесный экватор и эклиптика подписаны неправильно. К этому выводу можно прийти и другим путем. Найдем созвездие Орион. Через его Пояс проходит небесный экватор, а не эклиптика. Меняем местами подписи «эклиптика» и «небесный экватор».
Эклиптика в этой области неба проходит по созвездиям Телец и Близнецы. Раз на карте они оказались ниже Ориона, а в средних широтах северного полушария Земли их видят выше, значит, перед нами карта экваториальной области звездного неба, какой она видна из южного полушария. Об этом можно догадаться и другим путем, не зная зодиакальных созвездий и не умея их отождествлять на карте. Орион — зимнее созвездие, в этой области неба Солнце находится, когда в северном полушарии лето. Летом Солнце проходит по северной полусфере неба, то есть для наблюдателя в северном полушарии Земли в этой области неба эклиптика проходит выше небесного экватора, а раз на представленной карте она ниже, значит, полушарие наблюдателя южное.
В южном полушарии небесный экватор поднимается над горизонтом на севере, то есть перед нами север, слева запад, а справа восток. Меняем местами «восток» и «запад», «юг» заменяем на «север».
Юпитер не может находиться так далеко от эклиптики, а если расположить карту так, как привычно наблюдателю в северном полушарии, Пояс Ориона укажет на ярчайшую звезду — Сириус. Если участник не знает созвездий, он может визуально определить это светило как наиболее яркую звезду (не планету) и предположить, что это Сириус. Исправляем «Юпитер» на «Сириус».
Зная расположение звезд в созвездии Орион, «Бетельгейзе» заменяем на «Ригель».
Судя по фазе Луны, Солнце находится под горизонтом слева от Луны более чем на к западу от нее, а от планеты, обозначенной как «Венера», Солнце еще дальше. Венера — внутренняя планета с максимальной элонгацией от Солнца . То есть рассматриваемая планета не может быть Венерой, но может быть какой-то внешней планетой: Марсом, Юпитером или Сатурном. Сатурн не подходит, поскольку его блеск сопоставим, пускай и с яркими звездами, но не из первой десятки, а судя по изображению, блеск светила сравним с Сириусом. Значит, это могут быть только Марс или Юпитер. Марс может быть достаточно ярким только вблизи противостояния, тогда как на изображении он находится в квадратуре. Остается последний вариант — Юпитер. Правильными также являются ответы «Марс» и «Марс или Юпитер».
Исправляем «Венера» на «Марс» или «Юпитер».
Итоговый рисунок с исправлениями выглядит так:
Ответим на вопросы:
1. В какой фазе (качественно) находится Луна?
Поскольку полушарие наблюдателя южное, значит, Луна к востоку от Солнца, она растущая. Ответы «первая четверть» и близкие к нему также принимаются.
2. Какая кульминация Луны наступит раньше: верхняя или нижняя?
Полушарие южное, Луна уже пересекла небесный меридиан и находится ближе к западу, следовательно, она недавно прошла верхнюю кульминацию, а ближайшая следующая — нижняя.
3. Определите текущее местное звездное время с точностью до часа.
В момент времени, которому соответствует карта, эклиптика совпала с точками востока и запада, а на севере оказалась дальше всего от небесного экватора, значит, сейчас кульминирует точка июньского солнцестояния с прямым восхождением . Можно пойти и более сложным путем: часовой угол точки весеннего равноденствия — , т. к. эта точка сейчас ровно на западе. Так или иначе, местное звездное время .
4. Определите широту места наблюдения с точностью до .
Определим широту по углу подъема небесного экватора над горизонтом. Масштабы на этой карте не работают из-за искажения поля зрения. Зато можно заметить, что эклиптика лежит строго горизонтально и находится точно между горизонтом и небесным экватором, значит, каково бы ни было искажение поля зрения, оно одинаково на равных расстояниях к югу и к северу от небесного экватора. Над точкой севера мы обнаружили точку июньского солнцестояния, она расположена в от небесного экватора, и столько же до горизонта, т. е. небесный экватор на высоте , значит, широта равна . Ответ: ю. ш.