IAO 2016, Теория, α+β — αβ-4. Небесно знамение. Луна и комета
XXI Международная астрономическая олимпиада · XXI International Astronomy Olympiad · Болгария, Пампорово-Смолян, 5 – 13. X. 2016 · Round Theo · Group α, β · 5 октомври 2016 г. · 8 т.
Условие
Общо въведение към задачите 3 и 4. Небесно знамение
На 22 юни 813 г. от н.е. българският хан Крум разбил византийската армия на император Михаил I Рангави при Адрианопол (днес Едирне, Турция) и превзел града. След тази победа българската войска тръгнала към Константинопол и обсадила столицата на Византия. Не е изключено на изхода от тази битка да е повлияло суеверието на военачалниците – страхът от едно астрономическо явление, описано във византийските хроники: „Когато двете армии, българската на северозапад и гръцката на югоизток, се срещнали, страшно небесно явление се явило пред погледа на войниците: две комети, ярки като луни, се отделили една от друга.“ Редица историци на астрономията предполагат, че това е едно от първите описания на разпадане на кометно ядро. Възможни са обаче и други варианти.
Небесно знамение. Луна и комета
Още по-удивително, но все пак възможно обяснение на това явление може да е краят на покритие на ярка комета от Луната във фаза тънък сърп. Тогава войниците са могли да видят как кометата излиза иззад осветената част на Луната и два сърпа се отдалечават един от друг на небето. В такъв случай:
4.1. По кое време на денонощието би могло да се наблюдава това явление?
4.2. В кое съзвездие би могло да се наблюдава това явление?
4.3. Коя от двете армии знамението е уплашило повече? Защо?
4.4. Придружете решението с рисунка на войниците преди сражението. Означете на рисунката необходимите линейни или ъглови размери.
4.5. Пресметнете (или обяснете какви данни не достигат за изчисленията) в кои от 15-те дни престой на армиите преди битката е могло да се наблюдава даденото явление.
Отговори
- Вечером; созвездие Близнецов; явление могло наблюдаться 7–9 июня 813 года.
- Небесно знамение. Луна и комета, 4.1. Вечером.
- Небесно знамение. Луна и комета, 4.2. В созвездии Близнецов; некоторые индивидуальные критерии допускают также Рак.
- Небесно знамение. Луна и комета, 4.3. Луна на западе или северо-западе; обоснованный ответ об испуге любой из армий.
- Небесно знамение. Луна и комета, 4.4. Художественный рисунок.
- Небесно знамение. Луна и комета, 4.5. 7–9 июня 813 года.
Решение
Note. The given sketches are not full; the team leaders have to give more detailed explanations to students. But the correct solutions in the students’ papers (enough for 8 pts) may be shorter.
Note. Jury members should evaluate the student’s solutions in essence, and not by looking on formal existence of the mentioned sentences or formulae. The formal presence of the mentioned positions in the text is not necessary to give the respective points. Points should be done if the following steps de facto using these positions.
αβ-4. Небесное предзнаменование. Луна и комета. Адрианополь находится в северном полушарии, все рассуждения и направления приведены для северного полушария.
4.1
Луна по орбите движется справа налево относительно звёзд и планет. Значит, комета может выходить из-за освещённой части Луны только тогда, когда освещена её правая часть, то есть, при растущей Луне, а значит – вечером.
4.2
Если мы говорим о тонком серпике Луны, сравнимом по яркости с кометой, то возраст Луны – максимум 2,5 суток. Значит Луна находится левее Солнца на расстоянии не более, чем . В период 15-дневного стояния с 7 по 22 июня Солнце находится в созвездии Тельца, а Луна, соответственно – в созвездии Близнецов.
4.3
Предзнаменование произошло на заходе Солнца. Луна в этом случае была на западе или даже северо-западе, поскольку дело происходит в середине лета. Таким образом, византийская армия видела это явление впереди, а болгарская – сзади. Далее рассуждения могут быть различными. В летописях чаще описываются ситуации, когда армия, видя впереди нехороший символ, разворачивалась и отступала. По этой логике напуганными должны были быть греки. Но кто-то может предположить, что больше были напуганы болгарские воины, поскольку это им «нож в спину».
4.4
Художественный рисунок.
4.5
В качестве реперной временной точки возьмём вечер 3 октября 2016 года в Пампорово, когда на небе был виден очень тонкий серпик растущей Луны. Посчитаем, сколько дней прошло с 22 июня 813 года по 3 октября 2016 года.
Найдём, сколько лунных месяцев прошло за это время. Для этого надо это число дней разделить на синодический период Луны. Мы помним, что он примерно равен 29,5 суткам, немного точнее – 29,53 суток.
по дробной части этого числа мы можем узнать разность фаз Луны и получить, что такая же фаза была 17 июня 613 г. Однако это грубая ошибка. Если мы берем синодический период Луны равным 29,53 суток, то погрешность составляет 0,005 суток на один лунный месяц. Умножив число прошедших месяцев на эту погрешность, получаем общую погрешность в суток. Таким образом, такой серпик был виден 16 июня плюс-минус 74 дня.
Для получения ответа с точностью хотя бы один день, мы должны уменьшить погрешность синодического периода хотя бы на два порядка, то есть, использовать значение с ещё хотя бы двумя значащими цифрами.
Это возможно. В таблицах у нас есть период обращения Луны с шестью значащими цифрами и длина сидерического года с восемью значащими цифрами. Используя эти данные можно найти синодический период Луны с шестью значащими цифрами:
С учётом этой точности
по дробной части этого числа мы понимаем, что 22 июня фаза Луны была близка к полнолунию, а описанный серпик мог быть виден за 13,9 суток (плюс-минус ¾ суток) до 22 июня. То есть, получается, что явление наблюдалось на небе 7-9 июня, то есть, в самом начале стояния.
Бележка за източника: предварителният ключ изписва „17 июня 613 г.“, после „16 июня“; тези несъгласувани дати са запазени. Окончателният извод на ключа е 7–9 юни 813 г.
Basic criteria — αβ-4
| № / Abbreviation | Explanations of grading sub-points | Points |
|---|---|---|
| 4.1 | 2 pt, including: The comet goes from under the right side of the Moon — 2 pt; Evening — 1 pt | 2 |
| 4.2 | 2 pt, including: Position of the Sun and the Moon relative the Sun — 2 pt; Gemini — 1 pt | 2 |
| 4.3 | The Moon in the west or north-west and any answer based on this fact | 1 |
| 4.4 | Artistic drawing | 1 |
| 4.5 | 2 pt for the total full solution and dates of June 7–9, not more 1 pt for partial solution | 2 |
Печатните подточки и сборове са запазени, включително противоречивото разпределение в 4.1 и 4.2.
Evaluation criteria — Kanchan Chowdhury (IN)
| № / Abbreviation | Explanations of grading sub-points | Points |
|---|---|---|
| 4.1 | Timing for observing the phenomenon and phases of moon | 2 |
| 4.2 | Position of moon & sun | 2 |
| 4.3 | The Byzantine army saw this phenomenon in front; Bulgarian army saw this phenomenon from behind | 1 |
| 4.4 | Artistic drawing | 1 |
| 4.5 | What data is missing; dates of June | 1; 1 |
Equivalent correct parts of other ways of solution: 8. Extra conclusions or correct additions (add. to 8 pt): no separate value entered.
Evaluation criteria — Anders Västerberg (SE), α-4
| № / Abbreviation | Explanations of grading sub-points | Points |
|---|---|---|
| 1 | Comet goes from under the right side of the moon; Evening | 1; 1 |
| 2 | Position of the sun and the moon relative to the Sun; Gemini or Cancer | 1; 1 |
| 3 | The moon in the west or NW and any answer based on this fact | 1 |
| 4 | Artistic drawing | 1 |
| 5 | Partial solution; Full solution (i.e. 2 pts) | 1; 1 |
Equivalent correct parts of other ways of solution: 8. Extra conclusions or correct additions (add. to 8 pt): no separate value entered.
Evaluation criteria — V. Nagnibeda (RU), β-4
| № / Abbreviation | Explanations of grading sub-points | Points |
|---|---|---|
| 1 | Evening — 1; the comet goes from the right side of Moon — 1 | 2 |
| 2 | The constellations: Gemini, Cancer | 1 |
| 3 | The Moon in the north-west — 1; Greek army saw the event — 1 | 2 |
| 4 | Artistic drawing with correct position of the Moon + comet | 1 |
| 5 | Full solution and dates of June 7–9 — 2; partial solution — 1 | 2 |
Equivalent correct parts of other ways of solution: 8. Extra conclusions or correct additions (add. to 8 pt): no separate value entered.
Evaluation criteria — YooJea Kim (Korea), β-4
| № / Abbreviation | Explanations of grading sub-points | Points |
|---|---|---|
| 1 | The relative configuration and motion of Sun, Moon and comet | 1 |
| 2 | In the evening | 1 |
| 3 | Position of Sun in Taurus during 7–22 June | 0.5 |
| 4 | Position of Moon relative to Sun [crossed-out “in Gemini during 7–22 June” retained as a source correction] | 0.5 |
| 5 | Position of Moon in Gemini constellation during 7–22 June | 1 |
| 6 | The Moon in W or NW | 1 |
| 7 | Artistic drawing | 1 |
| 8 | Calculations including synodic period of Moon, considerations of leap years, etc., with any reasonable considerations of other factors | 1 |
| 9 | It was observed on June 7–9, 813 in the beginning of standing | 1 |
Equivalent correct parts of other ways of solution: 8. Extra conclusions or correct additions (add. to 8 pt): no separate value entered.
Оригинал в Архива: bgtheo.pdf · официални решения: theosol.pdf · допълнителни данни: theo_ru.pdf · допълнителни данни: theocriteria.pdf · допълнителни данни: criteria1.pdf · допълнителни данни: criteria2.pdf · допълнителни данни: criteria3.pdf · допълнителни данни: betatheo1.png · допълнителни данни: betatheo2.png · допълнителни данни: instructions.png · допълнителни данни: data_1.png · допълнителни данни: data_2.png