НОА 2014, III кръг (национален), 7–8 клас — Задача 2. Уран
XVII Национална олимпиада по астрономия 2014, национален кръг, тема за възрастова група VII-VIII клас · 26 април 2014 г. · 12 т.
Условие
Вие изследвате планетата Уран, като пътешествате в горните слоеве на нейната атмосфера с реактивен летателен апарат. За улеснение въвеждате уранографски координати, подобни на географските координати на Земята. Оста на въртене на Уран е много силно наклонена – ъгълът между оста на планетата и нейната орбитална равнина е само около . Както и при другите планети, при движението на Уран около Слънцето, оста му на въртене остава успоредна сама на себе си.
• Каква е максималната височина над хоризонта, на която ще се издига за вас Слънцето, ако сте примерно на северния полюс на Уран? Каква е уранографската ширина на точката, от която в този момент Слънцето ще се вижда в зенита? [4 т.]
• В области с какви уранографски ширини ще можете понякога през уранианската година да виждате Слънцето в зенита? [4 т.]
• При вашите навигационни изследвания сте установили, че като полярна звезда за северния полюс на Уран може да се използва звездата η Змиеносец, а на южния полюс – звездата 15 Орион. На 3 октомври 2014 г. Уран ще бъде в противостояние за земните наблюдатели. Кой от полюсите на Уран ще се вижда от Земята тогава – северният или южният?
Обяснете вашите отговори. [4 т.]
Отговори
•
Уранографската ширина на точката, за която Слънцето е в зенита, също е .
•
• Северният полюс на Уран.
Решение
Най-голяма височина над хоризонта за северния полюс на Уран Слънцето трябва да достига в момента на лятно слънцестояние за северното полукълбо на планетата. На схемата е представена именно такава ситуация. Тогава Слънцето ще отстои само на от зенита за наблюдател на северния полюс на планетата. Следователно максималната височина над хоризонта, на която ще се издига Слънцето, ще бъде . В този момент Слъцето ще бъде в зенита за точката А, отстояща на от северния полюс. Нейната уранографска ширина ще бъде също .

С отминаване на слънцестоянието и приближване на пролетното равноденствие Слънцето ще може да се издига до зенита за точки, които са все по-близо до екватора на Уран. При пролетното равноденствие Слънцето ще преминава през зенита по пладне за наблюдател на екватора. По-нататък през годината на Уран Слънцето ще достига до зенита за точки от южното полукълбо на Уран до южна уранографска ширина. Така заключаваме, че точките, в които понякога през годината на Уран можем да наблюдаваме преминаване на Слънцето през зенита, са разположени между северна и южна уранографска ширина.

В началото на октомври Слънцето се намира в зодиакалното съзвездие Дева (През октомври то е в астрологическия зодиакален знак Везни, но поради прецесията на земната ос съзвездието, в което в действителност се намира Слънцето, е Дева). Северната полярна звезда за Уран е в Змиеносец. Част от това съзвездие е разположена между Скорпион и Стрелец. Северният полюс на Уран трябва да е ориентиран в такова направление, т.е. към точка от небесната сфера, която е на 30-40 градуса източно от Слънцето. Уран е в противостояние, така че за земния наблюдател той се намира в посока противоположна на посоката към Слънцето. Следователно, както става ясно от схемата, от Земята ще се вижда северният полюс на Уран.

Критерии за оценяване (общо 12 т.)
За правилно определяне на максималната височина на Слънцето за северния полюс на Уран – 2 т.
За определяне на ширината на точката, за която Слънцето е в зенита – 2 т.
За верни разсъждения къде на Уран можем да видим Слънцето в зенита – 2 т.
За верен краен извод – 2 т.
За правилни разсъждения по въпроса кой от полюсите на Уран се вижда от Земята – 3 т.
За вярно заключение – 1 т.
Оригинал в Архива: NOA3_2014_7-8problems.pdf · официални решения: NOA3_2014_7-8solutions.pdf