Школьная астрономия Петербургa

Программа содержит вопросы по астрономии, рекомендуемые предметной методической комиссией Санкт-Петербургской олимпиады по астрономии для подготовки школьников к решению задач. В список вопросов каждой параллели включаются также вопросы предыдущих параллелей. Следует учитывать, что знание всех включенных в программу вопросов для участия в олимпиаде не обязательно (хотя, конечно, и приветствуется).

Предполагается, что все сведения и данные, относящиеся к определенной возрастной параллели, участник может считать известными и использовать без специального обоснования (вывода, доказательства). В то же время вывод определенных результатов, включенных в программу некоторой параллели, может являться предметом задания для участников из младших параллелей.

5-6 классы

1. Математика: операции с десятичными дробями, пропорции, единицы измерения углов (градусы, минуты, секунды), длина окружности, запись больших чисел.

2. Физика: прямолинейное движение, преобразование физических величин из одной системы единиц в другую.

3. Звездное небо. Созвездия и ярчайшие звезды неба: названия, условия видимости наиболее известных звезд и созвездий в различные сезоны года (северное полушарие). Зодиакальные созвездия, эклиптика.

4. Состав Солнечной системы: названия планет, их основные характеристики (качественно).

5. Вращение Земли (качественно): наклон, время, смена времен года и времени суток.

6. Движение Луны вокруг Земли и видимое движение (период, созвездия, по которым оно происходит и т.д.). Фазы Луны.

7. Календарь: юлианский и григорианский календари.

8. Общие представления об устройстве Вселенной.

9. "Астрономические параметры" Санкт-Петербурга: примерное местоположение, географические координаты, часовой пояс.

7-8 классы

1. Математика. математические операции со степенями. Теорема Пифагора. Объем шара, площадь сферы.

2. Физика: скорость света, характерные параметры тел (размеры, массы, плотности).

3. География. Географические координаты. Форма и размеры Земли.

4. Звездное небо. Созвездия и ярчайшие звезды неба: названия, условия видимости в различные сезоны года. Млечный Путь.

5. Состав Солнечной системы: расстояния в Солнечной системе, астрономическая единица. Природа тел Солнечной системы: большие планеты, астероиды, кометы, метеорные потоки и метеориты. Размеры, форма, масса тел Солнечной системы, плотность их вещества (оценочно).

6. Понятие о полярных днях и ночах, равноденствиях и пр. Влияние атмосферы Земли на астрономические наблюдения (качественно).

7. Движение Земли по орбите. Видимый путь Солнца по небесной сфере.

8. Движение планет Солнечной системы: истинное и видимое (качественно). Конфигурации планет.

9. Небесная сфера. Высота полюса Мира. Изменение вида звездного неба в течение суток. Понятия углового расстояния на небесной сфере и угловых размеров объектов. Подвижная карта звездного неба.

10. Солнечные и лунные затмения — общие сведения, типы затмений (полное, частичное, кольцеобразное).

11. Измерение времени. Местное, поясное время. Часовые пояса и исчисление времени в России; декретное время, летнее время. Летоисчисление.

12. Календарь: принципы устройства календарей.

9 класс

1. Математика. Приближенные вычисления без использования калькулятора. Элементарное понятие о погрешности. Единицы измерения углов: радиан, часовая мера. Геометрия на сфере, большие и малые круги. Элементарные сведения о тригонометрии. Эллипс, его основные точки, большая и малая полуоси, эксцентриситет.

2. Физика. Электромагнитные волны, различные диапазоны электромагнитных волн (качественно).

3. География. Связь угловых величин с линейными на поверхности Земли.

4. Небесная сфера. Суточное движение небесных светил на различных широтах. Восход, заход, кульминация. Горизонтальная и экваториальная система координат, основные круги и линии на небесной сфере. Высота над горизонтом небесных светил в кульминации. Рефракция (качественно). Сумерки: гражданские, навигационные, астрономические. Движение звезд в пространстве. Лучевая скорость звезд и метод ее измерения. Тангенциальная скорость и собственное движение звезд. Апекс.

5. Видимость Солнца на различных широтах в течение года. Изменение вида звездного неба в течение года. Прецессия (качественно).

6. Измерение времени. Тропический год. Солнечные часы. Уравнение времени (качественно). Календарь, солнечная и лунная система календаря.

7. Движение небесных тел под действием силы всемирного тяготения. Движение по эллиптической орбите. Параболические и гиперболические орбиты (качественно). Закон всемирного тяготения. Законы Кеплера. III обобщенный закон Кеплера и определение масс небесных тел. Первая и вторая космические скорости.

8. Солнечная система. Строение, состав, общие характеристики. Орбиты тел Солнечной системы: большие полуоси, эксцентриситеты, периоды, скорости. Определение расстояний до тел Солнечной системы (методы радиолокации и суточного параллакса). Угловые размеры планет. Сидерический, синодический периоды планет, связь между ними. Видимые движения и конфигурации планет. Возмущения в движении планет (качественно).

9. Система Солнце — Земля — Луна. Движение Луны вокруг Земли, фазы Луны, либрации. Солнечные и лунные затмения, их типы, условия наступления. Сидерический и синодический месяцы. Сарос. Покрытия звезд и планет Луной, условия их наступления. Понятие о приливах.

10. Шкала звездных величин. Представление о видимых звездных величинах различных астрономических объектов. Решение задач на звездные величины в целых числах. Зависимость яркости от расстояния до объекта.

11. Телескопы. Общие представления о назначении и устройстве телескопов.

12. Общие представления о структуре Вселенной. Пространственно-временные масштабы Вселенной. Наша Галактика и другие галактики, общее представление о размерах, составе и строении.

13. Измерения расстояний в астрономии. Внесистемные единицы в астрономии (астрономическая единица, световой год, парсек, килопарсек, мегапарсек). Методы радиолокации, суточного и годичного параллакса.

10 класс

1. Математика: логарифмы. решение произвольных треугольников (теоремы синусов и косинусов), приближенное вычисление тригонометрических функций и логарифмов.

2. Физика: механика (включая закон сохранения момента импульса), эффект Допплера, газовые законы, понятие температуры, тепловой энергии газа, концентрации частиц и давления, геометрическая оптика, элементарные сведения о спектрах излучения.

3. Элементарная теория приливов.

4. Шкала звездных величин. Звездная величина, ее связь с освещенностью. Формула Погсона. Связь видимого блеска с расстоянием. Абсолютная звездная величина. Изменение видимой яркости планет и комет при их движении по орбите.

5. Телескопы. Предельное угловое разрешение и проницающая способность. Ограничения со стороны земной атмосферы на разрешающую способность. Аберрации оптики, оптические схемы современных телескопов (качественно). Масштаб изображения.

6. Солнце. Основные характеристики, общее представление о внутреннем строении и строении атмосферы. Характеристики Солнца как звезды, солнечная постоянная. Солнечная активность, циклы солнечной активности. Магнитные поля на Солнце. Солнечно-земные связи.

7. Звезды, общие понятия. Основные характеристики звезд: температура, радиус, масса и светимость. Законы излучения абсолютно черного тела: закон Стефана-Больцмана, закон смещения Вина. Понятие эффективной температуры. Связь светимости звезды с температурой и радиусом.

8. Простейшая спектральная классификация звезд. Диаграмма Герцшпрунга-Рассела. Звезды главной последовательности, гиганты, сверхгиганты.

9. Двойные и переменные звезды. Затменные переменные звезды. Спектрально-двойные звезды. Определение масс и размеров звезд в двойных системах. Пульсирующие переменные звезды (качественно).

10. Рассеянные и шаровые звездные скопления. Возраст, физические свойства скоплений и особенности входящих в них звезд. Основные различия между рассеянными и шаровыми скоплениями.

11. Межзвездная среда. Представление о распределении газа и пыли в пространстве. Плотность,температура и химический состав межзвездной среды. Газовые и диффузные туманности. Представление о процессах звездообразования. Понятие о межзвездном поглощении.

12. Названия наиболее известных туманностей, галактик, скоплений и т.д.

13. Понятие о расширении Вселенной. Определение расстояний до галактик. Красное смещение в спектрах галактик. Закон Хаббла.

11 класс

1. Математика: исследование функций, производные, оценка точности приближенных вычислений, основные сведения об интегрировании.

2. Физика: элементы специальной теории относительности, гравитационное красное смещение (качественно), связь массы и энергии покоя, основные свойства элементарных частиц (электрон, протон, нейтрон, фотон), квантовые и волновые свойства света, энергия квантов, связь с частотой и длиной волны, давление света, спектры поглощения и излучения, спектр атома водорода, дисперсия, интерференция и дифракция, понятие о ядерных реакциях.

3. Приливное воздействие. Полости Роша, точки либрации. Прецессия, влияние прецессии на экваториальные координаты.

4. Оптические свойства атмосфер планет и межзвездной среды. Рассеяние и поглощение света в атмосфере Земли, в межпланетной и межзвездной среде, зависимость поглощения от длины волны. Атмосферная рефракция, зависимость от высоты объекта, длины волны света.

5. Законы излучения. Интенсивность излучения. Понятие спектра. Излучение абсолютно черного тела. Формула Планка. Приближения Рэлея-Джинса и Вина, области их применения. Распределение энергии в спектрах различных астрономических объектов.

6. Спектры звезд. Основы спектрального анализа. Линии поглощения в спектрах звезд, спектральная классификация. Представление о фотометрических системах UBVR, показатели цвета.

7. Атмосферы Солнца и звезд. Фотосфера и хромосфера Солнца.

8. Плазма. Понятие об ионизованном газе. Процессы ионизации и рекомбинации. Общие представление об ионах в атмосфере Земли и межпланетной среде. Магнитное поле Земли. Полярные сияния. Космические лучи.

9. Спектры излучения разреженного газа. Представление о спектрах солнечной короны, планетарных и диффузных туманностей, полярных сияний.

10. Представление о внутреннем строении и источниках энергии Солнца и звезд. Ядерные источники энергии звезд, запасы ядерной энергии. Выделение энергии при термоядерных реакциях. Образование химических элементов в недрах звезд различных типов, в сверхновых звездах (качественно).

11. Эволюция Солнца и звезд. Стадия гравитационного сжатия при образовании звезды. Время жизни звезд различной массы. Новые и сверхновые звезды. Поздние стадии эволюции звезд: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры. Гравитационный радиус. Пульсары.

12. Строение и типы галактик. Наша Галактика. Ближайшие галактики. Расстояние до ближайших галактик. Наблюдательные особенности галактик. Состав галактик и их физические характеристики. Вращение галактических дисков. Морфологические типы галактик. Активные ядра галактик, радиогалактики, квазары (качественно).

13. Основы космологии. Скопления галактик. Представление о гравитационных линзах (качественно). Крупномасштабная структура Вселенной. Реликтовое излучение и его спектр.

14. Приемники излучения и методы наблюдений. Элементарные сведения о современных методах фотометрии и спектроскопии. Фотоумножители, ПЗС-матрицы. Использование светофильтров. Прием радиоволн. Радиоинтерферометрия.