Thực hành quan sát thiên văn

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM TP. HCM
KHOA VẬT LÝ


ĐỀ TÀI THIÊN VĂN:












GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm thực hiện: Nhóm 4


TP HCM, tháng 11 năm 2008
LỚP : Lý 3 CQ
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 1
MỤC LỤC
MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU 4

QUAN SÁT BÓNG CỌC MẶT TRỜI 5

I.

MỤC ĐÍCH: 5

II.

CƠ SỞ LÝ THUYẾT: 5

1.

Thiên cầu: 5

a. Định nghĩa: 5
b. Đặc điểm của thiên cầu: 5
c. Tính chất của thiên cầu: 6
d. Những đường điểm cơ bản trên thiên cầu: 6
2.

Các hệ tọa độ: 8

a. Hệ tọa độ chân trời: 8
b. Hệ tọa độ xích đạo 1: 9
c. Hệ tọa độ xích đạo 2: 9
3.

Các kiến thức liên quan đến việc quan sát: 10

a. Sự liên hệ giữa thiên cầu và địa cầu: 10
b. Phương pháp xác định xích vĩ Mặt Trời vào một ngày bất kỳ: 11

c. Sự mọc lặn và biến thiên độ cao của Mặt Trời: 13
d. Giờ Mặt Trời 14
III.

THỰC HÀNH: 15

1.

Mô tả dụng cụ: 15

2.

Phương pháp tiến hành: 15

a. Nguyên tắc đo: 15
b. Tiến hành đo: 15
3.

Kết quả - Nhận xét: 17

a. Ngày 4-11-2008: 17
b. Ngày 11-11-2008: 20
c. Ngày 15-11-2008: 22
d. Ngày 16-11-2008 23
4.

Xác định phương Bắc Nam và thời điểm qua kinh tuyến trên bằng
phương pháp đo bóng cọc: 25

THỰC HÀNH QUAN SÁT MẶT TRĂNG 29

IV.

Tổng quan về Mặt Trăng: 29

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 2
V.

Mục đích bài quan sát 30

VI.

Phương án thực hành 30

1.

Quan sát các pha của Mặt Trăng trong một tháng 30

2.

Quan sát sự mọc trễ của Mặt Trăng 34

3.

Đo góc sự mọc lệch của Mặt Trăng tại một thời điễm trong những ngày
khác nhau 35

VII.

Các kết quả đạt được 36

1.

Quan sát các pha của Mặt Trăng trong một tháng 36

2.

Đo góc về sự mọc trễ của Mặt Trăng 37

VIII.

Nhận xét và đề xuất 37

1.

Quan sát các pha của Mặt Trăng trong một tháng 37

2.

Quan sát sự mọc trễ của Mặt Trăng. 38

3.

Quan sát tính góc lệch của Mặt Trăng qua từng ngày 39

IX.

Các kết quả khác 39

X.

Quan sát thiên văn và con đường hình thành định luật vạn vật hấp
dẫn. 43

1.

Những cơ sở đầu tiên 43

2.

Mô hình vũ trụ của Copernicus: 45

3.

Mô hình Địa-Nhật tâm của Tycho Brahé: 46

4.

Galileo – Người sáng lập vật lý hiện đại: 47

5.

Johannes Kepler và các định luật chuyển động của các hành tinh: 48

6.

Newton và bước cuối cùng trong việc chứng minh hệ Nhật tâm của
Copernicus: 48

XI.

Giới thiệu kính thiên văn dùng trong quan sát thiên văn cổ điển 50

1.

"Ống kính ma thuật" của Hans Lippershey 50

2.

Đến Kính Thiên văn Galile 55

3.

3. Cải tiến của Kepler 58

4.

Kính thiên văn khúc xạ 63

a. Kính thiên văn vũ trụ Hubble 64
b. Đài thiên văn đầu tiên của thế giới 65
c. Kính thiên văn quang học lớn nhất thế giới 65
d. Kính thiên văn vô tuyến lớn nhất thế giới 65
TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 3

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

Nhóm 4 Trang 4
LỜI NÓI ĐẦU
Trong thời gian qua cung với sự hội nhâp Quốc tế, nền thiên văn học nươc ta
cũng đã có những chuyển biến to lớn. Tuy nhiên việc giảng dạy thiên văn ở các trường
THPT thậm chí ở các trường Đại Học còn rất nhiều hạn chế do cơ sở vật chất, con
người thiếu và yếu. Do thiếu các co sở vật chất do đó việc quan sát thiên văn điều đầu
tiên để hình thành niềm đam mê sự hứng thú, các nhận thức đầu tiên của con người
nên làm cho việc học thiên văn hầu như chỉ là lý thuyết suông. Điều này gây ra sự
nhàm chán không kích thích được sự tìm tòi khám phá của học sinh. Với đề tài này
nhóm chúng tôi hy vọng sẽ cung cấp cho các bạn một vài bài quan sát có thể dế dàng
thực hiện được bằng các vật dụng trong cuộc sống thường ngày của các bạn. Từ đây
hình thành long ham mê nghiên cứu khoa học của các bạn. Và cũng hy vọng đây sẽ là
một tài liệu bổ ích cho các bạn trong việc đi dạy học sau này
Do kiến thức thiên văn của nhóm còn hạn chế nên không thể tránh khỏi có điều thiếu
sót. Rất mong nhận được nhiều ý kiến đánh giá nhận xét của thầy cô và các bạn đễ các bài
quan sát ngày càng hoàn thiện hơn


Nhóm thực hiên: nhóm 4
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 5

QUAN SÁT BÓNG CỌC MẶT TRỜI
I. MỤC ĐÍCH:
• Xác định phương Bắc- Nam
• Giờ Mặt Trời đi qua kinh tuyến trên
• Độ biến thiên bóng cọc
• Độ cao h của Mặt Trời
• Xác định vĩ độ địa lý φ của Tp. Hồ Chí Minh
II. CƠ SỞ LÝ THUYẾT:

1. Thiên cầu:
a. Định nghĩa:
Thiên cầu là mặt cầu tưởng tượng có tâm là nơi ta quan sát, có bán kính vô
cùng lớn và các thiên thể phân bố ở mặt trong quả cầu đó.
b. Đặc điểm của thiên cầu:
Vì có thể lấy bán kính thiên cầu vô cùng lớn, nên bán kính trái đất là rất nhỏ so
với bán kính thiên cầu. Vậy nên ta có thể coi bất kỳ điểm nào trên trái đất cũng là tâm
thiên cầu. Và một điểm bất kỳ nào trên thiên cầu cũng có thể tìm thấy từ những điểm
khác nhau trên trái đất theo những đường song song.
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 6
c. Tính chất của thiên cầu:

Mặt phẳng chứa tâm thiên cầu cắt thiên cầu theo một vòng tròn lớn (vòng qua
F, G).
Qua hai điểm không đối tâm trên thiên cầu chỉ có thể vẽ một vòng tròn lớn
(vòng qua A, B).
Qua hai điểm đối tâm có thể vẽ vô số vòng tròn lớn ( qua C, D)
Những mặt phẳng không qua tâm cắt mặt thiên cầu thành những vòng tròn nhỏ
(r< R), (vòng qua K, L)
Khoảng cách giữa hai điểm A, B trên thiên cầu được thể hiện bằng cung AB, đo
bằng góc ở tâm AOB.
Những cung của đường tròn lớn là khoảng cách ngắn nhất giữa các điểm trên
thiên cầu. Ta có thể nói: đường thẳng trên thiên cầu là vòng tròn lớn và trên thiên cầu
không thể vẽ được những đường thẳng song song.
d. Những đường điểm cơ bản trên thiên cầu:
Giả sử người quan sát đứng tại tâm O trên trái đất, qua đó ta vẽ thiên cầu là một
mặt cầu bán kính R.
Thiên đỉnh - thiên để: đường thẳng đứng đi qua điểm đầu người quan sát cắt
thiên cầu tại điểm Z trên đỉnh đầu gọi là thiên đỉnh, điểm Z’ dưới chân là thiên để.

Đường chân trời: mặt phẳng vuông góc với OZ ( tiếp tuyến với mặt đất) gọi là
mặt phẳng chân trời. Nó cắt thiên cầu theo một vòng tròn lớn gọi là đường chân trời(
vòng BĐNT)
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 7

Thiên cực: do trái đất quay nên ta sẽ cảm thấy thiên cầu quay. Trục quay của
thiên cầu song song với trục quay trái đất và gọi là thiên cực PP’. Thiên cực cắt thiên
cầu tại hai điểm: P là thiên cực Bắc, nếu ta hướng đến nó từ trong thiên cầu sẽ thấy
thiên cầu quay ngược chiều kim đồng hồ và P’ là thiên cực Nam.
Xích đạo trời: mặt phẳng qua tâm O vuông góc với thiên cực PP’ gọi là xích
đạo trời QQ’. Xích đạo trời chia thiên cầu thành nửa thiên cầu Bắc( chứa P) và nửa
thiên cầu Nam( chứa P’). Xích đạo trời cắt đường chân trời tại hai điểm: Đông( Đ) và
Tây(T).
Kinh tuyến trời: là vòng tròn lớn đi qua thiên đỉnh Z và thiên cực P. Kinh tuyến
cắt đường chân trời tại hai điểm Bắc và Nam. Phần kinh tuyến có chứa thiên
đỉnh(BZN) gọi là kinh tuyến trên, phần chứa thiên để( BZ’N) gọi là kinh tuyến dưới.
4 điểm Đông(Đ), Bắc(B), Tây( T), Nam(N) cách đều nhau 90
o
và theo thứ tự
sau: nếu ta đứng tại tâm O nhìn về hướng Bắc thì tay phải là Đông, tay trái là Tây, sau
lưng là Nam.
Đường nửa ngày (đường Bắc Nam BN): là hình chiếu của kinh tuyến trời lên
mặt phẳng chân trời lên mặt phẳng chân trời.
Vòng giờ: là các vòng tròn đi qua hai thiên cực PP’ và vuông góc với xích đạo
trời.
Vòng thẳng đứng: là các vòng tròn lớn đi qua thiên đỉnh Z, thiên để Z’ và
vuông góc với đường chân trời.
Vòng nhật động: do Trái đất quay nhưng ta tưởng đứng yên nên sẽ thấy thiên
cầu quay trong một ngày đêm, hay thấy các thiên thể nhật động. Khi nhật động các

thiên thể sẽ vẽ nên những vòng tròn nhỏ song song với xích đạo trời. Hướng nhật động
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 8
sẽ ngược với chiều quay của Trái đất tức là nếu ta đứng tại tâm O nhìn về thiên cực
Bắc sẽ thấy thiên thể nhật động từ phải qua trái, hay từ Đông sang Tây. Trong một
ngày đêm thiên thể sẽ mọc ở chân trời Đông, qua kinh tuyến trên; và lặn xuống chân
trời Tây, và ta không quan sát được nó qua kinh tuyến dưới cho đến sự mọc tiếp vào
ngày hôm sau. Ta phải chú ý hướng nhật động vì khi vẽ trên giấy ta nhìn từ ngoài thiên
cầu nên hướng sẽ ngược lại.
Các điểm Z, Z’, P, P’ và các điểm của đường chân trời bất động đối với người
quan sát không quay cùng thiên cầu
2. Các hệ tọa độ:
a. Hệ tọa độ chân trời:
• Vòng cơ bản: đường chân trời, kinh tuyến trời.
• Điểm cơ bản: thiên đỉnh Z, điểm Nam N.
• Tọa độ: độ cao h và độ phương A.

Muốn xác định tọa độ của thiên thể M trong hệ tọa độ chân trời ta làm như sau:
Vẽ vòng thẳng đứng qua thiên thể M cắt đường chân trời tại điểm M’. Độ cao h
của thiên thể M là cung MM’ hay góc MOM’. Độ cao h cho biết khoảng cách từ thiên
thể đến đường chân trời. h có giá trị từ 0
o
- 90
o
.
Đôi khi người ta dùng khoảng cách đỉnh Z thay cho độ cao h là cung ZM hay
góc ZOM, ta có h + Z= 90
o
.
Độ phương A: cho biết phương hướng quan sát thiên thể. Nó bằng góc giữa

vòng thẳng đứng qua điểm nam N và vòng thẳng đứng qua thiên thể M, tức cung NM’
hay góc NOM’. Độ phương A được tính từ điểm N theo chiều nhật động, từ 0
o
– 360
o
(
hoặc 0
o
– 180
o
Đông và 0
o
– 180
o
Tây)
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 9
Đặc điểm: do nhật động vị trí của thiên thể so với đường chân trời thay đổi. Mặt
khác tùy những điểm khác nhau trên Trái đất sẽ thấy vị trí của cùng một thiên thể khác
đi.
Như vậy hệ này phụ thuộc vào thời điểm và vị trí người quan sát, nó chỉ có giá
trị thực hành quan sát.
b. Hệ tọa độ xích đạo 1:
Vòng cơ bản: xích đạo trời QQ’, kinh tuyến trời.
Điểm cơ bản: thiên cực P, điểm cắt giữa xích đạo trời và kinh tuyến trời Q’
Tọa độ: xích vĩ
δ
, góc giờ t.
Muốn xác định tọa độ của thiên thể M trong hệ tọa độ này ta làm như sau: từ P
vẽ vòng giờ qua M cắt xích đạo trời tại M’.

Xích vĩ
δ
của M là cung MM’ hay góc MOM’. Nó có giá trị từ 0
o
- 90
o
tính từ
M’. Dấu dương cho Bắc thiên cầu và dấu âm cho Nam thiên cầu.
Góc giờ t: là góc giữa kinh tuyến trời và vòng giờ qua thiên thể M. Hay là cung
Q’M’ hoặc góc Q’OM’. Nó được tính từ Q’ theo chiều nhật động có giá trị từ 0
o
–
360
o
hay từ 0
h
- 24
h
.
Đặc điểm: do nhật động thiên thể vẽ những vòng tròn nhỏ song song với xích
đạo trời. Do đó xích vĩ thiên thể không thay đổi, nó cũng không phụ thuộc nơi quan
sát. Nhưng góc giờ thay đổi theo nhật động và vẫn phụ thuộc nơi quan sát.
c. Hệ tọa độ xích đạo 2:
Vòng cơ bản: xích đạo trời QQ’
Điểm cơ bản: điểm xuân phân
γ

Định nghĩa điểm xuân phân
γ
: là một trong hai giao điểm giữa xích đạo trời

và hoàng đạo. Do hoàng đạo là quĩ đạo chuyển động biểu kiến của Mặt Trời trên thiên
cầu và xích đạo trời song song với xích đạo trái đất nên góc giữa hai mặt phẳng này là
ε
=23
o
27’.
Tọa độ: xích vĩ
δ
, xích kinh
α

Muốn xác định tọa độ của thiên thể M trong hệ này ta làm như sau:
Trước hết ta xác định điểm xuân phân
γ
. Đây là một điểm tưởng tượng, không
có thật trên bầu trời, coi là giao điểm giữa hoàng đạo và xích đạo trời sao cho góc giữa
chúng là 23
0
27’. Xích kinh
α
của thiên thể M là góc giữa vòng giờ qua
γ
và vòng giờ
qua M tức bằng cung
γ
M’ hay góc
γ
OM’.
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 10

Xích kinh được tính từ điểm
γ
theo chiều ngược với chiều nhật động( hướng
tới Q’) và có giá trị từ 0o – 360o hay 0h- 24h.
Đặc điểm:
Vì điểm xuân phân
γ
gần như nằm yên trong không gian( thật ra nó có chuyển
động do hiện tượng tiến động) nên nó cũng tham gia nhật động như các thiên thể khác.
Do đó xích kinh của thiên thể không bị thay đổi vì nhật động. Ngoài ra nó cũng không
phụ thuộc vào nơi quan sát. Tóm lại hai tọa độ của hệ này, xích vĩ và xích kinh đều
không bị thay đổi vì nhật động và không phụ thuộc vào nơi quan sát. Vì vậy hệ tọa độ
này ghi tọa độ các thiên thể trên bầu trời trong các bản đồ sao và dùng trên toàn thế
giới.

3. Các kiến thức liên quan đến việc quan sát:
a. Sự liên hệ giữa thiên cầu và địa cầu:
Định lý về độ cao thiên cực: Độ cao của thiên cực bằng vĩ độ địa lý của nơi
quan sát. h
p
= φ
Hay xích vĩ của thiên đỉnh bằng vĩ độ địa lý nơi quan sát. δ
z
= φ
Chứng minh:
Vì địa cực song song với thiên cực nên xích đạo song song với xích đạo trời.
Do đó từ điểm 0 trên Trái đất có vĩ độ φ (ở bắc bán cầu) sẽ thấy thiên cực bắc B ở độ
cao hp đúng bằng φ do 2 góc này tương ứng vuông góc (OO’X’ = BOP) (Xem hình vẽ
38).
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà

Nhóm 4 Trang 11
Còn đối với thiên đỉnh Z, thì :
Z0Q’ = 00’X' hay δ
Z
= φ
Chú ý : Chứng minh tương tự cho nam bán cầu.
( Phối hợp các hệ tọa độ chân trời và xích đạo)
- Tọa độ của thiên thể ghi trong sách vở, bản đồ sao v.v thường dùng ở hệ
xích đạo 2
(xích kinh α, xích vĩ δ).
Từ nơi quan sát vĩ độ φ muốn xác định vị trí thiên thể trước tiên ta phải xác
định vị trí của thiên cực P theo định lý trên (góc B0P = φ ). Sau đó xác định xích đạo.
(Mặt phẳng xích đạo vuông góc với thiên cực PP’). Xác định điểm xuân phân γ, biết
hoàng đạo làm với xích đạo trời một góc ε = 23
o
27’. Xác định α, δ theo γ và xích đạo
trời sẽ được vị trí của M. Vẽ vòng thẳng đứng qua M sẽ xác định được độ cao h và độ
phương A trong hệ tọa độ chân trời.




b. Phương pháp xác định xích vĩ Mặt Trời vào một ngày bất kỳ:
Ta biết rằng Mặt Trời dịch chuyển trên hoàng đạo với chu kỳ một năm(
365,2422 ngày) và quĩ đạo là một đường tròn có chu vi là 360
o
do vậy trong một ngày
Mặt Trời dịch chuyển trên hoàng đạo một cung là 360
o
/365,2422 = 0,9856

o
.
Xích đạo trời hợp với hoàng đạo một góc ɛ = 23
o
27’ cho nên trong một ngày
Mặt Trời nhật động trên vòng tròn song song với xích đạo trời.
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 12
’

α

α

Gọi α
o
là xích kinh của Mặt Trời vào ngày đang xét thì α
o
= cung γM’( với M’
là hình chiếu của Mặt Trời M ở hoàng đạo lên xích đạo trời QQ’.
Vậy trên hoàng đạo Mặt Trời dịch chuyển một cung là α = cung γM. Do hoàng
đạo và xích đạo trời là những vòng tròn nên tam giác γM’M là tam giác cầu. Áp dụng
công thức lượng giác cầu:
sin sin sin
sin sin sin
a b c
A B C
= =

Sử dụng cho tam giác cầu vuông γM’M ta có:
sin sin sin
sin90 sin(90 ) sin
o o
o o
α α δ
ε ε
= =
−


Nếu ta quy ước từ điểm xuân phân γ, Mặt Trời dịch chuyển về điểm hạ chí H’
và từ thu phân Ω dịch chuyển về H’ thì cung hay góc đó mang giá trị dương, còn từ
xuân phân Mặt Trời dịch chuyển về điểm đông chí H thì cung hay góc đó mang giá trị
âm
Thí dụ: tính xích vĩ Mặt Trời vào ngày 4-11 cách ngày xuân phân 21-3 là 228
ngày. Mặt Trời di chuyển trên cung hoàng đạo một cung là: α= 228x0,9856
o
= 224,7
o
Ta có:
sin sin .sin
δ α ε
=
= sin 224,7o. sin 23,45o= - 0,2799
⇒
δ= -16,26
o

Thí dụ: tính xích vĩ Mặt Trời vào ngày 11-11 cách ngày xuân phân 21-3 là 235
ngày. Mặt Trời di chuyển trên cung hoàng đạo một cung là: α= 225x0,9856
o
= 231,6
o
Ta có:
sin sin .sin
δ α ε
=
= sin 231,6o. sin 23,45o= - 0,3119
⇒
δ= -18,17
o

Thí dụ: tính xích vĩ Mặt Trời vào ngày 15-11 cách ngày xuân phân 21-3 là 239
ngày. Mặt Trời di chuyển trên cung hoàng đạo một cung là: α= 239x0,9856
o
= 235,55
o
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 13
Ta có:
sin sin .sin
δ α ε
=
= sin 235,55o. sin 23,45o= - 0,3282
⇒
δ= -19,15
o

Thí dụ: tính xích vĩ Mặt Trời vào ngày 16-11 cách ngày xuân phân 21-3 là 240
ngày. Mặt Trời di chuyển trên cung hoàng đạo một cung là: α= 240x0,9856
o
= 236,54
o
Ta có:
sin sin .sin
δ α ε
=
= sin 236,54o. sin 23,45o= - 0,332
⇒
δ= -19,39
o

c. Sự mọc lặn và biến thiên độ cao của Mặt Trời:
Hiện tượng mọc lặn của thiên thể:
Do nhật động các thiên thể vẽ những
vòng tròn nhỏ song song xích đạo trời. Tùy theo
vĩ độ φ của nơi quan sát mà xích đạo trời tạo
với đường chân trời một góc xác định (90
o
-φ).
Từ đó vòng nhật động của thiên thể có thể :
• Cắt đường chân trời tại 2 điểm:
thiên thể có mọc, có lặn (mọc ở phía
đông, lặn ở phía tây), (vòng 1, 2).
• Không cắt đường chân trời: thiên
thể không bao giờ mọc hoặc không bao
giờ lặn (vòng

• Tiếp xúc với đường chân trời: Thiên thể không lặn, không mọc.
Ta xét từng trường hợp :
Nhìn trên hình ta thấy những thiên thể nằm trong cung Q’B’ sẽ cắt đường
chân trời tại hai điểm, hay có nghĩa là xích vĩ của nó thỏa mãn : |δ| < 90
o
- |φ|
Khi δ = 0 thiên thể nằm ngay trên xích đạo trời, nó mọc đúng điểm đông, lặn
đúng điểm tây.
Khi thiên thể ở bắc thiên cầu (δ > 0) nó mọc ở đông bắc lặn ở tây bắc.
Khi thiên thể ở nam thiên cầu (δ < 0) nó mọc ở đông nam, lặn ở tây nam.
Chú ý phân biệt :
φ > 0 : nơi quan sát ở Bắc địa cầu.
φ < 0 : nơi quan sát ở Nam địa cầu.
Nếu δ > (90
0
- |φ|) :
Vòng nhật động không cắt đường chân trời: Thiên thể hoặc không bao giờ mọc,
hoặc không bao giờ lặn. Ví dụ: Ở bắc địa cầu (φ > 0) nếu thiên thể ở Bắc thiên
cầu và thỏa mãn điều kiện trên (δ > 90
o
- φ) thì thiên thể không bao giờ lặn (luôn nằm
trên đường chân trời). Nếu ở Nam thiên cầu – không bao giờ mọc.
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 14
Nếu |δ| = 90
o
- |φ| thì thiên thể tiếp xúc đường chân trời không lặn hoặc không
mọc.
Khi quan sát ở Bắc Địa Cầu Mặt Trời xuất hiện ở buổi sáng ở phía Đông sau đó
như chúng ta hình dung nó di chuyển trên bầu trời đến trưa đạt được độ cao cực đại ở

phía Nam, chiều tối lặn ở phía Tây. Ta gọi là Mặt Trời nhật động. Khi Mặt Trời mọc
nó nằm ngay trên đường chân trời nên h = 0. Mặt Trời lên cao dần độh cao h tăng dần
theo góc giờ t. lúc Mặt Trời qua kinh tuyến trên độ cao h đạt cực đại tương úng là góc
giờ t bằng 0. h
max
không phụ thuộc vào góc giờ t mà chỉ phụ thuộc vào vĩ độ φ nơi
quan sát và xích vĩ Mặt Trời vào ngày quan sát. Sau giữa trưa độ cao h của Mặt Trời
trên thiên cầu giảm dần. Khi Mặt Trời lặn độ cao h = 0.
d. Giờ Mặt Trời
Giờ địa phương:
Giờ được xác định cho một nơi (có độ kinh xác định) được gọi là giờ địa
phương tại nơi đó. Đối với các nơi nằm trên cùng một kinh tuyến (có cùng độ kinh λ)
thì góc giờ của Mặt Trời (hay góc giờ của điểm xuân phân γ) có giá trị như nhau ở
cùng một thời điểm.
Như vậy các nơi nằm trên cùng một kinh tuyến sẽ có cùng giờ địa phương (theo
các thang: giờ sao, giờ Mặt Trời thực, giờ MTTB) như nhau.
Giờ Mặt Trời thực T
o
:
Do nhật động góc giờ t của Mặt Trời biến thiên. Giờ Mặt Trời thực T xác định
qua góc giờ của Mặt Trời. Vì góc giờ tính theo kinh tuyến trên nên giờ Mặt Trời thực
sẽ là :T = t + 12h
Khi Mặt Trời qua kinh tuyến trên thì giờ Mặt Trời thực là :
T = 0 + 12h = 12h (giữa trưa)
Khi Mặt Trời qua kinh tuyến dưới thì
T = 12h + 12h = 24h (nửa đêm)
(Hay 1 ngày Mặt Trời hoàn tất, bắt đầu 0h Mặt Trời của ngày hôm sau).
Giờ Mặt Trời trung bình T
m
:

Giờ Mặt Trời trung bình chính là trung bình cộng của các giờ Mặt Trời thực
trong ngày. Vì giờ Mặt Trời thực biến đổi theo góc giờ nên nó rất phức tạp, do đó
người ta thường sử dụng giờ Mặt Trời trung bình và đưa v ề giờ địa phương trung bình
trong sinh hoạt hằng ngày.
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 15
Trong sinh hoạt hằng ngày, giờ Mặt Trời trung bình được sử dụng khá rộng rãi,
tại những địa phương có chung một múi giờ thì người ta qui ước sử dụng giờ pháp quy
hay giờ địa phương ở nơi đó.
III. THỰC HÀNH:
1. Mô tả dụng cụ:
Dụng cụ đo gồm nhiều cọc thẳng bằng ống nhựa có độ dài và đường kính tùy
theo người thực hành lựa chọn.
Đồng hồ dùng để đo thời gian
Thước dây dùng để đo độ dài của cọc hoặc độ dài của bóng cọc
Sợi dây nhỏ dùng để buộc quả dọi làm dây dọi hoặc để vẽ vòng tròn trong việc
xác định phương hướng.
Dùng phấn màu để vẽ
La bàn dùng xác định phương hướng để kiểm tra lại cách xác định phương
hướng bằng bóng cọc.
2. Phương pháp tiến hành:
a. Nguyên tắc đo:
Chọn một nơi bằng phẳng có thể mặt đất mềm hoặc sân bê tông( ví dụ: sân
trường Đh Sài Gòn, sân trường Đh Sư Phạm TPHCM).
Đo chiều cao của các cây cọc, rồi dựng chúng thẳng đứng. Kiểm tra phương
thẳng đứng của cọc bằng dây dọi.
Dùng la bàn đặt tại tâm của cọc để xác định phương Bắc – Nam của địa từ,
dùng phấn màu đánh dấu hoặc vẽ đường thẳng qua phương Bắc – Nam đó.
Chuẩn bị các dụng cụ: giấy, bút, phấn để ghi lại các giá trị đo được.
b. Tiến hành đo:

Sau khi đã chuẩn bị xong các dụng cụ đo ta bắt đầu công việc đo đạc như sau:



Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 16



Xác định sự thay đổi độ cao Mặt Trời:
Khi nắng lên bóng cọc sẽ in lên mặt đất, ta chọn mốc thời gian để tiến hành đo
chiều dài của bóng cọc bằng thước dây. Chẳng hạn ta đo bóng cọc lúc 9g thì sau 15’ ta
lại tiến hành đo lần thứ hai và cứ sau 15’ ta lại tiến hành đo lần nữa.
Từ các giá trị đo được ta tính được độ cao h của Mặt Trời theo công thức
tg h= (độ dài cọc)/ (độ dài bóng cọc) so sánh các giá trị h ở các thời điểm khác
nhau ta được sự thay đổi của độ cao Mặt Trời.
Xác định phương hướng tại nơi quan sát:
Tại thời điểm trước giữa trưa ta dùng phấn đánh dấu vị trí A, rồi dùng dây vẽ
đường tròn tâm O, bán kính OA. Tại các thời điểm sau đó ( trước giữa trưa) ta có thể
tiến hành đánh dấu và vẽ những đường tròn nhỏ đồng tâm với đường tròn trên.
Khoảng sau giữa trưa bóng cọc lại in lên đường tròn một lần nữa. Khi có
được hai giờ đối xứng của Mặt Trời trước và sau giữa trưa, ta dùng thước đo độ xác
định góc

'
AOB
. Dùng phấn vạch trên thước để chia góc

'
AOB

thành 2 góc bằng
nhau. Đường thẳng phân giác của góc

'
AOB
cho ta xác định được phương hướng ở
nơi quan sát, đó là đường Bắc – Nam.
Kiểm tra lại đường Bắc – Nam có trùng hay là sai khác gì với đường Bắc –
Nam địa từ xác định bằng la bàn.
Xác định vĩ độ φ tại nơi quan sát:
Quan sát sự chuyển động của bóng cọc để xác định tại thời điểm nào thì bóng
cọc in lên đường Bắc – Nam, vừa xác định bằng la bàn. Ghi lại thời điểm đó và độ dài
bóng cọc lúc đó.
B
’ K

’

B
Trước giữa trưa
Qua kinh tuyến trên
Sau giữa trưa
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 17
Khi đó độ cao của Mặt Trời là lớn nhất (khi Mặt Trời qua kinh tuyến trên, bóng
cọc ngắn nhất).
Ta có thể tiến hành đo chiều dài bóng cọc lân cận vị trí phương Bắc- Nam để
kiểm chứng vị trí chiều dài bóng cọc ngắn nhất.
Xác định vĩ độ φ bằng công thức h= 90
o

+ φ – δ hoặc h= 90
o
- φ – δ
Với h được xác định bằng công thức: tg h= OK/ OC
OK là độ dài cọc
OC là độ dài ngắn nhất của bóng cọc lúc giữa trưa in trên đường Bắc – Nam.

3. Kết quả - Nhận xét:
a. Ngày 4-11-2008:

Thời gian Bóng h
8
h
27
ph
134,5 36
0
32
’
54
’’
8
h
45
ph
120 39
0
43’15’’
9
h

104 43
0
47’27’’
9
h
15
ph
94,5 46
0
32’2’’
9
h
30
ph
86,5 49
0
3’18’’
9
h
45
ph
78,2 51
0
53’28’’
10
h
70,5 54
0
44’7’’
10

h
15
ph
65 56
0
53’51’’
10
h
30
ph
59 59
0
23’3’’
10
h
45
ph
55 61
0
6’59’’
11
h
52 62
0
27’18’’
11
h
15
ph
50 63

0
21’58’’
12
h
13
ph

12
h
30
30


Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 18


Lúc 9h ngày 4-11

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 19


Lúc 10h ngày 4-11

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 20


Lúc 11h ngày 4-11

Nhận xét:
Do điều kiện thời tiết, nhóm chỉ đo được từ 8h27ph đến 11g 15ph nên chưa thể
xác định được thời điểm Mặt Trời qua kinh tuyến trên và chưa xác định được vĩ độ φ
của Tp. HCM
Xích vĩ Mặt Trời vào ngày 4-11 cách ngày xuân phân 21-3 là 228 ngày. Mặt
Trời di chuyển trên cung hoàng đạo một cung là: α= 228x0,9856
o
= 224,7
o
Ta có:
sin sin .sin
δ α ε
=
= sin 224,7o. sin 23,45o= - 0,2799
⇒
δ= -16,26
o

b. Ngày 11-11-2008:

Thời gian Chiều dài bóng (cm) h
11
h
15
ph
57.5 60
0
1’36’’
11
h

30
ph
55.6 60
0
51’10’’
11
h
35
ph
54.8 61
0
12’17’’
11
h
45
ph
56.1 60
0
38’3’’

Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 21


11h35ph ngày 11-11

Xích vĩ của Mặt Trời vào ngày 11-11-2008
α = 235 * 0.98560 = 231.60 = 231036’
sinδ = sin231036’ * sin23027’ = - 0.3119
Suy ra δ = -18.170 = -18010’34’’

Vào ngày 11-11-08 vì không có thời gian nên nhóm chỉ do được vào lúc khoảng
11h trở đi. Và do điều kiện thời tiết nên nhóm chỉ đo được 4 số liệu (từ 12h trời mưa).
Dùng la bàn để xác định phương Bắc Nam. Tại thời điểm 11h35ph bóng cọc
trùng với phương Bắc Nam của la bàn, lúc đó bóng cọc là ngắn nhất, độ cao của Mặt
Trời đạt cực đại. Khi đó Mặt Trời đi qua kinh tuyến trên h
max
= 61
0
12’17’’. Vĩ độ tại
nơi quan sát (Tp. HCM) được xác định bằng công thức
h
max
= 90
0
–
ϕ
–
δ

Nên
ϕ
= 90
0
– h
max
–
δ

= 90
0

– 61
0
12’17’’ – 18
0
10’34’’
Vĩ độ phi cũng khá phù hợp với lý thuyết
ϕ
Tphcm
= 10
0
30’
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 22
Qua bảng số liệu trên ta nhạn thấy càng về thời điểm Mặt Trời đi qua kinh
tuyến tren thì độ cao h của Mặt Trời càng càng biến thiên chậm dần cụ thể: trong 15ph
từ 11h15ph đến 11h30ph độ cao của Mặt Trời biến thiên
h
∆
= 60
0
51’10’’ – 60
0
1’36’’ = 0
0
49’36’’
(Vì số liệu đo được ít nên rất khó nhận xét về sự biến thiên độ cao của Mặt
Trời)
Sau khi đí qua kinh tuyến trên độ cao của Mặt Trời giảm dần, độ biến thiên
h
∆

trong 10ph từ 11h35ph đến 11h45ph là

h
∆
= 61
0
12’17’’- 60
0
38’3’’=0
0
34’14’’
c. Ngày 15-11-2008:

Cọc 113 cm Cọc 99,7cm
h

h
∆

Thời
gian
Bóng
(cm)
h
Bóng

(cm)
h
9

h
137,5
39
o
54’50” 123,5 38
o
54’49” 39
o
5’50” 15’1”
9h 15ph 117
44
0
0’13” 104,5 43
0
39’14” 43
0
49’43” 10’30”
9h 30ph 105,5
46
0
57’57” 93 46
0
59’50” 46
0
58’43” 0’46”
9h 45ph 97
49
0
21’25” 85,5 49
0

23’4” 49
0
22’15” 0’50”
10h 89,5
51
0
37’11” 78,1 51
0
55’36” 51
0
46’24” 9’13”
10h
15ph
84
52
0
22’27” 72 54
0
9’52” 53
0
46’10” 23’43”
10h
30ph
78
52
0
23’3” 66,8 56
0
10’39” 55
0

46’51” 23’48”
10h
45ph
68,5
5
8
0
46’34” 62,2 58
0
2’28” 58
0
24’31” 22’3”
11h


11h
30ph
65
60
0
5’30” 55,8 60
0
45’55” 60
0
25’43” 20’13’’
11
h
45
ph
66,5

59
0
31’24” 57,4 60
0
4’11” 59
0
47’48” 16’24”


Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 23
Nhận xét
Xích vĩ của Mặt Trời vào ngày 15-11-2008, cách ngày xuân phân 21-3 là 239
ngày. Mặt Trời di chuyển trên cung hoàng đạo một cung là: α= 239x0,9856
o
= 235,55
o
Ta có:
sin sin .sin
δ α ε
=
= sin 235,55o. sin 23,45o= - 0,3282
⇒
δ= -19,15
o

Do điều kiện thời tiết (mây che) nên nhóm chưa thể xác định được thời điểm
Mặt Trời qua kinh tuyến trên. Do đó chưa xác định được vĩ độ φ tại nơi quan sát ( Tp.
HCM).
Độ biến thiên độ cao Mặt Trời ( xét trong hệ tộ chân trời) :

Qua bảng số liệu ta thấy càng gần thời điểm Mặt Trời qua kinh tuyến trên thì
độ cao của Mặt Trời tăng dần đồng thời độ biến thiên giảm dần. Cụ thể: từ 9g-
9g45ph độ cao Mặt Trời tăng từ 39
0
9’50” đến 49
0
22’15”;
h
∆
= 10
0
12’25”
Từ 10g đến 10g45ph độ cao Mặt Trời tăng từ 51
o
46’24” đến 58
o
24’31”;

h
∆
= 6
o
38’7”

d. Ngày 16-11-2008

Cọc 80,8cm Cọc 99,7cm Cọc 110,5cm Cọc 97cm
Thời gian
Bóng(cm) Bóng(cm)

Bóng(cm)

Bóng(cm)

9h 15ph 84 105 112,3 102,3
9h 30ph 76,7 96,1 102,7 94,6
10h 64,4 81,9 86,6 79,8
10h 15ph 57,9 74,5 78,8 74,6
10h 30ph 55,6 68,5 72,8 68,4
10h 45ph 51,2 64 67,7 64,9
11h 47,8 61,5 65,7 62,4
11h15ph 47,2 58,9 63,9 59,1
11h 30ph 46,9 57,7 63,1 57,1
11h35ph 46,7 57,5 62,8 55,7
12h15ph 49 59,3 59,5
12h30ph 52,6 64,2 63,6
13h 60,5 73,5 72,4
Thực hành quan sát thiên văn GVHD: Th.S Trần Quốc Hà
Nhóm 4 Trang 24
13h22ph 67,7 83,2 79,1
13h35ph 70,1 87,4 84,4
13h45ph 77,4 95,2 90,8


Bảng xử lý số liệu:

Thời gian Cọc 80,8cm Cọc 99,7cm
Cọc
110,5cm
Cọc 97cm

h

h
∆

9h 15ph 43
0
53’15’’ 43
0
31’
0
1’’ 44
0
32’14’’ 43
0
28’36’’

43
0
51’17’’

21’28’’
9h 30ph 46
0
29’28’’ 46
0
03’12’’ 47
0
05’43’’ 45
0

43’04’’

46
0
20’22’’

27’14’’
10h 51
0
26’39’’ 50
0
35’53’’ 51
0
54’50’’ 50
0
33’24’’

51
0
7’42’’ 33’3’’
10h15ph 54
0
22’31’’ 53
0
13’53’’ 54
0
36’23’’ 52
0
26’14’’

53
0
38’15’’

48’12’’
10h30ph 55
0
28’03’’ 55
0
30’31’’ 56
0
37’19’’ 54
0
48’37’’

55
0
36’8’’ 30’36’’
10h45ph 57
0
28’21’’ 57
0
18’09’’ 58
0
30’20’’ 56
0
12’53’’

57
0

24’56’’

39’25’’
11h 59
0
23’32’’ 58
0
19’54’’ 59
0
57’36’’ 57
0
14’49’’

58
0
33’33’’

46’11’
11h15ph 59
0
42’30’’ 59
0
25’36’’ 60
0
16’19’’ 58
0
38’49’’

50
0

26’8’’ 23’55’’
11h30ph 59
0
52’02’’ 59
0
56’26’’ 60
0
23’22’’ 59
0
30’59’’

59
0
53’57’’

12’26’’
11h35ph 59
0
58’24’’ 60
0
01’36’’ 60
0
08’04’’

60
0
7’52’’ 7’52’’
12h15ph 58
0
45’57’’ 59

0
15’23’’ 58
0
28’30’’

58
0
49’57’’

16’58’’
12h30ph 56
0
56’11’’ 57
0
13’16’’ 56
0
44’54’’

56
0
58’7’’ 10’6’’
13h 53
0
10’32’’ 53
0
36’07’’ 53
0
15’46’’

53

0
20’48’’

1
0
’12’’
13h22ph 50
0
02’29’’ 50
0
09’18’’ 50
0
48’14’’

50
0
20’ 18’49’’
13h35ph 49
0
03’21’’ 48
0
45’41’’ 48
0
58’24’’

48
0
55’49’’

5’6’’

13h45ph 46
0
13’52’’ 46
0
19’22’’ 46
0
53’27’’

46
0
28’54’’

16’22’’

Nhận xét
Xích vĩ Mặt Trời vào ngày 16-11-08
α
= 240 * 0.98560 = 236.540 = 236
0
33’
sin
δ
= sin 236
0
33’ * sin 23
0
27’ =
−
0.332
Suy ra

δ
=
−
19.39
0
=
−
19
0
23’27’’