Астрономия и навигация. Методические указания по семинарским и практическим занятиям (стр. 1 )

Федеральное агентство по образованию

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Сибирский федеральный университет»

АСТРОНОМИЯ И НАВИГАЦИЯ

МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ

ПО СЕМИНАРСКИМ И ПРАКТИЧЕСКИМ

ЗАНЯТИЯМ

, , ,

Красноярск 2009

Оглавление

Общие сведения 3

1.  Содержание семинарских и практических занятий 6

2.  Методика подготовки к занятиям

2.1. Методика подготовки к семинарским занятиям 10

2.2. Методика подготовки к практическим занятиям 13

3.  Библиографический список 54

1. Общие сведения

Семинарские и практические занятия являются необходимыми компонентами учебного процесса по дисциплине «Астрономия и навигация». Они имеют важное значение в подготовке специалистов по образовательной программе 010700.65 – физика, так как закладывают основы их дальнейшей профессиональной деятельности в наукоемких и высокотехнологичных сферах, формируют фундаментальные теоретические и специализированные знания по прикладной астрономии и космической навигации, а также системное представление о строении и развитии небесных тел,  их положении и  движении в пространстве, о строении Вселенной в целом.

Целью семинарских и практических занятий при изучении данного учебного курса является: углубление научных знаний по разделам курса, теоретическое и практическое освоение астрономических методов и средств получения, обработки и применения данных дистанционного зондирования Земли и Космоса (ДЗЗК).

При проведении семинарских и практических занятий ставятся образовательные задачи в соответствии с требованиями ФГОС ВПО, в том числе:

- формирование системного представления о  строении и развитии небесных тел,  их положении и  движении в пространстве, о строении Вселенной в целом,

- проведение теоретического моделирования исследуемых процессов, изучение явлений и природных объектов в Космосе,

- выработка умений применять приобретенные знания при анализе и обработке полученных данных ДЗЗК.

В результате аудиторной работы по изучению теоретического курса «Астрономия и навигация» студент должен знать:

·  физические основы получения астрономических данных, методы астрономических исследований и космической навигации;

·  движение, строение, происхождение и развитие небесных тел, в том числе планеты Земля;

·  законы движения космических аппаратов (КА) в поле центральных сил, основы теории возмущений, навигационные системы глобального определения местоположения (GPS и ГЛОНАСС);

·  проблемы изучения околоземного космического пространства;

·  особенности получения астрономических данных и информации дистанционного зондирования Земли и Космоса (ДЗЗК);

·  математические методы фильтрации стохастических сигналов в астрономии.

Студент должен уметь:

·  осваивать методы астрономических исследований и космической навигации, получения астрономических данных, специализированные пакеты прикладных программ обработки астрономических данных, графических пакетов;

·  составлять обзоры литературы и отчеты по результатам проводимых исследований;

·  давать рекомендации по практическому использованию астрономических данных;

·  эффективно работать с литературными данными и информационными ресурсами сети Интернет.

Аудиторная работа предполагает три основных вида занятий:

- лекции;

- семинарские занятия;

- практические занятия.

Трудоемкость аудиторной работы составляет 5,00 зачетных единиц (180 часов), в том числе лекции – 2,00 зачетные единицы (72 часа), семинарские занятия – 1,50 зачетные единицы (54 часа), практические занятия – 1,50 зачетные единицы (54 часа). Общие сведения о трудоемкости изучения дисциплины приведены в табл. 1.

Таблица 1

Трудоемкость изучения дисциплины

Вид учебной работы	Всего зачетных единиц (часов)	Семестр
1	2
Общая трудоемкость дисциплины	8,33 (300)	3,50 (126)	4,83 (174)
Аудиторные занятия:	5,00(180)	2,00 (72)	3.00(108)
лекции	2,00 (72)	1,00 (36)	1,00 (36) ()
практические занятия (ПЗ)	1,50 (54)	0,50 (18)	1,00 (27118)
семинарские занятия (СЗ)	1,50 (54)	0,50 (18)	1,00 (36)
лабораторные работы (ЛР)	-	-	-
другие виды аудиторных занятий	-	-	-
промежуточный контроль	-	-	-
Вид итогового контроля (зачет, экзамен)	зачет, экзамен	зачет	зачет, экзамен

Проведение семинарских и практических занятий по изучаемой учебной дисциплине «Астрономия и навигация» основывается на компетентностном подходе, способствуя более эффективному достижению компетенций, формируемых в процессе учебных занятий по данной дисциплине. Применительно к дисциплине «Астрономия и навигация» это компетенции:

а) универсальные, а именно:

- общенаучные (ОНК):

ОНК-1- готовность использовать полученные знания, навыки и умения при дальнейшем изучении специальных дисциплин специализации «физики космоса», «геофизика»;

ОНК-2 - способность активно и целенаправленно применять полученные знания, навыки и умения для выбора тематики выполнения индивидуальной научно-исследовательской работы и курсовых работ;

ОНК-3 - готовность использовать основные сведения и законы учебной дисциплины «Астрономия и навигация», изученные методы на практике;

- инструментальные (ИК):

ИК-1 - готовность к решению практических задач по расчетам орбит КА и их орбитальных элементов;

ИК-2 - готовность к обработке данных дистанционного зондирования и Космоса, а также астрономической информации;

ИК-3- активное владение пользовательскими навыками для применения специализированных программных пакетов в области ДЗЗК;

ИК-4 - готовность к проведению расчетов оптических систем;

ИК-5 - готовность работать с информацией в области физики космоса из различных источников: отечественной и зарубежной научной периодической литературы, монографий и учебников, электронных ресурсов Интернет;

ИК-6 - готовность работать с базами данных по астрономии и ДЗЗ.

б) профессиональные:

- профессиональные (ПК):

ПК-1 Готовность использовать основные законы учебного курса в последующей профессиональной деятельности в качестве научных сотрудников, преподавателей вузов, инженеров;

ПК-2 Готовность выявить естественнонаучную сущность проблем, возникающих в ходе профессиональной деятельности в областях: физики космоса, астрономии, космической навигации, привлечь для их решения изучаемый физико-математический аппарат.

Современная астрономия тесно связана со многими науками, но, прежде всего с физикой и математикой. Для освоения учебной дисциплины «Астрономия и навигация» студентам необходимы знания по высшей математике (общие сведения и разделы «Интегральные и дифференциальные исчисления», «Функциональный анализ», «Линейная алгебра», «Аналитическая геометрия», «Уравнения матфизики», «Теория комплексного переменного», «Теория поля», «Теория вероятностей», «Математическая статистика»), по физике («Механика», «Молекулярная физика», «Электродинамика», «Оптика», «Ядерная физика» «Лазерная физика»), информатике и программированию. При подготовке к семинарским и практическим занятиям необходимые знания можно пополнить из научной литературы библиотечных фондов и информационным ресурсам Интернет.

Рекомендуемая литература:

1. Абалакин, В. К. и др. Справочное руководство по небесной механике и астродинамике. М.: Наука,19с.

2. Астрономический календарь 2007 г.: переменная часть -. М.: Наука, 2006 г.

3. Астрономический календарь: постоянная часть. М.: Наука, 19с.

4. Астрономический ежегодник на 2008 г. М.: Наука, 2007.

5. Дубошин механика. Основные задачи и методы. 1984– 350 с.

6. Корн, Г. Справочник по математике для научных работников и инженеров / Г. Корн, Т. Корн; М.: Наука, 1986. – 836 с.

7. Королюк, по теории вероятностей и математической статистике/ , , ; М.: Наука, 1985. – 640 с.

8. Ландсберг, учебник физики. 1 т. Механика/ ; М.: Физматгиз, 2003.

9. Ландсберг, / ; М.: Физматгиз, 2003. – 848 с.

10. Спутниковая связь и вещание. Справочник/ Под ред. ; М.: Радио и связь, 1988. – 342 с.

1.  Содержание семинарских и практических занятий

Содержание семинарских и практических занятий по учебной дисциплине включает:

· подготовку к семинарским занятиям, которая предполагает более углубленную подготовку по теоретическим вопросам учебной дисциплины;

· решение задач на практических занятиях;

· подготовку к промежуточному контролю по дисциплине;

·  итоговую аттестацию.

Проведение семинарских и практических занятий по дисциплине осуществляется в соответствии с утвержденным графиком учебного процесса на 5, 6 семестр (Прил. 1, 2). График предусматривает еженедельное проведение занятий – 2 часа в неделю (5 семестр) и 4 часа (6 семестр), а также в соответствии с графиком контроля освоения дисциплины - проведение промежуточного контроля в 5 семестре (5,10 и 16 недели) и 6 семестре (5, 10 и 17 недели). Для промежуточного контроля предлагается сдача решенных задач, оформленных в виде отчета. Итоговая аттестация – зачет (5 семестр), зачет и экзамен (6 семестр).

Тематический план семинарских и практических занятий по разделам дисциплины, видам занятий в зачетных единицах в соответствии с модульной структурой с учетом формируемых в результате занятий компетенций, умений и знаний приведены в табл. 2.

Содержание (темы) семинарских и практических занятий приведены в табл. 3.

Таблица 2

Структура аудиторной работы (семинарских и практических занятий) в модульной системе

№ п/п	Модули и разделы дисциплины	ПЗ или СЗ зачетные единицы (часы)	Форми-руемые компе-тенции	Умения	Знания
1.	Модуль 1 Сферическая астрономия	0,5 (18)	ОНК-1, ОНК-3, ОНК-3, ИК-1, ИК-2, ПК-1, ПК-2	Определение координат светил в разных системах небесных координат.	Знания по сферической астрономии.
2.	Модуль 2 Основные задачи и методы небесной механики	0,5 (18)	ОНК-1, ОНК-3, ОНК-3, ИК-1, ИК-2, ПК-1, ПК-2	Определение изменения координат небесных тел. Нахождение кеплеровых и оскулирующих элементов орбит ИСЗ и КА, анализ результатов.	Сведения о движении небесных тел Солнечной системы. Знания по теоретическим основам и методам небесной механики.
33. 3 3	Модуль 3 Земля и космическое пространство	1,0 (36)	ОНК-1, ОНК-3, ОНК-3, ИК-3, ИК-4, ИК-5, ИК-6, ПК-1, ПК-2	Обработка сейсмических данных, анализ данных геомониторинга	Знания о строении Земли и космического пространства
44.	Модуль 4 «Астрономические данные и методы их получения	1,0 (36)	ОНК-1, ОНК-3, ОНК-3, ИК-3, ИК-4, ИК-5, ИК-6, ПК-1, ПК-2	Работа с базами данных дистанционного зондирования Земли и Космоса. Обработка стохастических сигналов.	Знания о современных базах данных по астрономии и навигации, методах получения астрономи-ческой информации.

Таблица 3

Темы семинарских и практических занятий

№ п/п	№ раздела дисциплины	Темы занятий, трудоемкость
1 2	1.	1.Современная астрономия и космическая навигация (2 часа) 2. Современные астрономические исследования (2 часа)
3 4 5 6 7 8	2.	3. Основные точки и круги на небесной сфере (2 часа) 4. Системы небесных координат (2 часа) 5. Измерение времени (2 часа) 6. Астрономические основы календаря(2 часа) 7. Рефракция. Аберрация (2 часа). 8. Параллакс (2 часа)
9	3.	9. Суточное движение светил (2 часа)
10 11	4.	10. Видимое годовое движение Солнца (2 часа) 11.Видимые и истинные движения планет (2 часа)
12 13 14 15	5.	12. Системы координат в пространстве (2 часа) 13. Невозмущенное движение (2 часа) 14. Элементы Кеплеровой орбиты. Уравнения движения (2 часа) 15.Возмущенное движение (2 часа)
16 17 18	6.	16.Орбитальное движение ИСЗ и КА (2 часа). 17. Возмущенное движение ИСЗ и КА (2 часа). 18. Спутниковые навигационные системы (2 часа).
19 20 21 22 23 24 25 26 27 28	7.	19. Солнечная система (2 часа) 20. Солнечно-земные связи (2 часа). 21. Приливные взаимодействия (2 час). 22. Взаимосвязь нутаций и земных приливов (2 часа). 23. Методы исследования строения главных структурных элементов литосферы (2 часа). 24. Оценка приливных вариации силы тяжести, наклонов и деформаций (2 часа). 25. Методы расчета океанических приливов, оценка их взаимодействия с земными (2 часа). 26. Глобальные геодинамические явления (2 часа). 27. Методы геодинамического мониторинга (2 часа) 28. Геодинамические карты ( 2 часа)
29 30 31	8.	29. Методы определения расстояний до звезд (2 часа). 30. Спектральная классификация звезд (3 часа). 31. Эволюция звезд (3 часа).
32 33 34	9.	32. Определение расстояний до галактик (3 часа) 33. Физические свойства галактик (3 часа) 34. Пространственное распределение и эволюция галактик (2 часа)
35 36 37 38	10.	35. Основы конструкции аппаратуры (инструментов дистанционного зондирования) (2 часа). 36. Физические законы собственного излучения (2 часа) 37. Отражение солнечного излучения и спектральный коэффициент яркости (2 часа). 38. Станция HRPT приема информации со спутников NOAA, СканЭКС (2 часа).
39 40 41 42	11	39.Специфика данных дистанционного зондирования Земли и Космоса (ДЗЗК) (2 часа). 40. Типы и ресурсы данных ДЗЗК (2 часа) 41. Астрономические базы данных и данные ДЗЗК (2 часа). 42. Астрономические каталоги (2 часа)
43 44 45 46 47 48 49	12.	43. Сигналы и их классификация (2 часа). 44. Моделирование стационарных случайных процессов (3 часа). 45. Спектральная плотность мощности случайного процесса (3 часа). 46. Корреляционный анализ стационарных случайных процессов (3 часа). 47. Оценивание спектра мощности (3 часа). 48. Работа с дискретным преобразованием Фурье (3 часа). 49. Выделение тренда и периодических компонентов с помощью сингулярного спектрального анализа (3 часа).

Темы семинарских занятий: