Научно-исследовательская работа по теме "Чёрные дыры в школе"

 МБОУ «Приреченская СОШ» Рузаевского муниципального района Республики Мордовия

Всероссийский конкурс научно-исследовательских работ

«Путешествие по галактике»

Название работы

«ЧЁРНЫЕ ДЫРЫ В КОСМОСЕ»

Выполнила: ученица 3 класса

Петрова Полина

                           Руководитель работы:

 Цыпкайкина Мария Евгеньевна

учитель начальных классов

п. Левженский, 2023 г.

Содержание

1.Введение………………………………………………………………….3

2 Основная часть

2.1 Понятие чёрная дыра--------------------------------------------------------.4

2.2 Строение чёрной дыры ----------------------------------------------------- 4

2.3 Как образуется чёрная дыра?-----------------------------------------------5

2.4 Сверхмассивная  чёрная  дыра-------------------------------------------- 5

2.5 Может ли чёрная дыра поглотить Землю?------------------------------5

3 Заключение---------------------------------------------------------------------- 6

4 Список литературы------------------------------------------------------------ 7

5 Приложения (презентация, диск - мультфильм)

1 Введение

Вселенная - это бесконечное пространство, окружающее бесчисленное количество небесных тел. Небесными телами называют звёзды, кометы, астероиды, планеты и многие другие объекты, сформировавшиеся в космосе. Вселенная содержит миллиарды таких небесных тел, как галактики, туманности, чёрные дыры. Земля и все её обитатели также являются частью Вселенной. Космос - это всё пространство Вселенной, находящееся за пределами границ нижних уровней атмосфер небесных тел. Принято считать, что космос начинается на высоте 100 километров от поверхности нашей планеты, то есть там, где её воздушная оболочка становится столь разреженной, что самолёты не могут в ней передвигаться.

Я с самого раннего детства увлекаюсь астрономией. Мне очень интересно всё, что связано с космосом: планеты, туманности, пульсары, магнитары, чёрные дыры.

Цель моей работы -  узнать, что такое чёрные дыры в космосе и какую опасность они представляют для нашей планеты. Выяснить может ли чёрная дыра поглотить Землю.

Для достижения цели я поставил следующие задачи:

• прочитать и проанализировать научную литературу о космосе и черных дырах;
• просмотреть научные фильмы о чёрных дырах;
• изучить строение черной дыры и природу ее образования.

        Гипотеза исследования: чёрная дыра характеризуется сильной напряжённостью гравитационных сил, способных поглощать свет. Максимально близкое приближение планеты к чёрной дыре повлечёт за собой глобальные изменения.

Для решения этих задач я использовал следующие методы:

• теоретический анализ информации (подбор материалов научной литературы;
• обобщение и систематизация полученных результатов исследования;
• практические формы работы (поисковая - сбор информации, мастер-класс, создание сценария и проведение мероприятия о загадках космоса, где включил и игры с «чёрными дырами», создание презентации, мультфильма).

Практическая значимость - познакомить одноклассников с загадками космоса и увлечь их данной темой.

2 Основная часть

2.1 Понятие чёрная дыра

Так называют участки космоса, притяжение которых настолько велико, что они способны втягивать в себя находящиеся поблизости космические тела: метеориты, астероиды, планеты и даже звёзды. Небесные тела, поглощённые чёрной дырой, никогда не возвращаются. Эти космические области образуются на месте гибели больших звёзд. Когда звезда погибает, от неё остаётся лишь сила притяжения, то есть чёрная дыра.

Впервые о них заговорил Альберт Эйнштейн в 1916 году, когда создал общую теорию относительности. Сам термин возник в 1967 году благодаря Джону Уилеру. А первую черную дыру «заметили» в 1971 году.

2.2 Строение чёрной дыры

Чёрную дыру делят на 4 составляющие: фотонная сфера, горизонт событий, зона невозврата и сингулярность.

Фотонная сфера-это сферическая поверхность,  нулевой толщины, на которой движущиеся вдоль касательной к поверхности фотоны будут захвачены на круговые орбиты. Если проходящий фотон пересекает фотонную сферу, его захватит черная дыра. Однако, движение по поверхности нестабильно, и в результате возмущений фотон может покинуть фотонную сферу. 

Горизонт событий - это границы чёрной дыры. Любой космический объект, пересёкший горизонт событий, будет затянут в чёрную дыру с невероятной скоростью. Мощная сила притяжения мгновенно раздавит его, превратив в плоский диск, и по спирали потащит к своему центру, где небесное тело исчезнет навсегда.

Зона невозврата и горизонт событий находятся на определённом расстоянии от центра чёрной дыры. На этом расстоянии гравитация настолько сильна, что даже световой луч не может её преодолеть.

Сингулярность-это всё вещество чёрной дыры, собранное в бесконечно малую точку бесконечной плотности в самом её центре.

2.3.  Как образуется чёрная дыра?

Природа возникновения этих жутких объектов не ясна до конца. По одной из версий, чёрная дыра образовывается после взрыва сверхмассивной звезды типа Бетельгейзе или Альдебарана. По другой теории, чёрные дыры создаёт гравитация, наподобие того, как создаются звёзды. Отличие лишь в силе сжатия. Если масса звёздной системы гравитацией зажигает звезду в своем  центре, то намного  большая масса всей галактики создаёт не звезду , а её антипод – чёрную дыру.

2.4 Сверхмассивная  чёрная  дыра

Долгое время учёные не могли дать ответ, что же находится в центре Млечного Пути. Теперь же большинство из них склоняется к мысли, что в центре нашей галактики (а возможно, и каждой из галактик во Вселенной) находится жуткий непознанный объект – чёрная дыра, которая получила название Стрелец А.            

2.5 Может ли чёрная дыра поглотить Землю?

В принципе может.

В доказательство я проведу опыт:

1. Возьму два магнита, различные по величине и размеру.
2. Малый магнит-это планета Земля, магнит большего размера - чёрная дыра.
3. На малом магните размещу различные предметы.
4. При приближении магнитов друг к другу под воздействием магнитных полей, планета Земля разрывается и всё начинает поглощаться чёрной дырой, т.к. её гравитационные силы  более сильные. 

 Однако учёные считают, что ещё несколько миллиардов лет такая участь нашей планете не грозит. В настоящее время астрономы открыли много чёрных дыр, и некоторые из них даже находятся в нашей галактике. Ближайшую дыру отделяет от Земли 7800 световых лет. Это достаточно большое расстояние.  К  тому же вблизи Солнечной системы нет очень старых звёзд, которые в скором времени могли бы превратиться в чёрную дыру. А наше Солнце будет жить ещё как минимум 5 миллиардов лет.

А теперь представим, что будет, если  Земля упадёт в чёрную дыру. Сначала  легкие предметы на Земле будут подниматься вверх.  Далее от Земли будут откалываться большие куски земной коры. Мантия будет медленно подниматься вверх, но мы знаем, что мантия не очень жидкая, она похожа на густой йогурт. Земля будет постепенно вытягиваться и примет форму эллипса. А потом она просто упадёт в чёрную дыру вместе с Солнечной системой. Хорошо, что это не грозит нашей планете!

3 Заключение

Чёрные дыры – загадочные объекты, искажающие наше восприятие реальности и попросту не укладывающиеся в голове обычного человека, пользуются успехом у писателей, сценаристов. Снято много фильмов с участием чёрных дыр. Они также остаются предметом изучения учёными. Мне тоже очень интересно изучать просторы космоса, разгадывать его загадки.

В своей работе я проанализировала научную литературу (Д.В. Кошевар,  В.В. Ликсо «Самая большая книга о космосе», С.В. Житомирский «Энциклопедия Астрономия» и другие), посмотрел фильмы о чёрных дырах («Вселенная», «Самая большая чёрная дыра») и выяснил, что чёрная дыра поглотить Землю в принципе  может, а также создал свой мультфильм.

Таким образом, поставленная цель моей работы достигнута.

4 Список литературы

1. Абрамова О.В. «Астрономия»: Издательство «АСТ», 2017 г. – 48 с.;
2. Афонькин С. Ю. «Космос. Школьный путеводитель», Издательство «Балтийская книжная компания», 2015 г. – 96 с.;
3. Бершова Н.К. «Космос и Земля», Издательство «Ранок», 2016 г.-  64 с.;
4. Дженкинс Мартин «Открываем космос. От телескопа до марсохода»:  Издательство «МИФ», 2017. – 67 с.;
5. Житомирский С.В., Итальянская Е.Г. «Астрономия: Энциклопедия». – М.; ЗАО «РОСМЭН-ПРЕСС», 2013. – 128 с.;
6. Зигуненко Станислав «Почему черная дыра черная?»: Издательство «АСТ», 2018 г. - 48 с.;
7. Кошевар Д.В., Ликсо В.В., Третьякова А.И.  «Самая большая книга о космосе» - Москва: Издательство «АСТ», 2016.-320 с.;
8. Мерфи Глен «Про космос, черные дыры и все такое прочее»: Издательство «Попурри», 2012 г. – 256 с.;
9. Перельмана Я.И «Занимательная астрономия»: Издательство «Книговек», 2015 г.- 288 с.;
10. Файг О «Вселенная. Иллюстрированный путеводитель»: Издательство «Эксмо», 2017 г. – 96 с.