Исследования космического пространства
опыты и эксперименты по окружающему миру (1, 2, 3 класс) на тему

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ                                                                                                 3

1. Солнечная система  как часть Вселенной                                                        5

1. Представления прошлого                                                                   5
2. Истинные размеры                                                                              5
3. Понятие «Солнечная система»                                                          6
4. Состав Солнечной системы                                                               7

2. Планеты и звёзды в жизни людей                                                                   10

1. Значение небесных тел в жизни людей                                           10
2. Какие планеты Солнечной системы можно увидеть с Земли       10
3. Какие звёзды можно наблюдать с Земли                                        13

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                                       15

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ                           17

ПРИЛОЖЕНИЕ № 1                                                                              18

ПРИЛОЖЕНИЕ № 2                                                                              19

ПРИЛОЖЕНИЕ № 3                                                                              20

ПРИЛОЖЕНИЕ № 4                                                                              21

ПРИЛОЖЕНИЕ № 5                                                                              22

ПРИЛОЖЕНИЕ № 6                                                                              23

ВВЕДЕНИЕ

Для научно-исследовательского проекта я выбрал тему «Исследования космического пространства». Нет ни одного человека, обладающего зрением, который бы никогда не смотрел на небо и не задавался вопросом, что там на самом деле находится.  Этот вопрос волновал людей на протяжении тысячелетий.

Я тоже смотрю на небо, и мне интересно, что там. Я знаю, что на звёздном небе я вижу только маленькую часть всего того, что находится во Вселенной. Люди же, жившие раньше, не имели таких телескопов, какие у нас есть сейчас. Они представляли Вселенную по-другому. Сейчас нам кажется это забавным, но они воспринимали это серьёзно.

Мы, люди, живём на Земле, и нам интересно разглядывать звёздное небо. Интересно узнать, как называется звезда, которую мы сейчас видим. Для многих людей планеты Солнечной системы стали чем-то далёким, их привыкли видеть только на фотографиях крупных телескопов. Но мало кто знает, что некоторые планеты можно увидеть на небе даже без помощи телескопа.

Объектом исследовательской работы являются объекты космического пространства и Солнечной системы.

Предметом исследовательской работы являются изучение объектов космического пространства и Солнечной системы.

Цели исследовательской работы:

1. рассмотреть взгляд древних на Вселенную;
2. познакомиться с понятием «Солнечная система» и узнать состав Солнечной системы;
3. узнать, какие небесные тела мы можем наблюдать с земли, где они находятся и как они выглядят.
4. Рассмотреть авторские фотографии планет Солнечной системы и самой яркой звезды.
5. Заинтересовать людей, и особенно молодёжь, в изучении космического пространства.

Задачи исследовательской работы:

1. заинтересовать окружающих в изучении исследования космического пространства и Солнечной системы в частности;
2. доказать, что исследовать космическое пространство может каждый человек, вне зависимости от его образования, возраста или имеющихся у него приборов.

Решение поставленных задач потребовало привлечения следующих методов исследования:

1. подбор и анализ научной литературы по теме исследования;
2. личные наблюдения и личные фотографии.

1. Солнечная система как часть Вселенной

1.  Представления прошлого

Раньше люди пытались догадаться, что представляет собой Земля, что такое небо, и где находятся звёзды. Разные народы рисовали Вселенную по-разному. Одни народы говорили, что Земля лежит на спинах слонов, а те стоят на большой черепахе, которая плавает в воде. Некоторые замечали, что Земля чуть выпуклая. Люди долго не могли допустить мысли, что Земля круглая. Они не понимали, как люди держатся на другой части Земли и не падают. Но вне зависимости от их представлений о Земле, они часто боялись далеко ехать или плыть, потому что боялись упасть с её края. На старых гравюрах есть изображение человека, который стоит на краю земли на коленках (чтобы не упасть за её край) и осторожно высовывает голову за пределы неба. Это говорит о том, что люди стремились узнать больше о том мире, в котором мы живём. Они хотели увидеть, что находится за пределами того, чего они ещё не знают.

Первым о шарообразности Земли догадался Пифагор. Его мысль продолжили Аристотель и Птолемей. По их мнению, Солнце, Луна и все видимые тогда планеты вращались вокруг Земли [Приложение № 1]. И только Копернику удалось доказать, что Земля вращается вокруг Солнца.

2.  Истинные размеры

Для человека просто невозможно представить действительные размеры Вселенной. Мы не только не знаем, насколько она велика, но нам даже трудно вообразить, насколько она может простираться. Если мы начнем удаляться от Земли, мы поймем, почему это так. Земля — это маленькая частичка Солнечной системы. В Солнечную систему входят Солнце, планеты, которые вращаются вокруг Солнца, астероиды, представляющие собой маленькие планеты, и метеоры. Вся наша Солнечная система в свою очередь является небольшой частью другой большой системы, называемой «галактика». Галактика состоит из миллионов и миллионов звезд, многие из которых значительно больше нашего Солнца и имеют свои солнечные системы. Все звёзды, которые мы наблюдаем в нашей галактике и которую мы называем «Млечный Путь», являются «солнцами». Но наша галактика в свою очередь является малой частью другой, более крупной системы. Вне Млечного Пути, вероятно, есть еще миллионы галактик. Но, возможно, все они вместе образуют еще более значительную систему. Как велика эта система, ещё никто не знает. Ведь даже самые мощные земные телескопы «видят» далеко не всё.

3.  Понятие Солнечная система

Солнечная система включает в себя Солнце и небесные тела, обращающиеся вокруг него. Это восемь планет, у большинства из которых есть хотя бы один спутник. Кроме того, вокруг Солнца вращается множество других, более мелких тел – астероиды и кометы [Приложение № 2].  

Планеты Меркурий, Венера, Земля и Марс называются планетами земной группы и состоят в основном из твёрдых материалов. Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – внешние планеты, также называемые газовыми гигантами, в значительной степени состоят из газов. Они больше планет земной группы.

    В Солнечной системе имеются две области, заполненные малыми телами. Это пояс астероидов, находящийся между Марсом и Юпитером. За орбитой Нептуна располагаются транснептуновые объекты, крупнейшими из которых являются Плутон. Это так называемый пояс Койпера. За поясом Койпера располагается облако Оорта. Это скопление небесных тел малых размеров. Но это облако Оорта никто не видел. Его просто вычислили.

     Солнечная система входит в состав галактики Млечный Путь. Центральным объектом Солнечной системы является Солнце — звезда жёлтый карлик. Оно удерживает своим тяготением планеты и прочие тела, принадлежащие к Солнечной системе. Все планеты и большинство других объектов обращаются вокруг Солнца в одном направлении с вращением Солнца (против часовой стрелки).

4.  Состав Солнечной системы

• Меркурий является самой маленькой и ближайшей планетой к Солнцу. У Меркурия нет спутников, на его поверхности есть ударные кратеры и многочисленные зубчатые откосы, простирающихся на сотни километров. Меркурий имеет крайне разреженную атмосферу.
• Венера близка по размеру к Земле и, как и Земля, имеет атмосферу. Однако её атмосфера в девяносто раз плотнее. У Венеры нет спутников. Это самая горячая планета, температура её поверхности превышает 400°C. Наиболее вероятной причиной столь высокой температуры является парниковый эффект, возникающий из-за плотной атмосферы, богатой углекислым газом.  Облака на Венере состоят из ядовитых газов. В основном они состоят из паров серной кислоты и воняют тухлыми яйцами. Там растворяются даже алмазы.
• Земля – третья по счёту планета, и единственная, на которой есть жизнь. На Земле есть атмосфера и хорошие условия для жизни. У Земли есть один естественный спутник — Луна.  Учёные ещё не нашли другую такую планету, на которой были бы такие благоприятные условия существования, и вообще, где была бы нормальная жизнь.
• Марс обладает разряженной атмосферой, состоящей главным образом из углекислого газа. На его поверхности есть вулканы. Красный цвет поверхности Марса вызван большим количеством оксида железа в его грунте. У планеты есть два спутника.
• Пояс астероидов. Астероиды — самые распространённые малые тела Солнечной системы. Пояс астероидов занимает орбиту между Марсом и Юпитером.  Размеры астероидов варьируются от нескольких метров до сотен километров. Некоторые астероиды учёные могут назвать карликовыми планетами. Пояс содержит десятки тысяч, возможно, миллионы объектов больше одного километра в диаметре.
• Юпитер больше всех остальных планет, вместе взятых. Он состоит главным образом из водорода и гелия. У Юпитера самое большое количество спутников. Юпитер – планета-невидимка. Если бы наше зрение работало по принципу радиолокатора, то мы бы не понимали, вокруг чего вращаются его спутники. На Юпитере есть атмосфера. Облака там очень сильно воняют, - они состоят из аммиака и сероводорода. Зонд «Галилео», достигнув атмосферы Юпитера, испарился и растаял, став частью облаков планеты. На планете нет твёрдой поверхности. Юпитер интересен тем, что он служит защитой от астероидов и других тел. Он пожирает всё, что его касается. Несмотря на то, что в планету врезается много относительно больших небесных тел, радиолокатор не показал наличие твёрдых материалов на этой планете,- значит всё, что попадает в Юпитер, тоже растворяется.
• Сатурн имеет кольца. Это наименее плотная планета Солнечной системы (его средняя плотность сравнима с плотностью воды). У Сатурна имеется более 60 спутников.
• Уран является самой лёгкой из внешних планет. Уникальным среди других планет его делает то, что он вращается «лёжа на боку». Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. У Урана открыты  боле 20-ти спутников.
• Нептун немного меньше Урана, но более плотный. У Нептуна имеется больше 10-ти известных спутников. Нептун сопровождается астероидами, называемыми Нептунские троянцы.
• Кометы – это малые тела Солнечной системы, обычно размером всего в несколько километров, состоящие главным образом изо льда. Когда комета входит во внутреннюю область Солнечной системы и приближается к Солнцу, её ледяная поверхность начинает испаряться, создавая  длинное облако из газа и пыли, часто видимое с Земли невооружённым глазом.
• Пояс Койпера – это область Солнечной системы за орбитой Нептуна. Пояс Койпера примерно в 20 раз шире пояса астероидов. Как и пояс астероидов, он состоит в основном из малых тел. Тут находится, по крайней мере, несколько карликовых планет, одна из которых Плутон. Это крупнейший известный объект пояса Койпера. Первоначально он считался планетой, но в 2006 году был определён как карликовая планета. В честь Плутона подгруппу из известных на данный момент карликовых планет, обращающихся за орбитой Нептуна, называют «плутоидами». Пояс Койпера не следует путать с облаком Оорта, которое расположено в тысячи раз дальше. Объекты пояса Койпераи облака Оорта, относят к транснептуновым объектам.

2. Планеты и звёзды в жизни людей

5.  Значение небесных тел в жизни людей

С самого рождения и до самой старости все люди любовались звёздным небом. О нём слагали песни, писали стихи, использовали в сравнительных оборотах. Очень много есть примет, которые говорят о Солнце, о Луне, о звёздах. В честь планет называли дни недели.

По Солнцу люди узнавали о предстоящей погоде. Ещё по видимым небесным телам люди всегда ориентировались и продолжают ориентироваться на местности. В древности, когда механических часов не было, люди узнавали время по солнечным часам. И, конечно, Солнце, Луна, звёзды и планеты были просто необходимы морякам. В морских экспедициях в открытом море или океане, у моряков не было на земле ориентиров, и они узнавали направления по звёздам.

Когда люди ещё не знали о том, что знаем мы, - не знали об устройстве Солнечной системы, их познание ограничивалось видимым. Не многих интересовало то, что находится далеко-далеко в космосе. Их интересовало объяснение того, что они видели с Земли.

6. Какие планеты Солнечной системы можно увидеть с Земли

     Некоторые планеты Солнечной системы можно видеть и с Земли. Невооружённым глазом можно наблюдать: Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн; а также Луну. В бинокль или небольшой телескоп можно наблюдать крупнейшие спутники Юпитера, Уран и Нептун. Планеты не излучают собственного света, а светятся потому, что отражают Солнечный свет. Так как планеты вращаются вокруг Солнца, то их величина и, соответственно, яркость меняются. Особенно яркими планеты бывают во время противостояний, когда они очень близко подходят к Земле.Для планет не существует устоявшихся звёздных карт, потому что они постоянно меняют своё положение и яркость на небесном своде. Недаром в давние времена люди их называли «блуждающие звёзды», что в переводе на греческий звучит как «астра планетэс».

Так что же можно наблюдать в начале 2012 года?

Вечернее небо февраля 2012 года богато планетами. После захода Солнца на небе доминируют две яркие планеты — Юпитер и Венера [Приложение №3].

• Юпитер – в феврале 2012 года по вечерам можно увидеть на юго-западе. Его яркий и ровный свет с желтым оттенком привлекает к себе внимание даже далёкого от астрономии человека. Юпитер — вторая по яркости после Венеры планета. Я наблюдал Юпитер в разное время. В ноябре-декабре 2011 года Юпитер находился в восточной стороне, светил очень ярко и стоял довольно высоко над горизонтом. Он выглядел как самая яркая ночная звезда. К 23.00 он уже был почти над самой головой, к югу. В феврале яркость Юпитера уменьшилась, но всё же, это очень яркий объект на вечернем небе. И теперь эту планету можно вечером наблюдать не на юго-востоке, как осенью, а на юго-западе и не так высоко над горизонтом. Мне удалось сделать несколько снимков фотоаппаратом при 5-тикратном приближении. На фотографиях он представляет маленький кружочек. Если увеличить фотографию, виден его оранжевый цвет. Если сравнивать фотографии, сделанные  в ноябре 2011 года и феврале 2012 года, то можно увидеть разницу. Бросается в глаза то, что Юпитер стал намного тускней [Приложение № 4].
• Венера по блеску намного превосходит самые яркие из звёзд. Как в ноябре 2011 года, так и в феврале 2012 года, Венера сияет над горизонтом после захода Солнца на юго-западе. В зависимости от времени года она может быть выше или ниже над горизонтом. При этом она не поднимается слишком высоко. Светит Венера недолго. Через два-три часа она заходит. В середине ночи она не появляется никогда, но зато бывает время, когда ее можно видеть по утрам на востоке перед рассветом, в роли "утренней звезды". Я наблюдал Венеру постоянно, и фотографировал её. Она не меняется так сильно, как Юпитер [Приложение №5].
• Меркурий. Условия видимости Меркурия хуже, чем у Венеры: он находится ещё ниже, чем Венера. Найти его достаточно трудно, но если вы решите найти самую близкую планету к Солнцу, вам понадобится открытый юго-западный горизонт и хорошая прозрачность атмосферы. В последних числах февраля Меркурий становится ярче и его можно будет легко выделить на окружающем фоне. Хорошим ориентиром для поиска Меркурия может служить Венера. Если опустить свой взор ниже неё, то можно найти Меркурий.
• Марс восходит ближе к часу ночи на юго-востоке. Видимость Марса увеличивается, так как он подходит всё ближе к Земле. Противостояние Марса произошло 4 марта. В феврале 2012 года Марс виден на протяжении всей ночи до самого рассвета, с перемещением на запад. Наиболее оптимальное время для наблюдения планеты начинается после полуночи.
• Сатурн восходит в восточной части неба за час до восхода Солнца. В начале февраля Сатурн восходит около часа ночи, а ближе к концу месяца двумя часами ранее. Но приемлемую высоту для наблюдений планета набирает лишь ближе к утру. Ближайшее противостояние Сатурна состоялось 15 апреля, поэтому с каждым днем условия видимости планеты улучшались. Но всё же наблюдать его лучше в телескоп, даже любительский.
• Уран виден на западе в течение нескольких часов после захода Солнца. В период противостояний Уран достаточно легко найти в небольшой бинокль в виде неяркой звезды. Телескоп с диаметром объектива 80 мм покажет крошечный зеленовато-голубой диск планеты без каких-либо подробностей. Последнее противостояние Урана было 26 сентября 2011 года.
• Нептун   в период противостояний достигает максимального блеска, но и тогда он не доступен для наблюдения невооруженным глазом. Однако в бинокль  его можно заметить как слабую звезду.

     В результате сравнений и наблюдений я обнаружил, что планеты земной группы почти не изменили своего положения относительно сторон света, изменилась только их яркость и высота над горизонтом.  Внешние же планеты поменяли своё местоположение относительно сторон горизонта.  [Приложение №3].

7.  Какие звёзды можно наблюдать с Земли

Звёзд в небе несметное множество. Но без телескопа можно увидеть не более 6000 звезд, из них около 1500 находятся в Южном полушарии и не видны в Северном. Глядя на небо, мы не замечаем особой разницы между звездами. Просто некоторые из них кажутся крупнее или ярче других, только и всего. Однако на самом деле звезды отличаются друг от друга, и разница между ними достигает колоссальных масштабов. Если классифицировать звезды в соответствии с их спектрами, то они будут располагаться в ряд — от голубых до красных. Голубые звезды — самые горячие и яркие. Самые холодные — красные звезды, и свет их не так ярок, как у голубых, белых или желтых. Мы можем увидеть звезды на небе потому, что они излучают свет, который достигает нас.

• Солнце - самая близкая к нам звезда, и днём её можно наблюдать постоянно, если она не скрыта облаками. Но нужно сказать, что на солнце нельзя смотреть невооружённым глазом. Даже во время затмений. На него можно смотреть только в специальные очки для солнечных наблюдений или в маске электросварщика. Всё остальное не защитит глаза от повреждений. Но если нужно получить очень чёткое изображение Солнца то наблюдения и съёмки проводят с аэростатов, ракет, спутников и космических станций. Фактически первые внеатмосферные наблюдения Солнца были проведены вторым искусственным спутником Земли «Спутник-2» в 1957 году. Мне удавалось снимать Солнце на фотоаппарат только на закате, когда на солнце можно смотреть без вреда для глаз.
• Сириус α Большого Пса — ярчайшая звезда ночного неба. Сириус можно наблюдать из любого региона Земли, за исключением самых северных её областей. Сириус является одной из ближайших к нам звёзд. Эту звезду мне тоже удалось заснять на фотоаппарат. Она светит белым светом, даже в приближении, чем отличается от планет, которые в 5-кратном приближении похожи на маленькие кружочки [Приложение №6].
• Бетельгейзе — красный сверхгигант (α Ориона). Это одна из крупнейших среди известных астрономам звёзд. Её легко найти, потому что легко найти созвездие Ориона. Бетельгейзе находится на «левом плече» Ориона. Даже невооружённым глазом видна относительно большая звёздочка красного цвета, в отличие от остальных белых, например, звезды Ригель.
• Ригель — яркая звезда, β Ориона. Бело-голубой сверхгигант. Название по-арабски значит «нога» (имеется в виду нога Ориона). Она находится в нижнем правом углу созвездия Ориона.

     Интересно смотреть, как в одном и том же созвездии две ярких звезды имеют разные цвета.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

 В ходе выполнения работы были достигнуты основные цели исследовательской работы:

1. рассмотрели взгляды древних на Вселенную;
2. познакомились с понятием «Солнечная система» и узнали состав Солнечной системы;                                              
3. узнали, где и когда можно наблюдать некоторые звёзды и планеты Солнечной системы с Земли невооружённым глазом и через фотоаппарат;
4. рассмотрели авторские фотографии планет Солнечной системы и самой яркой звезды.

Были решены задачи исследовательской работы:

1. заинтересовать окружающих в изучении исследования космического пространства и Солнечной системы в частности;
2. доказать, что исследовать космическое пространство может каждый человек, вне зависимости от его образования, возраста или имеющихся у него приборов.

В ходе этой исследовательской работы я узнал не только то, что представляет собой Солнечная система, но и то, насколько велики космические объекты по сравнению с Землёй. Так же я выяснил, какие планеты можно увидеть невооружённым глазом. Это очень интересно. Теперь, вглядываясь в звёздное небо, я уже буду знать, что эта звёздочка – Юпитер, а та – Венера, то – Сириус, а это – Ригель.

Теперь я внимательней отношусь к изучению неба. Мне стало интересней рассматривать небесные светила и разные космические явления, которые можно увидеть невооружённым глазом. Теперь у меня есть мечта – приобрести фотоаппарат с большим приближением и телескоп (пусть хоть маленький), чтобы лучше рассмотреть звёздное небо.

Звёзд на небе так много, что предела нет для их изучения. Люди изобретают всё более мощные телескопы, и им открываются новые звёзды, галактики и туманности. Это очень интересно – видеть то, что не видит наш глаз. Астрономические наблюдения вызывают у меня большой восторг,  когда я вижу что-то новое, - то, чего я раньше не видел. Очень интересно смотреть на открывающиеся подробности тех объектов, к которым я уже привык.

Конечно, в этой работе я рассказал всего лишь малую часть про то, что можно увидеть с Земли невооружённым глазом или через самый простой фотоаппарат. Звёздное небо же таит куда больше тайн, чем можно описать, и чем то, что известно современной науке.

     Я буду и дальше изучать эту тему, ведь даже если человек и не станет астрономом, ему нужно знать, что происходит у него над головой.

СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. Ерпылев Н.П. Энциклопедический словарь юного астронома – М.: Педагогика, 1980. – 320 с., ил.
2. Большая энциклопедия для школьников. Под ред. Жильцова Н. – М.: Олма-Пресс, - 2004. – 494 с., ил.
3. География. Землеведение. 6 кл. : учебник для общеобразоват. Учреждений / Дронов В.П, Савельева Л.Е. – М. : Дрофа, 2010. – 221 с. : ил., карт.
4. Электронный источник – www.ru.wikipedia.org
5. Электронный источник – www.space.rin.ru
6. Электронный источник – www.geolvg.blogspot.com
7. Электронный источник – www.eclipse-2008.ru
8. Электронный источник – www.hubblesite.org
9. Электронный источник – www.pochemutak.ru
10. Электронный источник – www.realsky.ru
11. Электронный источник – www.alexgo.ru
12. Электронный источник – www.astrogorizont.com
13. Электронный источник – www.znaniya-sila.narod.ru
14. Электронный источник – www.potomy.ru
15. Электронный источник – www.astronet.ru

ПРИЛОЖЕНИЕ № 1

Взгляд древних на вселенную

ПРИЛОЖЕНИЕ № 2

Тела Солнечной системы

ПРИЛОЖЕНИЕ № 3

Сравнительная схема видимости планет Солнечной системы:

Желтые звёздочки указано положение планет на ноябрь – декабрь 2011 года

Красными звёздочками указано положение планет на февраль – март 2012 года

Двойными линиями подчёркнуты планеты, изменившие своё местоположение.

ПРИЛОЖЕНИЕ № 4

Юпитер (авторская фотография; увеличение 5х и приближение),  ноябрь 2011 года.

Юпитер (авторская фотография; увеличение 5х и приближение), февраль 2012 года.

ПРИЛОЖЕНИЕ № 5

Венера (авторская фотография; увеличение 5х и приближение), февраль 2012 года.

ПРИЛОЖЕНИЕ № 6

Сириус А (авторская фотография; увеличение 5х и приближение), февраль 2012 года.