Астрономия
план-конспект урока по астрономии (10 класс)

Тема урока: Гелиоцентрическая система мира Коперника. Ее значение для науки и мировоззрения. 

Цели урока: 

а) Обучающая: изучение движения небесных тел

б) Воспитательная: положительного отношения к знаниям; воспитание дисциплинированности

в) Развивающая: развитие мышления (классифицировать факты, делать обобщающие выводы и т. д.); развитие познавательных умений (формирование умений выделять главное, конспект, наблюдать); развитие умения владеть собой

Задачи урока: 

Изучить видимое движение планет, систему мира Птолемея, Коперника, конфигурацию и условие видимости планет.

Обеспечение урока:

«Астрономия 11» (авторы Галузо И.В., Голубев В.А., Шимбалев А.А.)

Ход урока:

1. Организационный момент – 1 мин

2. Проверка домашнего задания – 10 мин

3. Объяснение нового материала – 32 мин

4. Домашнее задание – 2 мин

Домашнее задание: §6 
Конспект урока: 

Видимое движение планет 

В древности были известны 5 похожих на звезды, но более ярких светил, которые хотя и участвуют в суточном вращении небосвода, но совершают и самостоятельные видимые движения. Древние греки назвали такие светила планетами (по-гречески «планета» означает «блуждающая»). Невооруженным глазом можно увидеть 5 блуждающих светил (планет) — Меркурий, Венеру, Марс, Юпитер и Сатурн.

Планеты всегда располагаются на небе недалеко от эклиптики, но в отличие от Солнца и Луны через определенные временные интервалы меняют направление своего движения. Они перемещаются между звездами в основном с запада на восток (как Солнце и Луна) — прямое движение. Однако каждая планета в определенное время замедляет свое движение, останавливается и начинает двигаться с вое тока на запад — попятное движение. Затем светило опять останавливается и возобновляет прямое движение. Поэтому видимый путь каждой планеты на небосводе — сложная линия с зигзагами и петлями. Эта траектория к тому же меняется от цикла к циклу, в течение которого планета возвращается примерно на одно и то же место среди звезд (рис. 6.1).



Рис. 6.1. Видимое петлеобразное движение Марса 

Петлеобразное движение планет длительное время оставалось для астрономов непонятным, загадочным и нашло свое правильное и простое объяснение в учении Коперника.

Геоцентрические системы мира. Система мира Птолемея 
Правильное понимание наблюдаемых небесных явлений у людей складывалось веками. Первые модели мироздания предлагались древними греками (Фалес, Пифагор, Филолай, Евдокс). Первоначальные представления греков о хрустальных сферах были весьма упрощенным объяснением небесных явлений.

Около 370 г. до н. э. Евдокс попытался придумать такую модель, которая описывала бы действительное движение планет. Он рассматривал сферы (рис. 6.2) как геометрические конструкции, а не как реальные небесные тела. Он считал, что существует 27 концентрических сфер, плавно вращающихся одна в другой. Солнце, Луна и планеты имели по несколько сфер, вращающихся с постоянной скоростью вокруг различных осей. Однако с течением времени Евдокс убедился в несовершенстве своей системы, что подтверждали более точные наблюдения планет. Очевидный выход из положения — увеличение числа сфер — был использован его последователями.

Рис. 6.2. Сферы Евдокса

Во II в. н. э. Клавдии Птолемей разработал геоцентрическую систему мира, позволявшую вычислять положения планет относительно звезд на много лет вперед и предсказывать наступление солнечных и лунных затмений. Используя наблюдения своих предшественников, а также свои собственные, Птолемей построил теорию движения Солнца, Луны, планет и предположил, что все светила движутся вокруг Земли, которая является центром мироздания и имеет шарообразную форму.

Для объяснения сложного петлеобразного движения планет Птолемей ввел комбинацию двух равномерных круговых движений: движение самой планеты по малой окружности (эпицикл) и обращение центра этой окружности вокруг Земли (деферент). При комбинации двух круговых движений получалась эпициклоида, по которой двигалась планета (Р) (рис. 6.3).

По мере накопления наблюдений о движениях планет теория Птолемея все больше усложнялась (вводились дополнительные круги с различными радиусами, наклонами, скоростями и т. п.), что вскоре сделало ее слишком громоздкой и неправдоподобной.

Рис. 6.3. Траектория планеты согласно теории Птолемея

Система мира Коперника 
В XVI в. польский ученый Николай Коперник, отбросив догматическое представление о неподвижности Земли, поставил ее в число рядовых планет. Коперник указал, что Земля, занимая третье место от Солнца, так же, как и другие планеты, движется в пространстве вокруг Солнца и одновременно вращается вокруг своей оси. Гелиоцентрическая система Коперника очень просто объясняла петлеобразное движение планет. На рис. 6.4 показано движение Марса на небесной сфере, наблюдаемое с Земли. Одинаковыми цифрами отмечены положения Марса, Земли и точек траектории Марса на небосводе в одни и те же моменты времени.



Рис. 6.4. Объяснение петлеобразного движения планет исходя из учения Коперника
Геоцентрические системы Евдокса и Птолемея не позволяли измерить расстояние до планет. Гелиоцентрическая система Коперника впервые дала возможность рассчитать пропорции Солнечной системы, пользуясь радиусом земной орбиты как астрономической единицей длины.

Главное научное сочинение Коперника «Об обращениях небесных сфер», на написание которого он затратил более 20 лег упорного труда, было опубликовано в мае 1543 г., незадолго до смерти ученого. Революционность труда Коперника состоит в том, что в нем с новым взглядом на строение Солнечной системы неразрывно связан вопрос о положении Земли, а с ней и человека во Вселенной. Со временем учение Коперника заставило освободить науку от устаревших и схоластических традиций, тормозивших ее развитие. Однако сам великий астроном оставался в плену некоторых предубеждений. Например, Коперник так и не смог отказаться от представления, что планеты движутся равномерно по круговым орбитам. Поэтому его модель Вселенной также содержала множество сфер — эпициклов и деферентов.

Великий итальянский ученый Галилео Галилей подтвердил учение Коперника своими открытиями, сделанными при помощи телескопа. Он обнаружил, что на Луне находятся горы и кратеры, Венера имеет фазы, у Юпитера есть четыре спутника и что Млечный Путь не просто сияние на небе, а распадается на отдельные слабые звезды, недоступные невооруженному глазу.

Иоганн Кеплер развил учение Коперника, открыв законы движения планет, и доказал на основе фактов, что планеты движутся по эллипсам и неравномерно. Исаак Ньютон опубликовал в 1687 г. открытый им закон всемирного тяготения, который позволил выразить теорию движения планет в виде формул и отказаться навсегда от громоздких геометрических построений.

Конфигурации и условия видимости планет 
Под конфигурациями планет понимают характерные взаимные расположения планет, Земли и Солнца. Конфигурации различны для нижних планет (орбиты которых находятся ближе к Солнцу, чем орбита Земли) и верхних планет (орбиты которых расположены за орбитой Земли).

Для нижних планет выделяют соединения и элонгации (рис. 6.5).

Рис. 6.5. Схема конфигураций планет: 1— нижнее соединение; 2 — наибольшая западная элонгация;

3 — верхнее соединение; 4 — наибольшая восточная элонгация

В нижнем соединении планета ближе всего к Земле, а в верхнем соединении — дальше всего от нее. При элонгациях угол между направлениями с Земли на Солнце и па нижнюю планету, не превышая какой-то определенной величины, остается острым. Из-за эллиптичности планетных орбит наибольшие элонгации не имеют постоянного значения. У Венеры они заключены в пределах от 45 до 48°, а у Меркурия — от 18 до 28°. Обе планеты не отходят далеко от Солнца и поэтому ночью не видны. Продолжительность их утренней или вечерней видимости не превышает четырех часов для Венеры и полутора часов для Меркурия. Меркурий иногда совсем не виден, так как восходит и заходит в светлое время суток. Для верхних планет (рис. 6.6) характерны другие конфигурации.

Если Земля оказывается между планетой и Солнцем, то такая конфигурация называется противостоянием. Эта конфигурация наиболее благоприятна для наблюдений планеты, так как в это время планета находится ближе всего к Земле, повернута к ней своим освещенным полушарием и, находясь на небе в противоположном Солнцу месте, бывает в верхней кульминации около полуночи.

Если угол между направлениями с Земли на верхнюю планету и на Солнце составляет 90°, то говорят, что планета находится в квадратуре. Различают западную и восточную квадратуры. В конфигурации западной квадратуры планета восходит около полуночи, а в восточной — заходит около полуночи. Моменты конфигураций планет и условия их видимости ежегодно публикуются в астрономических справочниках и календарях.
Синодические и сидерические периоды обращения планет 
Промежуток времени, в течение которого планета совершает полный оборот вокруг Солнца по орбите относительно звезд, называется звездным или сидерическим периодом обращения планет.

Одноименные конфигурации планет наступают в разных точках их орбит. Промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми конфигурациями планет называется синодическим периодом обращения планеты. Он отличается от звездного периода.

Скорость движения планет тем больше, чем они ближе к Солнцу. Поэтому синодический период верхней планеты это промежуток времени, по истечении которого Земля обгоняет планету на 360° при их совместном движении вокруг Солнца. Для нижних планет, обращающихся быстрее, Земля будет отставать на 360°.

Теория Коперника позволяет установить взаимосвязь синодического и сидерического периодов обращения планет.

Пусть Т — сидерический (звездный) период обращения планеты, а T0- сидерический период обращеия Земли (звездный год); S — синодический период обращения планеты. Среднее значение дуги, которую проходит планета за одни сутки, называется средним движением (п) и будет равно п=3600/T, а среднее движение Земли – п0=3600/T0. У нижних планет T0 и n>n0 

Одноименные соединения таких планет (например, нижние соединения - рис. 6.7) наступают через синодический период обращения 5, за который Земля проходит дугу

(6.1)

а планета, забегая вперед, совершает один оборот вокруг Солнца и догоняет Землю, проходя угловой путь L = 360° + L0, равный

(6.2)

Вычитая равенство (6.1) из (6.2), получим уравнение синодического движения для нижних планет:

(6.3)

Для верхних планет уравнение синодического движения примет вид:

(6.4)

гак как Т > Т0 и п < па.

Уравнения (6.3) и (6.4) дают средние значения синодических периодов обращения планет. С помощью этих уравнений по наблюдаемому синодическому периоду обращения планеты легко модемным. сидерический период ее обращения вокруг Солнца.

Вопросы и упражнения 

1. Чем отличаются прямое и попятное движения планет?

2. Наблюдается ли у Луны попятное движение?

3. Почему системы мира древних греков и Птолемея оказались несостоятельными, хотя частично и давали объяснение небесным явлениям?

4. В чем заключается революционность научных взглядов Коперника?

5. Как, исходя из гелиоцентрической системы мира, объясняется петлеобразное движение планет?

6. Каким образом Галилей подтвердил учение Коперника?

7. Что понимают под конфигурациями планет. Какие конфигурации различают? Опишите их.

8. Дайте определения синодическому и сидерическому периодам обращения планеты. В чем состоит их отличие?

9. Звездный период обращения Юпитера равен 12 годам. Через какой промежуток времени повторяются его противостояния?

10. Какова должна быть продолжительность звездного и синодического периодов обращения планеты в случае их равенства?

О пыль миров! О рой священных пчел!
Я исследил, измерил, взвесил, счел,
Дал имена, составил карты, сметы
Но ужас звезд от знания не потух.
М. Волошин
 

Урок 1/7

презентация

Тема:  Видимое движение планет.

Цель:  Познакомить учащихся с составом Солнечной системы, понятий о космических и небесных явлениях, связанных с обращением планет вокруг Солнца и видимым движением других космических тел: петлеобразным движением планет, конфигурациями и их видами, периодами обращения.

Задачи:
1. Обучающая: систематизация понятий о небесных явлениях: видимом движении и конфигурациях планет, наблюдающихся в результате взаимного перемещения и расположения небесных светил относительно земного наблюдателя; подробное рассмотрение причин и характеристик космического явления обращения планет вокруг Солнца и его следствий - небесных явлений: видимого движения внутренних и внешних планет на небесной сфере и их конфигураций (верхнего и нижнего соединений, элонгаций, противостояний, квадратур), атмосферной рефракции.
2. Воспитывающая: формирование научного мировоззрения в ходе знакомства с историей человеческого познания и объяснения повседневно наблюдаемых небесных явлений; борьба с религиозными предрассудками.
3. Развивающая: формирование умений выполнять упражнения на применение основных формул сферической астрономии при решении соответствующих расчетных задач и применять подвижную карту звездного неба, звездные атласы, справочники, Астрономический календарь для определения положения и условий видимости небесных светил и протекания небесных явлений.

Знать 

1-й уровень (стандарт)– общую характеристику состава Солнечной системы (сведения о телах и характерные закономерности), видами конфигурации, понятием синодического и сидерического периодов обращения и их взаимосвязи.

2-й уровень - общую характеристику состава Солнечной системы (сведения о телах и характерные закономерности),  видами конфигурации, понятием синодического и сидерического периодов обращения и их взаимосвязи, формулы, выражающие связь между сидерическими и синодическими периодами обращения и вращения планет;

Уметь: 

1-й уровень (стандарт) – определять вид конфигурации и производить простейшие вычисления периодов обращения, использовать Астрономические календари, справочники и подвижную карту звездного неба для определения условий наступления и протекания данных небесных явлений.

2-й уровень - определять вид конфигурации, использовать Астрономические календари, справочники и подвижную карту звездного неба для определения условий наступления и протекания данных небесных явлений, решать задачи, связанные с расчетом положения и условий видимости планет с учетом формул, выражающих связь сидерических и синодических периодов их обращения и вращения.

 Оборудование: Таблица   “Солнечная система”, слайд-фильм “Строение Солнечной системы”, диапозитивы: петлеобразное движение планеты, конфигурация и фазы внутренних планет, модель планетной системы, д/ф “Видимое движение небесных тел”, к/ф “Планетная система”, “Петля Марса”. Таблица – “Состав Солнечной системы”. ПКЗН. CD- "Red Shift 5.1" (Экскурсии -2. Солнце, Земля и Луна - Зигзаги планет; принцип нахождение небесного объекта в заданный момент времени, Лекции - Блуждающие планеты).

 Межпредметная связь: математика (развитие вычислительных навыков и геометрических представлений), первоначальное представление учащиеся о строении Солнечной системы, полученных в курсах природоведения и истории.

 Ход урока:

 1.Повторение материала (8-10мин)

А) Вопросы: 

• Сообщение о календаре.
• Решение задачи №4 (стр. 29).
• Решение задачи №5 (стр. 29).
• Решение задачи №7 (стр. 29).
• Связь времени с долготой. Всемирное и другие виды времени.

Б) Остальные: 1. Кроссворд

2. Укажите причины небесных явлений, отмечая напротив каждого варианта вопроса верный номер варианта ответа, например: А1; Б2; В3 и т.д.

3. Работа  по вопросам.

1. Азимут светила 45°, а высота 60°. В какой стороне неба светило? [на западе]
2. Определите созвездие в котором находится звезда α=4ч14м, δ=16°28'. [α- Тельца - Алдебаран]
3. Когда в течение суток зенитное расстояние Солнца равно 90о ? [ восход, заход]
4. Сколько суток содержал в 1918г в РФ в связи с реформой, календарь? [365-13=352сут]
5. Планета видна на расстоянии 120о от Солнца. Верхняя или нижняя эта планета? [верхнее]
6. 20 марта 1997г было противостояние Марса. В каком созвездии находился Марс? [Рыбы – точка γ]
7. Сохранится ли видимая с Земли конфигурация созвездий, если астронавт будет наблюдать звездное небо с Марса? [да]

Тест №1
2. Новый материал (15мин)
1. Состав Солнечной системы:

1. Планеты- На сегодня известно 8 больших планет со спутниками и кольцами: Меркурий, Венера, Земля ( с Луной), Марс ( с Фобосом и Деймос), Юпитер ( с кольцом и не менее 63 спутников), Сатурн ( с мощным кольцом и не менее 60 спутников) – эти планеты видны невооруженным глазом; Уран (открыт в 1781г, с кольцом и не менее 27 спутника), Нептун (открыт в 1846г, с кольцом и не менее 13 спутников).
2. Карликовые планеты -  Плутон (открыт в 1930г, с Хароном и еще 2 спутниками = был планетой до 24.08.2006 года), Церера (первый астероид открыт в 1801г), и объекты пояса Койпера: Зена (Xena, объект 2003UB313 - официальное название 136199 Eris (Эрис)) и Седна (объект 90377), находящиеся за орбитой Плутона и открытые в 2003 году.
3. Малые планеты – астероиды = (первый Церера открыт в 1801г - переведен в разряд карликовых планет с 24.08.2006г ), расположены в основном в 4-х поясах: Главном – между орбитами Марса и Юпитера, поясе Койпера – за орбитой Нептуна, троянцы: на орбите Юпитера и Нептуна. Размеры менее 800 км. Сейчас известно почти 400 000.
4. Кометы – небольшие тела до 100 км в диаметре, конгломерат пыли и льда, движущиеся по очень вытянутым орбитам. Облако Оорта (резервуар комет) находится на периферии Солнечной системы.
5. Метеорные тела – небольшие тела от песчинок до камней в несколько метров диаметром (образуются от комет и дробления астероидов). Небольшие при входе в земную атмосферу сгорают, а те, которые достигают Земли – метеориты.
6. Межпланетная пыль – от комет и дробления астероидов. Мелкая выталкивается на периферию Солнечной системы солнечным давлением, а более крупные притягиваются планетами и Солнцем.
7. Межпланетный газ – от Солнца и планет, очень разряжен. В нем распространяется “солнечный ветер” – поток плазмы (ионизированного газа от Солнца).
8. Электромагнитное излучение и гравитационные поля – Солнечная система пронизана магнитными полями Солнца и планет, гравитационными полями и электромагнитными волнами различной длины волн, порождаемые планетами и Солнцем.

2. Петлеобразное движение планет 

3. Конфигурация планет.

4. Периоды обращения планет.
В ходе разработки гелиоцентрической системы строения мира Н.Коперник получил формулы (уравнения синодического периода) для расчета периодов обращения планет и впервые их вычислил.
Сидерический (T – звездный) – промежуток времени в течение которого планета совершает полный оборот вокруг Солнца по своей орбите относительно звезд.
Синодический (S) – промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми конфигурациями планеты.

III. Закрепление материала 8 мин)

1. Просмотреть пример №3 (стр. 34).
2. Марс в противостоянии виден в созвездии Весов. В каком созвездии находится в это время Солнце? (Овен)
3. В каком созвездии находится Меркурий (Венера), если планета сейчас в верхнем (нижнем) соединении с Солнцем? (по ПКЗН в зодиакальных созвездиях нахождения Солнца)
4. 21 июля 2001 года Меркурий в наибольшей западной элонгации. В каком созвездии в какое время суток и сколько времени можно наблюдать эту планету? (В западной элонгации планета наблюдается вечером, по ПКЗН Близнецы-Телец, 28о/15о=1час 52 мин).
5. Каковы условия видимости Земли с поверхности Луны? Орбиты спутника Венеры? С поверхности Марса? (Обратить внимание на положение Солнца, мешающего видимости)
6. CD- "Red Shift 5.1":
   = показывается (при необходимости) принцип нахождения объекта в заданное время и пример для Марса нахождения предыдущего и следующего противостояния. (26.10.2006г и 5.12.2008г)
   = в каких созвездиях, какова фаза, звездная величина, элонгация и угловой диаметр планет, Солнца, Луны (находим лучше всего в астрономическом календаре)
   = какие планеты в октябре находятся в соединении с Солнцем (для 2007г это Меркурий в нижнем)
7. Какова продолжительность года на Марсе, если между двумя противостояниями проходит 780d? (1/S=1/Тз - 1/Т, отсюда Т= (Тз.S)/(S- Тз)= (365,25.780)/(780-365,25)=686,9d)
8. Наиболее удобно наблюдать Меркурий вблизи его элонгаций. Почему? Как часто они повторяются, если год на Меркурии равен 88d? (не так мешает свет Солнца, 1/S=1/Т - 1/Тз, отсюда S=(88.365,25)/(365,25-88)=115,9d)
9. Противостояние Юпитера наблюдалось 30 апреля 1994г в 13,9ч. Когда будет следующее противостояние? Будет ли оно видно?

Решение: По формуле 13 получим S=1,092года=1,092.365,25=1 год + 34 дня. Добавляем к данной дате и получим противостояние 2 июня 1995г. По ПКЗН находим - созвездии Змееносца между 16 и 17 час, то есть в дневное время - не видимо.

Итог:

1) Что такое конфигурация? Ее виды.

2) Что такое сидерический и синодический период?

3) Состав Солнечной системы.

4) Почему на звездных картах не указывают положения планет?

5) В каких созвездиях надо искать на небе планеты?

6) Какие планеты могут наблюдаться на фоне диска Солнца?

7) Сдать контрольную работу, кроссворд, сообщение, опросник (то что делали - что задавалось) по первой главе "Введение в астрономию".

8) Оценки

Тема: « Определение расстояний и размеров тел в Солнечной системе»

Цель:  Познакомить с различными способами определения расстояний до небесных тел Солнечной системы.

Образовательные задачи урока:

1. Вычисление расстояний до небесного тела Солнечной системы.
2. Решение задачи на определение расстояний
3. Совершенствование работы с подвижной картой звездного неба.

Развивающие задачи урока:

1. Формирование умения подбора литературы, выделения главного из отобранного материала
2. Развитие творческих способностей обучающихся

Воспитательные задачи урока:

1. Формирование активного отношения у изучению материала
2. Содействие формированию мировоззренческой идеи о познаваемости мира.

Оборудование:

• техническое оснащение: компьютер, мультимедийный проектор, компакт диск с записью музыки
• наглядные пособия: демонстрационная карта звёздного неба, подвижные карты звёздного неба (у каждого ученика)
• программное обеспечение:программы Microsoft Word, Photoshop, Power Point, Internet Explorer.

Ключевые слова: триангуляция, параллактическое смещение, горизонтальный параллакс, радиолокация, астрономическая единица

Литература: 

Астрономия. Базовый уровень. 11 класс: учебник/ Б.А. Воронцов-Вельяминов, Е.К.Страут. – М.: Дрофа, 2018. – 238.

Астрономия. 11 класс. Методическое пособие к учебнику Б.А. Воронцова-Вельяминова, Е.К.Страута «Астрономия. Базовый уровень. 11 класс»/ М.А.Кунаш. – М.: Дрофа, 2018, 217с.

 Астрономия. 11 класс: поурочные планы по учебнику Е.П.Левитана, - Волгоград: Учитель, 2007

Аннотация Межпредметная связь: Градусная и радианная меры угла, смежные и вертикальные углы. Шар и сфера (математика, 5, 7, 10, 11 кл.). Расстояние от Земли до Луны и Солнца. Сравнительные размеры Солнца и Земли, Земли и Луны (природоведение, 5 кл). Скорость распространения электромагнитных волн. Метод радиолокации (физика, 11 кл).

Длительность урока: 45 мин.

План урока.

1. Орг. момент
2. Постановка целей и задач.
3.  Изучение нового материала

• сообщения учащихся,  
• решение задач,
• работа с презентацией

4. Закрепление новых знаний

• проверка усвоения материала,
• работа с подвижной картой звездного неба

5. Д.з. Итог урока

Ход урока.

1. Организационный момент.
2. Постановка целей и задач.

Сегодня на уроке мы:

Поговорим о форме  и размерах Земли;

Узнаем, как Эратосфен измерил радиус Земли

Рассмотрим способы измерения больших расстояний

Для этого вы:

прослушаете сообщения одноклассников

просмотрите презентацию

решите задачи

определите место планеты на подвижной карте звездного неба.

3. Изучение нового материала

Эпиграфом к нашему уроку я взяла четверостишие

Вот дотошные наши земляне!

Всё измерить бы нам, рассчитать.

И от центра Земли расстоянье

К центру Солнца сумели узнать.

Используя третий закон Кеплера, среднее расстояние всех планет от Солнца можно выразить через среднее расстояние Земли от Солнца. Определив его в километрах, можно найти в этих единицах все расстояния в Солнечной системе.

Но есть и другие варианты. Разобраться в этом нам помогут сообщения, подготовленные одноклассниками

1. Градусные измерения и триангуляция

Эратосфен — греческий ученый, живший в египетском городе Александрии с 276 года по 196 год до нашей эры. Работал он в Александрийском мусейоне. Отчасти это был музей, отчасти научный центр того времени.

т проезжих путешественников Эратосфен услышал о необычном явлении, которое они наблюдали в Сиене, городе, расположенном далеко к югу от Александрии. Путешественники рассказали, что в полдень первого дня лета — в самый тельный день в году — в Сиене исчезали тени. Солнце в это время стояло прямо над головой, лучи его падали на землю отвесно вниз. Внимательно вглядываясь в воду водоема, можно было рассмотреть отражение Солнца на дне.

Эратосфен съездил в Сиену и убедился в этом сам. Вернувшись в Александрию, он обнаружил, что и в самый длительный день года в полдень стены мусейона продолжали отбрасывать тень на землю. Основываясь на этом простом наблюдении, он смог вычислить окружность Земли.
Вычисления окружности Эратосфен знал, что из - за громадного расстояния от Земли до Солнца, лучи последнего достигают и Сиены и Александрии параллельными лучами. То есть лучи Солнца, падающие на землю в Александрии, параллельны лучам, падающим на землю в Сиене в то же время. Если бы Земля была плоской, то тени исчезали бы на ней повсеместно 21 июня. Но так как, рассуждал он, Земля искривлена, то в Александрии, удаленной от Сиены на 500 миль (1 миля равна 1,609 километра) к северу, местные стены и колонны наклонены по отношению к сиенским стенам и колон нам под некоторым углом. Итак, в полдень первого дня лета Эратосфен измерил тень, отбрасываемую обелиском, стоявшим неподалеку от мусейона. Зная высоту обелиска, он смог легко вычислить длину линии, соединяющей вершину обелиска и конец тени. Получился воображаемый треугольник. После того как треугольник был «очерчен», оставалось, используя известные к тому времени правила геометрии, вычислить его углы. И Эратосфен их вычислил. Он нашел, что угол отклонения обелиска от солнечного луча составляет чуть больше 7 градусов. Так как в Сиене вертикальные предметы не отбрасывали тени, то угол между ними и солнечным лучом составлял ноль градусов. Короче, никакого угла не было. Это означало, что Александрия отстоит по земной окружности от Сиены на 7 градусов. Такой угол между городами — это 1/50 часть окружности. Всякая окружность содержит 360 градусов, земная окружность в этом смысле не исключение. Эратосфен умножил расстояние между Сиеной и Александрией — 500 миль — на 50 и получил значение окружности Земли. Оно оказалось равным 25 тысячам миль. Современные ученые, измерившие с помощью высококлассной техники окружность Земли, нашли ее равной 24 894 тысяч миль. Все таки Эратосфен оказался первоклассным ученым, а не дилетантом.

Источник: http://www.voprosy-kak-i-pochemu.ru/eratosfen-i-okruzhnost-zemli/ .

2. Параллактическое смещение

Классическим способом определения расстояний был и остается угломерный геометрический способ. Им определяют расстояния и до далеких звезд, к которым метод радиолокации неприменим. Геометрический способ основан на явлении параллактического смещения.                                                                                       Параллактическим смещением называется изменение направления на предмет при перемещении наблюдателя

3)Объяснение учителя

а) Измерить расстояние от Земли до Солнца удалось лишь во второй половине XVIII в., когда впервые был определен горизонтальный параллакс Солнца.  Угол, под которым со светила виден радиус Земли, перпендикулярный к лучу зрения, называется горизонтальным параллаксом.

D=R/sin p

1 рад = 206265’’

При малых углах sin р = p, если угол р выражен в радианах. Если р выражен в секундах дуги, то вводится множитель

где 206265 — число секунд в одном радиане.

Тогда

Знание этих соотношений упрощает вычисление расстояния по известному параллаксу:

б) Определение размеров тел

Если углы и ρ малы, то синусы пропорциональны углам, и можно написать:

Этот способ определения размеров светил применим только тогда, когда виден диск светила.

в) С 40-х годов нашего века радиотехника позволила определять расстояния до небесных тел посредством радиолокации, о которой вы знаете из курса физики. Советские и американские ученые уточнили радиолокацией расстояния до Меркурия, Венеры, Марса и Юпитера.

4. Закрепление новых знаний

1. упр 11 (1)

Чему равен горизонтальный параллакс Юпитера, наблюдаемого с Земли в противостоянии, если Юпитер в 5 раз дальше от Солнца, чем Земля?

5. Д.з. Итог урока

п 13, упр. 11 (2, 4)

Заполните таблицу

Тема урока:  Система «Земля –Луна»

Подготовила учитель физики МОУ «Луховский лицей» Смирнова С.Г.

Цель урока:  ознакомить обучающихся с физической природой единственного естественного спутника нашей планеты -Луной

Задачи урока
1. Общеобразовательные рассмотреть физические условия на Луне, рельеф, породы, внутреннее строение. Ознакомить с исследованиями Луны и их значением, строением и фазами Луны, сформировать  понятия: «моря» и «материки» Луны, кратеры, лунный реголит, обратная сторона Луны и др. Дать представление о приливных действиях 

  2. Воспитательные — формирование научного мировоззрения обучающихся в ходе знакомств с историей изучения и природой  Луны и других спутников планет; патриотическое воспитание при ознакомлении с ролью российской науки и техники и исследовании Луны средствами астрономии и космонавтики

 3. Развивающие: продолжить формирование представлений о естественном спутнике Земли; научить выделять главное при анализе природы небесных тел (общая характеристика, особенности атмосферы, температурные условия, поверхность и т. д.).

Ход урока

Актуализация знаний. Вспомните, что  вы знаете о Земле из курсов географии, природоведения и физики?

Земля – это третья по удаленности от Солнца планета. Среднее расстояние от Солнца до Земли 150 млн. км.

 Масса Земли  - 6·1024 кг. Средняя скорость движения вокруг Солнца 29,8 км/с.

Радиум 6378 км, средняя температура 15°С. Поверхность на ¾ покрыта водой, атмосфера - азот, кислород, водяные пары, аргон, углекислый газ (слайды 2-3)

Поговорим о ближайшем к нам небесном теле-Луне

В 1913г. Русский поэт Максимилиан Волошин так писал о Луне:

Ни сумрака, ни воздуха, ни вод-

Лишь острый блеск гранитов, сланцев, шпатов.

Ни шлейфы зорь, ни веера закатов

Не озаряют черный небосвод.

Поэт создал на редкость яркий, запоминающийся образ безжизненного лунного мира:

И страшный шрам на кряже лунных Альп

Оставила небесная секира.

Ты, как Земля, с которой сорван скальп,-

Лик Ужаса в бесстрастности эфира!

Да, Луна напоминает Землю, с которой сорван скальп. Луна не имеет такого чехла, какой имеет Земля, и которому мы с вами и все живое обязаны своим существованием. Луна не имеет атмосферы.(слайд 4)

А почему на Луне нет атмосферы? Вопрос этот принадлежит к тем, которые уясняются, если сначала их, так сказать, перевернуть. Прежде чем говорить о том, почему Луна не удерживает вокруг себя атмосферы, поставим вопрос: почему удерживается атмосфера вокруг нашей собственной планеты? Вспомним, что воздух, как и всякий газ, представляет хаос не связанных между собой молекул, стремительно движущихся в различных направлениях. Средняя их скорость при 0° – около ½ км в секунду (скорость ружейной пули). Почему же не разлетаются они в мировое пространство? По той же причине, по какой не улетает в мировое пространство и ружейная пуля. Ис- тощив энергию своего движения на преодоление силы тяжести, молекулы падают обратно на Землю. Вообразите близ земной поверхности молекулу, летящую отвесно вверх со скоростью ½ км в секунду. Как высоко вверх может она взлететь? Нетрудно вычислить: скорость v, высота подъёма h и ускорение силы тяжести g связаны следующей формулой: 2gh=v2 . Подставим вместо v его значение – 500 м/сек, вместо g – 10 м/сек2 ; имеем = 25000=20 h , откуда h = 12500м.

Небольшая часть молекул имеет скорость 3500м/с. Эта скорость достаточна, чтобы молекулы могли взлететь на высоту 600 км. Но для того, чтобы покинуть земной шар, молекулы должны иметь v=11 км/с, а подобными скоростями обладают только единичные молекулы. Вот почему Земля так прочно удерживает свою атмосферную оболочку.

Масса Луны в 81 раз меньше массы Земли; соответственно этому скорость, необходимая для преодоления там силы тяжести, тоже меньше и равна всего 2360 м/сек. А так как скорость молекул кислорода и азота при умеренной температуре может превышать эту величину, то понятно, что Луна должна была бы непрерывно терять свою атмосферу, даже если бы она у нее образовалась. (слайд 5)

Высказывалась мысль – вернее, мечта, – что со временем, когда земное человечество посетит и покорит Луну, оно окружит её искусственной атмосферой и сделает таким образом пригодной для обитания. Теперь нам  ясна несбыточность подобного предприятия. Отсутствие атмосферы у нашего спутника – не случайность, не каприз природы, а закономерное следствие физических законов.

Отсутствие атмосферы на Луне приводит к резкому перепаду температур от 400К (+130oС днем) до 100К (-170oС ночью)

Солнечное затмение

Земле достался один-единственный спутник. Но зато какой! Луна в 400 раз меньше Солнца и в 400 раз ближе него, поэтому на небе Солнце и Луна кажутся дисками одинакового размера. Так что Луна может заслонить собой Солнце.

Когда Луна при своём движении вокруг Земли полностью или частично заслоняет Солнце, происходит Солнечное затмение. Во время полного затмения луна закрывает весь диск Солнца, благодаря тому, что видимые диаметры луны и солнца почти одинаковы. Солнце имеет вид чёрного диска, окружённого нежным сиянием. Дневной свет настолько ослабевает, что можно увидеть на небе планеты и яркие звёзды. (слайд 6)

  Тень Луны на Земле. Полные солнечные затмения можно наблюдать только в тех областях Земли, по которым проходит полоса тени Луны. Диаметр тени не превышает 270 км, поэтому полное затмение Солнца видно лишь на малом участке земной поверхности.

Кольцеобразное затмение Солнца. Если видимый диаметр Луны оказывается немного меньше Солнечного, то затмение приобретает кольцеобразную форму.

В 2018 г. мы сможем наблюдать три подобных явления.

15.02.18 в 23:52 по Москве посмотреть на данное явление получится у пингвинов с учеными в Антарктиде, а также населению Южной Америки. Россиянам не представится такая возможность, поэтому солнечное затмение 15 февраля 2018 г. пройдет вдали от наших взоров.
13.07.18 утром в 06:02 по Москве люди на юге Австралии, востоке Антарктиды, в Тасмании и в водах Индийского океана смогут следить за данным солнечным затмением.

11.08.18 в 12:47 –Монголия, Казахстан, Сибирь, Дальний Восток, Китай

Если бы житель Земли мог очутиться на Луне, внимание его привлекли бы три необычных обстоятельства.

1)Чёрный небосвод

Сразу же бросился бы в глаза странный цвет дневного неба на Луне: вместо привычного голубого купола расстилался бы совершенно чёрный небосвод, усеянный – при ярком сиянии Солнца! – множеством звёзд, четко выделяющихся, но совершенно не мерцающих. Причина заключается в отсутствии на Луне атмосферы. «Голубой свод ясного и чистого неба, – говорит Фламмарион свойственным ему живописным языком, – нежный румянец зорь, величественное зарево вечерних сумерек, чарующая красота пустынь, туманная даль полей и лугов, и вы, зеркальные воды озёр, издревле отражающие в себе далекие лазурные небеса –ваше существование и вся красота ваша зависят исключительно лишь от той легкой оболочки, которая простирается над земном шаром»

2) Земля на небе Луны

Вторая достопримечательность на Луне- висящий в небе огромный диск Земли: поперечник его вчетверо больше поперечника лунного диска на земном небе. В «земные ночи» на Луне можно было бы читать мелкую печать (слайд 7)

Земля на небе Луны

3) Мир без звуков.

 Итак, лунный мир-это мир без воды и без воздуха, а, следовательно,- это мир без звуков, т.к. в безвоздушном пространстве звук не распространяется. И что бы ни произошло на Луне- извержение ли вулкана, падение гигантского метеорита или посадка космического аппарата, тишина на Луне остается ненарушенной.

Строение Луны

  Луна состоит из коры, верхней мантии (астеносферы), средней мантии, нижней мантии и ядра. Атмосфера практически отсутствует. Поверхность Луны покрыта реголитом — смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеоритов с лунной поверхностью. Ударно-взрывные процессы, сопровождающие метеоритную бомбардировку, способствуют взрыхлению и перемешиванию грунта, одновременно спекая и уплотняя частицы грунта. Толщина слоя реголита составляет от долей метра до десятков метров

Толщина коры Луны меняется от 0 до 105 км. По данным со спутников гравитационной разведки GRAIL, толщина лунной коры больше на том полушарии, которое обращено к Земле (слайд 8)

Фазы Луны

Луна – не самосветящееся тело: она светит отражённым солнечным светом. В зависимости от положения, которое Луна занимает по отношению к Земле и Солнцу, мы видим Луну в разных формах: то полную то половинку, то совсем не видим. Наблюдаемая с земли освещённая часть лунного диска называется фазой Луны. Граница освещённой и неосвещённой части называется терминатор, а лунный серп – лимбом. (слайд 9)

• 4 фазы Луны. Различают 4 фазы Луны: новолуние, 1 четверть, полнолуние, последняя четверть.
• Фазы луны (относительно Солнца)  Проследим смену лунных фаз.
• Новолуние – Луна проходит между Солнцем и Землёй и обращена к нам своей тёмной стороной не видна.
• 1-2 день в западной части неба появляется и растёт серп «молодой» Луны.
• 7 сутки – видна вся правая половина Луны – первая четверть
• (Луна восходит днём, к вечеру видна в южной области неба и заходит ночью)
• 14 – 15 день – полнолуние – Солнце освещает всё лунное полушарие, обращённое к Земле. (Луна восходит при заходе Солнца, и заходит при его восходе, в середине ночи видна в южной стороне неба)
• Потом Луна постепенно приближается к Солнцу с запада и освещается им слева.
• 7 дн. – последняя четверть – Луна восходит около полуночи, к восходу Солнца оказывается в южной стороне неба и заходит днём.
• При дальнейшем сближении с Солнцем Луна становится видна в виде серпа. Можно увидеть под утро и заходит перед заходом Солнца.

Синодический и сидерический месяц. Время, за которое Луна делает полный оборот вокруг Земли, называется сидерическим  месяцем. Он равен примерно  27 сут. Промежуток времени между одинаковыми фазами Луны называется синодическим месяцем. Он равен 29,5 суток. (слайд 10)

Сарос. Ещё древние астрономы заметили, что затмения повторяются через определённый промежуток времени. Этот промежуток они назвали САРОС (в переводе с египетского «повторение»). Сарос составляет примерно 18 лет 11 дней. В течение каждого сароса происходи 70 затмений:  42 солнечных и 28 лунных. Однако лунные затмения наблюдаются чаще, чем солнечные, т.к. лунные видны со всего ночного полушария Земли. Полное солнечное затмение в данной точке земной поверхности видно раз в 200 лет. Промежуток между солнечным и лунным затмением составляет примерно 2 недели (т.е. от новолуния до полнолуния). В году бывает 2 солнечных и 2 лунных затмения. В 1982 году было 7 затмений (это максимальное количество)

Видимая и обратная стороны Луны

Луна делает полный оборот вокруг Земли примерно за 27 суток. За это же время Луна делает полный оборот вокруг своей оси. Период вращения Луны вокруг оси равен периоду её обращения вокруг Земли, поэтому к Земле обращено всегда одно и то же полушарие Луны. (слайд 11)

Впервые обратная сторона Луны была сфотографирована советской АМС «Луна-3» 7 октября 1959 года. Прием сигнала осуществляли в Симеизской обсерватории. В массовой печати впервые изображение обратной стороны Луны, полученное АМС «Луна-3», появилось 27 октября 1959 года, оно было опубликовано в газете «Правда» и в других советских изданиях

АМС «Луна-3» (слайд 12)

Поверхность Луны

В 1609 году Галилео Галилей впервые наблюдал Луну в свой маленький самодельный телескоп. Он увидел огромные углубления с темной поверхностью и принял их за моря и океаны. С тех пор на картах Луны остались поэтические названия «Море дождей», «Море спокойствия», «Море облаков», «Океан бурь». (слайд 13)

Моря и материки

С Земли мы видим невооруженным глазом объекты диаметром в 100км, а в телескоп - 1км. Поверхность стала твердой 4 млрд. 527 млн лет назад.

Более темные (Моря) без воды на видимой стороне 30% поверхности (на обратной стороне меньше). Это сравнительно ровная поверхность - впадины до 3 км, покрыты лавой (когда-то извержения вулканов). Море: Дождей, Кризиса, Холода, Влажности, океан Бурь и т.д. Возраст морей больше 3 млрд. лет. (слайд 14)

Более светлые (материки) занимают на видимой стороне 70% поверхности.

Кратеры (слайд 15-16)

Характерная особенность лунного рельефа – кольцевые структуры (кратеры). Самых разных размеров, на видимой стороне более 1700 размером более 3,5км (размером более 1км можно насчитать более 300000). В центре - горка у большинства крупных кратеров и они окружены возвышенностью в 2-3км с пологими склонами. Название кратеров - это в большинстве фамилии ученых: Аристарх, Тихо, Коперник, Кеплер и т.д.

Образование кратеров:

1.Падение метеоритов. Удар – взрыв, разлетаются осколки, образуя более мелкие кратеры и лучевые системы-цепочки кратеров тянущихся на сотни км (от кратеров Тихо, Коперник, Кеплер, и т.д).

2. Извержение вулканов (крупные кратеры).

Лучший период наблюдений кратеров - граница освещенной и не освещенной части (терминатор).

Горы (слайд 17)

Горы - горные хребты, возраст порядка 4млрд. лет (светлые участки, видны в телескоп). Максимальная высота 9км. Альпы, Карпаты, Кордильеры, Алтай, Кавказ и т.д. Первые название ввел Ян Гавелий.

Последние 2 млрд.лет рельеф практически не меняется т.к:

1. Закончилась вулканическая деятельность.

2. Уменьшилась интенсивность падения метеоритов.

Лунный грунт(слайд 18)

Впервые лунный грунт был доставлен на Землю экипажем космического корабля «Аполлон-11» в июле 1969 года в количестве 21,7 кг. В ходе лунных миссий по программе Аполлон всего на Землю было доставлено 382 кг лунного грунта. Автоматическая станция «Луна-16» доставила 101 г грунта 24 сентября 1970 года (уже после экспедицийАполлон-11 и Аполлон-12).

«Луна-16», «Луна-20» и «Луна-24» доставили грунт из трёх районов Луны: Моря Изобилия, материкового района вблизи кратера Амегино и Моря Кризисов в количестве 324 г, и он был передан в ГЕОХИ РАН для исследования и хранения.

Приливы и отливы (слайд 19-21)

Прили́в и отли́в — периодические вертикальные колебания уровня океана или моря, являющиеся результатом изменения положений Луны и Солнца относительно Земли совместно с эффектами вращения Земли и особенностями данного рельефа и проявляющиеся в периодическом горизонтальном смещении водных масс. Приливы и отливы вызывают изменения в высоте уровня моря, а также периодические течения, известные как прили́вные течения, делающие предсказание приливов важным для прибрежной навигации.

Гравитационное воздействие Земли на Луну и наоборот довольно велико. Разные части Земли по разному подвергаются притяжению Луны: сторона, повернутая к Луне, - в большей степени, обратная сторона - в меньшей, так как дальше находится от нашего спутника. В результате разные части Земли стремятся прийти в движение в направлении Луны с разными скоростями. Поверхность, обращенная к Луне, вздувается, центр Земли смещается меньше, а противоположная поверхность вовсе отстает, и с этой стороны тоже образуется вздутие - из-за "отставания". 

Во время приливов и отливов ежесуточно затрачивается огромная знергия. Эта энергия расходуется Луной. Потеря этой энергии проявляется в том, что и Луна, и Земля замедляют свое вращение вокруг своих осей, вследствие чего расстояние между ними увеличивается

Происхождение Луны.

• Гипотеза центробежного разделения: от быстро вращающейся протоземли под действием центробежных сил отделился кусок вещества, из которого затем образовалась Луна. Эту гипотезу в шутку называют «дочерней».

• Гипотеза захвата: Земля и Луна образовались независимо, в разных частях Солнечной системы. Когда Луна проходила близко к земной орбите, она была захвачена гравитационным полем Земли и стала её спутником. Эту гипотезу в шутку называют «супружеской».

• Гипотеза совместного образования: Земля и Луна образовались одновременно, в непосредственной близости друг от друга (в шутку — «сестринская» гипотеза).

• Гипотеза испарения: из расплавленной протоземли были выпарены в пространство значительные массы вещества, которые затем остыли,сконденсировались на орбите и образовали протолуну.

• Гипотеза многих лун: несколько маленьких лун были захвачены гравитацией Земли, затем они столкнулись друг с другом, разрушились, и из их обломков образовалась нынешняя Луна.

• Гипотеза столкновения: протоземля столкнулась с другим небесным телом, а из выброшенного при столкновении вещества образовалась Луна.

Закрепление

Физические условия на Луне (обучающиеся отвечают)

1. Нет атмосферы (может и была) т.к. масса Луны в 81 раз меньше земной и вторая космическая скорость для Луны 2,38км/с

2. Небо черное, видны хорошо звезды, планеты (нет магнитного поля поэтому ориентация по звездам).

3. Диск Земли с Луны в 4 раза больше диска Солнца.

4. Продолжительность суток около месяца (29,5 дня) – две недели день, две недели ночь.

5. Резкий перепад температур от 400К (+130oС днем) до 100К (-170oС ночью) из-за отсутствия атмосферы. На глубине десятков см Т = const., грунт (реголит, достигающий в некоторых местах толщины 10-12м) имеет плохую теплопроводность.

6. Луна повернута к нам одной стороной (с небольшими колебаниями) – оборот вокруг оси и вокруг Земли за 27,3 сут.

Свяжем астрономию с литературой:

1. Фрагмент стихотворения В.Я.Брюслва «Август»

Здравствуй, август, венчан хмелем, смуглый юноша-сатир!

Мы ковры под дубом стелем, мы в лесу готовим пир!..

Август милый! Отрок смуглый! Как и мы, ты тоже пьян.

 Свечерело. Месяц круглый озарил круги полян.

В какой области неба находится месяц? (Ответ: Луна в фазе полнолуния восходит вечером и видна на востоке)

2. В поэме «Песнь о Гайавате» есть такие строки:

В гневе солнце заходило, пролагая путь багряный,

Зажигая тучи в небе, как вожди сжигают степи,

Отступая пред врагами.

А Луна- ночное солнце- вдруг восстала из засады

 И направилась в погоню по следам его кровавым

В ярком зареве пожара

 В какой фазе была Луна? (ответ: в полнолунии)

3)  Опровергните мнение «мы видим только 1 полушарие Луны потому, что Луна не вращается вокруг своей оси» ( период вращения Луны вокруг оси равен периоду её обращения вокруг Земли)

4) Что такое фаза Луны? (Наблюдаемая с земли освещённая часть лунного диска)

5) Назвать их (по картинкам) (новолуние, 1 четверть, 2 четверть, полнолуние)

6) Что такое синодический  месяц?  Чему он равен? (Промежуток времени между одинаковыми фазами Луны. Равен 29,5 суток.)

7) Что такое сидерический месяц?  Чему он равен? (Время, за которое Луна делает полный оборот вокруг Земли. Равен 27 сут.)

8) При каком условии происходит лунное затмение? (Когда при движении вокруг Земли Луна попадает в конус земной тени, которую отбрасывает освещённый Солнцем земной шар. Луна пересекает плоскость эклиптики в фазе полнолуния.)

9) При каком условии происходит солнечное затмение? (Когда Луна при своём движении вокруг Земли полностью или частично заслоняет Солнце.  Когда Луна пересекает плоскость эклиптики в фазе  новолуния)

Урок астрономии "Планеты Земной группы"

• Архипов Сергей Николаевич, учитель физики и астрономии

Разделы: Астрономия 

Урок астрономии “Планеты земной группы”

Учитель. Здравствуйте, ребята! На предыдущих уроках мы познакомились с тем, что представляет собой наука астрономия, и какими методами ученые получают некоторые сведения о небесных телах. А сегодня мы приступаем к изучению самих небесных тел. Мы уже знаем, что существует определенная иерархия в строении Вселенной. Поэтому и изучать эти объекты мы будем в определенной последовательности: начнем с изучения природы небесных тел, движущихся вокруг Солнца, затем рассмотрим Солнце и другие звезды, и только после этого перейдем к рассмотрению галактик и строения Вселенной в целом.

Надо иметь в виду, что в результате наземных оптических и радиоастрономических наблюдений был накоплен ценный материал о природе планет и Луны. Но лишь в последние 30...40 лет, благодаря освоению околоземного космического пространства, удалось получить уникальную информацию о самой Земле и других телах Солнечной системы. Большой вклад в исследование Солнечной системы внесли отечественные ученые. В историю освоения космоса навсегда вошли такие события, как запуск первого спутника Земли, полет первого космонавта планеты Ю.А.Гагарина, полеты автоматических станций к Луне, Венере и Марсу, орбитальные научные станции, на борту которых работали наши космонавты и их зарубежные коллеги. Но, разумеется, нельзя умалять и достижения американских космических программ, благодаря которым человек побывал на Луне и узнал много нового о планетах и других объектах Солнечной системы.

Конечно, нас, как жителей Земли, прежде всего, интересуют ее космические окрестности, а именно планеты Солнечной системы. По своим физическим характеристикам планеты делятся на две группы — планеты земной группы и планеты-гиганты. Сегодня мы рассмотрим главные особенности планет земной группы, а на следующем уроке — планеты-гиганты. Сравнение природы Земли с природой других планет позволит нам выявить общность физических свойств этих небесных тел и их индивидуальные особенности. И изучение других планет поможет нам лучше понять особенности эволюции нашей планеты и те процессы, которые происходят на ней сейчас.

Параллельно мы рассмотрим еще один вопрос — почему планеты Солнечной системы так названы? Собственные имена только на первый взгляд кажутся случайными. Значения многих древних славянских имен понятны нам и сейчас: Людмила, Владимир, Святослав… А что, если и названия планет тоже даны не случайно? Может, их первооткрыватель хотел вложить в название планеты какую-то мысль, называя Марс Марсом, а Юпитер — Юпитером? Поэтому мы будем искать сходства между характером мифологического героя, именем которого планета названа, и отдельными свойствами этой планеты. Итак, тема сегодняшнего урока — “Планеты земной группы”.

На протяжении ближайших уроков мы будем пользоваться электронным пособием “Астрономия”, которое мы создали с учениками нашей школы. Загрузим страницу “Содержание” нашего электронного пособия, а оттуда перейдем на страницу “Планеты Солнечной системы”.

Перед вами располагается список планет в порядке их удаления от Солнца. Первые четыре планеты в списке — это и есть планеты земной группы. Среди них на сегодняшний день обнаружена только одна планета, на которой есть разумные существа. И эта планета называется… Земля. С нее и начнем. Перейдем на страницу “Земля”.

Греческое название земли происходит от древнейшего доолимпийского божества — Геи.

Учитель читает фрагмент книги “Легенды и сказания Древней Греции и Древнего Рима”.

Учитель. “Все возникло из безграничного Хаоса — весь мир и бессмертные боги. Из Хаоса произошла и богиня Земля — Гея. Широко раскинулась она, могучая, дающая жизнь всему, что живет и растет на ней. Гея породила беспредельное голубое Небо — Уран, и раскинулось Небо над Землей. Гордо поднялись к нему высокие Горы, рожденные Землей, и широко разлилось вечно шумящее Море.

Уран воцарился в мире. Он взял себе в жены благодатную Землю. Шесть сыновей и шесть дочерей — могучих, грозных титанов — было у Урана и Геи. Кроме титанов, породила могучая Земля трех великанов — циклопов и трех громадных, как горы, пятидесятиголовых великанов — гекатонхейров. Против их ужасной силы ничто не может устоять, их стихийная сила не знает предела. Возненавидел Уран своих детей-великанов и заключил их в недра богини Земли. Страдала мать их Земля. Убеждала она детей своих восстать против Урана, но они боялись поднять руки на отца. Только младший из них, коварный Сатурн, хитростью низверг своего отца и отнял у него власть”.

Здесь необходимо сделать небольшой комментарий. Дело в том, что названия большинства планет и их спутников взяты из римской мифологии, а герои римских мифов чаще всего заимствованы из греческих и являются их двойниками. Поэтому, чтобы не путать вас, я использовал римские имена этих богов. О взаимоотношениях Урана, Сатурна и других богов мы поговорим на следующем уроке, когда будем изучать соответствующие планеты. А сейчас давайте посмотрим на современное изображение Геи и вспомним самые важные черты этой богини.

Школьники. Она породила небо, горы и море. Она дает жизнь всему, что живет и растет на ней. В ее недрах были заключены ее дети-великаны.

Учитель. Хорошо. А теперь рассмотрим особенности нашей планеты. Вглядимся в фотографию Земли. Вы уже изучали нашу планету на уроках по различным предметам. На уроках географии вы изучали природные особенности материков. На уроках биологии — растительный и животный мир нашей планеты. Но все, что нам необходимо, чтобы мы оставались живыми, нам обеспечивает тонкий слой атмосферы, который отделяет нас от необитаемого космоса. Рассмотрение Земли под особым космическим углом зрения дает возможность увидеть Землю как единое целое.

Некоторые сведения о Земле вам хорошо известны, и они собраны в конце этой страницы. Мы знаем, что Земля — третья планета от Солнца. Наша планета вращается вокруг своей оси со скоростью 200 метров в секунду в средних широтах, и движется по орбите вокруг Солнца со скоростью 30 километров в секунду. Мы воспринимаем эти движения как ежедневный восход и закат солнца, и как более медленную смену сезонов. Четыре времени года — результат вращения Земной оси, наклоненной чуть больше чем на 23° к плоскости орбиты.

К менее известным сведениям относится тот факт, что континенты продолжают перемещаться относительно дна мирового океана со скоростью, приблизительно равной скорости роста наших ногтей. Ученые, изучая землетрясения, сделали вывод, что Земля — небесное тело с движущимися по его поверхности платформами. Землетрясения возникают, когда платформы, или тектонические плиты, сталкиваются и наползают одна на другую, или раскалываются и отделяются друг от друга. На иллюстрации ниже показана карта Северной и Южной Америки. Она получена из космоса методом радарной высотометрии и отражает особенности поверхности континентов и дна океанов.

Перейдем к следующей фотографии. Океаны глубиной до 11 километров охватывают около 70 % поверхности Земли. Присутствие и распределение водяного пара в атмосфере ответственно за многое в погоде на Земле. Мы с вами окружены океаном воздуха, который состоит из азота, кислорода и других газов. Земная атмосфера экранирует нас от почти всей вредной радиации, приходящей к Земле от Солнца, и защищает нас от большинства метеоров, которые сгорают до удара о поверхность планеты. Исследования со спутников показали, что верхние слои атмосферы раздуваются днем и сжимаются ночью благодаря солнечной активности, и вносят существенный вклад в погоду и климат Земли. Посмотрите на следующую космическую фотографию. Этот снимок вполне может заменить сводку погоды в Африке.

Помимо этого, солнечная активность вызывает впечатляющее оптическое явление в нашей атмосфере. Когда заряженные частицы, непрерывно выбрасываемые Солнцем и называемые солнечным ветром, попадают в магнитное поле Земли, они сталкиваются с молекулами воздуха над магнитными полюсами нашей планеты. Происходит ионизация молекул, и возникает явление, известное как полярное сияние. На фотографии ниже изображено это явление. Не вам объяснять, насколько оно красиво. Кстати, существует распространенное заблуждение, будто бы полярное сияние вызвано наступлением сильных морозов. Конечно, в природе многое взаимосвязано, но непосредственной связи мороза и северного сияния нет. Зато есть прямая связь солнечного ветра с магнитными бурями, которые приводят к радиопомехам и колебаниям стрелки компаса.

Быстрое вращение нашей планеты и существование расплавленного железно-никелевого ядра приводят к образованию магнитного поля, которому солнечный ветер придает каплеобразную форму. Из уроков географии вам известно, что в центре Земли находится твердое внутреннее ядро, которое окружено другими слоями: жидким ядром, мантией и корой.

Мы рассмотрели особенности нашей родной планеты. Теперь вспомним самые существенные.

Школьники. Земля окружена атмосферой. Большая часть поверхности Земли покрыта слоем воды. Земная кора состоит из платформ, которые движутся и вызывают землетрясения. У Земли есть магнитное поле, в котором происходят полярные сияния и магнитные бури.

Учитель. А какие черты богини Геи можно поставить в соответствие с этими особенностями?

Школьники. Гея породила горы и моря, и на Земле много гор и морей. Гея дает жизнь всему, что живет на ней. А Земля — это планета, на которой есть жизнь. В недрах Геи заключены ее дети-великаны, которые хотят вырваться из нее. И на Земле бывают землетрясения.

Учитель. Мы видим, что название нашей планете дано не случайно. Теперь перейдем к изучению свойств наших ближайших соседей — планет земной группы. Загрузим страницу “Меркурий”.

Учитель читает фрагмент книги “Легенды и сказания Древней Греции и Древнего Рима”.

Учитель. “Меркурий — один из древнейших богов Греции. С быстротой мысли переносится этот посланник богов с Олимпа на самый дальний край света в своих крылатых сандалиях, с жезлом в руках. Меркурий также — бог торговли, покровительствует путникам при жизни, он же ведет души умерших в их последний путь — в печальное подземное царство. Своим волшебным жезлом смыкает он глаза людей и погружает их в сон”. Давайте выделим главные черты Меркурия.

Школьники. Он перемещается с быстротой мысли. Он — бог торговли. Он охраняет людей в пути. Он погружает людей в сон. Он провожает умерших в царство мертвых.

Учитель. Хорошо. Теперь рассмотрим свойства этой планеты. Маленькая и скалистая планета Меркурий — самая близкая планета к Солнцу, движущаяся вокруг него по неимоверно вытянутой эллиптической орбите, так что расстояние от Солнца до него меняется от 47 до 70 миллионов километров. Меркурий совершает оборот вокруг Солнца каждые 88 дней, пролетая в космосе со скоростью почти 50 километров в секунду, т.е. быстрее, чем любая другая планета. Поскольку Меркурий располагается близко к Солнцу, его можно видеть только в течение сумерек. Меркурий совершает три оборота вокруг своей оси за два оборота вокруг Солнца. Почему он вращается так медленно? Дело в том, что близкое Солнце создает на нем большие приливные силы, и они постепенно тормозят его вращение. Ведь и наша Луна из-за действия на нее со стороны Земли приливных сил давно обращена к ней одной и той же стороной. А сама Земля когда-то вращалась вокруг своей оси гораздо быстрее, однако приливы постепенно тормозят ее вращение.

Меркурий почти не имеет атмосферы, главным образом из-за близости планеты к Солнцу. Давайте разберемся в этом поподробнее. Вернемся на минуту к странице “Земля” и посмотрим значение второй космической скорости для нашей планеты. Пока вы возвращаетесь на страницу “Земля”, напомню, что это скорость, необходимая для того, чтобы навсегда улететь с поверхности планеты. Итак, чему равна вторая космическая скорость на Земле?

Школьники. 11,2 километров в секунду.

Учитель. А теперь посмотрите, чему она равна на Меркурии.

Школьники. 4,25 километров в секунду.

Учитель. А чему равна средняя скорость движения молекул газа при комнатной температуре?

Школьники. Около 500 метров в секунду.

Учитель. Но на Меркурии она еще выше и составляет около 1 километра в секунду. Получается, что средняя скорость движения молекул воздуха на Земле в 20 с лишним раз меньше второй космической скорости, а на Меркурии — всего в 4 раза меньше. Но это средняя скорость, а ведь есть и более быстрые молекулы, хотя их и не слишком много. И если скорость молекулы станет больше второй космической скорости на этой планете, то она может ее покинуть. Поэтому в течение миллиардов лет молекулы газов постепенно улетали с поверхности Меркурия, и он остался без атмосферы. На Земле же лишь ничтожная часть молекул воздуха имеет скорость, превышающую вторую космическую скорость, и ее атмосфера остается практически неизменной. То, что атмосфера Меркурия еще существует, объясняется тем, что атомы, улетевшие с его поверхности, возмещаются солнечным ветром. Эта атмосфера имеет давление, меньшее давления земной атмосферы в миллион миллиардов раз. Она состоит, в основном, из аргона, неона и гелия, т.е. газов, которых больше всего на Солнце. Из-за близости к Солнцу температура на поверхности может достигать 400 °С. Но из-за отсутствия плотной атмосферы ночью температура падает до минус 180 °С.

Поверхность Меркурия повреждена тысячами кратеров, которые появились в результате столкновений планеты с метеоритами. Без атмосферы, которая могла бы защитить поверхность планеты, не происходит никакой эрозии, и метеориты не сгорают из-за трения, как это происходит в атмосфере Земли. На фотографии вы можете видеть типичный ландшафт Меркурия. Море Зноя, которое на следующей фотографии отмечено красной линией, является одной из самых больших достопримечательностей Меркурия и составляет приблизительно 1300 км в диаметре. Это — результат падения астероида на поверхность планеты в ранней истории Солнечной системы.

Меркурий — одна из самых маленьких планет Солнечной системы. Если бы Земля стала размером с футбольный мяч, Меркурий имел бы размер чуть больше мяча для тенниса. Меркурий имеет большое железное ядро размером почти 75% диаметра планеты, которое окружено мантией и корой. Меркурий не имеет спутников, и у него есть магнитное поле, но очень слабое.

Теперь ответим на вопрос: каковы особенности этой планеты?

Школьники. Она близка к Солнцу. На ней нет атмосферы. У нее большие колебания температуры.

Она быстро вращается вокруг Солнца. У нее есть слабое магнитное поле.

Учитель. А могут ли какие-либо характеристики этой планеты объяснить ее название?

Школьники. Да, бог Меркурий быстро летает на своих крылатых сандалиях, а планета быстро вращается вокруг Солнца.

Учитель. Правильно. Но ведь эту планету трудно наблюдать с Земли и это тоже может иметь связь с быстрым богом Меркурием.

Мы рассмотрели самую близкую к Солнцу планету. Пора перейти к планете, орбита которой располагается как раз между орбитами Меркурия и Земли. Загрузим страницу “Венера”.

Венера последней уходит с утреннего неба, а вечером первой появляется на небосклоне. Когда-то считали, что это две разные планеты: одну романтики прошлых эпох называли “утренней”, а другую — “вечерней”. А что нам известно о Венере как богине?

Учитель читает фрагмент книги “Легенды и сказания Древней Греции и Древнего Рима”.

Учитель. “Венера, дочь Урана, родилась из белоснежной пены морских волн. Она будит в сердцах богов и смертных любовь. Благодаря этой власти она царит над всем миром. Никто не может избежать ее власти, даже боги. Высокая, стройная, с нежными чертами лица, с мягкой волной золотых волос, Венера — олицетворение божественной красоты и неувядаемой юности”.

На вашем экране вы видите картину “Рождение Венеры” итальянского художника 15 века Сандро Боттичелли. Когда я работал над этой страницей, я и не думал, что однажды увижу эту картину в Галерее Уффици во Флоренции… Но тема нашего урока — “Планеты земной группы” и мы ведем речь о богине Венере. Что в ее характере — самое существенное?

Школьники. Она — богиня любви. Она пленяет всех своей красотой.

Учитель. Да, это так. Теперь поговорим о планете Венера. Вторую от Солнца планету иногда называют сестрой нашей Земли, потому что они очень похожи своими размерами и массами. Но на этом их подобие заканчивается. Посмотрите на облака, которые видны на фотографии планеты. Ее густые облака движутся быстрее, чем ветры ураганной силы на Земле. Они хорошо отражают солнечный свет, и поэтому Венера выглядит самой яркой планетой на небе. Густая атмосфера Венеры практически не имеет водяного пара и состоит, главным образом, из углекислого газа и капелек серной кислоты. Углекислый газ не позволяет теплу покидать планету и в этом проявляется так называемый парниковый эффект. Поверхностная температура выше 450 °C, т.е. превосходит температуру поверхности планеты Меркурий, хотя та расположена гораздо ближе к Солнцу. Высокая плотность атмосферы приводит к давлению на поверхности Венеры в 90 раз больше земного. Поэтому первые советские зонды, которые опускались на Венеру, существовали лишь несколько часов.

Венера вращается вокруг своей оси медленно, совершая один оборот за 243 земных дня, в то время как она облетает по орбите вокруг Солнца каждые 225 суток. Из этого следует, что Венера вращается “назад” - на ней Солнце восходит на западе и заходит на востоке! Как вы думаете, почему Венера вращается вокруг своей оси так медленно?

Школьники. На нее действуют приливные силы со стороны Солнца.

Учитель. Правильно. Поверхность Венеры была сформирована вулканической деятельностью и столкновениями с метеоритами. На одной из фотографий запечатлен большой кратер. Прямых доказательств вулканической активности в настоящее время не найдено, но большие колебания количества оксида серы в атмосфере заставляют подозревать, что действующие вулканы все же есть.

Поверхность обдувает ветер не быстрее нескольких метров в секунду, но этого достаточно, чтобы происходила медленная эрозия. Кроме того, атмосфера может химически воздействовать на камни. Обратите внимание на особенности поверхности Венеры на изображении, полученном советской станцией “Венера-13”. Камни выглядят как бы оплывшими.

На Венере кратеров размером менее 2 километров почти нет, потому что маленькие метеориты сгорают в плотной атмосфере Венеры. А ниже вы можете видеть еще одно типичное явление на поверхности Венеры — лавовые потоки, которые образуют длинные, волнообразные каналы, простирающиеся на сотни километров. Внутри Венера очень похожа на Землю: крупное железное ядро и расплавленная каменная оболочка, охватывающие большую часть планеты. Венера не имеет спутников и собственного магнитного поля, но солнечный ветер, падая на Венеру, создает подобие магнитного поля вокруг планеты. Теперь отметим важные особенности этой планеты.

Школьники. У нее плотная атмосфера с температурой около 500 °С. Она покрыта густыми облаками, в которых есть капли кислоты. Она медленно вращается вокруг оси. Ее трудно наблюдать.

Учитель. Вы верно подметили основные особенности Венеры. А теперь давайте подумаем, может ли что-либо из перечисленного дать повод назвать ее в честь богини любви?

Школьники. Нет.

Учитель. А теперь вспомните, в какое время ее можно видеть на небе?

Школьники. Только вечером или утром.

Учитель. А какое время больше всего любят поэты и романтики?

Школьники. Утро и вечер.

Учитель. Вот то, что нам нужно. Но это еще не все. Что можно сказать о яркости этой планеты?

Школьники. Она самая яркая на небе.

Учитель. Думаю, что это тоже могло послужить поводом, к тому чтобы назвать эту планету Венерой.

Но у нас осталась неисследованной одна из планет земной группы. Загрузим страницу “Марс”. “Красная планета” столетиями вдохновляла полет фантазии и пробуждала научный интерес.

Учитель читает фрагмент книги “Легенды и сказания Древней Греции и Древнего Рима”.

Учитель. “Марс — бог войны, несущий гибель и разрушение. Сердце свирепого Марса радуют только жестокие битвы. Неистовый, носится он среди грохота оружия, криков и стонов битвы, в сверкающем вооружении, с громадным щитом. Торжествует Марс, когда сразит воина своим ужасным мечом и хлынет на землю горячая кровь. А следом за ним несутся его сыновья, Фобос и Деймос – т.е. “страх” и “ужас”.

На следующей иллюстрации вы видите типичного марсианина в представлении современного скульптора. Марс был благодатной почвой для творчества писателей-фантастов, которые, казалось бы, основывали свои произведения на фактах, установленных учеными. Марс выглядел как наиболее похожая на Землю планета: там есть ледяные полярные шапки, которые растут и отступают со сменой сезонов, и образования, которые своей прямолинейностью кажутся очень похожими на земные водные каналы. На старинных картах всю поверхность этой планеты покрывали каналы трудолюбивых марсиан. Однако американские и российские орбитальные аппараты не обнаружили на Марсе никаких каналов, но нашли сухие русла рек; значит, на планете когда-то имелась жидкая вода. Следующая фотография очень напоминает съемку поверхности Земли, сделанную с самолета. Но в течение миллионов лет марсианская поверхность постепенно теряла воду. Сейчас Марс довольно холоден — температура на нем колеблется от 0 °С до минус 150 °С, а его атмосфера слишком тонка, чтобы позволить жидкой воде существовать на поверхности планеты. Однако жидкая вода может все еще существовать в водоемах, скрытых под поверхностью. Как вы думаете, чем можно объяснить то, что давление атмосферы Марса в 150 раза меньше, чем на Земле? Чтобы вам легче было ответить на вопрос, загляните в статистические данные о Марсе.

Школьники. Вторая космическая скорость на нем всего лишь 5 километров в секунду.

Учитель. Но у Меркурия она не на много меньше. Чем же существенно отличаются эти планеты?

Школьники. Температурой.

Учитель. Да, на Марсе абсолютная температура в два с половиной раза меньше, и поэтому скорость молекул газа в полтора раза меньше. Вот почему Марс имеет атмосферу, а Меркурий — нет.

Теперь вернемся к фотографиям поверхности Марса. Посмотрите на знаменитое марсианское “лицо”. Что это: привет землянам от марсиан или еще одна игра природы и нашего воображения? Судя по марсианскому пейзажу, переданному на Землю космическим кораблем “Викинг-2”, это все же игра природы. Марс — маленькая скалистая планета, которая развивалась относительно близко к Солнцу и поверхность его была сформирована вулканическими процессами, столкновениями с метеоритами и атмосферными явлениями. Одна из главных геологических особенностей Марса — гора Олимп высотой 27 км и 600 км в поперечнике. Это самый большой вулкан в Солнечной системе. Другая достопримечательность Марса — вулканы в северной части планеты, которые являются настолько огромными, что они нарушают шарообразность планеты. Обратите внимание: по краю Марса можно заметить небольшой полупрозрачный слой атмосферы планеты. И, конечно же, гигантская экваториальная трещина, так называемый Большой Каньон. Он протянулся на несколько тысяч километров при ширине сто километров и глубине несколько километров. Скорость вращения Марса вокруг своей оси почти такая же, как и у Земли.

Несмотря на разреженность марсианской атмосферы, на поверхности Марса происходят большие пыльные бури, которые охватывают всю планету. Результат этих бурь вы можете увидеть на двух фотографиях: это огромные дюны и атмосферные вихри.

В 1877 году были открыты два спутника Марса и их назвали Фобос и Деймос. Они похожи на астероиды, пойманные в ловушку гравитацией Марса. Но о спутниках мы поговорим отдельно, а сейчас выясним, случайно ли дано название Марсу? Что самое примечательное в этой планете?

Школьники. Она красного цвета. У нее два спутника — Фобос и Деймос. У нее самая большая гора в Солнечной системе. У нее слабая атмосфера.

Учитель. А что могло послужить причиной для такого воинственного названия планеты?

Школьники. Красный цвет планеты — цвет крови. Ее спутники — Страх и Ужас.

Учитель. Да, это так, но вспомните: название планете дано еще до нашей эры, а спутники открыты только в 19 веке. А вот цвет планеты, пожалуй, мог натолкнуть на мысль о крови и боге войны.

Итак, мы видим, что, по всей видимости, названия планетам были даны не случайно. Получается, что наука и мифология, религия — это два взаимодополняющих друг друга способа изучения окружающего мира. Мифология возникла раньше науки, и она в свое время играла роль своеобразного предка науки. И, изучая мифологию, можно многое узнать о тех временах, когда эти мифы были созданы. А нам осталось обсудить последний вопрос: может ли быть жизнь на какой-либо планете, кроме Земли? Давайте начнем с Меркурия. Какие физические условия на этой планете?

Школьники. Температура колеблется от плюс 400 °С до минус 180 °С. Воды и атмосферы нет. Поверхность планеты — каменистая пустыня.

Учитель. Может ли в таких условиях быть хотя бы примитивная жизнь?

Школьники. Вряд ли.

Учитель. Теперь Венера. Опишите физические условия на этой планете.

Школьники. Температура около 450 °С. Давление в 90 раз больше, чем на Земле. В атмосфере присутствует серная кислота.

Учитель. Могут ли в таких условиях развиваться растения или животные?

Школьники. Нет.

Учитель. Ну и последний претендент на местопребывание собратьев по разуму — Марс. Что мы знаем о нем?

Школьники. На нем очень низкая температура. У него слабая атмосфера. Нет воды.

Учитель. Есть ли надежда обнаружить там хоть какую-то жизнь?

Школьники. Она мала.

Учитель. Да, вы правы, но если вспомнить, что когда-то там была вода, то можно предположить, что в прошлые эпохи там могла зародиться жизнь. И анализ некоторых марсианских горных пород, упавших на Землю в виде метеорита, дает основания предполагать существование примитивной жизни в прошлые эпохи.

Настало время подвести итоги. Сегодня мы изучили основные особенности планет земной группы — Меркурия, Венеры, Земли и Марса. Давайте вспомним сходные черты этих планет.

Школьники. Они имеют сходные размеры и массы. Их поверхности — каменистые. Они медленно вращаются вокруг своих осей. У них мало спутников.

Учитель. Вы правы. Но сходство планет земной группы по одних параметрам не исключает и значительного различия по другим. Что можно сказать об атмосферах планет?

Школьники. Атмосфера Венеры имеет давление в 90 раз больше, чем атмосфера Земли, а у Марса в 150 раз меньше. У Меркурия атмосферы почти нет.

Учитель. А каковы значения температур?

Школьники. На Меркурии она колеблется от 400 °С до минус 180 °С; на Венере — постоянна и равна 450 °С; на Земле меняется от 60 °С до минус 90 °С; на Марсе — от 0 °С до минус 150 °С.

Учитель. Ну и, конечно, Земля выделяется наличием большого количества воды и наличием разнообразной жизни. Но на следующем уроке, когда мы изучим планеты-гиганты, мы увидим, что у планет земной группы больше сходств, чем отличий.

Всем спасибо за работу и до свидания!

Дата:

Урок № 13.

Тема: Планеты-гиганты. Планеты-карлики.

Цели:

- образовательные: формирование представлений учащихся о строении и физических свойствпланет-гигантов и планет-карликов.

- развивающие: формирование мировоззрения учащихся, развитие умений работать с дополнительной литературой, кратко, четко и быстро излагать свои мысли, развитие логического мышления.

- воспитательные: содействовать развитию интереса к изучению астрономии, воспитание в учениках любви к прекрасному, воспитание положительной мотивации к обучению.

Тип урока:

Оборудование: проектор, презентация с изображениями планет и их характеристиками.

Ход урока:

1. Организационный момент.

Учитель: Здравствуйте, ребята! Садитесь.

Давайте вспомним, о чем говорилось на прошлом уроке?

- Да, мы говорили о планетах земной группы. Кто назовет эти планеты?

- (Меркурий, Венера, Земля и Марс).

- Что объединяет эти планеты?

- (Орбиты расположены до Главного пояса астероидов и планеты схожи между собой по физическим свойствам: размерам, массам, средняя плотность в несколько раз превосходит плотность воды и т.д)

2. Изучение нового материала.

Как вы видите из темы урока, мы продолжаем изучение планет. Как вы думаете о каких планетах будет идти речь сегодня?

– К планетам- гигантам относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, а к планетам- карликам – Церера, Плутон, Хаумеа, Макемаке и Эрида.

Теперь давайте, познакомимся с этими планетами поближе. Начнем с Юпитера.

(под запись в тетрадь) Юпитер — пятая планета от Солнца, крупнейшая в Солнечной системе. Юпитер удален от Солнца на расстояние в 5,2 а.е. (778 млн. км).Юпитер классифицируется как газовый гигант. Атмосфера Юпитера имеет толщину более 1000 км, состоит в основном из водорода и гелия. Сутки на Юпитере составляют 9 ч 50 мин, полный оборот вокруг Солнца Юпитер совершает за 11,9 земного года.У Юпитера обнаружены 50 спутников, некоторые из которых имеют собственные луны. Крупнейшие спутники Юпитера Йо, Европа, Ганимед и Каллисто.

Космические аппараты обнаружили вокруг Юпитера кольцо. Кольцо тонкое и обращено к Земле ребром и из-за этого нам его не видно.

Теперь поговорим о Сатурне.

Начнем с его размеров. (под запись) Его масса равна 95 массам Земли, а радиус в 9,5 раз больше земного. Сатурн – шестая от Солнца, и вторая по размерам планета в Солнечной системе после Юпитера.Газовый гигант Сатурн, состоит из водорода с примесями гелия и следами воды, метана, аммиака, тяжелых элементов. Сутки (полный оборот вокруг своей оси) на Сатурне длятся 10,7 часов. Год (полный оборот вокруг Солнца) составляет 29 земных лет. Сатурн имеет 62 спутника. Самый большой –Титан, больше нашей Луны почти в полтора раза. Сатурн – обладатель самых заметных и захватывающих колец среди планет газовых гигантов. Семь тонких колец имеют разделительные полосы. Диаметр колец 250 000 км, а толщина не превышает 1 км. По составу кольца Сатурна на 93 % состоят изо льда с незначительными примесями, которые могут включать в себя сополимеры, образующихся под действием солнечного излучения и силикаты и на 7 % из углерода.

Уран.

Уран – седьмая от Солнца планета, удаленность Урана от Солнца составляет 2,9 млрд км, или 19,19 астрономических единиц (1 а.е. равна среднему расстоянию удаленности Земли от Солнца, 149 597 870,7 км).Оборот вокруг своей оси Уран совершает приблизительно за 17 часов (уранические сутки), а полный оборот вокруг Солнца (уранический год) длится около 84 земных лет.Вокруг Урана вращаются 27 спутников, названных именами из произведений Уильями Шекспира и Александра Поупа.У Урана тонкие кольца, которые состоят из очень тёмных и мелких частиц. Известно 13 колец различной прозрачности. Внутренние кольца узкие и темные, а наружные ярко окрашены.

И брат близнец Урана – Нептун.

Нептун – восьмая и самая дальняя планета от Солнца. Ледяной гигант распложен на расстоянии 4,5 миллиарда км, что составляет 30,07 а.е.Сутки на Нептуне (полный оборот вокруг своей оси) составляют 15 часов 58 минут.Период обращения вокруг Солнца (нептунианский год) длится около 165 земных лет.Поверхность Нептуна покрыта огромным глубоким океаном воды и сжиженных газов, в том числе метана. Нептун голубого цвета, как наша Земля. Это цвет метана, который поглощает красную часть спектра солнечного света и отражает голубую.Атмосфера планеты состоит из водорода с небольшой примесью гелия и метана. Температура верхней кромки облаков -210 °С.Вокруг Нептуна вращаются 14 спутников, которые получили названия в честь различных богов и нимф моря в греческой мифологии. Самый крупный из них – Тритон имеет диаметр 2700 км и вращается в противоположном направлении обращения остальных спутников Нептуна. Нептун имеет 6 колец.

В табличку внесены некоторые параматры планет земной группы  и план- гигантов.

Запишите подзаголовок: «Планеты- карлики».

Для того, чтобы считаться карликовой планетой, небесное тело должно отвечать следующим условиям:

1) обращаться по собственной орбите вокруг Солнца, то есть тело не должно быть спутником планеты;

2) масса и создаваемая ею сила гравитации должны быть достаточны для поддержания гидростатического равновесия и иметь форму близкую к округлой;

3) в то же время, масса и гравитация недостаточны для доминирования на своей орбите и расчистки прилегающего пространства от других объектов.

Планета Церера - единственная карликовая планета в поясе астероидов между орбитами Марса и Юпитера.Церера была открыта 1 января 1801 года астрономом Джузеппе Пьяцци в обсерватории города Палермо, в Италии.

Плутон. Крупнейшая известная карликовая планета Солнечной системы. Первоначально Плутон причисляли к обычным планетам, но сейчас он считается карликовой планетой и самым крупным объектом в поясе Койпера.Как и большинство тел пояса Койпера, Плутон состоит в основном из камня и льда и он относительно мал: его масса меньше массы Луны примерно в 6 раз, а объём — примерно в 3 раза.

Хаумеа - относится к новому классу карликовых планет, вращается за пределами орбиты Нептуна. Открыта в 2005 году, учётный номер по каталогу малых ланет - (136108) 2003 EL61.

Макемаке. Карликовая планета, плутоид. Вращается вокруг Солнца по очень вытянутой орбите. Макемаке была обнаружена 31 марта 2005 г., группой астрономов (Майкл Браун, ЧедТрухильо, Дэвид Рабиновиц). Но, официально об её обнаружении было объявлено только 29 июля 2005 г. Полное имя по каталогу Центра Малых Планет - 136472 Makemake. Первоначальное название - 2005 FY9.

Эрида - карликовая планета, транснептуновый объект. Планета Эрида вращается вокруг Солнца по очень вытянутой орбите. Названа в честь Эриды - греческой богини раздора.Планета Эрида была обнаружена 5 января 2005 г., при анализе фотографий, сделанных 21 октября 2003 г.

3. Закрепление знаний.

Давайте теперь проверим насколько хорошо вам удалось усвоить новый материал.  Кто скажет сколько планет- гигантов в Солнечной системе? Крупнейшая планета в Солнечной системе? А сколько спутников у Сатурна? Из чего состоят его кольца? Чем похожи Уран и Нептун? Какие планеты относятся к планетам- карликам? Где они расположены?

4. Домашнее задание и подведение итогов урока.

Для домашнего задания предлагаю вам взять любое небесный объект, изученный сегодня (планету, спутник) и сделать небольшой доклад. (После урока раздать темы).

Все, кто принимал активное участие на уроке, получают +.

Урок: Спутники планет

1. Спутники Земли 

Все планеты Солнечной системы, кроме Меркурия и Венеры, имеют спутники.

Спутники значительно меньше, чем планеты, вокруг которых они вращаются.

Спутники планет – сравнительно небольшие тела Солнечной системы, имеющие одну общую особенность – ось движения. Спутники вращаются исключительно вокруг оси планеты, которую они сопровождают. Причем собственной оси они не имеют – то есть постоянно обращены к своей планете одной и той же стороной.

Луна — единственный естественный спутник Земли (рис. 2). Второй по яркости объект на земном небосводе после Солнца и пятый по величине естественный спутник планеты Солнечной системы. Луна является единственным астрономическим объектом вне Земли, на котором побывал человек. Луна состоит из коры, верхней мантии, средней мантии, нижней мантии (астеносферы) и ядра. Атмосфера практически отсутствует. Поверхность Луны покрыта так называемым реголитом — смесью тонкой пыли и скалистых обломков, образующихся в результате столкновений метеоритов с лунной поверхностью. Ударно-взрывные процессы, сопровождающие метеоритную бомбардировку, способствуют взрыхлению и перемешиванию грунта, одновременно спекая и уплотняя частицы грунта. Толщина слоя реголита составляет от долей метра до десятков метров.

Гравитационное влияние Луны вызывает на Земле некоторые интересные эффекты. Наиболее известный из них — морские приливы и отливы. На противоположных сторонах Земли образуются (в первом приближении) две выпуклости — со стороны, обращённой к Луне, и с противоположной ей. В мировом океане этот эффект выражен намного сильнее, чем в твёрдой коре (выпуклость воды больше). Амплитуда приливов (разность уровней прилива и отлива) на открытых пространствах океана невелика и составляет 30-40 см. Однако вблизи берегов вследствие набега приливной волны на твёрдое дно приливная волна увеличивает высоту точно так же, как обычные ветровые волны прибоя. Учитывая направление вращения Луны вокруг Земли, можно составить картину следования приливной волны по океану. Сильным приливам больше подвержены восточные побережья материков. Максимальная амплитуда приливной волны на Земле наблюдается в заливе Фанди в Канаде и составляет 18 метров.

2. Спутники Марса 

У планеты Марс есть два спутника: Фобос (греч. φόβος «страх») и Деймос (греч. δείμος «ужас»). Оба спутника вращаются вокруг своих осей с тем же периодом, что и вокруг Марса, поэтому всегда повёрнуты к планете одной и той же стороной. Деймос и Фобос состоят из каменистых пород, на поверхности спутников имеется значительный слой реголита. Поверхность Деймоса выглядит гораздо более гладкой за счёт того, что большинство кратеров покрыто тонкозернистым веществом. Очевидно, на Фобосе, более близком к планете и более массивном, вещество, выброшенное при ударах метеоритов, либо наносило повторные удары по поверхности, либо падало на Марс, в то время как на Деймосе оно долгое время оставалось на орбите вокруг спутника, постепенно осаждаясь и скрывая неровности рельефа.

Все спутники разделяют на регулярные (вращаются в одну сторону с планетой) и нерегулярные (вращаются в противоположную от планеты сторону, предположительно это бывшие астероиды).

3. Спутники Юпитера 

У Юпитера известно 65 спутников. Рассмотрим наиболее большие из них.

Ио (рис. 4) (др.-греч. Ἰώ) — спутник Юпитера, самый близкий к планете из четырёх галилеевых спутников. Имеет диаметр 3 642 километра, что делает его четвёртым по величине спутником в Солнечной системе. Назван в честь мифологической Ио — жрицы Геры и возлюбленной Зевса. Ио не похожа на большинство спутников газовых планет (содержащих много льда) и состоит в основном из силикатов и железа, как и планеты земной группы. Ио по размеру немногим больше спутника Земли — Луны. Ио имеет форму эллипсоида, большая ось которого направлена в сторону Юпитера.

Европа (др.-греч. Ἐυρώπη) (рис. 5), или Юпитер II — шестой спутник Юпитера. Европа состоит из силикатных пород, а в центре спутника находится железное ядро. Поверхность состоит изо льда и является одной из самых гладких в Солнечной системе; она испещрена поперечно-полосатыми трещинами и полосами, в то время как кратеров практически нет. Легко заметная молодость и гладкость поверхности привели к гипотезе, что на Европе находится подповерхностный океан, состоящий из воды, который может служить пристанищем для внеземной микробиологической жизни. Гипотеза образования океана сводится к тому, что тепловая энергия от приливного ускорения позволила ему оставаться жидким и стимулировала эндогенную геологическую активность, близкую к тектонике плит. У спутника есть крайне разрежённая атмосфера, состоящая в основном из кислорода.

Ганимед (др.-греч. Γανυμήδης) (рис. 6) — седьмой по расстоянию от него среди всех его спутников и крупнейший спутник в Солнечной системе. Ганимед состоит из примерно равного количества силикатных пород и водяного льда. Это полностью дифференцированное тело с жидким ядром, богатым железом. На поверхности Ганимеда наблюдаются два типа ландшафта. Треть поверхности спутника занимают тёмные области, испещрённые ударными кратерами. Их возраст доходит до четырёх миллиардов лет. Остальную площадь занимают более молодые светлые области, покрытые бороздами и хребтами.

Ганимед — единственный спутник в Солнечной системе, обладающий собственной магнитосферой. Скорее всего, её создаёт конвекция в жидком ядре, богатом железом. У спутника есть тонкая атмосфера, в состав которой входит кислород. Количество атомарного водорода в атмосфере незначительно.

4. Спутники Сатурна 

У Сатурна известно 62 спутника, из которых 24 регулярных, 38 нерегулярных. Наиболее крупный спутник – Титан (рис. 7).

В 1655 году его обнаружил голландский астроном Христиан Гюйгенс. Поверхность Титана в основном состоит из водяного льда и осадочных органических веществ, геологически молодая, в основном ровная, за исключением небольшого количества горных образований и кратеров, а также нескольких криовулканов. Плотная атмосфера, окружающая Титан, долгое время не позволяла увидеть поверхность спутника вплоть до прибытия аппарата «Кассини — Гюйгенс» в 2005 году.

Атмосфера преимущественно состоит из азота, также имеется небольшое количество метана и этана, которые образуют облака, являющиеся источником жидких и, возможно, твёрдых осадков. На поверхности имеются метан-этановые озёра и реки. Давление у поверхности примерно в 1,5 раза превышает давление земной атмосферы. Температура у поверхности — минус 170—180 °C.

Кольца Сатурна

Впервые кольца Сатурна наблюдал в телескоп И. Кеплер. Открытием своим он не поделился ни с собратьями-астрономами, ни с читающей публикой. Кеплер оставил зашифрованную запись, которая расшифровывается так: «Высочайшую планету тройную наблюдал». Высочайшей, то есть самой отдаленной планетой, в те времена был именно Сатурн. Кеплер побоялся насмешек и потери репутации, но не мог не оставить запись о своем открытии. Позднее астрономы рассмотрели, что Сатурн имеет своеобразные «украшения»: он окружен кольцами. В телескопы хорошо были видны три кольца. До недавнего времени кольца считались особенностью, присущей только Сатурну, но в 1974 году разреженные кольца открыли у Урана, а в 1979 - у Юпитера. Становится понятно, что это не исключительный, а, скорее, типичный случай.

Три кольца, различимые в телескоп с Земли, обозначаются буквами А, В и С. Наиболее ярким является среднее кольцо — В. Внешнее средней яркости, а внутреннее, кольцо С, называют еще кремовым, так как оно имеет наименьшую яркость и выглядит полупрозрачным. Кольца имеют более светлый оттенок, чем сама планета.

Когда появилась спектральная астрономия, спектрографические исследования показали, что кольца Сатурна не являются монолитным образованием. Они вращаются вокруг планеты не как целое тело, напротив, каждая точка колец движется так, как должен двигаться спутник, вращающийся вокруг Сатурна по круговой орбите. Стало ясно, что кольца представляют собой скопление множества твердых тел со средним поперечником около дециметра. Каждое из этих тел вращается вокруг планеты как самостоятельный спутник.

Кольца вращаются в плоскости экватора планеты. Общая ширина в радиальном направлении составляет примерно 250 тыс. км, что почти в 20 раз больше поперечника Земли. При этом они имеют толщину менее 3 км.

Между кольцами Сатурна расположены темные промежутки, где частиц очень мало. Самое широкое темное деление расположено между кольцами В и А. Оно называется щелью Кассами по имени астронома, впервые увидевшего его в 1675 году. С Земли можно наблюдать и другие подобные разделения колец (около 10), но это возможно при исключительно хороших атмосферных условиях. Природа делений точно не установлена. Возможно, причиной их появления является резонансное воздействие ближайших крупных спутников. Так, щель Кассами располагается в такой области, где период обращения каждой частицы вокруг Сатурна ровно вдвое меньше, чем у ближайшего крупного спутника — Мимаса. Поэтому гравитационное воздействие Мимаса выбрасывает частицы из области орбит, находящейся внутри щели, и их количество там резко уменьшается. Частицы движутся по более стабильным орбитам.

Однако резонансная природа других делений не выдерживает критики. Наблюдения, проведенные «Вояджерами», показали, что кольца, каждое в свою очередь, состоят из множества отдельных колечек с узкими темными промежутками между ними. Это похоже на возникновение вследствие нарушения равномерности распределения твердых частиц по плоскости круговых волн плотности. Именно они создают тонкую структуру колец.

Кроме давно известных колец недавно были открыты еще четыре: D, E, F и G. Эти кольца очень разреженные, неяркие. Если первые два наблюдались с Земли в мощные телескопы при благоприятных атмосферных условиях, то два других кольца были открыты аппаратом «Вояджер-1». Кольца обозначаются буквами латинского алфавита не в порядке их удаленности от планеты, а в порядке открытия. Поэтому если расположить кольца по мере их удаления от Сатурна, то получится ряд: D, С, В, A, F, G, Е

Наиболее интересным оказалось кольцо F. Наблюдения « Вояджера-1» показали, что кольцо F состоит из нескольких тонких колец шириной 60 км. Два из них имеют необычную структуру: они перевиты друг с другом. Была предложена модель, согласно которой такая структура является результатом воздействия двух небольших новооткрытых спутников, орбиты которых расположены соответственно у внутреннего края кольца и у внешнего. Скорость обращения последнего меньше, так как он расположен дальше от Сатурна. Гравитационное воздействие этих спутников не дает крайним частицам удаляться от середины кольца. Спутники получили название пастухов, так как они как бы «пасут» частицы, составляющие кольцо, не давая им разбегаться. Расчеты показали, что воздействие спутников-пастухов вызывает движение частиц по волнистой линии, что и создает наблюдаемые переплетения компонентов кольца. Однако каково же было изумление ученых, когда через девять месяцев были получены данные с «Вояджера-2». Бортовые камеры не обнаружили в кольце F никаких структур - ни переплетений, ни каких-либо других искажений. Необычное образование оказалось нестабильным. Возможны и другие причины таких значительных отличий данных, но их обнаружение, требует тщательного изучения снимков кольца. Непосредственное наблюдение с Земли, к сожалению ученых, невозможно.

Ближайшим к планете является кольцо D. Оно простирается до границы облачного слоя Сатурна. Наиболее удалено от планеты кольцо Е. Оно оказалось и самым разреженным, и самым широким из всех — около 90 тыс. км. Оно занимает зону поперечником от 3,5 до 5 радиусов Сатурна. Плотность вещества в кольце Е возрастает по направлению к орбите спутника Сатурна Энцелада, что говорит о возможном общем происхождении вещества кольца и спутника.

На снимках видны детали, по которым можно судить, что частицы колец Сатурна покрыты льдом и инеем, а некоторые из них, вероятно, полностью состоят из льда. Размеры частиц по наблюдениям с Земли устанавливались порядка нескольких метров. Очевидно, что на самом деле размеры варьируются от нескольких сантиметров до нескольких метров. Исследования «Вояджсра-1» позволили уточнить размеры частиц, составляющих кольцо А, кольцо С и деление Кассини. Эти зоны последовательно пронизывались радиолучом на волне 3,6 см. В основном, частицы рассеивали волны в таком направлении, которое позволило оценить средний поперечник частиц кольца А в 10 м, деления Кассини — в 8 м и кольца С — в 2 м.

У частиц колец F и Е было обнаружено сильное рассеяние вперед в видимой части спектра. Это означает наличие в них значительного количества мелкой пыли, причем размеры одной пылинки составляют порядка десятитысячных долей миллиметра.

В кольце В обнаружили новый структурный элемент - радиальные образования, состоящие из мелкой пыли. Они расположены над плоскостью кольца и напоминают спицы в колесе. Происхождение «спиц» связывают с силами электростатического отталкивания.

Исследования летательных аппаратов установили, что от колец поступают множественные кратковременные всплески радиоизлучения. Они являются результатом электростатических разрядов, происходящих от электризации частиц из-за столкновений.

Еще за несколько десятилетий до полета «Вояджеров» и возможности непосредственных наблюдений некоторые астрономы предсказывали наличие атмосферы у колец Сатурна. И действительно, аппаратура зафиксировала наличие линии Лайсаи-альфа (1216 А) в ультрафиолетовой части спектра, что соответствует атомарному водороду. Количество атомов оценили примерно в 600 на см3.

Спутники планет-гигантов, в том числе и Сатурна, образовались, скорее всего, из той планетезимали, из которой образовалось первоначальное ядро самой планеты. Во время образования планет внешней части Солнечной системы температура была низкой, поэтому первичный состав планетезималей представлял собой химически равновесную смесь конденсатов. Состав этой смеси должен быть устойчивым при температурах порядка 150 К и давлениях порядка миллибар. Если такая модель верна, то спутники состоят из смеси горных пород, железа и льдов. Состав льдов определяется порядком конденсации в зависимости от температур. Если расположить их по мере понижения температуры, получится последовательность: Н2О, NH3, СН4. Наиболее близкими по составу к первичным планетезималям считаются кометы, но состав спутников может существенно отличаться от состава ядра комет, в том числе и из-за возможного возрастания температуры реакции во время образования спутника, что приведет к испарению наиболее летучих льдов.

В телескопы наблюдались 10 спутников Сатурна, но полеты космических аппаратов принесли открытие: уже к 1980 году было известно 7 новых спутников. Они настолько малы, что их невозможно наблюдать с Земли, но некоторые из них оказывают серьезное влияние на динамику системы Сатурна.

Атлас, орбита которого находится у внешнего края кольца А, не дает частицам кольца выходить за его пределы.

Титан является единственным по величине спутником Сатурна, сопоставимым с галилеевыми спутниками Юпитера. Остальные значительно меньше.

Титан имеет радиус, равный 2575 километрам. Масса Титана определена в 0,0225 массы Земли. Средняя плотность 1,881 г/см. Период орбитального обращения составляет 15,945 земных суток. Поверхность Титана окутана облаками. Атмосфера этого спутника плотная, подобно атмосфере Венеры. Титан обладает тепличным эффектом у поверхности. Основная составляющая атмосферы Титана - N2, но имеется значительная примесь СН. В инфракрасном спектре преобладает метан.

Температура верхней атмосферы равномерна, температура на поверхности Титана равна 94 К. Интересно, что поверхность этого спутника изотермична по всей сфере. В атмосфере присутствуют аэрозоли, очевидно, являющиеся продуктом фотохимических превращений метана. Наблюдаются также органические молекулы.

Япет - третий по величине спутник Сатурна. Его радиус равен 730 км, большая полуось орбиты - 3,56-106 . Масса Япета составляет 3,15 десятитысячных массы Земли. Период обращения вокруг Сатурна равен 79,331 земных суток. Полушарие, обращенное к Сатурну, покрыто кратерами. На светлом веществе видимой стороны Япета обнаружено множество кратеров с темным дном, а на темном веществе отсутствуют кратеры со светлым дном или же другими белыми пятнами.

Рея несколько превосходит Япет по размерам. Ее радиус равен 765 км, диаметр - 1530 км, а плотность 1,24+0,05 г/см3. Рея является примером относительно простого ледяного спутника. На ней отсутствует темное вещество, характерное для Япета.

5. Спутники Урана 

У Урана известно 27 спутников. Рассмотрим наиболее крупные из них.

Титания — крупнейший спутник Урана и восьмой по размеру спутник в Солнечной системе.  На нем обнаружен углекислый газ. Он находится главным образом на ведомом полушарии. На Титании три основных типа деталей рельефа: кратеры, каньоны и уступы.

Оберон — второй по размеру и массе спутник Урана и девятый по массе спутник в Солнечной системе. Состоит примерно наполовину из водяного льда и наполовину из тяжёлых неледяных составляющих (которые могут включать камень и органику).

6. Спутники Нептуна 

Теперь рассмотрим спутники Нептуна.

Тритон (др.-греч. Τρίτων) (рис. 9) — крупнейший спутник Нептуна. Был открыт английским астрономом Уильямом Ласселом. Несмотря на крайне низкую температуру поверхности, за счёт сублимации азота образуется разреженная атмосфера. Его поверхность хорошо отражает солнечный свет, поскольку покрыта метановым и азотным льдом.

Нереида (др.-греч. Νηρεΐς) (рис. 10) — спутник Нептуна, открытый в  1949 году Джерардом Койпером. Спутник назван в честь нереид — морских нимф из греческой мифологии.

7. Спутники Плутона 

Рассмотрим спутники Плутона, несмотря на то, что его лишили звания планеты.

Харон (от греч. Χάρων) (рис. 11) — открытый в 1978 году спутник Плутона. Традиционно Харон считается спутником Плутона. Однако, существует мнение, что, поскольку центр масс системы «Плутон — Харон» находится вне Плутона, Плутон и Харон должны рассматриваться в качестве двойной планетной системы. Харон заметно темнее Плутона. Плутон покрыт азотным льдом, Харон покрыт водяным льдом, и его поверхность имеет более нейтральный цвет.

Более маленькими спутниками Плутона являются Никс и Гидра (рис. 12).

План-конспект урока по теме:Планеты Солнечной системы.

Цель:

Сформировать общие представления об особенностях природы планеты.

Развивать познавательную активность у учащихся.

Воспитывать чувство ответственности за нашу планету, Вселенную в целом.

1. Оргмомент.

2. Актуализация знаний. Опрос.

3.  Мотивация

 Мы – дети Космоса. И наш родимый дом
Так спаян общностью и неразрывно прочен.
Что чувствуем себя мы слитными в одном,
Что в каждой точке мир – весь мир сосредоточен…
И жизнь – повсюду жизнь в материи самой,
В глубинах вещества – от края и до края,
Торжественно течет в борьбе с великой тьмой.
Страдает и горит, нигде не умолкая.                                                           А.Л.Чижевский.

В Солнечной системе находятся планеты с их спутниками, карликовые планеты, кометы, астероиды, метеоры и метеориты, удерживаемые притяжением Солнца. Если не говорить о Солнце, то основными обитателями Солнечной системы являются планеты- блуждающие во Вселенной. Планеты – самые массивные тела, движущиеся вокруг Солнца по орбитам. Если расстояние от Солнца до Земли 150мил.км принять за условную единицу, то расстояние до самой далекой планеты составит условные 40 единиц- 6 миллиард.км!Планеты в Солнечной системе делятся на две группы: планеты земной группы (они получили свое название за сходство с нашей планетой Земля) Меркурия, Венеры, Марса и планеты-гиганты Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Посмотрим, чем же эти две группы друг от друга отличаются.

Планеты – гиганты состоят из газов водорода и гелия, переходящие в жидкое состояние.

 Изучение новой темы.

План Характеристики планет:- расстояние от Солнца до планет,
- диаметр планет,
- рельеф и цвет планет,
- вид на звездном небе,
- состав атмосферы,
- температуру на поверхности планет,
- оборот вокруг своей оси,
- оборот вокруг Солнца;
- наличие и характеристика крупных спутников

Меркурий - “неуловимая планета”.Это самая первая планета в Солнечной системе, ближе всего к Солнцу. Её ещё называют “неуловимая планета”. Существует легенда, что выдающийся польский астроном Н. Коперник за всю свою жизнь ни разу не видел Меркурий, т. к. он постоянно скрывался в лучах Солнца. При наиболее благоприятных условиях её можно увидеть рано утром на востоке до восхода Солнца или на западе после захода Солнца. Поэтому в древности Меркурий часто принимался за два различных светила (утреннее и вечернее).По своему внешнему виду Меркурий очень похож на Луну, также меняет фазы: от узкого серпа до светлого круга. На Меркурии меньше морей (“темных пятен”, которые можно наблюдать на Луне), но кратеров – впадин, которые остаются после падения метеоритов, очень много. Атмосферы на планете нет. Близость к Солнцу и довольно медленное вращение планеты, а также отсутствие атмосферы приводят к тому, что на Меркурии наблюдаются самые резкие перепады температур в Солнечной системе, да и орбита планеты очень вытянута, поэтому температура поверхности меняется резко от 420°С днем до -160°С ночью.

Меркурий – самая маленькая планета земной группы, в 2 раза меньше Земли. Его радиус составляет всего 2439 км. Меркурий совершает полный оборот вокруг Солнца за 88 дней, самый короткий год, на за то самые длинные сутки, целых 59 земных суток.

Венера. Проблема “парникового эффекта”

Венера – вторая по удаленности от Солнца планета Солнечной системы и третий по яркости объект на небе; ее блеск уступает только блеску Солнца и Луны. Венера – одно из красивейших светил неба, поэтому ей древние римляне присвоили имя богини любви и красоты.

Венера – внутренняя планета. Она относится к числу планет, известных человечеству с древнейших времен. Среднее расстояние Венеры от Солнца 108 млн км. Венера вращается вокруг своей оси, в направлении, противоположном направлению вращения большинства планет. Почти каждая планета Солнечной системы может похвастаться каким – либо космическим рекордом. Венера “хвастается” своей самой плотной атмосферой среди планет земной группы и самым медленным вращением вокруг оси. Она делает один оборот за 243 суток. Величина солнечных суток на планете 116,8 земных суток.

По размерам Венера довольно близка к Земле. Радиус планеты равен 6051,8 км. Хотя Венера является самой близкой к Земле планетой, исследование ее поверхности началось совсем недавно, так как от взгляда земного наблюдателя поверхность планеты скрыта облачным покровом. Ее облака совершают облет поверхности за 4 часа

Атмосферу на Венере открыл М.В. Ломоносов 6 июня 1761 г, она состоит в основном из углекислого газа (96 %) и азота (почти 4 %). Водяной пар и кислород содержатся в ней в небольших количествах (0,02 % и 0,1 %).Температура на поверхности Венеры около 475 °C, она превышает температуру поверхности Меркурия, находящегося вдвое ближе к Солнцу. Причиной высокой температуры на Венере является парниковый эффект, создаваемый плотной углекислотной атмосферой, поэтому на  поверхности Венеры исключено всякое существование жидкой воды.

Рельеф Венеры состоит из обширных равнин, горных цепей. На планете происходит извержение вулканов, выявлены многочисленные кратеры.

Внутреннее строение Венеры.

На Венере имеется три оболочки. Первая – кора – толщиной примерно 16 км. Далее – мантия, простирающаяся на глубину порядка 3300 км до границы с железным ядром, масса которого составляет около четверти всей массы планеты.

Марс -красная планета.

Еще в глубокой древности люди обратили внимание на ярко-оранжевую звезду и дали ей имя бога войны – Марс. А когда в 1877 году американский астроном Асах Холл открыл два спутника Марса, то дал им греческие имена Фобос и Деймос, что означает “страх и ужас”. Атак ли страшна эта планета? Конечно, нет! Вы, несомненно, слышали, что когда идет речь о жителях другой планеты, то говорят “марсиане” и неслучайно.

Марс имеет ряд причин это утверждать: Во-первых: Ось вращения Марса примерно так же наклонена к плоскости орбиты, как и Земля, на 22° (на Земле на 23, 5°), поэтому на Марсе тоже происходит смена времен года, только тянутся они почти в 2 раза дольше, т. е. 1 год на Марсе равен примерно 687 суток. Во-вторых: День мало отличается от нашего, сутки там длятся 24 ч 37мин.

Но притяжение на Марсе очень маленькое, отсюда и все “беды”. Оно не может удержать атмосферу, без которой нет жизни. Атмосфера очень разрежена, т. е. не плотная, по составу напоминает венерианскую. Температура летом днем +20°С, вполне приемлема для жизни, но ночью зимой -125°С. Неплотная атмосфера не удерживает тепло. Марс оказался безводной холодной пустыней, больше похожей на Луну, чем на нашу Землю, почти вдвое меньше Земли по размерам и в девять раз – по массе.

 Планета красная потому, что в поверхностных породах много окиси железа. Похвастаться Марс может своими высокими горами и вулканами. Самый высокий - вулкан Олимп. Его высота 27 км, что в 3 раза больше высочайшей вершины Земли – горы Эверест.

Юпитер – повелитель неба

Юпитер – пятая самая большая планета Солнечной системы и по размерам и по массе, а также она вторая по яркости после Венеры– в отличие от маленьких Меркурия, Венеры, Земли и Марса, представляет собой огромный газовый шар, чтоб он был чуть массивнее, то нам светило бы 2 солнца. Полный круг по орбите планета совершает за 11,86 лет. Вокруг гиганта движется 16 спутников: Четыре самых больших - Ио, Европа, Ганимед и Каллисто.  Адрастея, Метида, Амальтея, Фива, Лиситея, Элара, Ананке, Карме, Пасифе, Cинопе, Леда, Гималия, их число растет. Юпитер обладает кольцом шириной 20000 км.

Из-за нетвердого состояния широты Юпитера вращаются с огромной скоростью. Бешеное вращение планеты вокруг оси приводит и к тому, что в атмосфере “гуляют” шальные ветры. В облаках Юпитера наблюдаются так называемые вихревые пятна, самое большое из которых – Большое Красное пятно, его ученые обнаружили 300 лет назад. Это пятно – одна из загадок планеты-гиганта.

 Температура на Юпитере низкая -140°С, но по мере погружения внутрь планеты в атмосферу становится все жарче и жарче. Откуда же берется это тепло? Оказывается, юпитер постепенно отдает тепло, полученное еще при образовании.

Предполагают, что ядро Юпитера состоит не только из водорода и гелия, но и каменистых пород. Атмосфера. Строение Юпитера незначительно отличается от Солнца

Сатурн – властелин колец.

Сатурн, наверное, наиболее красивая планета, если смотреть на нее в телескоп. Сказочные кольца Сатурна нельзя спутать ни с какими другими объектами Солнечной системы.

Протяженность колец достигает миллион км. Но если приблизиться к ним вплотную, то они потеряют свою монолитность и превратятся в огромное количество отдельных частиц из обычного водяного льда размерами от мелких пылинок до глыб 10-15 м в диаметре. Они вращаются со скоростью 10 км/с.

Планета известна с самых древних времен. Эта планета – значительно слабее по блеску, чем Венера, Юпитер и Марс. Его тусклый свет, имеющий матово-белый оттенок, а также очень медленное движение по небу создали планете дурную славу: рождение под знаком Сатурна издревле считалось плохим предзнаменованием. Светло-желтый Сатурн внешне выглядит скромнее своего соседа - оранжевого Юпитера. Как и Юпитер, Сатурн в основном состоит из водорода и гелия. Сатурн имеет одну интересную особенность: он – единственная планета в Солнечной системе, чья плотность меньше плотности воды. Если бы было возможно создать огромный океан, Сатурн смог бы в нем плавать Сатурн, как и большинство планет, вращается с запада на восток. Ветра дуют, большей частью, в восточном направлении. Красное пятно на Сатурне окружено темным кольцом. Ученые ожидали найти на Сатурне условия, сравнимые с условиями на Юпитере, поскольку в явлениях обеих планет наблюдается нагрев за счет внутреннего источника тепла, а не поглощения солнечной энергии.

Сатурн быстро вращается вокруг своей оси, всего за 10 часов 16 минут.

У Сатурна много спутников сейчас из насчитывают до 30. Самый большой из них – Титан, весит в 20 раз больше всех остальных спутников, вместе взятых. Его диаметр больше, чем у Меркурия. И на нем есть атмосфера.

Южное полушарие Сатурна. "Ураган Дракона",  является причиной таинственных вспышек. Возможно, мы видим гигантскую грозу на Сатурне.

В центре планеты находится массивное ядро (до 20 земных масс) из камня, железа и, возможно... льда. Откуда взяться льду в центре Сатурна, где температура около 20 тыс. градусов? Пока это загадка.

Планета, “открытая на кончике пера” – Уран

В течение многих веков астрономы Земли знали только пять “блуждающих звезд” – планет. 1781год был ознаменован открытием  Урана.

В ходе второго планомерного обзора 13 марта 1781 г. в 10 часов вечера Гершель заметил любопытный объект, который явно не был звездой: его видимые размеры менялись в зависимости от увеличения телескопа, а главное, менялось его положение на небосводе. Гершель первоначально решил, что открыл новую комету, но от кометной гипотезы вскоре пришлось отказаться. Через 4 месяца российский астроном А.И. Лексельдоказал, что это планета.

Когда о Земле говорят “голубая планета”, то ласково преувеличивают, т. к. по настоящему голубой оказался далекий Уран. Причина этого в атмосфере Урана и её температуре.

При морозе (-218°С) в верхних слоях присутствует метановая дымка, которая поглощает красные лучи и отражает голубые и зеленые. Отсюда такой красивый аквамариновый цвет.

В отличие от газовых гигантов – Сатурна и Юпитера, состоящих в основном из водорода и гелия, в недрах Урана отсутствует металлический водород, но зато много высокотемпературных модификаций льда. Это самая холодная планетарная атмосфера Солнечной системы с минимальной температурой в –224 ?C.

Так же, как и у других планет-гигантов Солнечной системы, у Урана имеется система колец и 27 спутников. Ось вращения Урана лежит как бы “на боку” относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца.

Нептун – властелин морей

Открытие Нептуна, восьмой планеты в Солнечной системе, стало триумфом в науке. Её открыли позже Урана и благодаря Урану в 1846 году. Нептун не меняет свой блеск, поэтому найти его на небе очень трудно. Даже, наблюдая в хороший телескоп, надо заранее знать, где его искать. 

У Нептуна, как и у других планет-гигантов, нет твердой поверхности. Атмосфера Нептуна на 98–99% состоит из водорода и гелия. В ней содержится также немного метана. Перистые облака в атмосфере Нептуна, скорее всего, состоят из кристаллов замерзшего метана,  там царство холода. На Нептуне дуют ветры со скоростями до 2400 км/час, направленные против вращения планеты. Это самые сильные ветры в Солнечной системе. Полагают, что Нептун имеет ядро из расплавленных скальных пород.

У Нептуна известно 13 спутников, крупнейший из них – Тритон вращается в противоположенном направлении и имеет атмосферу.

Вокруг планеты существуют пять колец: два ярких и узких и три более слабых. Внутреннее яркое кольцо имеет ширину всего 15 км. Одно из широких колец расположено на расстоянии 42 тыс. км, другое – между яркими кольцами и третье, по-видимому, заполняет пространство между внутренним широким кольцом и планетой. Возможно, кольца состоят из метанового льда, потемневшего под действием излучения Солнца.

Плутон – карликовая планета

Плутон был официально признан планетой Международным астрономическим союзом в мае 1930 года. Расстояние от Солнца примерно 40 а. е., период обращения – 248 лет.

        У него один спутник – Харон. Плутон и Харон называют Затерянными Мирами. И действительно они в 40 раз дальше от Солнца, чем Земля, а тепла получают в 1600 раз меньше.

Плутон – Аид – бог подземного царства, в котором господствует вечный мрак.

Плутон является самой маленькой среди девяти планет, "карликовой планетой"
  но он обладает самым массивным спутником (по отношению масс спутник/ планета).

На планете обнаружена разряженная атмосфера, а поверхность покрыта метановым льдом. Температура летом -228°С. Нельзя даже представить как это холодно!

Обобщение и закрепление материала.

Контроль знаний.

Всего десять вопросов, каждый из которых имеет варианты ответа. Вам нужно выбрать правильный и обвести его кружочком

(Командам раздаются листочки с заданиями).

Вопросы:

1. Выберите планеты земной группы:

А)Меркурий, Венера, Марс, Земля

Б) Земля, Юпитер Сатурн, Марс

В) Марс, Земля, Уран, Юпитер

2)Выбери планеты - гиганты:

а)Уран,Земля,Меркурий,Марс
        б)Марс,Земля,Уран,Юпитер
        в)Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.

3) Какая из планет Солнечной системы имеет самый короткий год?

а) Земля; б) Меркурий; в) Венера.

4) Какая из планет имеет самые длинные сутки по сравнению с его годом?

а) Плутон; б) Меркурий; в) Юпитер.

5) Какая из планет земной группы находится ближе всего к Земле?

а) Марс; б) Венера; в) Меркурий.

6) Какая из планет является самой яркой на ночном небе?

а) Меркурий; б) Венера; в) Юпитер.

7) На какой планете облака совершают облет поверхности за 4 часа?

а) Марс; б) Сатурн; в) Венера.

8) Названия спутников этой планеты переводятся как “страх” и “ужас”. О какой планете идет речь?

а) Юпитер; б) Плутон; в) Марс.

9) Какую планету называют красной?

а) Юпитер; б) Марс; в) Меркурий.

10) Выберите из списка планет те которые имеют кольца?

а) Юпитер; б) Сатурн; в) Уран; г) Нептун; д) Плутон.

(Ответы: 1-б, 2-в, 3-б, 4-б, 5-б, 6-б, 7-в, 8-в, 9-б, 10-а, б, в, г). На эти вопросы учащиеся должны ответить в течение трех минут, за каждый правильный ответ-1 балл.

Рефлексия. Подведение итогов урока.

План – конспект урока на тему:

Астероиды

Цель урока: ознакомление с малыми телами Солнечной системы,  их расположением в Солнечной системе, размерами, химическим составом и свойствами;
Оборудование: компьютер, проектор, экран.

План урока:
1. Оргмомент.
2. Объяснение нового материала.
3. Выполнение самостоятельной работы.

 Ход урока:
1. Оргмомент.

2. Объяснение нового материала.

Астероиды – это малые тела Солнечной системы. Первый астероид был открыт 1 января 1801 года итальянским астрономом Джузеппе Пиацци. Пиацци назвал открытый им астероид Церерой, в честь римской богини плодородия. Церера – самый большой астероид в Солнечной системе – ее диаметр составляет 1000 км, а масса 1170.1015 т. В 1802-1803 годах немецкий любитель астрономии Ольберс открыл еще два астероида, в 1805 году Пиацци нашел четвертый, Палладу, а затем астероиды начали находить очень часто. В наше время известно около 6000 астероидов, а их общее количество в Солнечной системе оценивается в 109. Большая часть астероидов находится в так называемом «поясе астероидов», который находится между орбитами Марса и Юпитера (слайды 1,2).
  По своему составу астероиды бывают трех видов: каменные, железные и железно-каменные. Чаще всего встречаются каменные астероиды, реже всего – железно-каменные. Изучать астероиды можно по их обломкам – метеоритам, выпавшим на поверхность Земли (слайды 3-9). Такие метеориты ищут в Антарктиде (почему?). Метеориты могут образовываться как в атмосфере Земли, так и в космосе, при столкновении астероидов (слайд 10).
Характеристики астероидов следующие:
каменные ρ =  3500 кг/м3, 93,3% от общего числа астероидов
железные ρ = 7700 кг/м3, 5,4 % от общего числа астероидов
железно-каменные ρ = 4700 – 5600 кг/м3, 1,3 % от общего числа астероидов.
 Каменные астероиды – самые распространенные. Из них большую часть составляют хондриты. В их состав входят хондры – включения в виде зерен или шариков диаметром 1-2 мм, состоящие из камня. Для образования шариков необходимо быстрое отвердевание основного вещества после расплава, поэтому на Земле не встречаются  минералы, содержащие хондры. Особую группу составляют углистые хондриты, в составе которых есть углерод и водяной лед. В углистых хондритах обнаружены органические вещества (слайды 11 – 16).
 В истории человечества особую роль сыграли железные метеориты. В ту пору, пока люди еще не научились добывать железную руду, метеориты поставляли металл. Индейцы в Северной и Южной Америке обрабатывали метеоритное железо. В Древнем Египте из него делали священные жезлы – адзы. Метеоритам поклонялись и поклоняются до сих пор (пример – метеорит Кааба в Мекке, слайд 17). В 1492 году во Франции вблизи города Энзисгейм с неба упал камень. Его с почестями привезли в город и приковали к церковной стене, чтобы он не смог улететь обратно на небо. В 1920 году в Юго-Западной Африке был найден крупнейший метеорит Гоба. Его масса 60 тонн. При падении этого метеорита не было  взрыва – значит, скорость его при ударе была меньше 3 км/с.
  Но не всегда падение метеорита на Землю было таким безобидным. Если скорость при ударе о Землю больше 3 км/с, то при ударе происходит взрыв и образуется кратер. Например, Аризонский кратер (диаметр 1207 м, глубина 174 м, возраст 50000 лет) был образован при падении метеорита массой 60000 тонн, диаметром 30 м, его скорость при ударе была 20 км/с (слайды 18-19).
  Подобные кратеры получили название «астроблемы», т.е. «звездные раны». Их известно около 100. К ним относятся, например, Попигайская впадина на севере Сибири  (диаметр 100 км), чаша Рис Кессель в центре Европы (d = 27 км, возраст 15 миллионов лет). В 1994 году при фотографировании из космоса в Мексике, на полуострове Юкатан, обнаружен кратер Хиксулуб. Его диаметр 180 км, он образовался 65 миллионов лет назад, что по времени совпадает с вымиранием динозавров. Исследование кратера показало, что до падения метеорита на Земле бурлила жизнь, а после падения почти 5000 лет продолжалась ядерная зима, погибло 70% всех живых существ. В Германии есть городок Нордлингер, расположенный в древнем  кратере внушительных размеров (слайды 20-21).
  Последнее столкновение Земли с довольно крупным астероидом произошло сравнительно недавно – в 1930 году. 13 августа 1930 года в джунгли Амазонки на границе Бразилии и Перу рухнули три обломка астероида. Вот как описывает это событие очевидец: «Неожиданно в 8 часов утра солнце стало красным и тьма набросилась на все сущее».
 Наиболее загадочным было падение в 1908 году в бассейне реки Подкаменная Тунгуска метеорита, названного позднее Тунгусским. Его масса была 70000 тонн, диаметр 40-50 м, скорость при падении 15км/с, энергия взрыва равнялась энергии 15 водородных бомб. При столкновении  с Землей метеорит полностью испарился, никаких обломков от него не осталось. Тайга была повалена на расстоянии до 70 км от эпицентра взрыва, и на деревьях на большом расстоянии появились странные дупла. Их происхождение до сих пор остается загадкой (слайды 22 – 23).
  10 августа 1972 года над штатом Вайоминг (США) пролетел ярко сверкающий огненный шар. Его наблюдало множество людей, а некоторые даже сфотографировали. Это был обломок 4-80 м в диаметре, который со скоростью 15 км/с пролетел над Землей на высоте 60 км (слайд 24). Даже небольшие метеориты размерами в несколько сантиметров могут наделать много бед (слайды 25 - 26).
  Чтобы уберечься от опасности, на Земле создана специальная служба предупреждения об астероидной опасности, которая ищет астероиды, орбиты которых пересекают орбиту Земли (слайды 27-28).

3. Самостоятельная работа.

Каждый ученик проводит вычисления для одного астероида.

Задание:
Найти: 1)  параметры орбиты астероида (большую полуось, эксцентриситет, период обращения), если даны афелийное и перигелийное расстояния его орбиты, 2) энергию, которая выделится при падении этого астероида на Землю со скоростью 10 км/с. Плотность вещества астероида принять равной 2500 кг/м3.
Примеры задания:
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------астероид №50  Виргиния
ПС=1,89 а.е.   АС=3,41 а.е.  d=35 км
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------астероид №51 Немауза
ПС=2,21 а.е.   АС=2,52 а.е. d=151 км
------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
астероид №52  Европа
ПС=2,75 а.е.   АС=3,43 а.е. d=289 км
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------астероид №53  Каллипсо
ПС=2,08 а.е.   АС=3,16 а.е. d=45 км
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------астероид №54 Александра
ПС=2,17 а.е.   АС=3,25 а.е. d=180 км
-------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Метеориты

Главная / Космические объекты / Метеориты

Метеорит — это кусок вещества, космического происхождения, которое упало на поверхность любого крупного небесного объекта. Дословно, метеорит переводится как «камень с неба». Подавляющее большинство метеоритов, которые были найдены на земле, имеют вес от нескольких граммов, до нескольких килограммов. Гоба – крупнейший из найденных метеоритов весил примерно 60 тонн. Ученые полагают, что на Землю каждый день падает до 5 тонн метеоритов. А ведь еще совсем недавно, их существование не признавалось известными академиками и специалистами по космическим исследованиям. Все сведения и гипотезы об их внеземном происхождении признавались лженаучными и пресекались на корню.

Метеориты считаются старейшим из известных минералов, возраст которых может достигать до 4,5 млрд. лет. Поэтому ученые полагают, что в них должны сохраниться остатки процессов, сопровождавших формирование планет. Метеориты, оставались единственными уникальными образцами внеземного происхождения, пока на Землю не были привезены образцы лунного грунта. Химики, геологи и физики досконально собирают информацию и изучают метеориты уже более двухсот лет. Эти знания, дали толчок развитию новой науки о метеоритах. О падении небесных тел на Землю, люди знали еще со времен глубокой древности, а некоторые народы, даже почитали и поклонялись им. Только ученые относились к ним весьма скептически. Но факты и здравый смысл, взяли верх, со временем отрицать их космическое происхождение стало бессмысленно.

 Классификация метеоритов

Существует несколько видов и названий метеоритов: сидеролиты, уранолиты, аэролиты, метеорные камни и другие. Любое космическое тело до попадания в атмосферу называется метеорным телом. Его классифицируют по различным астрономическим признакам. Это может быть метеорит, астероид, космическая пыль, осколки и т.д. Пролетая сквозь земную атмосферу и оставляя яркий светящийся след, объект может назваться болидом или метеором. А твердое тело, упавшее на поверхность Земли и оставившее характерное углубление – кратер, считается метеоритом. Им принято давать «имена» по названиям мест, где их нашли.

Каменные метеориты делят на два подкласса: хондриты и ахондриты.  Хондриты названы так, потому, что почти все они содержат хондры — сфероидальные образования преимущественно силикатного состава. Хондры – это самые примитивные виды метеоритов. Они находятся в мелкокристаллической матрице, а большая часть хондр имеет размер менее 1 мм в диаметре. Возраст хондритов может достигать 4,5 миллиарда лет.

Менее 10% от общего числа каменных метеоритов, образуют подкласс ахондритов. Ахондриты очень похожи на земные магматические породы. Они лишены хондр и состоят из вещества, которое образовалось в результате процессов плавления планетных и протопланетных и планетных тел. Большинство метеоритов, падающие на Землю, прилетают из пояса астероидов, расположенного между Марсом и Юпитером, и это не удивительно. Ведь самое большое и известное скопление метеоритных тел, наблюдается именно там.

По характеру обнаружения, метеориты делят на «упавшие» и «найденные». Найденными, считают те метеориты, падение которых не наблюдалось человеком. Их принадлежность к небесным телам устанавливают с помощью изучения особенностей их состава. Подавляющее большинство метеоритов в частных коллекциях и мировых музеях являются именно находками. Очень часто, каменные метеориты остаются просто незамеченными, так как их запросто можно спутать с обычными земными породами.

Кометы

С древних времен люди стремились раскрыть тайны, которые таит в себе небо. С тех пор как был создан первый телескоп, ученые стали шаг за шагом собирать крупицы знаний, которые скрыты в безграничных просторах космоса. Пришло время узнать, откуда взялись вестники из космоса - кометы и метеориты. Что такое комета? Если исследовать значение слова «комета», то мы приходим к его древнегреческому эквиваленту. Буквально оно означает «с длинными волосами». Таким образом, название было дано ввиду строения этого небесного тела. Комета имеет «голову» и длинный «хвост» - своего рода «волосы». Голова кометы состоит из ядра и околоядерных веществ. В состав рыхлого ядра может входить вода, а также газы, такие как метан, аммиак и углекислый газ. Такое же строение имеет комета Чурюмова - Герасименко, открытая 23 октября 1969 года.

Как комету представляли раньше В древности наши предки благоговели перед ней и выдумывали разные суеверия. Даже сейчас находятся те, кто связывает появление комет с чем-то призрачным и таинственным. Такие люди могут думать, что это странники из другого мира душ. Откуда взялся такой панический страх? Возможно, все дело в том, что появление этих небесных созданий когда-либо совпало с каким-либо недобрым происшествием. Однако время шло, и менялось представление о том, что представляют собой малые и большие кометы. К примеру, такой ученый, как Аристотель, исследуя их природу, решил, что это светящийся газ. Через время другой философ по имени Сенека, который жил в Риме, выдвинул предположение, что кометы — это находящиеся на небе тела, перемещающиеся по своим орбитам. Однако по-настоящему продвинуться в их изучении получилось только после создания телескопа. Когда Ньютон открыл закон тяготения, дело пошло вверх

Нынешние представления о кометах Сегодня ученые уже установили, что кометы состоят из твердого ядра (от 1 до 20 км в толщину). Из чего состоит ядро кометы? Из смеси замерзшей воды и космической пыли. В 1986 году были сделаны снимки одной из комет. Стало ясно, что ее огненный хвост — это выброс потока газа и пыли, который мы можем наблюдать с земной поверхности. По какой причине происходит этот «огненный» выброс? Если астероид подлетает очень близко к Солнцу, тогда его поверхность накаляется, что приводит к выбросу пыли и газа. Солнечная энергия оказывает давление на твердый материал, из которого состоит комета. В результате этого образуется огненный хвост из пыли. Эти обломки и пыль входят в состав того следа, который мы видим на небе, когда наблюдаем движение комет.

От чего зависит форма кометного хвоста Сообщение о кометах, представленное ниже, поможет лучше понять, что такое кометы и как они устроены. Они бывают разные — с хвостами всевозможных форм. Все дело в природном составе частиц, из которых состоит тот или иной хвост. Совсем малые частицы быстро улетают от Солнца, а те, что побольше, наоборот, стремятся к звезде. В чем причина? Оказывается, первые движутся, подталкиваемые солнечной энергией, прочь, а на вторые действует гравитационная сила Солнца. В результате действия этих физических законов мы получаем кометы, хвосты которых изогнуты различным образом. Те хвосты, которые в большей степени состоят из газов, будут направляться от звезды, а корпускулярные (состоящие преимущественно из пыли), наоборот, стремиться к Солнцу. Что можно сказать о плотности кометного хвоста? Обычно облачные хвосты могут измеряться миллионами километров, в некоторых случаях сотнями миллионов. Это значит, что в отличие от тела кометы, ее хвост состоит в большей мере из разряженных частиц не имея, практически никакой плотности. Когда астероид приближается к Солнцу, хвост кометы может раздвоиться и приобрести сложную структуру.

Скорость движения частиц в кометном хвосте Измерить скорость движения в хвосте кометы не так-то легко, так как мы не можем увидеть отдельные частицы. Однако бывают случаи, когда скорость движения вещества в хвосте можно определить. Порой там могут конденсироваться газовые облака. По их движению можно вычислить приблизительную скорость. Так вот, силы, двигающие комету, настолько велики, что скорость может в 100 раз превосходить притяжение Солнца.

Сколько весит комета Вся масса комет в большей степени зависит от веса головы кометы, а точнее, ее ядра. Предположительно, маленькая комета может весить всего лишь несколько тонн. Тогда как, по прогнозам, большие астероиды могут достигать веса 1 000 000 000 000 тонн

Возраст комет Свежие астероиды огромных размеров могут прожить в космосе триллионы лет. Однако кометы, как и любые космические тела, не могут существовать вечно. Чем чаще они сближаются с Солнцем, тем больше теряют твердого и газообразного веществ, входящих в их состав. «Молодые» кометы могут очень сильно сбрасывать в весе до тех пор, пока на их поверхности не образуется своеобразная защитная корка, которая предотвращает дальнейшее испарение и выгорание. Тем не менее, «молодая» комета стареет, а ядро дряхлеет и теряет свой вес и размеры. Таким образом поверхностная корка приобретает множество морщин, трещин и разломов. Газовые потоки, сгорая, толкают тело кометы вперед и вперед, придавая скорости этой путешественнице

Комета Галлея Другая комета, по структуре такая же, как и комета Чурюмова - Герасименко, это астероид, открытый Эдмундом Галлеем. Он понял, что у комет есть длинные эллиптические орбиты, по которым они движутся с большим интервалом времени. Он сопоставил между собой кометы, которые наблюдались с земли в 1531, 1607 и 1682 годах. Оказалось, что это была одна и та же комета, которая двигалась по своей траектории через промежуток времени, равный приблизительно 75 годам. В конце концов ее назвали в честь самого ученого

Кометы в Солнечной системе Мы находимся в Солнечной системе. Недалеко от нас было найдено не менее 1000 комет. Их подразделяют на два семейства, а они, в свою очередь, разделены на классы. Чтобы классифицировать кометы, ученые принимают во внимание их особенности: время, за которое они способны пройти весь путь по своей орбите, а также период из обращения. Если взять для примера комету Галлея, упомянутую ранее, то она проходит полный оборот вокруг солнца за меньше чем за 200 лет. Она относится к периодическим кометам. Однако есть те, которые преодолевают весь путь за гораздо меньшие промежутки времени — так называемые короткопериодические кометы. Мы можем не сомневаться в том, что в нашей Солнечной системе существует огромное количество периодических комет, орбиты которых проходят вокруг нашей звезды. Такие небесные тела могут удаляться от центра нашей системы настолько далеко, что оставляют позади Уран, Нептун и Плутон. Иногда они могут очень близко приближаться к планетам, из-за чего меняют меняются их орбиты. В качестве примера можно привести комету Энке.

Информация о кометах: долгопериодические Траектория движения долгопериодических комет очень отличается от короткопериодических. Они обходят Солнце со всех сторон. К примеру, Хеякутаке и Хейла-Боппа. Последние выглядели очень зрелищно, когда в последний раз приближались к нашей планете. Ученые подсчитали, что в следующий раз с Земли их можно будет увидеть только через тысячи лет. Очень много комет, с долгим периодом движения можно обнаружить на краю нашей Солнечной системы. Еще в середине 20-го века голландский астроном выдвинул предположение о существовании скопления комет. Спустя время было доказано существование кометного облака, которое известно сегодня как «Облако Оорта» и было названо в честь открывшего его ученого. Какое количество комет находится в Облаке Оорта? По некоторым предположениям, не меньше триллиона. Период движения некоторых таких комет может равняться нескольким световым годам. В таком случае, весь свой путь комета преодолеет за 10 000 000 лет!

Фрагменты кометы Шумейкера — Леви 9 Сообщения о кометах со всего мира помогают в их исследовании. Очень интересное и впечатляющее видение могли наблюдать астрономы в 1994 году. Более 20 осколков, оставшихся от кометы Шумейкера — Леви 9 с сумасшедшей скоростью (приблизительно 200 000 километров в час) столкнулись с Юпитером. Астероиды влетели в атмосферу планеты со вспышками и огромными взрывами. Раскаленный газ повлиял на образование очень больших огненных сфер. Температура, до которой разогрелись химические элементы, в несколько раз превысила температуру, которая фиксируется на поверхности Солнца. После чего в телескопы можно было увидеть очень высокий столб газа. Его высота достигла огромных размеров — 3200 километров.

Комета Биэлы — двойная комета Как мы уже узнали, существует множество доказательств того, что кометы со временем разрушаются. Из-за этого они теряют свою яркость и красоту. Можно рассмотреть только один пример подобного случая — кометы Биэлы. Первый раз ее обнаружили в 1772 году. Однако впоследствии ее не раз замечали снова в 1815 году, после - в 1826 и в 1832. Когда ее наблюдали в 1845 году, оказалось, что комета выглядит гораздо большей, чем ранее. Полгода спустя выяснилось, что это была не одна, а целых две кометы, которые шли рядом друг с другом. Что же произошло? Астрономы установили, что год тому назад астероид Биэлы раскололся надвое. В последний раз ученые зарегистрировали появление этой чудо-кометы. Одна часть ее была значительно ярче другой. Больше ее никогда не видели. Однако через время не раз бросался в глаза метеоритный поток, орбита которого точно совпадала с орбитой кометы Биэлы. Этот случай доказал, что кометы способны разрушаться с течением времени

Что происходит при столкновении Для нашей планеты встреча с этими небесными телами не предвещает ничего доброго. Большой обломок кометы или метеорит размером приблизительно около 100 метров взорвался высоко в атмосфере в июне 1908 года. В результате этой катастрофы погибло немало северных оленей и было повалено две тысячи километров тайги. Что произошло бы, если бы такая глыба разорвалась над большим городом, таким как Нью-Йорк или Москва? Это стоило бы жизни миллионам людей. А что бы случилось, если бы в Землю попала комета, диаметр которой несколько километров? Как говорилось выше, в середине июля 1994 планета Юпитер была «обстреляна» обломками кометы Шумейкера — Леви 9. Миллионы ученых наблюдали за происходящим. Чем бы закончилось для нашей планеты такое столкновение?

Кометы и Земля — представления ученых Информация о кометах, известная ученым, сеет в их сердцах страх. Астрономы и аналитики с ужасом рисуют в своих умах страшные картины - столкновение с кометой. Когда астероид влетит в атмосферу, это вызовет необратимые процессы разрушения внутри космического тела. Оно с оглушительным звуком взорвется, и на Земле можно будет наблюдать столб из метеоритных обломков — пыли и камней. Небо охватит огненно-красное зарево. На Земле не останется никакой растительности, так как из-за взрыва и осколков будут уничтожены все леса, поля и луга. Из-за того, что атмосфера станет непроницаемой для солнечных лучей, на резко станет холодно, а растения не смогут выполнять роль фотосинтеза. Таким образом нарушатся циклы питания морских обитателей. Находясь долгое время без пищи, многие из них погибнут. Все вышеперечисленные события повлияют и на природные циклы. Повсеместные кислотные дожди пагубно скажутся на озоновом слое, так что дышать на нашей планете станет невозможным. Что будет, если комета упадет в один из океанов? Тогда это может привести к губительным экологическим бедствиям: образованию торнадо и цунами. Отличие будет только в том, что эти катаклизмы будут гораздо больших масштабов, чем те, что мы могли ощутить на себе за несколько тысяч лет истории человечества. Огромные волны в сотни или тысячи метров сметут все на своем пути. От поселков и городов ничего не останется

"Переживать не стоит" Другие ученые, наоборот, говорят, что нет необходимости переживать о подобных катаклизмах. По их утверждениям, если Земля и приблизится близко к небесному астероиду, то это приведет только лишь к освещению неба и метеоритному дождю. Стоит ли переживать о будущем нашей планеты? Есть ли вероятность того, что нас когда-либо встретит летящая комета?

Падение комет. Стоит ли бояться? Можно ли доверять всему, что представляют ученые? Не стоит забывать, что вся информация о кометах, записанная выше — всего лишь теоретические предположения, которые невозможно проверить. Конечно, подобные фантазии могут сеять панику в сердцах людей, однако вероятность того, что на Земле когда-нибудь произойдет нечто подобное, ничтожно мала. Ученые, которые исследуют нашу Солнечную систему, восхищаются тем, насколько все продуманно в ее устройстве. Метеоритам и кометам трудно добраться до нашей планеты, поскольку она защищена гигантским щитом. Планета Юпитер, ввиду ее размеров, обладает огромной гравитацией. Поэтому нередко защищает нашу Землю от пролетающих мимо астероидов и остатков комет. То, в каком месте расположена наша планета, наводит многих на мысль, что все устройство было заранее продумано и сконструировано. А если это так, а вы не ревностный атеист, тогда можете спать спокойно, ведь Создатель несомненно сохранит Землю для той цели, для которой ее сотворил.

Названия самых известных Сообщение о кометах от разных ученых со всего мира составляют огромную базу информации о космических телах. Среди особенно известных можно выделить несколько. Например, комета Чурюмова - Герасименко. Кроме того, в этой статье мы могли познакомиться с кометой Фумейкера — Леви 9 и кометами Энке и Галлея. Кроме них, известна не только исследователям неба, но и любителям комета Садулаева. В этой статье мы постарались предоставить наиболее полную и проверенную информацию о кометах, их строении и контакте с другими небесными телами. Однако, как невозможно объять все просторы космоса, так не получится описать или перечислить все известные на данный момент кометы. Краткая информация о кометах Солнечной системы представлена на иллюстрации ниже.

Исследования неба Знания ученых, конечно же, не стоят на месте. То, что мы знаем сейчас, не было известно нам каких-то 100 или даже 10 лет назад. Мы можем быть уверены, что неутомимое желание человека познавать просторы космоса и дальше будет толкать его на попытки понять строение небесных тел: метеоритов, комет, астероидов, планет, звезд и других более мощных объектов. Сейчас мы проникли в такие просторы космоса, что размышление над его необъятностью и непознаваемостью повергает в трепет. Многие согласны, что все это не могло появиться само по себе и без цели. У такой сложной конструкции должно быть намерение. Однако многие вопросы связанные со структурой космоса, так и остаются неотвеченными. Кажется, чем больше мы узнаем, тем больше появляется причин исследовать дальше. По сути, чем больше мы приобретаем информации, тем больше понимаем, что плохо знаем нашу Солнечную систему, нашу Галактику, Млечный путь и тем более Вселенную. Однако все это не останавливает астрономов, и они продолжают и дальше биться над загадками бытия. Каждая летящая поблизости комета представляет для них особый интерес.

К счастью, сегодня исследовать Вселенную могут не только астрономы, но и обычные люди, любознательность которых побуждает их к этому. Не так давно была выпущена программа для компьютеров “Space Engine”. Она поддерживается большинством современных компьютеров среднего класса. Ее можно совершенно бесплатно скачать и установить, воспользовавшись поиском в интернете. Благодаря этой программе информация о кометах для детей будет также весьма интересна. В ней представлена модель всей Вселенной, в том числе всех комет и небесных тел, которые сегодня известны современным ученым. Чтобы найти интересующий нас космический объект, например, комету, можно воспользоваться встроенным в систему ориентированным поиском. К примеру, вам нужна комета Чурюмова - Герасименко. Для того чтобы ее найти, необходимо ввести ее порядковый номер 67 Р. Если же вас интересует другой объект, например, комета Садулаева. Тогда вы можете попробовать ввести ее название латиницей или же ввести ее специальный номер. Благодаря этой программе вы сможете больше узнать про космические кометы.

Метеоры

Метеоры – это частички межпланетного материала, проходящие через атмосферу Земли и нагревающиеся до накаливания трением. Эти объекты называются метеорными телами и мчатся через космос, становясь метеорами. За несколько секунд они пересекают небо, создавая светящиеся тропы.

Метеорные потоки

Ученые подсчитали, что 44 тонны метеоритного вещества падает на Землю каждый день. Несколько метеоров в час, как правило, можно наблюдать любой ночью. Иногда количество резко возрастает - эти явления называются метеорными потоками. Некоторые происходят ежегодно или через определенные промежутки времени, когда Земля проходит через след пыльного мусора, оставленного кометой.

Метеорный поток Леониды

Метеорные потоки, как правило, называют в честь звезды или созвездия, которое ближе всего к тому месту, где метеоры появляются в небе. Пожалуй, наиболее известными являются Персеиды, которые появляются 12 августа каждый год. Каждый метеор - Персеид - это крошечный кусочек кометы Свифта-Туттля, которая оборачивается вокруг Солнца за 135 лет.

Другие метеоритные дожди и связанные с ними кометы - это Леониды (Темпеля-Туттля), Аквариды и Ориониды (Галлея) и Тауриды (Энке). Большая часть кометной пыли в метеорных дождях сгорает в атмосфере, не достигнув поверхности Земли. Часть этой пыли улавливается самолетами и анализируется в лабораториях НАСА.

Солнце – ближайшая звезда. Строение и состав Солнца

В течение уже довольно длительного времени мы с вами изучаем строение нашей Солнечной системы. Мы познакомились с её 8 большими планетами, карликовыми планетами и малыми телами.

Теперь пришло время поговорить о центральном объекте Солнечной системы — о Солнце. Оно занимает исключительное положение в нашей с вами жизни. Солнце обеспечивает нас светом, теплом, а также является источником всех видов энергии, используемых человечеством.

Солнце — это всего лишь одна из около 200 млрд звёзд нашей Галактики. Детально изучая его физическую природу, мы, скорее всего, получаем важнейшие сведения о природе остальных звёзд и процессах, проходящих в них.

Человечество на протяжении всей своей истории восхищалось и поклонялось Солнцу. Это было самое могущественное божество у большинства древних народов мира, а культ непобедимого Солнца был одним из самых распространённых (Ге́лиос — греческий бог Солнца, Аполлон — бог Солнца у римлян, Митра — у персов, Ярило — у славян). В честь Солнца возводились огромные храмы, о нём слагались песни и ему приносились жертвы.

Сейчас же учёные с помощью башенных солнечных телескопов и телескопов, установленных на бортах спутников, активно изучают природу Солнца и выясняют его влияние на нашу планету. А важнейшую информацию о физических процессах, происходящих на Солнце, даёт изучение его спектра. Дело в том, что химические элементы, которые присутствуют в атмосфере Солнца, поглощают из непрерывного спектра, излучаемого фотосферой, свет определённой частоты. В результате в непрерывном спектре появляются тёмные линии — линии поглощения.

Впервые они были обнаружены в 1802 году английским физиком Уильямом Волластоном. Однако учёный не придал им особого значения, считая, что их появление зависит от внешних причин. Лишь в 1814 году немецкий физик Йозеф Фраунгофер, исследуя эти линии, убедился, что их причина не оптический обман, а природа солнечного света. Он также смог выделить и обозначить 576 тёмных линий, которые впоследствии были названы фраунгоферовыми линиями солнечного спектра. Сейчас же в солнечном спектре зарегистрировано более 30 тысяч фраунгоферовых линий, принадлежащих 72 химическим элементам.

Их анализ показал, что преобладающим элементом на Солнце является водород — на его долю приходится примерно 73,5 % солнечной массы. Ещё почти 25 % массы Солнца приходится на гелий. Однако сразу же оговоримся, что данных о соотношении элементов в глубинных слоях Солнца очень и очень немного.

Вещество Солнца представляет собой сильно ионизированную плазму, средняя плотность которой составляет порядка 1400 кг/м3. Однако по мере приближения к центру Солнца его плотность, как и температура с давлением, достигают максимальных значений.

Огромное давление внутри Солнца обусловлено действием вышележащих слоёв. Силы тяготения стремятся сжать Солнце. Этому препятствуют силы упругости горячего газа и давление излучения, идущие из недр и стремящиеся расширить Солнце. Тяготение с одной стороны, упругость газов и давление излучения с другой стороны, уравновешивают друг друга. Причём равновесие имеет место во всех слоях от поверхности до центра Солнца. Такое состояние Солнца и звёзд называется гидростатическим равновесием. Эта простая идея была выдвинута в 1924 г. английским астрофизиком Артуром Эддингтоном. Она позволила составить уравнения, по которым рассчитывают модели внутреннего строения «спокойного» Солнца, а также других звёзд. Такие модели показывают зависимость физических свойств звёздного вещества (и, в частности, Солнца) от глубины.

Данная модель Солнца даёт основания предполагать, что в центре нашей звезды находится ядро, радиус которого может достигать примерно 150—175 тыс. километров.

Над ядром, в области 0,2—0,7 радиуса Солнца, располагается зона лучистого переноса. В ней происходит перенос энергии от ядра к более высоким слоям посредством поглощения и излучения фотонов высоких энергий. При этом слои не меняются своими местами, а энергия, излучённая нижним слоем, поглощается верхним и затем переизлучается им. То есть происходит очень медленное, иногда длящееся до миллиона лет «просачивание» излучения от центра Солнца к поверхности.

В последней трети радиуса Солнца находится конвективная зона. В ней передача энергии осуществляется посредством конвекции (то есть перемешиванием).

Конвективная зона простирается практически до самой видимой поверхности Солнца — атмосферы (о её строении мы с вами поговорим на ближайших уроках).

Солнце — это типичный представитель звёзд, представляющий собой раскалённый плазменный шар. Его масса примерно равна 2 ∙ 1030 килограммам, что в 333 000 раз больше массы Земли, и составляет почти 99,87 % суммарной массы всех тел Солнечной системы. Средний диаметр Солнца в 109 раз превышает диаметр нашей планеты. А его объём в 1 301 019 раз больше объёма Земли.

Такой гигантский плазменный шар излучает в космическое пространство колоссальный по мощности поток излучения. Однако Земля получает всего одну двухмиллиардную долю солнечного излучения. При этом измерения за пределами земной атмосферы показали, что на поверхность площадью 1 м2, расположенную перпендикулярно солнечным лучам, ежесекундно поступает энергия, практически не меняющаяся в течение длительного промежутка времени. Эта величина была названа солнечной постоянной:

Второй не менее важной характеристикой Солнца является его светимость или полное количество энергии, излучаемое Солнцем по всем направлениям за единицу времени. Она определяется как произведение величины солнечной постоянной и площади сферы радиусом в одну астрономическую единицу:

L⨀ = E ∙ 4πR2.

Подставив в уравнение значения входящих в него величин и проведя необходимые вычисления, получаем, что светимость нашей звезды составляет примерно 3,8 ∙ 1026 Вт.

Самостоятельно подумайте, почему для вычислений радиус сферы принимается равным 149,6 миллиона километров.

С Земли мы видим диск Солнца — ослепительный жёлтый (реже белый) круг со средним угловым диаметром около 32’. Это видимый слой атмосферы Солнца — фотосфера. Она даёт основную часть излучения Солнца. При этом считается, что Солнце излучает энергию, как абсолютно чёрное тело. Тогда температура фотосферы Солнца может быть рассчитана по закону Стефана — Больцмана, согласно которому мощность излучения абсолютно чёрного тела прямо пропорциональна четвёртой степени температуры:

Е = σТ4.

В записанной формуле σ — это постоянная Стефана — Больцмана (σ = 5,67 ∙ 10–8 Вт/(м2 ∙ К4)).

Подставив это уравнение в формулу для определения светимости Солнца нетрудно выразить температуру фотосферы Солнца:

После подстановки чисел получим, что температура фотосферы примерно равна 5745 К. Очевидно, что такая высока температура может поддерживаться лишь за счёт постоянного притока энергии из недр Солнца.

Вы уже знаете, что наша звезда излучает свет и тепло более 4,5 миллиардов лет. Конечно же, долгое время учёные не могли найти ответ на главный вопрос о том, что является «топливом», за счёт которого Солнце вырабатывает столь огромное количество энергии в течении такого длительного промежутка времени.

Например, Уильям Гершель считал, что Солнце — это холодное и твёрдое тело, которое окружено огромным огненным океаном. Правда, в этом случае такой океан должен был полностью выгореть через несколько тысяч лет после начала горения. А Герман Гельмгольц предполагал, что увеличение внутренней энергии и как следствие увеличение температуры Солнца происходит из-за его медленного гравитационного сжатия. Чтобы компенсировать потери энергии на излучение, достаточно было бы, чтобы диаметр Солнца ежегодно уменьшался на 75 метров. Но в этом случае срок «службы» Солнца увеличивался до нескольких миллионов лет, но никак не до миллиардов.

И лишь в 30-х годах ХХ в. американский астрофизик Ханс Альбрехт Бетэ высказал предположение о том, что энергию Солнце получает за счёт термоядерных реакций, происходящих в его недрах.

Им же был открыт водородный (или протон-протонный) цикл — цепочка из трёх термоядерных реакций, приводящая к образованию гелия из водорода:

Обратите внимание на то, что для образования двух ядер , необходимых для третьей реакции, первые две должны произойти дважды.

Чтобы представить, какое огромное количество энергии выделяется Солнцем в результате превращения водорода в гелий, достаточно знать, что в среднем оно теряет примерно 4 миллиона тонн водорода в секунду! На первый взгляд, эта величина может показаться огромной. Однако она ничтожна, по сравнению с полной массой Солнца. А расчёты специалистов показывают, что «топлива» в его недрах достаточно для поддержания термоядерных реакций ещё в течение примерно 5 миллиардов лет. После этого в недрах Солнца начнутся необратимые реакции, которые приведут к его гибели.

Тема: Проявление солнечной активности: пятна, вспышки, протруберанцы

Цель: формирование понятий о Солнце, космическом явлении солнечной активности и солнечно-земных связях.

Задачи обучения:

Общеобразовательные – формирование понятий:

1) о космическом явлении солнечной активности:

• о различных формах проявлений солнечной активности: коронарных дырах и коронарных конденсациях, солнечных пятнах, факельных полях, флоккулах, протуберанцах, хромосферных вспышках, блинкерах, солнечном ветре и т.д.;
  - о физических процессах взаимодействия солнечной плазмы и магнитных полей, обусловливающих возникновение вышеперечисленных проявлений солнечной активности;
• о цикличности солнечной активности.

2) о солнечно-земных связях:

• о роли солнечного излучения в существовании и развитии жизни на Земле;
• о взаимодействии солнечного ветра с магнитным полем Земли, возникновении магнитных бурь и полярных сияний;
• о результатах воздействия проявлений солнечной активности на атмосферные, климатические, биосферные процессы;
• о результатах воздействия проявлений солнечной активности на общее состояние и здоровье людей, социальные явления и технические объекты;
• о мерах защиты и профилактики вредного воздействия солнечной активности на здоровье людей и техносферу. 

Воспитательные:

1. Формирование научного мировоззрения учащихся.
2. Борьба с предрассудками, связанными с неверным пониманием физики солнечной активности, ее периодичности и воздействия на геосферные процессы и человека, в том числе связи магнитных бурь и здоровья людей.
3. Показать, что наблюдения и эксперимент являются основой для выдвижения гипотез и теорий.

Развивающие - формирование умений:

• анализировать информацию, объяснять причины возникновения проявлений солнечной активности на основе важнейших физических теорий

Цели применения ИКТ:

1. Реализация принципов наглядности и научности. (Иллюстративная роль, реальные научные фотографии).
2. Формирование компьютерной грамотности при выполнении самостоятельной работы над презентацией.
3. Формирование исследовательских умений в ходе в ходе подготовки видеофрагментов с орбитальной обсерватории SOHO.
4. Формирование знаний о современных методах исследования Солнца и создания условий для овладения этими методами.

I. Этап актуализации знаний. Мотивация учебной проблемы.

1. Солнечная активность (основные формы, механизм, периодичность)
2. Солнечно-земные связи: роль излучения Солнца в существовании жизни; взаимодействие солнечного ветра с магнитным полем Земли; воздействия проявлений солнечной активности на атмосферу, климат, биосферу, человека и технику

1. Каково внутреннее строение Солнца? Дайте краткую характеристику ядру, зоне лучистого переноса, зоне конвекции и атмосфере (фотосфере, хромосфере и короне) Солнца. Как рассчитать параметры внутреннего строения Солнца?
2. Что представляют собой черные и светлые пятна на Солнце? Почему они возникают?
3. Почему светит Солнце? Объясните причины выделения энергии в недрах Солнца.
4. Почему Солнце «живет» без существенных изменений миллиарды лет? Объясните причины этого космического процесса.
5. Каков возраст Солнца?
6. Как Солнце воздействует на Землю и жизнь людей? (солнечный ветер, космические лучи, электромагнитное излучение во всем спектре).

Солнечная активность - комплекс явлений, охватывающих всю атмосферу Солнца.

Коронарные дыры – области пониженной яркости короны, в которых силовые линии крупномасштабного магнитного поля, пронизывая всю корону, уходят в межпланетное пространство; наблюдаются в рентгеновском диапазоне длин волн в виде черных провалов на фоне яркого сияния короны.

Факельные поля (флоккулы) - области ослабления магнитных трубок (местных магнитных полей), где на поверхность Солнца «прорывается» более нагретое (до 10000 К) солнечное вещество. Наблюдаются в виде светлых участков фотосферы, часто окружающих солнечные пятна. Размеры факельных полей от 5000 до 50000 км, среднее «время жизни» – месяцы (до года). В годы максимумов солнечной активности факельные поля занимают до 10 % поверхности Солнца.

Солнечные пятна - темные промежутки тени, окруженные более светлой полутенью, - области солнечной поверхности с температурой около 4000 К и размерами от 1 до 35000 км (площадь солнечного пятна в апреле 1947 г. составляла 18130000000 км2), возникающие там, где местные магнитные поля с индукцией 0,4 - 0,5 Тл и напряженностью от 1000 до 4500 Э, «всплывая» на поверхность Солнца, подавляют конвекцию

Протуберанцы  - сравнительно холодные плотные облака солнечного вещества (Т~ 104 К), выброшенные в хромосферу в результате ускоряющего действия магнитных трубок местных полей на движение солнечного вещества на высоту около 104 км. Протуберанцы имеют разнообразную причудливую форму. Вещество спокойных протуберанцев, плавающих в хромосфере до 1 года, лежит в углублениях «примятых» арок магнитного поля. В активных или эруптивных, отличающихся быстрым развитием протуберанцах, существующих в течение недель, реже – месяцев, но достигающих в длину до 1/3 R¤ (150000-250000 км), плазма течет вдоль линий магнитного поля со скоростью до 700 км/с.

Солнечные хромосферные вспышки возникают в группах пятен с противоположным направлением магнитных полей при их взаимном уничтожении (аннигиляции). Механизм их возникновения таков: меж пятнами разной полярности возникает нейтральный слой, магнитная индукция в котором равна нулю; при определенных условиях в нем может возникнуть обусловленный движением электронов и ионов плазмы электрический ток, нагревающий плазму за счет энергии магнитного поля. Поскольку плазма имеет очень небольшое сопротивление, в обычных условиях ее нагрев в нейтральном слое незначителен, но поля «выдавливают» плазму в нейтральный слой и сжимают его. По мере сжатия нейтрального слоя растет скорость частиц – носителей тока; электроны ускоряются сильнее массивных ионов. Плазма становится неоднородной, в ней возникают турбулентные движения, завихрения, возрастают электрическое сопротивление и температура плазмы (до 107 К). В области размерами до 1000 км выделяется до 1022-1025 Дж/с энергии (как при одновременном взрыве миллиардов термоядерных бомб). При вспышке образуется большое коронарное облако с температурой 2–3×107 К (до 108 К). Вспышки (до 10 в сутки) порождают мощное ультрафиолетовое, рентгеновское и радиоизлучение, выброс заряженных частиц со скоростью до 30000 км/с - солнечные космические лучи.

В глубине хромосферы, в 1500–2500 км над фотосферой в основаниях отдельных коронарных петель, возникающих в активных областях после солнечных вспышек, в течение десятков часов наблюдаются «губчатые» образования – «солнечный мох», где раскаленная до107 К плазма сильно и внешне беспорядочно «перемешана» с относительно «холодным» (до 6000 К) солнечным веществом.

Вековой цикл

Состояние околоземного космического пространства, магнитосферы и верхних слоев атмосферы Земли определяется космической погодой, основными параметрами которой являются температура и концентрация компонент низкоэнергетической плазмы, магнитные и электрические поля и токи, спектральный состав электромагнитного излучения и потоков заряженных частиц.

В максимуме солнечного цикла температура в тропиках на 0,5 градусов выше, чем в минимуме; увеличивается число гроз, возрастает амплитуда колебаний атмосферного давления; усиливается общая циркуляция атмосферных потоков. В средних широтах с увеличением солнечной активности возрастает повторяемость циклонов, ведущая к увеличению количества осадков. Ряд ученых объясняет это последовательной поэтапной передачей энергии из верхних слоев атмосферы в тропосферу; колебания ультрафиолетового излучения воздействуют на концентрацию озона и изменяют температуру воздуха, порождающую вертикальные воздушные потоки, отклоняемые вращением Земли и порождающих восточные и западные ветры и струйные течения. От уровня солнечной активности сильнее зависят летние температуры стратосферы.

Вопросы, на которые надо акцентировать внимание учащихся:

1. Солнце состоит из плазмы – ионизированного атомарного газа, хаотично движущихся заряженных частиц, взаимодействующих между собой и внешними электромагнитными полями.
2. Солнце обладает как общим сравнительно слабым магнитным полем, так и местными (локальными) мощными полями на отдельных участках атмосферы.
3. В результате взаимодействия заряженных частиц и магнитного поля изменяются характеристики движения (скорость, направление) и энергия частиц.
4. Земля находится внутри внешних слоев солнечной атмосферы – короны.
5. Солнце оказывает влияние на процессы в околоземном космическом пространстве и на Земле.
6. От Солнца зависит существование жизни на нашей планете.

Тема урока: «Исследование Солнечной системы».

Цель урока:  формировать представление о Солнечной системе; формировать умение различать     понятия «звёзды», «планеты»; создать условия для формирования УУД.

   На уроке используются:

- технологии: успешного обучения,

- методы проектного обучения, исследования;

    - формы работы с обучающимися: индивидуальные, групповые, фронтальные.

Оснащение урока:

- мультимедийное оборудование и интерактивная доска;

- авторская презентация учителя;

-компьютерная программа «Перволого»;

-электронные тренажеры и электронные энциклопедии;

- видиофильмы.

Планируемые результаты:

Предметные:

— дать понятие: небесные тела- планеты и звезды Галактики, планеты Солнечной системы, Вселенная, орбиты, созвездия, спутники;

— обеспечить в ходе урока расширение представлений о космическом пространстве и небесных телах;

- совершенствовать навыки проектной и исследовательской деятельности;

— совершенствовать навыки монологической  речи, планирования ответа, навыков  работы с учебниками, навыков самоконтроля.

Личностные:

— развивать речь (умение высказывать свою версию, пытаться предлагать способ её проверки), мышление (устанавливать аналогии, обобщать и классифицировать по признакам),  развивать сенсорную сферу личности, умение работать с ЭОР (электронно-образовательными ресурсами);

— развивать умение ориентироваться в своей системе знаний: отличать новое от уже известного; добывать новые знания: находить ответы на вопросы, используя учебник, энциклопедии, свой жизненный опыт и информацию, полученную на уроке;

— развивать у школьников любознательность, умение преодолевать трудности в учении, используя для этого проблемные ситуации, творческие задания; умение работать за компьютером, ориентироваться в программе «Перволого».

Метапредметные:

Регулятивные: определять и формулировать цель деятельности на уроке с помощью учителя; понимать выделенные учителем ориентиры действия в учебном материале; выносить оценку своей работе на уроке.

Познавательные:  воспроизводить по памяти информацию, находить необходимую информацию в словаре, анализировать высказывания, устанавливать причинно-следственные связи.

Коммуникативные: слушать и понимать речь других; дать характеристику объекту, используя внешние данные.

    Данный урок, с использованием информационных технологий, расширяет кругозор, мышление, воображение учащихся. Видиофрагмент и презентация активизируют внимание, воздействуют на учащегося намного сильнее, чем только слово учителя, вызывая неподдельный интерес к изучаемой теме и желание узнать больше по данному вопросу, в дальнейшем формируя устойчивую мотивацию изучения данного предмета.

     Работая в творческой среде «Перволого» (создавая космический корабль), развивается умение работать с компьютером, творческое мышление, воображение, умение работать с различными видами информации и освоение основ проектно-творческой деятельности.

    На протяжении всего урока ребята исследуют, узнают новую информацию, работают с электронным тренажёром, самостоятельно добывают знания из энциклопедии «Кирилл и Мефодий».

Ход урока.

I. Организационный момент. Эмоциональный настрой. В классе звучит музыка, учащиеся входят в класс и занимают свои места.

II. Улыбнитесь друг другу. Подарите и мне свои улыбки. Спасибо. Ваши улыбки располагают к приятному общению, создают хорошее настроение.

Садитесь.

-Ребята, с чем ассоциируется, или, что вы представляете, слушая музыку, звучащую в классе? (Космос)

-Как вы думаете, о чем мы узнаем на уроке? (о космосе, звездах, планетах, астероидах, Галактике, Вселенной, планетах Солнечной системы и т. д.)

-Правильно, сегодня мы отправимся в виртуальное путешествие по межпланетному пространству. слайд 1

-Ребята, но прежде чем отправиться изучать космос, надо подумать, зачем мы полетим в космос? (выбор целей урока, план работы)

Целеполагание:

I. Узнать, что такое Солнечная система.
II. Расширить знания о космосе.
III. Научиться различать планеты.

...Давным-давно люди смотрели в небо и видели звезды, только звезды, россыпи сверкающих алмазов. И каждую ночь они собирались вместе под необъятных размеров лоскутом черного бархата, усеянном миллионами звезд. Вся их жизнь была наполнена сказкой... Сказкой, которой нет конца, ибо все бесконечно. И каждый день в одно и тоже время тускнели алмазы, скрываясь под пеленой Нового Дня. Темные краски Ночи сменялись переливающейся симфонией пламени, пришествие Дня ознаменовывалось появлением яркого огня. "Бог Огня вернулся..." - говорили древние. Огонь... Люди поклонялись Ему вечно, со времен своего появления на этой земле. Он дал нам жизнь, пищу, все вокруг. Он дал нам Землю, на которой мы живем. Да будет Он вечен...

-Что это за огонь, который дал людям жизнь, пищу?

Огонь, имя которому Солнце, действительно, дал нам свет, тепла, чтобы мы жили, чувствовали себя комфортно. Все, что возникло на нашей Земле, мы благодарны ему, Солнцу. Захватив из внешней среды газово-пылевое облако, Солнце обладает достаточной гравитационной силой, чтобы удержать вблизи не только нашу Землю, но и еще восемь планет и пояс астероидов. Периодически пролетают кометы, также движимые солнечной гравитацией. Все это вместе: Солнце, планеты, астероиды (каменные глыбы), кометы (замёрзший газ, при таянии которого образуется хвост кометы) – как вы думаете, что в совокупности образуется?  (Солнечная система). Слайд 2

-Сегодня мы с вами совершим путешествие по нашей Солнечной системе.

-Что нам для этого нужно? Ну, конечно, ракета. Сейчас каждый при помощи программы «Перволого» соберет для себя ракету. Готовы?

Придумал Незнайка корабль межпланетный,

Чертил чертежи в обстановке секретной,

Чтоб Винтик и Шпунтик секрет не узнали,

Чертил на отдельных листах все детали.

А ты рассмотри все его чертежи,

И полный чертеж из деталей сложи.

Сбор ракеты.

- Корабли готовы, молодцы, ребята! А кто знает фамилию первого конструктора космических кораблей?

ЦИОЛКОВСКИЙ Константин Эдуардович (1857-1935) - русский советский учёный и изобретатель в области аэродинамики, ракетодинамики, теории самолёта и дирижабля; основоположник современной космонавтики.

Слайд  3

-(Звучит музыка тихо) Но, чтобы нам достигнуть целей, мы переместимся из нашего класса в космос.

-Ребята, как вы думаете, что нам поможет оказаться в космосе? (воображение)

-Когда мы мечтаем, что нам помогает? (воображение)

-Вы все будете астронавтами.

Всё, - сказал я твёрдо дома, -

 Буду только астрономом!

 Необыкновенная

 Вокруг Земли Вселенная!

-Прошу всех одеть воображаемые “скафандры” космонавтов. Пристегнуть “ремни”. Наш учебник будет служить нам космическим путеводителем, а дневник будет борт журналом. Во время перемещения в пространстве дышим спокойно и ровно. Закрыли глаза. Старт 5, 4, 3, 2, 1….Пуск. Открываем глаза, глубокий вдох и выдох.

-Посмотрите, мы с вами оказались в космосе.

- Что нас окружает в космическом пространстве? (галактики, звезды, планеты, солнце, спутники, метеориты, кометы)

-А что такое Галактика? (выслушать ответы, если их не последует, попросить обратиться к электронной энциклопедии)

Галактики – это гигантские скопления звёзд, газа и пыли, удерживаемые вместе силой притяжения.

Во Вселенной миллиарды Галактик и в каждой от одного до десятков миллиардов звёзд.

Галактики располагаются группами, образуя скопления из сотен и тысяч галактик.

-А  кто  знает, как называется наша Галактика? «Млечный путь». Слайд 3

Звёзды, сияющие в ночном небе – тела из раскалённого газа.

Звёзды изучают яркий свет, потому что их температура достигает 10 млн. градусов.

Цвет звёзд зависит от их величины и температуры. Самые большие и горячие излучают голубоватый свет, а маленькие бывают белыми, желтыми, оранжевыми или красноватыми. Яркость звёзд зависит от удаленности её от Земли, чем ближе к нам звезда, тем ярче она кажется.

-Чем отличается планета от звезды? (планеты не светятся, а звезды светятся) (фото)

Кометы – это небольшие космические тела, состоящие изо льда, пыли и камней.

Они обращаются вокруг Солнца по сильно вытянутым эллиптическим орбитам.

Проходя вблизи Солнца, комета теряет в сутки один см толщины своей оболочки.

Любой комете со временем суждено исчезнуть.

- Мы влетаем в Солнечную систему. Смотрим в иллюминатор нашего корабля. Что мы видим?

-Вокруг Солнца движутся восемь планет и более 63 их спутника, которые открываются все чаще, несколько десятков комет и большое количество астероидов. Все космические тела движутся по своим четким направленным траекториям вокруг Солнца, которое тяжелее в 1000 раз, чем все тела в солнечной системе вместе взятые.

-Каждая планета движется по своему пути – орбите, вокруг Солнца.

-Посмотрите, перед вами планеты солнечной системы.

-  Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун - планеты - гиганты. Как вы думаете, почему их так назвали?

Сатурн привлекает к себе взгляды благодаря системе колец, образованную из льда, камней и пыли, которые обращаются вокруг планеты.

Уникальная планета Солнечной системы-уран. Ее особенность в том, что она вращается вокруг Солнца не как все, а “лежа на боку”. Уран тоже имеет кольца, хотя их труднее увидеть.

- Меркурий, Венера, Земля, Марс - планеты земного типа. Почему?

 Планеты земной группы состоят главным образом из кислорода, кремния, железа, магния, алюминия и других тяжёлых элементов.

Все планеты земной группы имеют следующее строение:

в центре ядро из железа с примесью никеля.

мантия, состоит из силикатов.

кора, образовавшаяся в результате частичного плавления мантии и состоящая также из силикатных пород, но обогащённая несовместимыми элементами. Из планет земной группы коры нет у Меркурия, что объясняют её разрушением в результате метеоритной бомбардировки.

- Меркурий - самая  маленькая  планета.

-А какую планету называют –голубой? Почему (Потому что есть вода)

-А хотите посмотреть на землю из космоса?  (фрагмент фильма «Солнечная система») 

-А что еще мы видим в иллюминатор? Луну. А что такое Луна?

Луна – не звезда и не планета, большой каменный шар, в несколько раз меньше Земли.

Она спутник Земли, самое близкое к Земле небесное тело.

Можно ли жить на Луне? Почему? На Луне нет ни воды, ни воздуха. На Луне нельзя жить.

На поверхности Луны днём бывает – жарко до 130 градусов, а ночью – мороз до 170 градусов.

Луна движется вокруг Земли и обходит ее за месяц.

Слайд 10

-Еще в космосе очень много созвездий.

Слайд 11

-А чтобы вы лучше усвоили, мы поработаем с электронным тренажером.

4. Итог урока.

Целеполагание. Перед перемещением из космического пространства на Землю определим выполнение целей путешествия. (Читают цель и отвечают за ее выполнение)

Все цели выполнены, можно возвращаться на Землю. Слайд 14.

 Звучит музыка (тихо). Закройте глаза.

Окрашен космос в чёрный цвет,
Поскольку атмосферы нет,
Ни ночи нет, ни дня.
А нам нужна Земля.

Откройте ваши глазки. Мы с вами опять переместились в пространстве и оказались в классе. Рефлексия. Слайд 15

- Что запомнилось больше всего?

- Как работалось сегодня каждому из вас? Что мешало? Что помогало?

- С каким настроением заканчиваете урок?

5. Домашнее задание. Слайд 16

Творческое Задание «Какой я вижу Солнечную систему?»

Сочинить рассказ, стихотворение, нарисовать планету или парад планет Солнечной системы.

Благодарю всех космонавтов за работу в космическом путешествии.

Тест по теме: Солнечная система.