Конспект урока астрономии

Тема урока: "Введение в астрономию" Цель урока: дать понятия науки Астрономия, систем, планет, звёзд, звёздных                      скоплений и других астрономических терминов. Оборудование:  мультимедиопроектор, презентация к уроку, карты звёздного неба. Тип урока: урок­ лекция. Изучение нового материала.  Ход урока. Слайд 1 . Надеюсь, что этот урок запомнится вам, будет интересен и полезен. Слайд 2     Астрономия – одна из самых увлекательных и прекрасных наук о природе, которая  позволяет исследовать научную картину будущего Вселенной. Мы окунёмся с вами в  одну из древнейших наук и познаем не только настоящее, но и далёкое окружающего нас  мегамира Слайд 3                Человек рождается, и взор его устремляется в небо. Величественна картина звёздного неба. Тысячи звёзд, мерцая и переливаясь, манят к себе любознательные умы. Человек пытался и пытается осмыслить, какое место он занимает во Вселенной, что такое этот мир, как он устроен, всегда ли существовал и если нет, то возник сам или создан богами. Постижение звёздного мира бесконечно, но начало познания неба просто, потому что   большинство   небесных   явлений   повторяется   совершенно   одинаково   несчётное количество раз. Однообразно повторяются  суточный путь Солнца, порядок восхода и захода созвездий, лунные фазы, изменения на небе, связанные со временами года. Эти небесные явления настолько срослись с жизнью, что ими пользуются люди, животные и растения.  Слайд 4 Всё   это   примеры   астрономического   ориентирования,   выработанного   живыми организмами   бессознательно,   в   процессе   эволюции.   Когда   же   появился   человек разумный, он стал осознанно ориентироваться во времени и пространстве и ради жизни, и ради   трудовой   деятельности,   которая   тогда   занимала   почти   всё   его  время.  Многие, однако,   простым   созерцанием   не   удовлетворяются.   В   человеке  кроме   прочего   живёт страсть к познанию, стремление понять, как устроен  окружающий его мир, какова связь составляющих его частей. Ответы на эти вопросы пытается дать наука, получая информацию из   наблюдений   и   экспериментов   и   используя   в   качестве   инструмента   человеческий разум,   способный   к   анализу   и   обобщению.   Астрономические   наблюдения   являются важной составной частью этого процесса. Слайд 5 Наблюдение отличается от эксперимента более пассивной ролью участвующего в нём человека. Экспериментатор сам создаёт некоторые условия и анализирует реакцию при­ роды   на   его   действия.   Но   попытка   создать   условия   для   звёзд   и   галактик   заведомо бессмысленна.   Вот   почему   астрономия   в   течение   веков   оставалась   наукой   чисто наблюдательной. Лишь в последние десятилетия учёные получили возможность актив­ ного эксперимента с некоторыми небесными телами при помощи космических зондов. Слайд 6 Античная астрономия занимает в истории науки особое место. Именно в Древней Греции были заложены основы современного научного мышления. За семь с половиной столетий от Фалеса и Анаксимандра, сделавших первые шаги в осмыслении Вселенной, до Клавдия   Птолемея,   создавшего   математическую   теорию   движения  светил,   античные учёные прошли огромный путь, на котором у них не было предшественников. Астрономы античности использовали данные, полученные задолго до них в Вавилоне. Однако для их обработки они создали совершенно новые математические методы, которые были взяты на вооружение средневековыми арабскими, а позднее и европейскими астрономами. И уже тогда были сооружены первые обсерватории для наблюдения за светилами и звёздным небом в целом. Слайд 7    Это сегодня мы используем современные обсерватории, различного рода телескопы рефлекторы и рефракторы, зеркально­линзовые и солнечные, радиотелескопы и многие другие, чтобы получать свет и радиоизлучения от далёких галактик и звёзд, планет и радиогалактик.   Это   сегодня   мы   достигли   таких   успехов   в   астрономии,   которые перевернули и   физику  XX  века. При создании и проверке теории  относительности и квантовой теории атома использовались  астрономические данные. С другой стороны, прогресс в физике обогатил астрономию новыми методами и возможностями. XIX  век оставил в наследство  XX  веку два великих изобретения — фотографию и спектральный анализ (мы изучали это в курсе физики). К 1950 г. благодаря фотопластин­ ке   и   спектроскопу   была   разгадана  природа   звёзд   и   галактик,   открыто  расширение Вселенной.   Пока   астрономы   с   увлечением   использовали   и   развивали   оптические приборы, физики и инженеры делали первые шаги в электронике и космической технике, подготавливая   условия   для  новой   революции   в   астрономии.   Рождение   наземной радиоастрономии и внеатмосферной рентгеновской. Двадцатый век для астрономии озна­ чает   нечто   большее,   чем   просто   очередные   сто   лет.   Именно   в  XX  столетии  узнали физическую природу звёзд и разгадали тайну их рождения, изучили мир галактик и почти полностью восстановили историю Вселенной, посетили соседние планеты и обнаружили иные планетные системы. Слайд 8 Но надо отдать должное нашим потомкам, которые большие открытие сделали в этой науке. Античная астрономия занимает в истории науки особое место. В Древней Греции были заложены основы современного научного мышления. За семь с половиной столетий от Фалеса и Анаксимандра, сделавших первые шаги в осмыслении Вселенной, до Клавдия Птолемея, создавшего математическую теорию движения светил, античные учёные прошли огромный путь, на котором у них не  было предшественников. Астрономы  античности использовали данные, полученные задолго до них в Вавилоне. Однако для их обработки они   создали   совершенно   новые   математические   методы,   которые   были   взяты   на вооружение средневековыми арабскими, а позднее и европейскими астрономами.         К  IV  столетию   греческая   наука   созрела   для   того,   чтобы   перейти   от  общих рассуждений   к   последовательному   изучению   природы.   Выдающимся   учёным   этого направления   был   Евдокс   (около   408—355   до   н.   э.).  Он   разработал   общую   теорию пропорций и способ операций с бесконечно малыми величинами, первым спроецировал на земную поверхность небесные тропики и «арктический крут».          Законы движения планет, выведенные Иоганном Кеплером, сокрушили тысячелетние догмы о кругах и сферах и открыли дорогу физическому пониманию небесных явлений. История открытия этих законов, потребовавшая  от  учёного многих лет  напряжённого труда, полна драматизма. Она дошла  до нас из первых  рук. В своих книгах  Кеплер подробно рассказал обо всех перипетиях работы. Он писал: «Для меня важно не просто сообщить читателю, что я должен сказать, но, прежде всего, ознакомить его с доводами, оговорками,   счастливо   прёодолёнными   опасностями,   которые   привели   меня   к   от­ крытиям». Кеплер уточнил орбиту Земли и  скорость планеты на разных участках  орбиты. (В то время   учёный   считал  все   планетные   орбиты   круговыми,  —  впрочем,   для   Земли   это недалеко от  истины.) Требовалось найти закон, по  которому меняется скорость Земли. Исходя из гипотезы о притяжении планеты к Солнцу, Кеплер предположил, что скорость должна быть обратно пропорциональна расстоянию от Земли до Солнца. Для перигелия (точки,   ближайшей   к   Солнцу)   и  афелия  (самой   дальней   точки)   предположение подтвердилось. Тогда Кеплер разбил орбиту на З60 частей и стал проверять гипотезу для различных её участков. Вскоре из чертежа стало ясно, что  за равные промежутки времени планета проходит равные площади. Слайд 9 Знаменитый Николай Коперник собственноручно изготовил из дерева угломерные астрономические   инструменты,   подобные   описанным   в  «Альмагесте».   Среди   них «трикветрум»   —   шарнирный   треугольник,   одна   из   планок   которого   наводилась   на светило,   а   по   другой   вёлся   отсчёт,   «гороскопий»,   или   солнечный   квадрант,   — вертикальная   плоскость   с   выступающим   стерженьком   в   верхнем   углу.   Прибор устанавливался по линии север — юг и позволял по направлению полуденной тени в моменты солнцестояний судить о наклоне эклиптики к небесному экватору. Не менее важным инструментом была армиллярная сфера — вложенные друг в друга поворотные кольца, которые служили моделью небесных координат и давали возможность получать отсчёты по нужным направлениям. И теперь небесная сфера выглядит, как и много веков назад. Сам того, не подозревая, Коперник  ввёл системы небесных координат, которыми мы пользуемся до сих пор. Слайд 10       А вот как выглядит карта созвездий северного полушария, по мнению Христофора Целлариуса, созданная им в 1660 годы. Но первый каталог создан Гиппархом в 136 году до   н.э..   Тогда   уже   были   определены   небесные   координаты   850   звёзд,   видные невооружённым глазом.         На карте видны изображения животных, которые представляют созвездия. А что такое созвездия, по вашему мнению?  ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­(ответы детей).   Созвездия это скопления звёзд – семейство звёзд. На международном конгрессе в 1964 году было утверждено 88 созвездий. Из них 13 зодиакальных. Да, да я не оговорилась, именно 13.  Одно созвездие 13­тое – змееносец, оно не включено сейчас в зодиак, в круг по которому ходит солнце – эклиптика. Для удобства для различных видов календарей и годичного   хода   Солнца   определились   использовать   12   созвездий.     Назовите их.________(ответы детей) Слайд 11 В настоящее время карта звёздного неба выглядит так. В центре находится полярная звезда, входящая в созвездие Малой медведицы. В переводе с греческого, полярную звезду называют – гвоздём, воткнутым в небо. Вокруг этой полярной звезды происходит вращение всех остальных звёзд. Но мы не только наблюдаем созвездия звёзд на небе. Мы можем видеть и другие Галактики, туманности, скопления. Слайд 12 Распределение звезд в Галактике имеет две ярко выраженные особенности: во­ первых, очень высокая концентрация звезд в галактической плоскости, и, во­вторых, большая концентрация в центре Галактики. Помимо звезд в галактики входят газовые и пылевые туманности, шаровые и рассеянные звездные скопления, межзвездная пыль, а также другие объекты. Существуют также активные галактики и квазары, излучающие в тысячи и миллионы раз больше энергии, чем обычные галактики.В Галактике каждая третья звезда  – двойная, имеются системы из трех и более звезд. Известны и более сложные объекты – звездные скопления. Рассеянные звездные скопления встречаются вблизи галактической плоскости. Сейчас известно   более   1200 рассеянных   скоплений,   из   них   детально   изучено   500.   Самые известные   среди   них   –  Плеяды  и  Гиады  в   созвездии   Тельца.   Общее   количество рассеянных скоплений в Галактике, возможно, достигает ста тысяч. Рассеянные скопления состоят из сотен или тысяч звезд, масса которых   невелика   и гравитационное   поле   не   может   долго   сдерживать   их   в   малом   объеме   пространства, поэтому за миллиарды лет рассеянные скопления распадаются.                  Тайны   призывают   человеческий   разум   к   размышлению,   к   исследованию   физического мира. Этот безграничный и постоянно меняющийся мир, включающий в себя огромную область, доступную современным наблюдениям, мы называем Вселенной. Здесь   мы   видим   и   Солнце   с   планетами,   и   звёзды,   и   галактики,   и   многочисленные системы, образуемые ими, и разреженную среду, в которой все они находятся. Наша род­ ная планета Земля затерялась в этом мире малой пылинкой... Слайд 13 Именно здесь находится наша солнечная система.  Солнечная система  – это комплекс небесных тел, объединенных происхождением, упорядоченностью движения и общностью   физических   свойств.   Центральным   телом   Солнечной   системы   является Солнце, наше  светило   и  единственная  звезда  в  нашей  системе.  Солнце –  это  звезда, которая образовалась после взрывов сверхновых, состоящая не только из водорода и гелия, но и содержащая железо и другие элементы, звезда, около которой есть планеты, содержащие много тяжелых элементов.  Слайд 14           Около   Солнца   смогла   сформироваться   планетная   система,   на   третьей   планете которой – Земле – возникла жизнь. Вокруг него по эллиптическим орбитам вращаются девять больших планет. Обычно для измерения расстояний, сопоставимых по масштабам с радиусами планетных орбит, применяется астрономическая единица – длина большой полуоси земной орбиты. 1 а. е. = 149 млн. км. Слайд 15          Солнечная система это спаянная силами взаимного притяжения система небесных тел.   В   неё   входят:   центральное,   9   больших   планет   тело   ­   Солнце   с   их   спутниками (которых   сейчас   известно   уже   больше   60),   несколько   тысяч   малых   планет,   или астероидов (открыто свыше 5 тыс., в действительности их гораздо больше), несколько сот наблюдавшихся комет и бесчисленное множество метеорных тел. Слайд 16 По характеристикам планеты делятся на две группы. К планетам земной группы, состоящим, в основном, из скалистых и металлических пород и имеющим небольшие размеры, относятся Меркурий, Венера, Земля и Марс.  Слай    д 17 Планеты­гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун – расположены дальше от Солнца. В этой классификации нет места Плутону: и по размерам, и по свойствам он ближе к ледяным спутникам планет­гигантов. Слайд 18              Различие планет по физическим свойствам обусловлено тем, что земная группа формировалась   ближе   к   Солнцу,  а  планеты­гиганты   ­  на   очень   холодной   периферии Солнечной     системы.  Планеты   земной   группы   сравнительно   малы   и   имеют   большую плотность. Основными их составляющими являются силикаты (соединения кремния) и железо.  Слайд 19 У планет­гигантов нет твёрдой поверхности. За  исключением небольших ядер, они образованы преимущественно из водорода и гелия и пребывают в газожидком состоянии. Атмосферы этих планет, постепенно уплотняясь, плавно переходят в жидкую мантию. У планет­гигантов  ядра   металлические   их   окутывает   плотная   атмосфера   из   водорода, гелия и других газов. Слайд 20            Помимо обращения вокруг Солнца каждая планета вращается вокруг своей оси. Вокруг большинства планет обращаются спутники.  Слайд 22        У Земли всего один спутник – Луна, а количество спутников Юпитера, Сатурна и Урана измеряется в десятках, причем каждый год открываются новые.   Слайд 23 Солнце  – ближайшая к нам звезда. Расстояние от Земли до Солнца равно 1 а. е. (149,6 млн км)   –   свет   идет   до   Солнца   всего   8 минут.   Размеры   Солнца   во   много   раз превышают   не   только   размеры   больших   планет,   но   и   расстояния   от   большинства спутников до планет. Радиус Солнца в 109 раз, а масса – в 330 000 раз больше радиуса и массы   Земли.   В   центре   Солнца   температура   достигает   15 миллионов   градусов,   а давление   в   200 миллиардов   раз   выше,   чем   у   поверхности   Земли.   Газ   сжат   здесь   до плотности около 150 000 кг/м3. Химический состав Солнца примерно такой же, как и у большинства других звезд. Примерно 75 % – это водород, 25 % – гелий и менее 1 % – все другие химические элементы (в основном, углерод, кислород, азот).Основной источник энергии – протон­протонный цикл. Это очень медленная реакция (характерное время протекания   –   7,9∙109 лет),   так   как   она   обусловлена   слабым   взаимодействием.   Суть реакции состоит в том, что из четырех протонов получается ядро гелия. Цикл солнечной активности повторяется в среднем через 11 лет.  Существуют звезды, в сотни тысяч раз более яркие и в сотни тысяч раз более слабые, чем Солнце.  Звезды  –   наиболее   распространенные   из   всех   наблюдаемых   космических объектов Вселенной. Слайд 24       Звезды главной последовательности – это нормальные звезды, похожие на Солнце, в которых   происходит   сгорание   водорода   в   термоядерных   реакциях.   Главная последовательность – это последовательность звезд разной массы. Самые большие по массе звезды располагаются в верхней части главной последовательности и являются голубыми гигантами. Самые маленькие по массе звезды – карлики. Они располагаются в нижней   части   главной   последовательности.   Звезды   образуются   в   результате гравитационной неустойчивости в холодных и плотных молекулярных облаках. Поэтому звезды   всегда   рождаются   группами   (скоплениями,   комплексами).   Стадия   развития звезды,   характеризующаяся   сжатием   и   не   имеющая   еще   термоядерных   источников энергии, называется  протозвездой. В течение сотен тысяч лет холодное газопылевое облако ощутимо сжимается; температура в центре облака увеличивается до миллионов кельвинов.   По   достижению   температуры   в   несколько   миллионов   кельвинов   в  центре начинаются термоядерные реакции. Важнейшим параметром звезд является масса. Звездами называются газовые шары, масса которых превосходит 0,08 масс Солнца. Изучая   свечение   звезд,   их   спектры,   установили,   что   атмосферы   звезд   состоят   из водорода, гелия и примеси некоторых других элементов. Именно в звездах имеются условия для формирования более тяжелых элементов, чем гелий.  Красные сверхгиганты и гиганты – это стадия звездной эволюции после исчерпания запасов   водорода   в   центре   звезды.   Образуется   протяженная   конвективная   оболочка, растет светимость звезды. При этом звезда уходит с главной последовательности вправо. Начинается рост температуры в центре звезды Дальнейшая   эволюция   звезды   зависит   от   ее   массы.   Звезды   скромных   размеров   и небольшой массы, включая  и Солнце, в конце жизни, после стадии красного гиганта сжимаются   и   сбрасывают   оболочку,   превращаясь   в  белые  карлики.   Белые   карлики имеют   массу,   не   превышающую   1,2 M ,   радиус   в   100 раз   меньше   солнечного.   Их плотность в миллион раз больше солнечной. Нейтронные звезды образуются при вспышках сверхновых звезд, если первоначальная масса звезды была 10–40 M   либо при аккреции вещества на белый карлик в тесной двойной   системе.   Они   быстро   вращаются   вокруг   своей   оси   и   обладают   сильным магнитным   полем.   Движущиеся   заряженные   частицы   генерируют   электромагнитные волны,   которые   излучаются   узким   быстровращающимся   пучком.   Нейтронные   звезды отождествляются с пульсарами. Если конечная масса звезды больше то звезда становится черной дырой. Гравитационное поле столь массивной звезды так сильно сдавливает ее вещество, что звезда не может остановиться   на   стадии   нейтронной   звезды   и   продолжает   сжиматься   вплоть   до гравитационного радиуса. Предполагают, что количество черных дыр в нашей Галактике около десяти миллионов. Слайд 25 Галактики – это большие звездные системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. В них сосредоточено все видимое вещество во Вселенной. Галактика состоит из диска, гало и короны. Центральная, наиболее компактная область Галактики называется  ядром. Центральная, наиболее плотная часть гало в пределах нескольких тысяч световых лет от центра Галактики называется  балдж. Звездный диск содержит основное количество звезд в нашей Галактике. Слайд 26 Галактики  – это большие звездные системы, в которых звезды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики, включающие триллионы звезд. Наша Галактика   –   Млечный   Путь   –   также   достаточно   велика:   ее   масса   равняется приблизительно   двумстам   миллиардам   масс   Солнца.   Самые   маленькие   галактики содержат в миллион раз меньше звезд.. Ближайшими к нам и самыми яркими на небе галактиками являются  Магеллановы Облака.   Они   хорошо   видны   в   Южном   полушарии   невооруженным   глазом   как   два туманных облака, подобно Млечному Пути. Свет от Большого Магелланового Облака идет к нам 170 тысяч лет, от Малого – 200 тысяч лет. Работа по карте звёздного неба. Определение различных созвездий, координаты звёзд.