Методическая разработка "Малые тела Солнечной системы"

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МЕТОДИЧЕСКАЯ РАЗРАБОТКА

КОМБИНИРОВАННОГО ЗАНЯТИЯ

по теме:

«Малые тела Солнечной системы»

 

Дисциплина: Астрономия

 

                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

1.	Пояснительная записка ……………………………………….	3
2.	Технологическая карта комбинированного занятия………..	4
3. 4. 5.	Теоретический материал .……………………………………. Контрольно-оценочный материал ………………………… Список рекомендуемой литературы ……………………….	5 12 13

 

 

Пояснительная записка

 

Данная методическая разработка комбинированного занятия по дисциплине «Астрономия» составлена на основе требования государственных образовательных стандартов и на основе рабочей программы, предназначенной для освоения студентами базовой подготовки специальностям  33.02.01. Фармация, 34.02.01. Сестринское дело.

Тема «Малые тела Солнечной системы» входит в программу по дисциплине «Астрономия» и занимает значительное место, т.к. знания, полученные при изучении данной темы, тесно связаны с другими темами курса и неразрывно связаны с нашей повседневной жизнью.

На данное занятие отводится два учебных часа. Занятие проходит в комбинированном виде, во время которого проводится контроль исходного уровня знаний в форме устного опроса, с целью проверки остаточных знаний; изучении нового материала и его закреплении.

Методами обучения служат устный опрос, самостоятельная работа студентов. При проведении занятия возможны беседы с обучающимися, обсуждение возникающих по ходу изложения материала вопросов.

Формы обучения имеют фронтальный, индивидуальный характер.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Технологическая карта комбинированного занятия

 

Учебные цели занятия: сформировать понятия об астероидах, метеорах, метеоритах, кометах; описывать внешний вид и строение астероидов и комет.

 

знать:

1. Понятия «астероид», «комета», «метеоры» и «метеориты»;

2. Внешний вид и строение малых тел Солнечной системы;

3. Характеристики малых тел Солнечной системы,

 

Уровень освоения: 1

 

Тип занятия: информационное, проблемное, эвристическое, бинарное

                                                 (нужное подчеркнуть)

 

Материальное обеспечение учебного занятия:

1. Изображения малых тел Солнечной системы

2. Тетради для конспектирования

 

Распределение рабочего времени на учебном занятии:

 

Содержание занятия	Время	Методические указания
1. Организационный момент	3	Взаимное приветствие. Проверка состава студентов и их готовности к занятию.
2. Формулировка темы, ее мотивация	5	Сообщение темы занятия, раскрытие её теоретической и практической значимости.
3. Определение целей занятия	5	Сообщение целей занятия. План занятия.
4. Проверка домашнего задания	20	Ответы на вопросы домашнего задания.
5. Работа над изучаемым материалом	30	Объяснение нового материала.
6. Закрепление нового материала	20	Ответы на вопросы по самоконтролю.
7. Подведение итогов занятия. Задание на дом	7	Подведение итогов занятия, работа группы в целом и отдельных студентов.

 

План изложения теоретического материала

 

1. Понятие «малое тело Солнечной системы».

2. Карликовые планеты.

3. Астероиды.

4. Кометы.

5. Метеориты.

 

Содержание теоретического материала

 

1. Понятие «малое тело Солнечной системы».

Пространство Солнечной системы, кроме Солнца и восьми всем известных планет, населено телами, чьи размеры сильно отличаются — от мельчайших пылинок до тысячекилометровых астероидов. Эти небесные тела называют малыми телами Солнечной системы. Все они также заслуживают рассмотрения.

Термин «малое тело Солнечной системы» (small Solar system body, SSSB) был принят Международным астрономическим сою­зом в 2006 году для описания объектов Солнечной системы, которые не являются ни планетами, ни карликовыми планетами, ни их спутниками. К малым телам относятся:

■ Карликовые планеты;

■ Астероиды, или малые планеты;

■ Кометы;

■ Метеоритные тела, или метеориты;

■ Пыль и газ.

Не исключено, что со временем некоторые крупнейшие из ма­лых тел Солнечной системы перейдут в разряд планет-карликов, если выяснится, что они имеют округлую форму, приобретенную под действием собственной гравитации.

Очевидно, среди спутников планет некоторые входили когда-то в число малых тел Солнечной системы, а позже были захвачены на околопланетные орбиты; прежде всего это относится к внешним спутникам планет-гигантов. Что касается нижней границы масс малых тел Солнечной системы, то формально она не определена, и поэтому в их число можно включать даже мелкие объекты, такие как метеоры и метеориты [2].

 

2. Карликовые планеты.

Термин «карликовые планеты» был введён решением XXVI Генеральной ассамблеи МАС (международного астрономического союза) в 2006 году. После бурных дебатов было решено, что Плутон, который меньше всех других планет Солнечной системы и даже их крупных спутников, следует лишить его статуса планеты, который был у Плутона с момента его открытия в 1930 году. Вместо этого ввести для него и некоторых других, обнаруженных к тому времени на окраинах Солнечной системы объектов, масса которых был сравнима с массой Плутона, специальное определение «карликовая планета».

Был предложен следующий набор критериев для того, чтобы определить принадлежность объекта к группе карликовых планет:

1) карликовая планета вращается вокруг Солнца:

2) сила гравитации карликовой планеты достаточна, чтобы придать её сферическую форму;

3) карликовая планета не очищает пространство вокруг себя (чтобы рядом с ним не было других сравнимых по размерам тел);

4) не является спутником другой планеты;

На сегодняшний день Международным астрономическим союзом официально признаны пять карликовых планет: собственно Плутон, Церера (еще недавно самый большой астероид) и Эрида (объект в поясе Койпера, находящийся ещё дальше Плутона), Макемаке, Хаумеа и ещё для нескольких объектов причисление их к разряду карликовых планет рассматривается.

В августе 2011 года первооткрыватель многих транснептуновых объектов Майкл Браун предложил список из 390 кандидатов в карликовые планеты. По различным оценкам учёных, может быть обнаружено до 260 карликовых планет в поясе Койпера и до 10000 карликовых планет за его пределами [6].

 

2. Карликовые планеты.

Астероиды  —  это твердые каменистые  тела,  которые,  подобно планетам, движутся по околосолнечным эллиптическим орбитам. Но размеры этих тел намного меньше, чем у обычных планет. В последнее время термин «малые планеты» употреблять не рекомендуется, чтобы не возникало путаницы с официально принятым термином «планеты-карлики» [2].

После  выделения   планет-карликов  в  самостоятельную  группу, среди астероидов действительно остались только твердые тела, внутренняя структура которых способна сопротивляться гравитационному сжатию. По этой причине астероиды менее подвержены внутренней эволюции, чем планеты, но слабее сопротивляются внешним факторам, таким как ударная переработка поверхности и эволюция орбиты. В этом смысле класс астероидов стал более однородным [2].

Диаметры астероидов заключены в пределах от нескольких десятков метров (условно) до примерно 1000 км. Диаметры некоторых астероидов были измерены методом покрытия звезд в те удачные моменты, когда астероиды оказывались на одном луче зрения с достаточно яркими звездами. В большинстве же случаев их размеры оцениваются косвенно, по блеску, цвету и расстоянию.

Массы астероидов определить непосредственно нельзя. Их можно примерно посчитать, умножив среднюю плотность на объём. Предполагается, что плотность астероидов такая же, как у метеоритов, падавших на землю. Общая масса всех астероидов сравнительно небольшая и не превышает массы любой планеты [1].

Большинство известных астероидов движется между орбитами Марса и Юпитера на расстояниях от Солнца 2,2-3,2 а.е. Около 150 тыс. зарегистрированы, т.е. им присвоены номера, их орбиты рассчитаны с большой точностью, так что эти астероиды уже не могут «потеряться».

В 1801 году итальянский астроном Джузеппе Пьяцци из Палермо случайно обнаружил звездообразный объект, движение которого указывало на то, что он относится к Солнечной системе. Всего через год был открыт ещё один слабый объект. Эти небесные тела имели малые размеры, поэтому их назвали малыми планетами или астероидами. Термин «астероид» (т.е. «звездоподобный») ввел Вильям Гершель, желая подчеркнуть тот факт, что при наблюдении в телескоп астероиды похожи на звезды [3].

Первый астероид был назван Церера (сейчас она относится к планетам-карликам), второй – Паллада в честь римских богинь. В настоящее время открыто несколько тысяч малых планет.

Ученые уже давно пытаются найти ответ на вопрос – откуда берутся астероиды? Астрономы прошлого считали, что астероиды между Марсом и Юпитером есть ни что иное, как обломки распавшейся гипотетической планеты. Эту несуществующую планету назвали Фаэтоном.

Эту гипотезу высказал в 1804 году Генрих Вильгельм Ольберс. Она  якобы была населена разумными существами, достигшими наивысшего уровня жизни, которые сами и уничтожили планету. Но изучение структуры и состава выявило, что вещества только одной планеты недостаточно для такого разнообразия. Учёные пришли к мнению, что планета Фаэтон никогда не существовала, а Пояс астероидов – не остатки погибшей, а куски не сформировавшейся планеты [5].

Есть версия, что самые крупные из малых планет именно зародыши планеты, не сумевшей сформироваться. Вопрос о происхождении астероидов до сих пор остается открытым.

Паллада –  стал крупнейшим астероидом (в связи с переводом Цереры в статус карликовой планеты), его параметры 582х556х500 км. Облет светила совершается за 4,618 года со скоростью 17,645 км/сек. Сутки на Палладе составляют 7,81 часа, а температура поверхности 164° К.

Астероид Веста – самый яркий и единственный, который можно наблюдать невооруженным глазом, без применения оптики. Габариты тела – 578х560х458 км, и только ассиметричная форма не позволяет отнести Весту к карликовым планетам. Внутри неё железоникелевое ядро, а вокруг – каменная мантия. На Весте много больших кратеров, крупнейший из которых имеет в поперечнике 460 км [2].

 

4. Кометы.

Комета — небольшое небесное тело, обращающееся вокруг Солнца по весьма вытянутой орбите в виде конического сечения. При приближении к Солнцу комета образует кому и иногда хвост из газа и пыли [6].

Кометы — самые необычные по внешнему виду небесные объекты, доступные для наблюдения невооруженным глазом. Они привлекают внимание человека с глубокой древности. Особенностью комет является то, что при сближении с Солнцем у них появляется хвост, почти всегда направленный в сторону от Солнца [2].

Тысячи лет назад люди поняли, что небесные светила практически не меняют своего взаимного расположения (звезды), а если и перемещаются, то по строго установленным путям и с вполне определенной скоростью («блуждающие звезды», или планеты, включая Луну и Солнце). Поэтому неожиданное появление на ночном небе «хвостатых светил» вызывало у людей чувство страха и считалось предвестником плохих событий.

«Комета» в переводе с греческого означает «волосатая звезда». В Древней Греции, а затем и в Средние века комету часто изображали в виде отрубленной головы с развевающимися волосами. Поскольку история человечества всегда была насыщена трагическими событиями — войнами, эпидемиями, дворцовыми переворотами, убийствами вельмож, — то каждому появлению яркой кометы непременно сопутствовало какое-либо из этих событий. Придворным астрологам оставалось лишь глубокомысленно «увязать» дела земные и небесные.

Римские историки сообщили, что смерть Юлия Цезаря в 44 г. до н.э. совпала с появлением на небе яркой кометы. Поэтому в Средние века и даже позднее при королевских дворах Европы было распространено мнение, что комета предвещает смерть королю или его наследнику.

Кометы делят на два основных класса в зависимости от пери­ода их обращения вокруг Солнца: короткопериодические имеют период менее 200 лет. долгопериодические — более 200 лет. В конце XX в. наблюдалась очень яркая долгопериодическая комета Хейла-Боппа, которая впервые за исторический период появилась в окрестности Солнца [2].

Уже обнаружено около 700 долгопериодических комет. Их эллипти­ческие орбиты настолько вытянуты, что почти неотличимы от парабол, поэтому такие кометы ещё называют параболическими. Из них около 30 имеют очень малые перигелийные расстояния, отчего их иногда называются «царапающими Солнце». В отличие от планет и большинства астероидов, орбиты которых лежат вблизи эклиптики, а обращение происходит в одном («прямом») направлении, орбиты долгопериодических комет наклонены к плоскости эклиптики под всевозможными углами, а обращение происходит как в прямом, так и в обратном направлениях.

Короткопериодических комет сейчас известно более 200. Как правило, их орбиты расположены близко к плоскости эклиптики. Все короткопериодические кометы являются членами кометно-планетных семейств. Крупнейшее семейство принадлежит Юпи­теру: около 150 комет. Их периоды обращения заключены в пределах 3,3-20 лет. Из них часто наблюдаются кометы Энке, Темпеля-2, Понса-Виннеке, Фая.

Что представляют собой кометы и почему они выглядят так необычно? Первую удачную попытку объяснить феномен кометы предпринял немецкий математик и астроном Фридрих Бессель (1784-1846) в период наблюдения им кометы Галлея в 1835 г. Бессель создал механическую теорию кометных оболочек, ос­новываясь на идее о том, что в голове кометы частички пыли движутся под действием притяжения к Солнцу и отталкивания от него. В конце XIX в. русский астроном Федор Александро­вич Бредихин (1831-1904) развил теорию Бесселя и построил эмпирическую классификацию кометных хвостов, хорошо описы­вающую поведение пылевой составляющей кометного вещества и не потерявшую своего значения до наших дней.

Вдали от Солнца у комет нет атмосферы, и они ничем не отличаются от обычных астероидов. После сближения с Солнцем у них появляется оболочка неправильной формы — кома. Твердое ядро и окружающую его кому вместе называют головой кометы. В телескоп такая комета видна как туманное пятнышко, и отличить ее от далекого звезд­ного скопления или планетарной туманости удается только по заметному собственному движению.

На расстоянии 3-4 а.е. от Солнца у кометы постепенно начи­нает развиваться хвост, который становится хорошо заметным на расстоянии менее 2 а.е. Хвост кометы представляет величествен­ное зрелище: он простирается иногда на десятки и даже сотни миллионов километров, хотя и представляет из себя «видимое ничто». При дальнейшем сближении кометы с Солнцем ее хвост может разделиться на два и более хвостов, приобретая сложную структуру. Голова же кометы увеличивается до максимального размера на расстояниях 1,6-0,9 а.е., а затем уменьшается [2].

 

5. Метеориты.

Межпланетные объекты, размер которых не превышает нескольких сотен метров, принято называть метеорными телами, или метеороидами. Влетая с космической скоростью в атмосферу планеты, они из-за столкновения с молекулами газа сильно нагреваются, дробятся, плавятся, испаряются и оставляют за собой в полете светящийся секунду-другую след. Это атмосферное явление называют метеором.

Обычно метеоры замечают на фоне ясного ночного неба, поэтому в народе их называют «падающими звездами». Видимую яркость метеоров выражают так же, как яркость других небесных объектов — в звездных величинах, основываясь на субъективном впечатлении, которое метеор оставляет у наблюдателя[6].

Если яркость метеора превосходит яркость Вене­ры, то его называют болидом. Наиболее яркие болиды видны даже днем; их полет иногда сопровождается яркими вспышками, дымным следом, а порой и мощными звуками. При большей яркости на поверхность Земли обычно выпадает твердый остаток — метеорит. Наиболее вероятными кандидатами на выпадение метеорита являются медленные болиды, не демон­стрирующие в конце траектории резкой вспышки, означающей разрушение [2].

Старейшая запись о падении метеорита на территории России обнаружена в Лаврентьевской летописи 1091 г., но она не очень подробна. Зато в XX в. в России произошел ряд крупных метео­ритных событий. В первую очередь (не только хронологически, но и по масштабу явления) это падение Тунгусского метеорита, случившееся 30 июня 1908 г. (по новому стилю) в районе реки Подкаменная Тунгусска. Столкновение этого тела с Землей при­вело к сильнейшему взрыву в атмосфере. Возникшая при этом взрывная волна несколько раз обошла земной шар, а в месте взрыва повалила деревья в радиусе до 40 км от эпицентра и привела к гибели большого количества оленей. К счастью, это грандиозное явление произошло в безлюдном районе Сибири и почти никто из людей не пострадал.

К сожалению, из-за войн и революций исследование района Тунгусского взрыва началось только через 20 лет. К удивлению ученых, они не обнаружили в эпицентре никаких, даже самых незначительных обломков упавшего тела. После многократных и тщательных исследований Тунгусского события большинство специалистов считает, что оно было связано с падением на Зем­лю небольшого ядра кометы.

Дождь каменных метеоритов выпал 6 декабря 1922 г. близ села Царев (ныне Волгоградской области). Но его следы были обнаружены только летом 1979 г. Собрано 80 осколков общим весом 1,6 тонны на площади около 15 кв. км. Вес крупнейшего фрагмента составил 284 кг. Это наибольший по массе каменный метеорит, найденный в России, и третий в мире [2].

Самым большим целым метеоритом в мире является метеорит Гоба: он находится в Намибии и представляет собой глыбу весом около 60 т и объёмом 9 м³, на 84% состоящую из железа и на 16% — из никеля с небольшой примесью кобальта. Поверхность метеорита — железо без всяких примесей: цельного куска железа природного происхождения таких размеров больше на Земле нет. Наблюдать падение Гобы на Землю могли разве что динозавры: он упал на нашу планету в доисторические времена и долгое время был погребён под землёй, пока в 1920-м году его не обнаружил при вспахивании поля местный фермер. Сейчас объекту присвоен статус национального памятника, и увидеть его за небольшую плату может любой желающий.

Считается, что при падении метеорит весил 90 т, но за тысячелетия пребывания на планете эрозия, вандализм и научные исследования послужили причиной уменьшения его массы до 60 т. К сожалению, уникальный объект продолжает «худеть» — многие туристы считают своим долгом утащить кусочек на память [4].

При входе метеороида в земную атмосферу происходит много интересных явлений. Вначале тело вступает во взаимодействие с очень разреженной верхней атмосферой, где расстояния между молекулами газа больше размера метеороида. Если тело массивное, то это никак не влияет на его состояние и движение. Но если масса тела ненамного превышает массу молекулы, то оно может полностью затормозиться уже в верхних слоях атмосферы и будет медленно оседать к земной поверхности под действием силы тяжести. Оказывается, таким путем, т.е. в виде пыли, на Землю попадает основная доля твердого космического вещества. Подсчитано, что ежедневно на Землю поступает порядка 100 т внеземного вещества, но только 1 % этой массы представлен крупными телами, имеющими возможность долететь до поверхности.

Среди падающего на Землю метеоритного вещества по коли­честву падений примерно 92% составляют каменные метеориты, 6% железные и 2% железо-каменные (а по общей массе, соот­ветственно, 85, 10 и 5%).

Атмосфера служит первым «фильтром», сквозь который должно пройти метеоритное вещество. Чем более оно тугоплав­кое и прочное, тем больше у него шансов попасть на земную поверхность. Еще одним фильтром можно считать селекцию метеоритов при их находках. Чем сильнее метеорит выделяется на фоне земной поверхности, тем легче его найти. Тридцать лет назад японские ученые обнаружили, что лучшим местом для поиска метеоритов является Антарктида. Во-первых, метеорит легко обнаружить на фоне белого льда. Во-вторых, во льдах они лучше сохраняются. Упавшие в других местах Земли метеориты подвергаются действию атмосферного выветривания, водной эрозии и прочих разрушающих факторов; поэтому они либо разлагаются, либо оказываются погребенными.

Основными компонентами метеоритного вещества, достигаю­щего поверхности Земли, являются железо-магнезиальные сили­каты и никелистое железо. На сегодняшний день в метеоритном веществе обнаружено около 300 разных минералов. И хотя их количество в процессе ис­следований новых метеоритов постепенно увеличивается, но все равно более чем на порядок уступает числу известных земных минералов [2].

 

 

Контрольно-оценочный материал

 

№1. Когда и для чего было предложено ввести термин «карликовая планета?

№2. Назовите особенности, которые отличают «карликовую планету» от планет и малых тел Солнечной системы».

№3. Какие карликовые планеты на сегодняшний день официально признаны Международным астрономическим союзом?

№4. Сделай сравнительную характеристику пяти карликовых планет в виде таблицы, содержащей следующие сведения:  

 

Название планеты	Год открытия	Первооткрыватель	Масса	Диаметр

№5. Что представляет собой астероид?

№6. Кем и когда был открыт первый астероид и почему так назван?

№7. Выскажи различные гипотезы происхождения астероидов?

№8. Что представляет собой комета?

№9. Почему она получила такое название?

№10. Какие виды комет тебе известны?

№11. Какие составные части кометы можно выделить? Охарактеризуй их.

№12. Охарактеризуйте физический смысл понятий «метеор», «метеорит», «болид».

№13. Опровергните представление о метеоритах, как «падающих звёздах».

№14. Почему иногда происходят метеорные дожди?

№15. Что является основным компонентом метеорита?

 

Домашнее задание

 

1. Сделайте реферат об астероиде, который, по вашему мнению, заслуживает отдельного рассмотрения.

2. Какие метеориты тебе известны? Подготовь доклад об одном из них.

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

 

Основная литература:

1.           Левитан Е.П. Астрономия. Базовый уровень. 11 класс. : учебник для общеоб-разоват. организаций / Е.П. Левитан. — М. : Просвещение, 2018.

2.           Сурдин В.Г. Солнечная система/ В.Г. Сурдин. — М. : ФИЗМАТЛИТ, 2012.

 

Дополнительная литература:

1.           Чаругин В.М. Астрономия. Учебник для 10—11 классов / В.М.Чаругин. — М. : Просвещение, 2018.

 

Интернет – ресурсы:

1.           www.factroom.ru

2.           https://studbooks.net

3.           wikipedia.org/wiki

 

 

 

Скачано с www.znanio.ru