Ресурсный материал по теме Строение и эволюция Вселенной

Строение и эволюция Вселенной.

1. Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира.

Звездное небо во все времена занимало воображение людей. Почему зажигаются звезды? Сколько их сияет в ночи? Далеко ли они от нас? Есть ли границы у звездной Вселенной? С глубокой древности человек задумывался над этими и многими другими вопросами, стремился понять, и осмыслить устройство того большого мира, в котором мы живем.

Самые ранние представления людей о нем сохранились в сказках и легендах. Прошли века и тысячелетия, прежде чем возникла и получила глубокое обоснование и развитие наука о Вселенной, раскрывшая нам замечательную простату, удивительный порядок мироздания. Недаром еще в древней Греции ее называли Космосом, а это слово первоначально означало «порядок» и «красоту».

Астрономия- наука о Вселенной, изучающая расположение, движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и образованных ими систем. Это одна из древнейших наук. Первая астрономическая деятельность датируется с VI—IV тыс. до н. э.,а наиболее ранние упоминания названий светил встречаются в «Текстах пирамид», датируемых XXV—XXIII в. до н. э., — религиозном памятнике. Египетская система мира, по описанию Гераклида Понтийского(IV век до н. э.), была геоцентрическо(т. е. в центре системы находилась Земля), но Меркурий и Венера обращаются вокруг Солнца (хотя вместе с ним — и вокруг Земли). Пифагорейцы предложили пироцентрическую модель Вселенной, в которой звёзды, Солнце, Луна и шесть планет обращаются вокруг Центрального Огня. Это была первая математическая система мира.

Николай Коперник (польский учёный) стал первым, кто предложил гелиоцентрическую ("гелио"-Солнце) модель мира в своем труде «De Revolutionibus Orbium Caelestium» («О вращении небесных сфер»), опубликованном в 1539 году.

Законы Кеплера описывают характер движения планет вокруг Солнца, Свои выводы о траекториях планет немецкий учёный Иоганн Кеплер сделал, основываясь на результатах многолетних астрономических наблюдений датского астронома Тихо Браге за планетой Марс. Прежде считалось, что все небесные тела должны двигаться по идеальным кривым — окружностям, но наблюдения Браге опровергали эту гипотезу. Тогда Кеплер преложил считать что орбитой каждой планеты является эллипс, в одном из фокусов которого находится Солнце. Это утверждение получило название первого закона Кеплера. Ближайшая точка к Солнцу (на рис. 6 точка П) получила название: перигелий, а максимально удалённая от Солнца (на рис. 6 точка А) — афелий.

Второй закон Кеплера описывает скорости движения планет по орбитам, утверждая, что в перигелии скорость планеты максимальна, а по мере приближения к афелию скорость убывает.

Третий закон Кеплера сопоставляет периоды обращения двух планет вокруг Солнца (Т) и средние расстояния от планеты до Солнца (R).

Законы Кеплера изучил Ньютон и не только подтвердил их правильность, но и доказал, что они являются следствием закона всемирного тяготения. Более того, их можно применить не только для движения планет вокруг Солнца, но и для движения спутников планет и даже искусственных небесных тел. В формулировке Ньютона первый закон Кеплера звучит так: под действием силы тяготения одно небесное тело по отношению к другому может двигаться по окружности, эллипсу, параболе или гиперболе.

При различных начальных скоростях, направленных перпендикуляр­но земному радиусу, получаются различные формы орбит искусственных небесных тел: круговая при скорости 7,9 км/с, эллиптическая в диапа­зоне скоростей от 10 км/с до 11,1 км/с, параболическая в диапазоне от 11,1 км/с до 12 км/с и свыше 12 км/с — гиперболическая. Первая космическая скорость – минимальная скорость V1, при достижении которой тело массой m (например, космический корабль), находящееся в гравитационном поле небесного тела массой М (например, Земли), может стать его спутником с круговой траекторией. Для искусственного спутника Земли, движущегося у самой поверхности Земли V1=7,9 км/с. Первая космическая скорость убывает с увеличением расстояния от притягивающего тела.

     Вторая космическая скорость, наименьшая начальная скорость, которую нужно сообщить телу у поверхности Земли, чтобы оно, преодолев действие земного притяжения, навсегда покинуло Землю. V2 примерно 11,2 км/с. Тело, обладающее V2, движется по отношению к Земле по параболической орбите. Вторая космическая скорость является параболической скоростью.

Третья космическая скорость – скорость V3, при превышении которой космический аппарат, запускаемый с Земли, может, преодолев притяжение Земли и Солнца, уйти в межзвездное пространство; V3=16,67 км/с и более.

XX век, став­ший эпохой космонавтики, блестяще подтвердил и эмпирические законы Кеплера, и теоретические выводы Ньютона, так как траектории движения искусственных спутников Земли, полётов к Луне, планетам Солнечной си­стемы рассчитываются на основе этих законов.

20. Какая кривая является траекторией движения Земли вокруг Солнца?            1)парабола        2)гипербола

                                               3) эллипс                  4) окружность

ОТВЕТ:

21. Какое из приведённых ниже утверждений является верным?

А. Скорость искусственного спутника Земли, запущенного со скоро­стью 10,7 км/с, одинакова во всех точках его орбиты.

 Б. Скорость искусственного спутника Земли, запущенного со скоро­стью 10,7 км/с, увеличивается по мере его приближения к перигею.

1) только А          2) только Б    3)иА,иБ    4) ни А, ни Б

ОТВЕТ:

22. По какой траектории может двигаться автоматическая межпланетная станция, чтобы совершить полёт на Марс? Ответ обоснуйте. Начертите схему запуска.

(Солнце, Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун,  Плутон?).