Тематическая акция «Путешествие по Солнечной системе» (в рамках "Дня космонавтики")

Тематическая акция «Путешествие по Солнечной системе» Целевая группа — 5-9 классы. Цель: знакомство с Солнечной системой. Задачи: 1. Познакомить учащихся с планетами Солнечной системы 2. В эмоциональной форме познакомить с некоторыми особенностями планет. 3. Развивать умение учащихся выражать эмоции на языке тела. Учащиеся разбиваются на команды и отправляются в путешествие по станциям. В соответствии с особенностями пролетаемой планеты на каждой станции (планете) группы выполняют задание, получая определенное количество очков. Победитель определяется по сумме очков. Для объективности оценивания сценки могут быть записаны на видео, которое впоследствии можно будет показать участникам конкурса. 1 станция Меркурий. Особенность Меркурия — наличие терминатора, линии, разделяющей дневную и ночную стороны. Поскольку на Меркурии 3 световых дня равны 2 его годам, то он вращается относительно Солнца очень медленно. При этом температура освещенной поверхности достигает +427ºС, а темной поверхности -173ºС. Участнику конкурса предлагаются две кастрюли с водой: одна с холодной, другая с горячей. Нужно опустить одну руку в одну кастрюлю, другую — в другую и описать свои ощущения на терминаторе Меркурия. Рассказ должен продолжаться не менее минуты, за недостающие секунды начисляются штрафные очки. Конкурс оценивается по следующим критериям (по каждому — 1-3 41 балла): 1. Связность сообщения 2. Эмоциональность 3. Неожиданность ассоциаций. 2 станция Венера. Особенность — парниковый эффект, сильные ветры, высокая температура поверхности. Научное обоснование: Венера классифицируется как землеподобная планета, и иногда её называют «сестрой Земли», потому что обе планеты похожи размерами и составом. Однако условия на двух планетах очень разнятся. Атмосфера Венеры, самая плотная среди землеподобных планет, состоит главным образом из углекислого газа. Поверхность планеты полностью скрывают облака серной кислоты, непрозрачные в видимом свете. Споры о том, что находится под густой облачностью Венеры, продолжались до XX века. В то же время атмосфера Венеры прозрачна для радиоволн, с помощью которых впоследствии и был исследован рельеф планеты. В глубокой древности Венера, как полагают, настолько разогрелась, что подобные земным океаны, которыми, как считается, она обладала, полностью испарились, оставив после себя пустынный пейзаж с множеством плитоподобных скал. Одна из гипотез полагает, что из-за слабости магнитного поля водяной пар (расщеплённый солнечным излучением на элементы) был унесён солнечным ветром в межпланетное пространство. Установлено, что атмосфера планеты и сейчас теряет водород и кислород в соотношении 2:1. Атмосферное давление на поверхности Венеры в 92 раза больше, чем на Земле. Детальное картографирование поверхности Венеры проводилось в течение последних 22 лет, в частности проектом «Магеллан». Поверхность Венеры носит яркие признаки вулканической деятельности, а атмосфера содержит серу. Есть некоторые признаки того, что вулканическая активность на Венере продолжается и сейчас, но доказательств этому не найдено. Поскольку на планете огромное атмосферное давление, бушуют ураганы, носятся тонны пыли, а непрозрачные облака серной кислоты не пропускают солнечный свет, участникам не рекомендуется выходить из космического корабля. Им предлагается ответить на 9 вопросов о Солнечной системе, за каждый из которых может быть засчитано по 1 баллу. Вопрос определяется из списка путем подбрасывания двух игральных кубиков с точками. Список вопросов (всего 21) также нумеруется точками: 1-1, 1-2, 1- 3..., 1-6 и далее 2-2, 2-3... и до 6-6. Для примера показана нумерация первых трех вопросов. ·-· - Сколько планет в Солнечной системе? (после того как в 2006 году Плутон был причислен к малым планетам, в Солнечной системе осталось 8 планет). ·-¨ - На какие две группы делятся планеты Солнечной системы? (планеты земной группы и планеты — гиганты). ·-… - Можно ли увидеть планеты невооруженным глазом? (Да. Планеты, открытые еще во времена античности, а именно, Меркурий, Венера, Марс, Юпитер и Сатурн, можно наблюдать без телескопа). 1-4 — Какие планеты называют гигантами? (Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун). 1-5 — Какая планета Солнечной системы весит больше всех остальных планет и лун вместе взятых? (Юпитер). 1-6 - Назовите самое жаркое место Солнечной системы. (Это центр Солнца. Последние исследования говорят, что температура там составляет 15,6 миллиардов градусов по Цельсию). 2-2 - На поверхности какой планеты Солнечной системы самая высокая температура? (На Венере. Средняя температура там составляет 480 градусов по Цельсию, чего достаточно, чтобы расплавить свинец). 2-3 - Какая планета, кроме Венеры, вращается вокруг Солнца в сторону, противоположную вращению всех других планет? (Уран). 2-4 - Какая планета Солнечной системы, носящая имя греческого бога времени, в 760 раз больше Земли по объему, не способна утонуть даже в керосине? (Сатурн. Его плотность в 7,5 раз меньше, чем земная). 2-5 - Чем отличается метеор от метеорита? (Метеорит — это небесное тело, упавшее на поверхность Земли. Метеоры сгорают, не долетая до Земли, в плотных слоях атмосферы) 2-6 - Как называется явление, при котором Земля попадает в тень, отбрасываемую Луной? (Солнечное затмение). 3-3 - Какая из планет Солнечной системы не просто наклонена по отношению к орбите Солнца, но буквально лежит на боку? (Уран. Этим и объясняются многолетние, в сорок два земных года, дни и ночи на Уране). 3-4 — Зачем космонавты на Луне надевают ботинки с толстой подошвой? (Для устойчивости. Сила тяжести на Луне в 6 раз меньше земной). 3-5 — Какую планету называют Утренней звездой? (Венеру, которую можно наблюдать с утра или вечером. В античности считали, что это разные планеты). 3-6 — Почему Марс называют красной планетой? (Из-за цвета его поверхности). 4-4 — Кто доказал, что Земля вращается вокруг Солнца? (Польский ученый Николай Коперник). 4-5 - К какому событию приурочено празднование Дня космонавтики? (12 апреля 1961 года Ю.А. Гагарин совершил первый космический полет.) 4-6 - Назовите выдающегося конструктора ракетно-космических систем, с именем которого связаны первые победы нашей страны в освоении космоса. (Академик С.П. Королев.) 5-5 — Переведите с древнегреческого слово «планета» (блуждающая). 5-6 — Из какого химического элемента, в основном, состоит Солнце? (из водорода) 6-6 — Мы живем внутри Солнца. Является ли абсурдной эта фраза? (По современным представлениям, мы действительно живем внутри солнечной атмосферы, которая является, например, причиной полярных сияний). 3 станция Земля-Луна. Особенность — двойная планета, спутник с самой большой массой и размерами относительно своей планеты. Научная база конкурса — модель ударного формирования Луны. 4,533 миллиарда лет назад, вскоре после формирования, Земля столкнулась с протопланетой Тейя. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото-Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения. Из компьютерной модели этого события был сделан вывод, что Луна приобрела свою сферическую форму в период от одного года до ста лет после столкновения. Свидетельствуют о таком столкновении собранные экипажами космических аппаратов «Аполлон» образцы лунных пород, которые по составу изотопов кислорода почти идентичны веществу земной мантии. При химическом исследовании этих образцов не обнаружено ни летучих соединений, ни лёгких элементов; предполагается, что они были «выпарены» при чрезвычайно сильном нагреве, сопутствовавшем образованию этих пород. Сейсмометрией на Луне были измерены размеры её железо-никелевого ядра, которое оказалось меньше, чем предполагается другими гипотезами образования Луны (например, гипотезой одновременного формирования Луны и Земли). В то же время, такой малый размер ядра хорошо вписывается в теорию столкновения, в которой считается, что Луна сформировалась в основном из выброшенного при ударе более легкого вещества мантии Земли и столкнувшегося с нею тела, в то время как тяжёлое ядро этого тела погрузилось и слилось с ядром Земли. Также предполагается, что наклон земной оси и само вращение Земли — результат именно этого столкновения. Участникам конкурса предлагается изобразить сценку, описывающую процесс столкновения Земли и Тейи. Ведущий зачитывает текст, участники изображают происходящее, например: Действующие лица: Солнце, Земля, Тейя, Луна, легкие химические элементы. Ведущий: 4,5 миллиарда лет назад Земля спокойно вращалась вокруг Солнца на своей орбите. Вдруг, откуда ни возьмись, на ее пути возникла протопланета Тейя. Небесные тела столкнулись. Удар пришёлся не по центру, а под углом (почти по касательной). В результате большая часть вещества ударившегося объекта и часть вещества земной мантии были выброшены на околоземную орбиту. Из этих обломков собралась прото - Луна и начала обращаться по орбите с радиусом около 60 000 км вокруг Земли. Земля в результате удара получила резкий прирост скорости вращения (один оборот за 5 часов) и заметный наклон оси вращения. Предполагается, что легкие элементы лунных пород были «выпарены» при чрезвычайно сильном нагреве, сопутствовавшем их образованию. Конкурс оценивается по следующим критериям: 1. Выразительность образа. 2. Оригинальность. 3. Командная работа. 4 станция Марс. Особенность — наиболее вероятная планета для колонизации. Научное обоснование конкурса: Создание космического корабля для полёта к Марсу — сложная задача. Одной из главных проблем является защита космонавтов от потоков частиц солнечной радиации. Предлагается несколько путей решения этой задачи, например, создание особых защитных материалов для корпуса или даже разработка магнитного щита, подобного по механизму действия планетарному. Для общения с потенциальными колониями может использоваться радиосвязь, которая имеет задержку 3—4 мин в каждом направлении во время максимального сближения планет (которое повторяется каждые 780 дней) и около 20 мин при максимальном удалении планет. Наилучшие места для колонии тяготеют к экватору и низменностям. В первую очередь это: • впадина Эллада — имеет глубину 8 км, и на её дне давление наивысшее на планете, благодаря чему в этой местности наименьший уровень фона от космических лучей на Марсе. • Долина Маринера — не столь глубока, как впадина Эллада, но в ней наибольшие минимальные температуры на планете, что расширяет выбор конструкционных материалов . Хотя до сих пор проектирование марсианских колоний не зашло дальше эскизов, из соображений близости к экватору и высокого атмосферного давления их обычно планируют основывать в разных местах долины Маринера. Каких бы высот в будущем ни достиг космический транспорт, законы сохранения механики определяют высокую цену доставки грузов между Землёй и Марсом, и ограничивают периоды полётов, привязывая их к планетарным противостояниям. Высокая цена доставки и 26-месячные межполётные периоды определяют требования: • Гарантированное трёхлетнее самообеспечение колонии (дополнительные 10 месяцев на полёт и изготовление заказа). Это возможно только при условии накопления конструкций и материалов на территории будущей колонии до первоначального прилёта людей. • Производство в колонии основных конструкционных и расходных материалов из местных ресурсов. Участникам конкурса предлагается в течение 3 минут сделать проект межпланетной базы. Ситуация осложняется тем, что рисовать все должны на одном листе ватмана и одновременно. Выдаются фломастеры по числу участников. Конкурс оценивается по следующим критериям (до 3 баллов каждый): 1. Передача образа. 2. Оригинальность. 3. Командная работа. 5 станция — пояс астероидов. Своеобразной предысторией начала изучения пояса астероидов можно считать открытие зависимости, приблизительно описывающей расстояния планет от Солнца, получившей название правила Тициуса — Боде. Суть правила заключается в том, что расположение орбит планет Солнечной системы может быть приблизительно описано эмпирической формулой вида: ai=0,4+0,3*2i-2 где i — порядковый номер планеты (при этом для Меркурия следует полагать i=-∞, а i=5 никакой известной планете не соответствует, зато соответствует расстоянию до пояса астероидов). Впервые оно было сформулировано и опубликовано немецким физиком и математиком Иоганном Тициусом ещё в 1766 году, но несмотря на то, что ему, с указанными оговорками, удовлетворяли все шесть известных на то время планет (от Меркурия до Сатурна), правило долго не привлекало внимания. Так продолжалось до тех пор, пока в 1781 году не был открыт Уран, большая полуось орбиты которого точно соответствовала предсказанной данной формулой. После этого Иоганн Элерт Боде высказал предположение о возможности существования пятой от Солнца планеты между орбитами Марса и Юпитера, которая, согласно данному правилу, должна была находиться на расстоянии 2,8 а. е. и при этом до сих пор не была обнаружена. Открытие Цереры в январе 1801 года, причём именно на указанном расстоянии от Солнца, привело к усилению доверия к правилу Тициуса — Боде среди астрономов, которое сохранялось вплоть до открытия Нептуна. Участникам конкурса выдаются бадминтонные ракетки и предлагается собрать в мешок воздушные шарики. Таким образом они из астероидов воссоздают планету Фаэтон, орбита которой находилась между орбитами Марса и Юпитера. Необходимо сообщить участникам, что это устаревшее представление, и сейчас доказано, что никакой планеты Фаэтон на самом деле не существовало. Конкурс оценивается по времени, по итогам прохождения всех команд. Худшая команда получает 1 очко, вторая - 2 и так далее в соответствии с количеством команд. Первоначально в маршрутный лист вписывается время. 6 станция Юпитер. Особенность — Большое красное пятно, большой атмосферный вихрь. БКП было открыто Джованни Кассини в 1665 году. Деталь, отмеченная в записях Роберта Гука 1664 года, также может быть идентифицирована как БКП. До полёта «Вояджеров» многие астрономы полагали, что пятно имеет твёрдую природу. БКП представляет собой гигантский ураган-антициклон, размерами 24 — 40 тысяч км в длину и 12 — 14 тысяч км в ширину (существенно больше Земли). Размеры пятна постоянно меняются, общая тенденция — к уменьшению; 100 лет назад БКП было примерно в 2 раза больше и значительно ярче. Тем не менее, это все ещё самый большой атмосферный вихрь в Солнечной системе. Пятно расположено примерно на 22° южной широты и перемещается параллельно экватору планеты. Кроме того, газ в БКП вращается против часовой стрелки с периодом оборота около 6 земных суток. Скорость ветра внутри пятна превышает 500 км/ч. Верхний слой облаков БКП находится примерно на 8 км выше верхней кромки окружающих облаков. Температура пятна несколько ниже прилегающих участков и составляет около −160°C. При этом центральная часть пятна на несколько градусов теплее её периферийных частей. Красный цвет БКП пока ещё не нашёл однозначного объяснения. Возможно, такой цвет придают пятну химические соединения, включающие фосфор. На стене висит круг, представляющий из себя Юпитер, рядом — изображение Юпитера с красным пятном. Участнику конкурса выдается красный мячик, ему завязывают глаза, раскручивают, отпускают. По указаниям команды он должен приложить мячик к месту, где должно быть красное пятно. Конкурс оценивается по следующим критериям (до 3 баллов): 1. Слаженность действий команды. 2. Точность попадания. 7 станция Сатурн. Особенность — кольца. Существует 3 основных кольца, названных A, B и C. Они различимы без особых проблем с Земли. Есть и более слабые кольца – D, E, F. При ближайшем рассмотрении колец оказывается великое множество. Между кольцами существуют щели, где нет частиц. Та из щелей, которую можно увидеть в средний телескоп с Земли (между кольцами А и В), названа щелью Кассини. В ясные ночи можно даже увидеть менее заметные щели. Внутренние части колец вращаются быстрее внешних. Объявляется конкурс на лучший Сатурн. Участнику конкурса выдается 3 обруча и предлагается крутить их на талии одновременно. Конкурс оценивается по времени, по итогам прохождения всех команд. Худшая команда получает 1 очко, вторая - 2 и так далее в соответствии с количеством команд. Первоначально в маршрутный лист вписывается время. 8 станция Уран. Особенность — вращение «лежа». Научное обоснование конкурса: Плоскость экватора Урана наклонена к плоскости его орбиты под углом 97,86° — то есть планета вращается ретроградно, «лёжа на боку слегка вниз головой». Это приводит к тому, что смена времён года происходит совсем не так, как на других планетах Солнечной системы. Если другие планеты можно сравнить с вращающимися волчками, то Уран больше похож на катящийся шар. Такое аномальное вращение обычно объясняют столкновением Урана с большой планетезималью на раннем этапе его формирования. В моменты солнцестояний один из полюсов планеты оказывается направленным на Солнце. Только узкая полоска около экватора испытывает быструю смену дня и ночи; при этом Солнце там расположено очень низко над горизонтом — как в земных полярных широтах. Через полгода (уранианского) ситуация меняется на противоположную: «полярный день» наступает в другом полушарии. Каждый полюс 42 земных года находится в темноте — и ещё 42 года под светом Солнца. В моменты равноденствия Солнце стоит «перед» экватором Урана, что даёт такую же смену дня и ночи, как на других планетах. Очередное равноденствие на Уране наступило 7 декабря 2007 года и сейчас мы будем праздновать это событие. Поскольку равноденствие ассоциируется с карнавалом, участникам конкурса предлагается вспомнить, а через 5 минут спеть и показать песню о космосе. Конкурс оценивается по следующим критериям: 1. Содержание. 2. Слаженность команды. 3. Соответствие визуального ряда тексту. 9 станция Нептун. Открыта «на кончике пера». Научное обоснование: Урбен Леверье в 1845—1846 годы провёл свои расчёты. Ему удалось убедить астронома Берлинской обсерватории Иоганна Готтфрида Галле заняться поисками планеты. Генрих д’Арре, студент обсерватории, предложил Галле сравнить недавно нарисованную карту неба в районе предсказанного Леверье местоположения с видом неба на текущий момент, чтобы заметить передвижение планеты относительно неподвижных звёзд. Планета была обнаружена в первую же ночь примерно после одного часа поисков. Вместе с директором обсерватории Иоганном Энке в течение двух ночей они продолжили наблюдение участка неба, где находилась планета, в результате чего им удалось обнаружить её передвижение относительно звёзд и убедиться, что это действительно новая планета. Нептун был обнаружен 23 сентября 1846 года, в пределах 1° от координат, предсказанных Леверье, и примерно в 12° от координат, предсказанных Адамсом. Поскольку Нептун был открыт на кончике пера, займемся и мы расчетами. Рассчитайте, сколько вы будете весить на Нептуне, зная, что сила тяжести на нем в 1,17 раза больше, чем на Земле. 3 участника конкурса могут принести команде по 3 балла. Материал для научного обоснования конкурсов взят с соответствующих страниц википедии.