урок по астрономии

Уроки 34—35. Урок-конференция

«Одиноки ли мы во Вселенной?»

Цели уроков

Личностные: участвовать в дискуссии по проблеме существования внеземной жизни во Вселенной; формулировать собственное мнение относительно проблемы существования жизни вне Земли; аргументировать собственную позицию относительно значимости поиска разума во Вселенной; доказы- вать собственную позицию относительно возможностей космонавтики  и  радиоастрономии  для  связи с  другими  цивилизациями;  проявлять  готовность к принятию иной точки зрения, уважительно относиться к мнению оппонентов в ходе обсуждения спорных проблем относительно поиска жизни во Вселенной.

Метапредметные: характеризовать средства современной науки в целом и ее различных областей (астрономии, химии, физики, биологии, географии),

позволяющие осуществлять поиск жизни на других планетах Солнечной системы и экзопланетах; использовать знания из области химии для объяснения особенностей сложных органических соединений.

Предметные: использовать знания о методах исследования в астрономии; характеризовать современное состояние проблемы существования жизни во Вселенной, условия, необходимые для развития жизни.

Основной материал

Ранние идеи существования внеземного  разума. Представление идей внеземного разума в работах ученых, философов и писателей-фантастов. Биологическое содержание термина «жизнь» и свойства живого. Биологические теории возникновения жизни. Уникальность условий  Земли  для  зарождения  и развития жизни. Методы поиска планет, населен- ных разумной жизнью. Радиотехнические методы поиска сигналов разумных существ. Перспективы развития идей о внеземном разуме и заселении других планет.

Методические акценты урока. В рамках определенной темы урока его цели в большей мере ориентированы на систематизацию и комплексное применение знаний из всего курса астрономии, а также смежных дисциплин. Ход урока можно представить как дискуссию двух групп — поддерживающих идею по- иска внеземных цивилизаций и считающих нецеле- сообразным осуществлять этот поиск. В структуре конференции важно выделить три этапа: вводный (общие характеристики проблемы внеземных форм жизни и разума); основной (научные основы поиска жизни во Вселенной); заключительный (перспективы развития идей о внеземных цивилизациях).

На вводном этапе конференции важно сделать следующие акценты.

1.  Объективность оснований для поиска внеземных цивилизаций — материальное единство Вселен- ной и возможность ее познания, эволюция материи как ее свойство; типичность Солнца как звезды.

2.  Необходимость разделения двух понятий: поиск внеземных форм жизни и поиск внеземных цивилизации как общества разумных существ на других планетах.

3.  Существование идей о множественности миров с глубокой древности, представленные в религиозных и философских работах.

Далее рассматриваются основные идеи представлений о внеземных цивилизациях в работах крупных мыслителей (сообщения групп 1 и 2: «Идеи множественности миров в работах Дж. Бруно», «Идеи существования внеземного разума в работах философовосмистов»). Учитывая, что учащимся доста- точно сложно осмыслить и ознакомиться с работами ученых-философов, важно после выступления групп резюмировать их сообщения.

Русский космизм — учение о неразрывном единстве человека, Земли, космоса, о космической при- роде человека и его безграничных возможностях по освоению космоса, возникшее в начале ХХ в. в Западной Европе, но наибольшее распространение по- лучившее в России. Причина — особенности разви- тия русской философии, стремившейся представить человека не атомарным существом, а личностью, обладающей всем богатством индивидуальности и вместе с тем неразрывно связанной со всеобщим. Источником возникновения явились религия (нравственные постулаты христианства, идея о братстве всех людей, о единстве человека и Бога), естествен- но-научные предпосылки (помощь человеку оказывается благодаря опоре на человеческий разум, науку, технику), исторические корни (национальные особенности — теоретическое и духовное единство, идея русской соборности, единения).

В работах В. С. Соловьева, Н. А. Умова, К. Э. Ци-

олковского, В. И. Вернадского, П. А. Флоренского, А. Л. Чижевского были подняты проблемы единства человека с космосом, космической природы человека и масштабов его деятельности. Концепции космизма во многом опирались на эволюционные воз- зрения. В русском космизме представлены две тенденции: космизм, опирающийся на фантастику, или

теологию, и космизм, связанный с прогрессом есте- ствознания.

В «Космической философии» К. Э. Циолковско- го — научно-технические проекты освоения других планет, так как, согласно идее мыслителя, Космос заполнен различными формами жизни, а вся материя наделена свойствами чувствительности и одушевленности: в высокообразованном существе ато- мы мыслят, в неорганической сфере спят, ожидая своего часа. На этом каркасе он выстроил космиче- скую философию: земная жизнь и разум не единственные в космосе; Вселенная безгранична, а жизнь гораздо совершеннее; с течением времени будет образован союз всех разумных высших существ. Земле отводится особая роль, так как она относится к лучшим плодам, которым было дано право самостоятельного развития. Личная задача К. Э. Циол- ковского — в помощи землянам в расселении. Раке- ты — не самоцель, а метод проникновения в глубины космоса: со временем человечество станет разумным животным-растением, перерабатывая энергию.

Логичным  продолжением  является представление   сообщения   учащихся   (сообщение   группы   3

«Проблема внеземного разума в научно-фантастической литературе») о предполагаемых формах проявления контактов с внеземным разумом. Основным итогом данного выступления необходимо сделать мысль о необходимости нравственного анализа людьми собственной жизни, вдумчивого и бережного отношения к окружающему миру, ответственности за собственные поступки.

Следующий этап конференции включает вопросы межпредметного плана, характеризующие связь астрономии и биологии.

Используя знания из общей биологии, сформулировать биологическое понимание термина «жизнь» и перечислить основные свойства живого.

Кратко обобщить сведения учащихся о существующих гипотезах происхождения жизни на Земле, лишь упомянув креационизм, самопроизвольное за- рождение жизни и теорию стационарного состояния, несколько более подробно коснуться панспермии и биохимической эволюции.

В рамках гипотезы панспермии существуют факты, поддерживающие данную теорию: данные спектрального анализа подтверждают наличие в плотных молекулярных облаках нашей Галактики нескольких классов типичных органических соединений, являющихся исходным материалом, из которого образуются аминокислоты и азотистые основания; аминокислоты обнаружены в некоторых метеоритах; в лабораторных исследованиях доказана высокая устойчивость спор и семян растений к неблагоприятным воздействиям.

В основе теории биохимической эволюции, предложенной независимо двумя учеными — советским химиком А. И. Опариным и английским биологом Дж. Б. С. Холдейном, предположение: на ранних этапах развития Земли существовал продолжитель- ный период, в течение которого абиогенным путем образовывались органические соединения. Источником для них служило ультрафиолетовое излучение Солнца, которое не задерживалось озоном, отсутст- вовавшим в атмосфере древней Земли. Синтезиро- ванные органические соединения в течение десятков миллионов лет накапливались в древнем океане, образуя «первичный бульон», в котором возникла жизнь в виде примитивных организмов — пробионтов. Сформулированная позже теория биопоэза включает три основные стадии возникновения жизни (абиогенное возникновение органических мономеров, образование биологических полимеров, формирование мембранных структур и первичных организмов). Данная теория подтверждается рядом фактов: в 1953 г. осуществлен эксперимент, в котором смоделированы условия, существовавшие на Земле 4 млрд лет назад, и в сконструированной установке получены органические соединения.

Сегодня                         самозарождение        жизни        невозможно:

в условиях кислородной атмосферы Земли органические соединения быстро разрушаются, а существующее  огромное  количество  гетеротрофных  организмов используют любое скопление органических веществ для своего питания.

Последнее положение позволяет перейти к следующему элементу основного этапа конференции — конкретизации уникальности астрофизических условий, в которых зарождалась, развивалась и развивается Земля, в которых сегодня существует биологическая жизнь на планете.

Важно представить сообщение о поиске экзопланет в других звездных системах (сообщение группы 4 «Методы поиска экзопланет»). По итогам выступления учащихся важно акцентировать их внимание на том, что методы поиска экзопланет ранее рассматривались в теме «Переменные и нестационарные звезды», где в рамках рассмотрения значения переменных и нестационарных звезд для науки указывалось на обнаружение планет и планетных систем. В рамках текущего урока важно опираться на весь комплекс знаний и навыков учащихся, обобщив методы поиска экзопланет в виде таблицы.

Окончание табл.

В ходе раскрытия учащимися данного аспекта важно подчеркнуть, что с декабря 2007 г. ведутся наблюдения на европейском спутнике «COROT», телескоп которого оснащен чувствительным фотометром и осуществляет поиск планет методом прохождений. В 2009 г. на гелиоцентрическую орбиту выведен спутник «Кеплер», способный непрерывно измерять блеск более 100 тыс. звезд. К концу 2010 г. в каталоге экзопланет содержалось уже около 500 объектов, претендующих на название «планета». Почти все они — ближайшие галактические соседи. В рамках проекта «Озма» 1960 г. от ближайшей из открытых экзопланет (возле звезды  Эридан) ученые пытались поймать сигнал внеземных цивилизаций. Вторым объектом поиска была звезда  Кита, но у нее планеты пока не найдено. Основную проблему составляет поиск планет земного типа, в то время как регистрировать планеты, подобные горячим Юпитерам, значительно легче и в числе открытых планет они преобладают.

Логичным переходом на данном этапе является рассмотрение вопроса о направлениях научного поиска внеземных цивилизаций — путем исследования радиоизлучений из космоса на различных частотах с целью поиска сигналов искусственного происхождения, посланных обитателями других миров, а также поиском органических веществ и различных форм жизни с использованием космических аппара- тов. В рамках первого направления представляется сообщение группы 5 «История радиопосланий зем- лян» и группы 6 «История поиска радиосигналов разумных цивилизаций».

На заключительном этапе важно обратить внимание учащихся на то, что в 1960 г. профессор астрономии и астрофизики калифорнийского университета Санта-Круз Фрэнк Дональд Дрейк предложил формулу (уравнение Дрейка) оценки числа цивилизаций в нашей Галактике, с которыми человечество могло бы вступить в контакт. Дрейк оценил вероятность установления контакта с иной цивили- зацией как десять шансов из ста. Большинство астрономов склоняются к среднему параметру, возникающему из «канонического» вида уравнения Дрейка при подстановке самых современных данных, полученных космическим телескопом «Хаббл». Такие взвешенные оценки показывают, что жизнь теоретически может существовать на сотнях тысяч небесных тел. Далее предлагается сообщение группы 7

«Методы теоретической оценки возможности обнаружения внеземных цивилизаций на современном этапе развития землян».

Значимым является представление учащимися сообщения о проектах, направленных на сохранение земных форм жизни в будущем с учетом естественной эволюции Солнца (сообщение группы 8 «Проекты переселения на другие планеты»).

В завершение занятия необходимо предоставить учащимся возможность высказать свою позицию относительно темы конференции.

Если останется время, можно в завершение конференции предложить учащимся выполнить задания.

1.  В 1974 г. было отправлено в сторону шарового скопления в созвездии Геркулеса (расстояние 7000 пк) радиопослание нашим братьям по разуму. Когда земляне, в лучшем случае, получат ответ?

2.  Опираясь на знания из области астрономии и биологии, а также на знания, полученные в ходе занятия, сформулируйте доводы в пользу и против существования жизни и разума во Вселенной.

3.  Охарактеризуйте условия, соответствующие требованиям к зарождению жизни, существующие на одной из планет-спутников в Солнечной системе — Европе.

Также, учитывая, что учащиеся уже владеют данными знаниями, обладают навыками характеристики астрофизических параметров планеты, можно предложить им в нескольких группах параллельно выполнить следующие задания.

1.  Перечислите астрономические условия, уникальные для Земли как планеты Солнечной системы, позволившие возникнуть и развиться органической жизни.

2.           Какие планеты в Солнечной системе могли обладать органической жизнью и при каких условиях? При выполнении задания используйте знания, полученные ранее в курсе астрономии, а также данные учебника (с. 211—212).

Интернет-ресурсы

http://www.e-reading.club/bookreader.php/ 65742/Shklovskiy_-_Vselennaya,_zhizn,_razum. html — Вселенная. Жизнь. Разум.

https://www.youtube.com/watch?v=u6mSrU6- ldJ8 — Возникновение жизни на Земле.

https://www.youtube.com/watch?v=2xrG0d- 2tQsE — Биография планеты.

Скачано с www.znanio.ru