Вводный урок по астрономии 10 класс

Литература:

1. Н. П. Пришляк. АСТРОНОМИЯ. 11 кл. Учебник для общеобразовательных учебных заведений.   
2. Воронцов-Вельяминов Б. А. Астрономия: Учеб. для 11 кл. сред. шк. - 18-е изд. - М.: Просвещение, 1989.   
3. Астрономия: учебное пособие для 11-го кл. общеобразоват. учреждений. И.В. Галузо, В.А. Голубев, А.А. Шимбалев. — Минск: Нар. асвета, 2009.  

 

1. ПРЕДМЕТ АСТРОНОМИИ 1. Что изучает астрономия. Связь астрономии с другими науками, ее значение. Астрономия 1 - наука, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем. Накопленные ею знания применяются для практических нужд человечества. Астрономия является одной из древнейших наук, она возникла на основе практических потребностей человека и развивалась вместе с ш1ми. Элементарные астрономические сведения были известны уже тысячи лет назад в Вавилоне, Египте, Китае и применялись народами этих стран для измерения времени и ориентировки по сторонам горизонта. И в наше время астрономия используется для определения точного времени и географических координат (в навигации, авиации, космонавтике, геодезии, картографии). Астрономия помогает исследованию и освоению космического пространства, развитию космонавтики и изучению нашей планеты из космоса. Но этим далеко не исчерпываются решаемые ею задачи. Наша Земля является частью Вселенной. Луна и Солнце вызывают на ней приливы и отливы. Солнечное излучение и его изменения влияют на процессы в земной атмосфере и на жизнедеятельность организмов. Механизмы влияния различных космических тел на Землю также изучает астрономия. Курс астрономии завершает физико-математическое и естественнонаучное образование, получаемое вами в школе. Современная астрономия тесно связана с математикой и физикой, с биологией и химией, с географией, геологией и космонавтикой. Используя достижения других наук, она в свою очередь обогащает их, стимулирует их развитие, выдвигая перед ними все новые задачи. Изучая астрономию, необходимо обращать внимание на то, какие сведения являются достоверными фактами, а какие - научными предположениями, которые со временем могут измениться. Астрономия изучает в космосе вещество в таких состояниях и масштабах, какие неосуществимы в лабораториях, и этим расши1 Это слово происходит от двух греческих слов: а стр он - светило, звезда и н 6 м о с - закон. ряет физическую картину мира, наши представления о материи. Все это важно для развития диалектико-материалистического представления о природе. Предвычисляя наступление затмений Солнца и Луны, появление комет, показывая возможность естественнонаучного объяснения происхождения и эволюции Земли и других небесных тел, астрономия подтверждает, что предела человеческому познанию нет. В прошлом веке один из философов-идеалистов, доказывая ограниченность человеческого познания, утверждал, что, хотя люди и сумели измерить расстояния до некоторых светил, они никогда не смогут определить химический состав звезд. Однако вскоре был открыт спектральный анализ, и астрономы не только установили химический состав атмосфер звезд, но и определили их температуру. Несостоятельными оказались и многие другие попытки указать границы человеческого познания. Так, ученые сначала теоретически оценили температуру лунной поверхности, затем измерили ее с Земли при помощи термоэлемента и радиометодов, потом эти данные были подтверждены приборами автоматических станций, созданных и посланных людьми на Луну. 2. Масштабы Вселенной. Вы уже знаете, что естественный спутник Земли - Луна является ближайшим к нам небесным телом, что наша планета вместе с другими большими и малыми планетами входит в состав Солнечной системы, что все планеты обращаются вокруг Солнца. В свою очередь Солнце, как и все звезды, видимые на небе, входит в состав нашей звездной системы - Галактики. Размеры Галактики так велики, что даже свет, распространяющийся со скоростью 300 ООО км/с, проходит расстояние от одного ее края до другого за сто тысяч лет. Подобных галактик во Вселенной множество, но они очень далеки, и мы невооруженным глазом можем видеть лишь одну из них - туманность Андромеды. Расстояния между отдельными галактиками обычно в десятки раз превосходят их размеры. Чтобы яснее представить себе масштабы Вселенной, внимательно изучите рисунок 1. Звезды являются наиболее распространенным типом небесных тел во Вселенной, а галактики и их скопления - ее основными структурными единицами. Пространство между звездами в галактиках и между галактиками заполнено очень разреженной материей в виде газа, пыли, элементарных частиц, электромагнитного излучения, гравитационных и магнитных полей. Изучая законы движения, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем, астрономия дает нам представление о строении и развитии Вселенной в целом. Проникнуть в глубины Вселенной, изучить физическую природу небесных тел можно при помощи телескопов и других приборов, которыми располагает современная астрономия благодаря успехам, достигнутым в различных областях науки и техники.
2. АСТР МИЧ ЕС КИ Е АБЛ ДЕНИЯ И ЕЛЕСКО ПЫ 1. ел коп . Основным астрономическим прибором является тел ее коn. Назначение телескопа - собрать как можно больше света от исследуемого объекта и (при визуаль ых наблюдениях) увеличить его видимые )'lГЛовые размеры. Основной оптической частью телескопа служит объект и в, который собирает свет и создает изображение источника . Если объекти в телескопа представляет собой линзу или систему линз, то телескоп называют рефрактором (рис. 2), а если вогнутое зеркало - то рефлектором (рис. 3). Собираемая телескопом световая энергия зависит от размеров объектива . ем боль е площадь его поверхности, тем более слабые светящиеся объекты можно наблюдать в телескоп. В рефракторе лучи, пройдя через объектив, преломляются и образуют изображение объекта в фокальной плоскости (рис. 4, а) . В рефлек оре J1учи от вогнуто о зеркала отражаются и потом так же собираются в фокальной плоскости (рис. 4, б). зображение небесного объекта, построенное объективом, можно либо рассматривать через линзу, называемую о к ул яр ом, либо фотографировать. При изготов ении объектива телескопа стремятся свести к минимуму все искажения, которыми неизбежно обладает изображение объектов. ростая линза сильно искажает и окрашивает края изображения. Для уменьшения этих недостатков объек ив изготовляют из неско ьких инз с разной кривизной поверхностей и из разных сортов стек а. ПоверхРис. 2. Телескоп- ефракто . НОСТИ ВОГНУТОГО СТеКЛЯН ОГО 6 зеркала, которая серебрится или алюминируется, придают для уменьшения искажения не сфер ич ескую, а параболичес кую форму. Советский оптик Д. Д. Максутов разработал систему телескопа, назы аемую мен и сков ой. Она соединяет в себе достоинства рефрактора и рефлектора. По этой системе устроена одна из моделей школьного телескопа. Тонкое выпукло-вогнутое стекло мен и с к - исправляет искажения, даваемые большим сферическим зеркалом. Лучи, отра зившиеся от зеркала, отражаются затем от посеР,ебреннплощадки на внутренней поверхности мениска и идут в окуляр (рис. 4,в), роль которого выполняет короткофокусная линза. Существуют и другие телескопические системы. Телескоп увеличивает видимые угловые размеры Солнца, Луны, планет и деталей на них, а также видимые угловые рас­ :стояния между светилами, но звезды в любой телескоп изэа огромной удаленност и видны лишь как светящиеся точки. В телескопе получается обычно перевернутое изображение, но это не имеет никакого значения при наблюдении космических объектов. Введение добавочных линз в окуляр делает телескоп подзорной трубой, дающей прямые изображе ния, но при этом теряется часть света. 7 Рис. 4. Схемы хода лучей в телескопах : а - рефрактор; 6 - рефлектор; в - менисковый телескоп. При наблюдениях в телескоп редко используются увеличения свыше 500 раз. Причина этого - воздушные течения, вызывающие искажения изображения, которые тем заметнее, чем больше увеличение телескопа. Самый большой рефрактор имеет объектив диаметром около 1 м. Диаметр вогнутого зеркала самого большого в мире рефлектора - 6 м. Этот телескоп изготовлен в СССР и установлен в горах Кавказа. Он позволяет наблюдать звезды, в десятки миллионов раз более слабые, чем видимые невооруженным глазом. 2. Особенности астрономических наблюдений. В основе астрономии лежат наблюдения, производимые с Земли и лишь с 60-х годов нашего века выполняемые также из космоса - с автоматических и пилотируемых станций. Наблюдения в астрономии, играя такую же роль, как опыты в физике и химии, имеют ряд особенностей. Первая особенность состоит в том, что астрономические наблюдения в большинстве случаев пассивны по отношению к изучаемым объектам. Мы не можем активно влиять на небесные тела, ставить опыты (за исключением редких случаев), как это делают в других естественных науках. Лишь использование космических аппаратов дало возможность проводить непосредственные исследования на Луне и ближайших планетах. Кроме того, многие небесные явления протекают столь медленно, что наблюдения их требуют громадных сроков; так, например, изменение наклона земной оси к плоскости ее орбиты становится хорошо заметным лишь по истечении сотен лет. Поэтому для нас не потеряли своего значения некоторые наблюдения, производившиеся тысячи лет назад, хотя они и были, по современным понятиям, очень неточными. Вторая особенность. Мы наблюдаем положение не(5~сных тел и их движение с Земли, которая сама находится в движении - вращается вокруг своей оси и .обращается вокруг Солнца. Однако мы, описывая движение небесных тел по отношению к земному наблюдателю, нередко считаем его неподвижным. Например, говорим о восходе и заходе светил, хотя известно, что это происходит вследствие вращения Земли, о годичном движении Солнца по созвездиям, хотя оно является следствием обращения Земли вокруг Солнца. Кроме того, из-за движения Земли вид неба для земного наблюдателя в течение года изменяется. Он зависит не только от того, в каком месте Земли находится наблюдатель, но и от того, в какое время суток и года он наблюдает. Например, когда у нас зимний день, в Южной Америке летняя ночь, и наоборот. Есть звезды, видимые лишь летом или зимой. Третья особенность астрономических наблюдений связана с тем, что все светила находятся от нас очень далеко, так далеко, что ни на глаз, ни в телескоп нельзя решить, какое из

них ближе, какое дальше. Все они кажутся нам одинаково далекими . Поэтому расстояние между объектами на небе (например , между звездами) измеряют углом, образованным лучами , идущими к объектам из точки наблюдения (рис. 5). Такое расстояние называется у гл о вы м и выражается в градусах и его долях . При этом считается, что две звезды находятся недалеко друг от друга на небе, если близки направ ления , по которым мы их видим (например , звезды А Рис. 5. Угловые измерения на небе и И 8, СМ. рис. 5). Возможно, высота светила над rорнзонтом. что ретья звезда С. на небе более екая от , в пр о стран ст в е к А ближ , чем звезда В. Угловое расстояние светила от горизонта h (см. рис. 5) называется высотой светила над горизонтом. Высота светил отсчитывается от 0° (светило находится на горизонте) до 90° (свети о над го овой). Положение светила относительно сторон горизонта (стiРаН света) указывается с помощью второго угла, который называется азимутом и меняется в пределах от О до 360° (отсчет ведется от юга по ходу часовой стрелки) . Измерения высоты светила и его азимута выполняют специальными угломерными оптическими инструментами - теодолитами. Для приближенной оценки угловых расстояний на небе полез но знать, что уг овое расстояние между двумя звездами «ковша» (а и ~. см. рис. 7) Большой Медведицы равно примерно 5°. Видимые размеры небесных объектов также можно выразить в угловых единицах. Например, диаметры Солнца и Луны в угловой мере примерно равны 0,5°. По своему линейному размеру диаметр Солнца больше диа- ? метра Луны примерно в 400 раз. По~ему их угловые диаметры • почти равны? О том. как определяют на основании угловых измерений

Как и любая другая наука, астрономия включает ряд разделов, тесно связанных между собой. Они отличаются друг от друга предметом исследования, а также методами и средствами познания. Рассмотрим возникновение и развитие разделов астрономии в историческом аспекте. Правильное, научное представление о Земле как небесном теле появилось в Древней Греции. Александрийский астроном Эратосфен в 240 г. до н. э. весьма точно определил по наблюдениям Солнца размеры земного шара. Развивающиеся торговля и мореплавание нуждались в разработке методов ориентации, определении географического положения наблюдателя, точном измерении времени исходя из астрономических наблюдений. Решением этих задач стала заниматься практическая астрономия. Гелиоцентрическая система мира Николая Коперника, изложенная в труде «Об обращениях небесных сфер» (1543 г.), дала ключ к познанию Вселенной. Однако веками укоренившееся мнение о неподвижной Земле как центре Вселенной долго не уступало места новому учению. Окончательно утвердил теорию Коперника, получив бесспорные доказательства ее истинности, итальянский физик, механик и астроном Галилео Галилей. Астрономические открытия Галилея были сделаны с помощью простейшего телескопа. На Луне ученый увидел горы и кратеры, открыл четыре спутника Юпитера. Обнаруженная им смена фаз Венеры свидетельствовала о том, что эта планета обращается вокруг Солнца, а не вокруг Земли. Современник Галилея Иоганн Кеплер (будучи ассистентом великого астронома Тихо Браге) получил доступ к высоким по точности результатам наблюдений планет, проводившихся в течение более чем 20 лет. Особое внимание Кеплера привлек Марс, в движении которого обнаружились значительные отступления от всех прежних теорий. После длительных вычислений ученому удалось найти законы движения планет. Эти три закона сыграли важную роль в развитии представлений об устройстве Солнечной системы. Раздел астрономии, изучающий движение небесных тел, получил название небесной механики. Небесная механика позволила объяснить и предварительно вычислить с очень высокой точностью почти все движения, наблюдаемые как в Солнечной системе, так и в Галактике. Рис. 2. Стоунхендж — древняя астрономическая наблюдательная площадка Николай Коперник (1473 —1543) Иоганн Кеплер (1571—1630) Исаак Ньютон (1643 —1727) 8 Раздел I. Введение §1. Предмет астрономии 9 В астрономических наблюдениях использовались все более совершенные телескопы. Зрительная труба Галилея была усовершенствована Кеплером, а затем Христианом Гюйгенсом. Исаак Ньютон изобрел новый вид телескопа — телескоп-рефлектор. С помощью модернизированных оптических приборов были сделаны новые открытия, причем относящиеся не только к телам Солнечной системы, но и к миру слабых и далеких звезд. В 1655 г. Гюйгенс разглядел кольца Сатурна и открыл его спутник Титан. В 1761 г. М. В. Ломоносов открыл атмосферу у Венеры и провел исследование комет. Принимая за эталон Землю, ученые сравнивали ее с другими планетами и спутниками. Так зарождалась сравнительная планетология. Огромные и все увеличивающиеся возможности изучения физической природы и химического состава звезд предоставило открытие спектрального анализа (1859—1862). Детальные исследования темных линий в спектре Солнца, выполненные немецким ученым Йозефом Фраунгофером, стали первым шагом в получении спектральной информации о небесных телах. Быстрое развитие лабораторной спектроскопии и теории спектров атомов и ионов на основе квантовой механики привело к развитию на этой основе физики звезд, и в первую очередь физики звездных атмосфер. В 60-е гг. XIX в. спектральный анализ становится основным методом в изучении физической природы небесных тел. Раздел астрономии, изучающий физические явления и химические процессы, происходящие в небесных телах, их системах и в космическом пространстве, называется астрофизикой. Дальнейшее развитие астрономии связано с усовершенствованием техники наблюдений. Большие успехи достигнуты в создании новых типов приемников излучения. Фотоэлектронные умножители, электронно-оптические преобразователи, методы электронной фотографии и телевидения повысили точность и чувствительность фотометрических наблюдений и еще более расширили спектральный диапазон регистрируемых излучений. Стал доступным для наблюдений мир далеких галактик, находящихся на расстоянии миллиардов световых лет. Возникли новые направления астрономии: звездная астрономия, космология и космогония. Временем зарождения звездной астрономии принято считать 1837—1839 гг., когда независимо в России, Германии и Англии были получены первые результаты в определении расстояний до звезд. Звездная астрономия изучает закономерности в пространственном распределении и движении звезд в нашей звездной системе — Галактике, исследует свойства и распределение других звездных систем. Космология — раздел астрономии, изучающий происхождение, строение и эволюцию Вселенной как единого целого. Выводы космологии основываются на законах физики и данных наблюдательной астрономии, а также на всей системе знаний определенной эпохи. Интенсивно этот раздел астрономии стал развиваться в первой половине ХХ в., после разработки общей теории относительности Альбертом Эйнштейном. Космогония — раздел астрономии, изучающий происхождение и развитие небесных тел и их систем. Поскольку все небесные тела возникают и развиваются, идеи об их эволюции тесно связаны с представлениями о природе этих тел вообще. При исследовании звезд и галактик используются результаты наблюдений многих сходных объектов, возникающих в разное время и находящихся на разных стадиях развития. В современной космогонии широко применяются законы физики и химии. Космогонические гипотезы XVIII—XIX вв. относились главным образом к происхождению Солнечной системы. Затем развитие физики и астрофизики позволило приступить к серьезному изучению происхождения и развития звезд. В 60- х гг. ХХ в. началось исследование происхождения и развития галактик, природа которых была выяснена только в 20- х гг. ХХ в. 4. Астрономические наблюдения. Основным способом исследования небесных объектов и явлений служат астрономические наблюдения. Астрономические наблюдения — это целенаправленная и активная регистрация информации о процессах и явлениях, происходящих во Вселенной. Такие наблюдения выступают основным источником знаний на эмпирическом уровне. Михаил Васильевич Ломоносов (1711—1765) Галилео Галилей (1564—1642) 10 Раздел I. Введение §1. Предмет астрономии 11 На протяжении тысячелетий астрономы изучали положение небесных объектов на звездном небе и их взаимное перемещение с течением времени. Точные измерения положений звезд, планет и других небесных тел дают материал для определения расстояний до них и их размеров, а также для изучения законов их движения. Результатами угломерных измерений пользуются в практической астрономии, небесной механике, звездной астрономии. Для проведения астрономических наблюдений и их обработки во многих странах созданы специальные научно-исследовательские учреждения — астрономические обсерватории. Для выполнения астрономических наблюдений и обработки полученных данных в современных обсерваториях используют наблюдательные инструменты (телескопы), светоприемную и анализирующую аппаратуру, вспомогательные приборы для наблюдений, электронно-вычислительную технику и др. (рис. 3). Оптические телескопы служат для собирания света исследуемых небесных тел и получения их изображения. Телескоп увеличивает угол зрения, под которым видны небесные тела, и собирает во много раз больше света, приходящего от светила, чем невооруженный глаз наблюдателя. Благодаря этому в телескоп можно рассматривать невидимые с Земли детали поверхности ближайших небесных тел, а также множество слабых звезд. После Второй мировой войны начала бурно развиваться радиофизика (физика радиоволн). Усовершенствованные приемники, антенны и оставшиеся после войны радиолокаторы могли принимать радиоизлучение Солнца и далеких космических объектов. Так возникла радиоастрономия — одна из ветвей астрофизики. Внедрение радионаблюдений в астрономию (рис. 4) обогатило ее множеством выдающихся открытий. Новым импульсом в развитии астрономических наблюдений явился выход космических аппаратов и человека в космос. Научные приборы и телескопы, установленные на космических аппаратах, позволили исследовать ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма-излучение Солнца, других звезд и галактик. Эти наблюдения за пределами земной атмосферы, поглощающей коротковолновое излучение, необычайно расшири- ли объем информации о физиче- ской природе небесных тел и их систем. 5. Значение астрономии. Во все времена астрономия оказы- вала большое влияние на прак- тическую деятельность человека, но самое главное ее значение за- ключалось и заключается в формировании научного мировоззрения. Это можно проследить, рассматривая развитие отдельных разделов астрономии. Методы ориентировки, разрабатываемые практической астро- номией, применяются в мореплавании, авиации и космонавти- ке. Требования к точности определения координат небесных объ- ектов (звезд, квазаров, пульсаров) значительно возросли в связи с тем, что по ним ориентируются космические автоматические ап- параты, скорости которых и покоряемые расстояния несоизмери- мы с земными. В связи с освоением тел Солнечной системы воз- никает необходимость составления подробных карт Луны, Марса, Венеры. Работа службы времени также связана с астрономией. В задачи данной службы входят определение, хранение и передача сигналов точного времени, что не потеряло актуальности и сейчас. Атомные часы, точность хода которых достигает 10−13 с, позволяют изучать го- довые и вековые изменения вращения Земли, а значит, вносить по- правки в единицы измерения времени. По мере освоения космического пространства увеличивается число задач, решать которые призвана небесная механика. Одна из них — изучение отклонений орбит искусственных спутников Зем- ли (ИСЗ) от расчетных. Изменение высоты полета ИСЗ над земной поверхностью зависит от средней плотности залегающих пород, что указывает на районы поиска нефти, газа или железной руды. Рис. 3. Небольшой оптический телескоп Рис. 4. 100-метровый радиоте- лескоп обсерватории Грин Бэнк (США) 12 Раздел I. Введение §1. Предмет астрономии 13 Исследование атмосфер тел Солнечной системы помогает лучше познать законы динамики атмосферы Земли, точнее, построить ее модель, а следовательно, увереннее предсказывать погоду. Практический интерес имеют для метеорологов, к примеру, вопросы образования сернистых облаков на Венере, вызывающих «парниковый эффект», или вопросы глобальных марсианских пылевых бурь, охлаждающих поверхность этой планеты. Развитие астрофизики стимулирует разработку новейших технологий. Так, исследование источников энергии Солнца и других звезд подсказала идею создания управляемых термоядерных реакторов. В процессе изучения солнечных протуберанцев родилась идея теплоизоляции сверхгорячей плазмы магнитным полем, создания магнитогидродинамических генераторов. Результаты наблюдений Службы Солнца — международной координирующей сети по регистрации активности Солнца — используются в метеорологии, космонавтике, медицине и других отраслях человеческой деятельности (рис. 5). Наша Земля не изолирована в пространстве, на нее воздействуют частицы и поля, идущие от Солнца и других звезд. Многие звезды в конце своей эволюции взрываются (так называемые сверхновые), выделяя огромное количество энергии в течение нескольких секунд. Так, типичная вспышка сверхновой звезды на расстоянии 60 световых лет способна уменьшить озоновый слой нашей планеты в 20 раз, что в свою очередь приведет к возрастанию в миллион раз потока ультрафиолетового излучения, достигающего Земли. Звездная астрономия изучает частоту, пространственное распределение и типы звезд, приводящих к космическим катастрофам. Земля — это уникальная планета, где в процессе эволюции возникла человеческая цивилизация, и если природа Земли уникальна, то и огромна ответственность людей за ее сохранение. Главные выводы 1. Астрономия — фундаментальная наука, изучающая физические тела, явления и процессы, происходящие во Вселенной. 2. Астрономия состоит из ряда разделов, например небесная механика, сравнительная планетология, астрофизика, космология и др. 3. Основной способ исследования небесных объектов — астрономические наблюдения, выполняемые с помощью современных наземных и космических телескопов. 4. Основное назначение астрономии — формирование научного мировоззрения людей.

ТЕСТ ЗАДАНИЯ

Тесты 1. Какое тело находится в центре геоцентрической системы мира? А. Солнце. Б. Юnитер. В. Сатурн. Г. Земля . . Венера .

2. Какую nланету открыл Коnерник? А. Марс. Б. Сатурн. В. Уран. Г. Землю. д. Юnитер.

 3. Что измеряется световыми годами? А. Время. Б. РасстоянИе до nланет. В. Период обращения. Г. Расстояние до звезд. Д. Расстояние до Земли.

 4. Как nереводится с греческого языка слово планета? . Волосатая звезда. Б. Хвостатая звезда . В. Блуждающая звезда. Г. Туманность. д. Холодное тело .

 S. Какую структуру имеет наша Галактика? . Эллиnтическую. Б. Сnиральную. В. Неnравильную. Г. Шаровидную. Д. Цилиндрическую.

 6. Какая разница между геоцентрической и гелиоцентрической системами мира?

 7. В какой nоследовательности относительно Солнца расnоложены nланеты Солнечной системы? 8. Могут ли существовать тела за пределами орбиты Неnтуна?

9. Что измеряется астрономическими единицами?

 10. Рассчитайте величину (до третьего знака) 1 св . года в километрах.

 11. Вычислите, за какое время свет долетает т Солнца до Земли; Нептуна; границ Солнечной системы. Скорость света считайте равной 300000 км/с.

 Диспуты на предложенные темы 12.

Что такое астрология? По вашему мнению, можно ли считать астрологию наукой?

Задания для наблюдений 13. Самостоятельно найдите на небе яркие звезды, которые обозначены на карте звездного неба . Зарисуйте яркие звезды, расnоложенные у вас над головой . Сравните ваши рисунки с картой звездного неба . К каким созвездиям относятся эти звезды?

 14. Найдите среди ярких звезд такую, которая не обозначена на звездной карте. Это может быть какая то nланета или, возможно, вы открыли новую звезду!

 Ключевые понятия и термины: Астрономическая единица, астрофизика, Галактика, гелиоцентрическая система мира, геоцентрическая система мира, звезда, небесная механика, планета, световой год.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Астрономия как наука и учебный предмет.

1.1 Предмет астрономии, объекты изучения.

Астрономия - наука о Вселенной, изучающая движение, строение, происхожде-

ние и развитие небесных тел и их систем.

Объекты изучения: звёзды, планеты, кометы, метеоры, туманности, галактики,

материя, находящаяся в межзвёздном пространстве.

Изучение происходит в разных диапазонах электромагнитных волн, оптиче-

ском, ультрафиолетовом, рентгеновском, и т.д.

Астрономия имеет три основные задачи:

- Изучение видимых и действительных положений и движения небесных тел в

пространстве, определение их размеров и формы.

- Изучение физического строения небесных тел, т.е. химического состава и фи-

зических условий на поверхности и в недрах небесных тел.

- Исследование происхождения и развития, предсказание дальнейших судеб

отдельных небесных тел и их систем.

Астрономия очень взаимосвязана с математикой, физикой, химией, философи-

ей, биологией.

Нынешний вид астрономия приобрела лишь в 19 - 20 -х веках. До этого она не-

разрывно включала в себя ряд других отраслей знания и была теснее связана с

философией и теологией.

1.2 Разделы астрономии.

Множество объектов и методов астрономии приводит к многочисленности раз-

делов и отдельных направлений в астрономии.

По характеру используемой информации выделяются три основных раздела:

- астрометрия,

- небесная механика,

- астрофизика.

Астрометрия - изучает положение небесных тел и вращение Земли, опираясь

на теоретические и практические методы измерений углов на небе, для чего ор-

ганизуются позиционные наблюдения небесных светил.

Важнейшие цели астрометрии:

- установление систем небесных координат,

- получение параметров, характеризующих наиболее полно закономерности

вращения Земли.

Небесная механика - изучает движение небесных тел под действием тяготения,

разрабатывает методы определения их траекторий на основании наблюдаемых

положений на небе, позволяет рассчитать таблицы их координат на дальнейшее

время (эфемериды), изучает взаимное влияние тел на их движение, рассматри-

вает движение и устойчивость систем небесных и искусственных тел.

 

 

Астрофизика - изучает происхождение (космогония), строение, хим. состав,

физические свойства и эволюцию отдельных небесных тел и систем вплоть до

всей Вселенной в целом (космология).

Основы сферической и практической астрономии.

2 Общие понятия о звёздном небе.

2.1. Созвездия, их число и история возникновения.

Звёзды были объединены в группы с целью ориентировки. Эти группы называ-

ются созвездия.

Созвездия носят различные названия, полученные в разное время, от глубокой

древности до 18 века.

Все зодиакальные созвездия были названы очень давно и затруднительно ска-

зать какими народами. Скорее всего египтянами и халдеями. А может быть на-

родом, жившим раньше их.

Большинство ярких созвездий Северного неба названы в честь древнегреческих

героев или мифических персонажей eщё древними народами.

Созвездия менее яркие названы европейскими астрономами в 16 - 18 веках.

Все невидимые в Европе созвездия Южного полушария названы в эпоху Вели-

ких географических открытий.

Клавдий Птолемей приводит в своём списке 48 созвездий. Звёздный каталог

Птолемея содержит 1026 звёзд.

Невооружённым глазом на небе в Северном полушарии видно около 5000 звёзд.

В телескоп от 1-й до 14 -й величин видно около 77 млн. звёзд.

Созвездия, приведённые Птолемеем:

12 зодиакальных:

Овен, Телец, Близнецы, Рак, Лев, Дева, Весы, Скорпион, Стрелец, Козерог,

Водолей, Рыбы.

36 остальных:

Большая Медведица, Малая Медведица, Дракон, Цефей, Волопас, Север-

ная Корона, Геркулес, Лира, Лебедь, Кассиопея, Персей, Возничий, Змеено-

сец, Змея, Стрела, Орёл, Дельфин, Малый Конь, Пегас, Андромеда, Треуголь-

ник, Кит, Орион, Эридан, Заяц, Большой Пёс, Малый Пёс, Корабль Арго

(Корма, Киль, Паруса), Гидра, Чаша, Ворон, Жертвенник, Центавр, Волк, Юж-

ный Венец, Южная Рыба.

Волосы Вероники присоединены Кононом в эпоху Птолемея. Вероника - жена

короля Птолемея Эвергета.

Жан Байе прибавил 12 новых созвездий Южного неба - Павлин, Тукан, Жу-

равль, Феникс, Рыба-Меч, Летучая Рыба, Южный Змей, Хамелеон, Муха, Рай-

ская Птица, Южный Треугольник, Индеец.

Ян Гевелий в 1690 году добавил 11 созвездий: Жираф, Единорог, Гончие Псы,

Лисичка, Ящерица, Секстант, Малый Лев, Рысь, Щит Собесского.

Августин Ройе в 1679 году добавил 5 созвездий: Голубь, Южный Крест, Малое

Облако, Большое Облако и Муха.

 

Лакайль в 1752 году пытался заполнить пустые места в южном полушарии и

создал 14 новых созвездий: Скульптор, Печь, Часы, Сетка, Резец, Живописец,

Компас, Телескоп, Микроскоп, Столовая Гора, Насос, Октант.

Почобут - Одляницкий поместил в 1777 году Королевского Тельца Понятов-

ского между Орлом и Змееносцем.

Боде ввёл созвездие Регалии Фридриха (подвинув руку Андромеды) и Бранден-

бургский Скипетр.

Лаланд - созвездие Домашней Кошки.

Окончательное число и границы созвездий определены на астрономическом

съезде, который проходил в 1922 году. всё небо было условно разделено на 88

частей.

С 17 столетия отдельные звёзды в созвездиях стали обозначать буквами грече-

ского алфавита.

С VIII века Беда Достопочтенный и другие теологи пытались заменить языче-

ские названия созвездий и вставить христианские. Существуют календари, где

Святой Пётр вместо Овна, Святой Андрей вместо Тельца и др. Большая Медве-

дица - лодка Св. Петра, Малая Медведица - Св. Михаил, Мария Магдалина вме-

сто Кассиопеи, Андромеда - Гроб Господень.

Солнце - Иисус Христос, Луна - Дева Мария. Вышли казусы.

Была попытка заменить 12 зодиакальных созвездий гербами двенадцати знат-

нейших королевских фамилий Европы.

Многие созвездия связаны с легендами. Например, созвездия Андромеды, Кас-

сиопеи, Цефея, Персея и Пегаса связывает греческая легенда о подвиге Персея.

Одно время царём Эфиопии был Цефей. У Цефея была жена Кассиопея и

дочь Андромеда. Как то Кассиопея хвалилась, что она красивее морских нимф.

Нимфы пожаловались богу морей Посейдону и он в наказание послал на Эфио-

пию страшное чудовище - Кита. Кит выходил время от времени из моря на

берег и поедал людей и животных. Царь Цефей испугался и послал гонцов к

оракулу Зевса в Ливию, чтобы узнать, как избавиться от напасти. Оракул отве-

тил, что нужно отдать на съедение чудовищу Андромеду. Долго не хотел этого

делать Цефей, но народ заставил его. Андромеду приковали цепями к скале и

оставили чудовищу.

Но в это время над Эфиопией пролетал на волшебных сандалиях герой Пер-

сей, сын бога Зевса. Он возвращался домой после победы над Медузой, страш-

ной Горгоной, имевшей вместо волос на голове змей. От одного взгляда Меду-

зы живые существа превращались в камень. Персею удалось отрубить ей го-

лову, с помощью волшебного меча, подаренного ему богом Гермесом и щита,

данного Афиной.

Персей полюбил Андромеду и решил спасти её от гибели. Царь Цефей по-

обещал за это свою дочь герою в жёны. Когда из пучин моря выплыло чудо-

вище, Персей взлетел в воздух на крылатых сандалиях и завязался бой. По-

сле долгой схватки, Персей зарубил Кита и освободил Андромеду.

В память о геройском поступке, все персонажи были помещены на небо.

Недалеко от созвездий Персея, Кассиопеи и Андромеды

находятся созвездия Цефея и Кита.

 

 

 

 

Релаксационная пауза.

Учитель: Давайте немного отдохнем и посмотрим, какое отражение «Астрономия» нашла в искусстве. (Презентация. Слайд 8) 

Вы наверняка сможете назвать не одну фантастическую повесть астрономического содержания.

Великие художники писали картины космической тематики. Например, знаменитая «Звездная ночь» Винсента ван Гога с удивительными яркими звездами, изображенными на холсте.

Кто лучше космонавтов знает о космосе? Космонавт Алексей Архипович Леонов в своих картинах отразил неземные виды, которые он наблюдал собственными глазами.

Космическая тема нашла отражение и в «Лунной сонате» гениального Людвига ван Бетховена, которую вы сейчас слышите.

4. Изучение и обобщение материала урока.

Учитель: Астрономия – одна из древнейших естественных наук. Вспомним основные вехи истории «Астрономии». Посмотрите на ленту времени и расскажите о событиях, которые вам известны, о вкладе ученых в развитие астрономической науки. (Презентация. Слайд 9)

Ученики изучают представленную информацию, комментируют. Для перехода к следующей части ленты времени необходимо нажать левой кнопкой мыши на красный треугольник в правой части слайда.

 

 

 

 

 

Для справки: Изучение звездного неба было необходимо людям с самых древних времен. Это был единственный способ ориентации во времени и в пространстве. Появление необходимости определения координат светил способствовало изобретению угломерных инструментов.

Представления о строении Вселенной отличались у различных народов. Земля в основном представлялась как плоский участок суши, расположенный на спинах слонов (китов, черепах…).

Периодические изменения на небе (смена дня и ночи, смена фаз Луны, смена времен года), известные с древнейших времен, способствовали появлению календарей. Первые лунные календари найдены в Сибири и имеют возраст 32000 лет. Тогда же была введена 7-дневная неделя, как период между изменениями фаз Луны.

Необходимость вычислять периоды подъема и спада воды в Ниле около 6000 лет назад способствовала созданию египетского солнечного календаря: год состоял из 365 суток и делился на 3 сезона по 4 месяца в каждом.

Первые обсерватории – зиккураты – представляли собой 3-7 этажные храмы. Такие храмы найдены на территории Древней Месопотамии и Элама.

Легенды, мифы о героях и богах Древней Греции и Древнего Рима отражены в названиях современных созвездий и планет.

Пифагор Самосский: впервые заявил о шарообразности Земли.

Аристотель: признавал шарообразность Земли, Луны и небесных тел; создал собственную геоцентрическую систему мира.

Архимед: сделал первый звездный глобус, который показывал суточное вращение звездного неба, движение планет, фазы Луны, солнечные и Лунные затмения; определил угловой диаметр Солнца; впервые попытался определить размеры Вселенной.

Аристарх: сделал вывод о вращении Земли вокруг Солнца; рассчитал, что Солнце - ближайшая из звезд.

Эратосфен: вычислил размеры Земли;

Гиппарх: ввел географические координаты местности (широту и долготу); составил звездный каталог, включавший 850 звезд (48 созвездий); разделил звезды по блеску на 6 звездных величин; открыл прецессию; оценил расстояние до Луны и Солнца; составил таблицы наблюдений за Луной и планетами; разработал одну из геоцентрических систем мира.

Клавдий Птолемей: попытался создать теорию видимого движения Солнца, Луны и планет; разработал геоцентрическую систему мира.

Николай Коперник: разработал гелиоцентрическую систему мира; получил объяснение смене времен года.

Джордано Бруно: создал свою естественно-философскую картину бесконечной Вселенной с множеством обитаемых планетных миров.

Тихо Браге: главным делом жизни считал повышение точности астрономических наблюдений; построил две обсерватории в которых проводил наблюдения за Марсом и другими объектами с помощью созданных им металлических угломерных инструментов; составил каталог 777 звезд.

Иоганн Кеплер: использовал данные многолетних наблюдений Тихо Браге за движением Марса; сформулировал три закона движения планет.

Галилео Галилей: изобрел телескоп; проводил исследования комет, отметил периодичность в движении комет; открыл горы, моря и кратеры на Луне, 4 наиболее крупных спутника Юпитера; наблюдал пятна на Солнце, фазы Венеры, кольца Сатурна.

Исаак Ньютон: на основе анализа движения планеты Земли и её спутника Луны, образующих единую космическую систему, сформулировал закон Всемирного тяготения; высказал гипотезу о формировании звезд в газопылевых туманностях под действием гравитации; объяснил причины приливов и отливов.

С изобретением телескопа появляется большое число открытий новых объектов Солнечной системы. В частности, трансурановых планет (объектов, расположенных за орбитой Сатурна). Некоторые открытия делались «на кончике пера».

В 1859-62 гг., Роберт Бунзен и Густав Киргхоф разработали основы спектрального анализа, позволившего получать информацию о химическом составе небесных тел. Открытие спектрального анализа привело к появлению нового раздела науки о Вселенной - астрофизики.

Получает развитие внегалактическая астрономия – раздел астрономии, изучающий объекты за пределами нашей галактики. Цефеиды – первые обнаруженные внегалактические объекты – наблюдались Эдвином Хабблом.

Развитие радиофизики привело к новому направлению – всеволновой астрономии. Исследования космических объектов стали проводиться в различных диапазонах длин волн электромагнитного излучения.

Альберт Эйнштейн разработал общую теорию относительности, предсказал существование гравитационных волн. Работал над проблемами космологии (раздел астрономии, изучающий свойства и эволюцию Вселенной в целом).

Реликтовое излучение - космическое фоновое излучение, возникшее в эпоху первичной рекомбинации водорода и равномерно заполняющее Вселенную.

Существование реликтового излучения было теоретически предсказано Георгием Антоновичем Гамовым и рассматривается как одно из главных подтверждений теории Большого взрыва. В 1965 году Арно Пензиас и Роберт Вудроу Вильсон экспериментально обнаружили реликтовое излучение, за что в 1978 году получили Нобелевскую премию.

Константин Эдуардович Циолковский – основоположник теоретической космонавтики. Обосновал возможность космических полетов. Занимался теорией движения реактивных аппаратов.

4 октября 1957 года – запущен первый искусственный спутник Земли. Излучение радиоволн спутником позволило изучать верхние слои ионосферы Земли.

Благодаря развитию космонавтики стали возможны космические эксперименты. В частности, эксперименты, проводимые на борту орбитальных космических станций и исследования поверхностей объектов Солнечной системы. Среди космических экспериментов можно назвать: фотографирование Земли и космоса, исследование влияний условий космического полета на живые организмы, выращивание растений в условиях космического полета и другие.

Космические аппараты, достигшие поверхностей Луны, Марса, Венеры позволили взять пробы грунта, изучить физические условия на планетах.

Обнаружение в 2016 году гравитационных волн положило начало гравитационно-волновой астрономии. За экспериментальное обнаружение гравитационных волн Кип Торн, Райнер Вайсс и Барри Бэрриш в 2017 году получили Нобелевскую премию по физике.

Учитель: Астрономия выросла из философии – науки о природе – и обнаруживает тесные связи с другими науками. (Презентация. Слайд 9)

Учитель: Вот и завершается наше первое знакомство с астрономией. Надеюсь, у вас появилось желание его продолжить, и вы с нетерпением будете ждать следующего урока.

Если у вас остались вопросы, которые вы хотите задать, можете записать их в «Листе работы на уроке» и сдать учителю.

Те учащиеся, кто активно работал на уроке, могут обменять полученные «звезды» на отметку по курсу:

более 10 звезд – «5»;

7-9 звезд – «4»;

4-6 звезд – «3».

При этом, учащиеся имеют право не обменивать звезды и оставить их себе.

Учитель: В заключение, попробуем составить свою расшифровку аббревиатуры АСТРОНОМИЯ. Выберите любую свободную букву и продолжите на листочке слово, характеризующее ваше впечатление от урока или интересный факт, который вы узнали на уроке. Старайтесь, чтобы текст получался связанным.

Учитель раздает по одному листочку на каждый ряд. На листочке в столбик написаны буквы:

А –

С –

Т –

Р –

О –

Н –

О –

М –

И –

Я –

Учащиеся выбирают любую букву и записывают расшифровку. Если число учащихся, сидящих на одном ряду, меньше 10 – учитель предлагает совместно завершить работу. Созданные расшифровки вывешиваются в конце урока на доску.

6. Домашнее задание.

Учитель: Запишите домашнее задание к следующему уроку. (Презентация. Слайд 10)

§ 1 – внимательно прочитать, в случае необходимости изучить дополнительные материалы.

Написать эссе на тему «5 причин изучать Астрономию».

(Учитель делает пояснения к домашнему заданию.)

 

Приложение 1

 

 

 

 

Формы и методы контроля и оценки результатов обучения должны позволять проверять у обучающихся не только сформированность предметных результатов, но и развитие личностных и метапредметных результатов обучения.

 

Результаты (личностные и метапредметные)	Основные показатели оценки результата		Формы и методы контроля и оценки
Личностные результаты
чувство гордости и уважения к истории и достижениям отечественной физической науки;	- проявление гражданственности, патриотизма; - знание истории своей страны; - демонстрация поведения, достойного гражданина РФ		Интерпретация результатов наблюдений за деятельностью обучающегося в процессе освоения образовательной программы
физически грамотное поведение в профессиональной деятельности и быту при обращении с приборами и устройствами;	- демонстрация сформированности мировоззрения, отвечающего современным реалиям; - проявление общественного сознания; - воспитанность и тактичность;		Интерпретация результатов наблюдений за деятельностью обучающегося в процессе освоения образовательной программы.
готовность к продолжению образования и повышения квалификации в избранной профессиональной деятельности и объективное осознание роли физических компетенций в этом	- демонстрация готовности к самостоятельной, творческой деятельности		Интерпретация результатов наблюдений за деятельностью обучающегося в процессе освоения образовательной программы
умение использовать достижения современной физической науки и физических технологий для повышения собственного интеллектуального развития в выбранной профессиональной деятельности;	- взаимодействие с обучающимися, преподавателями и мастерами в ходе обучения; - сотрудничество со сверстниками и преподавателями при выполнении различного рода деятельности		Успешное прохождение учебной практики. Участие в коллективных мероприятиях, проводимых на различных уровнях
умение самостоятельно добывать новые для себя физические знания, используя для этого доступные источники информации;	- демонстрация желания учиться; - сознательное отношение к продолжению образования в ВУЗе		Интерпретация результатов наблюдений за деятельностью обучающегося в процессе освоения образовательной программы.
метапредметные результаты
сформированность представлений о роли и месте физики в современной научной картине мира;		демонстрация способности самостоятельно использовать необходимую информацию для выполнения поставленных учебных задач	Контроль графика выполнения индивидуальной самостоятельной работы обучающегося; открытые защиты проектных работ
понимание физической сущности наблюдаемых во Вселенной явлений, роли физики в формировании кругозора и функциональной грамотности человека для решения практических задач		демонстрация способности самостоятельно давать оценку ситуации и находить выход из неё для решения практических задач	Контроль графика выполнения лабораторных работ
владение основополагающими физическими понятиями, закономерностями, законами и теориями; уверенное использование физической терминологии и символики		демонстрация способностей к учебно-исследовательской и проектной деятельности; использование различных методов решения практических задач	Семинары Учебно-практические конференции
владение основными методами научного познания, используемыми в физике: наблюдением, описанием, измерением, экспериментом;		демонстрация способности самостоятельно использовать необходимую информацию для выполнения поставленных учебных задач; - соблюдение техники безопасности, гигиены, ресурсосбережения, правовых и этических норм, норм информационной безопасности.	Подготовка рефератов, докладов, проектирование, использование электронных источников.
умения обрабатывать результаты измерений, обнаруживать зависимость между физическими величинами, объяснять полученные результаты и делать выводы;		демонстрация способности самостоятельно использовать необходимую информацию для выполнения поставленных учебных задач	Контроль графика выполнения лабораторных работ
сформированность умения решать физические задачи;		использование различных методов решения практических задач	Интерпретация результатов наблюдений за деятельностью обучающегося в процессе освоения образовательной Программы Конкурсы Олимпиады
сформированность умения применять полученные знания для объяснения условий протекания физических явлений в природе, профессиональной сфере и для принятия практических решений в повседневной жизни;		демонстрация способностей к учебно-исследовательской и проектной деятельности; - соблюдение техники безопасности, ресурсосбережения,	Интерпретация результатов наблюдений за деятельностью обучающегося в процессе освоения образовательной программы
сформированность собственной позиции по отношению к физической информации, получаемой из разных источников.		умение оценивать свою собственную деятельность, анализировать и делать правильные выводы	моделирование профессиональных ситуаций

 

Скачано с www.znanio.ru