Карликові планети. Малі тіла Сонячної системи: астероїди комети, метеорити.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Розробка уроку з астрономії

на тему:

 

Карликові планети. Малі тіла Сонячної системи: астероїди комети, метеорити.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Підготувала вчитель фізики

спеціалізованої школи № 197

 ім.Дмитра Луценка

Святошинського району

 міста Києва

Балалаєва Любов Миколаївна

 

 

 

 

 

Тема: Карликові планети. Малі тіла Сонячної системи: астероїди комети, метеорити.

Мета:

Навчальна: продовжити ознайомлення учнів з карликовими планетами Сонячної системи, з природою астероїдів, комет, метеорних тіл; пояснити зв'язок метеорних потоків з кометами; показати роль явища бомбардування метеороїдами планетних тіл у формуванні рельєфу планети; розглянути проблеми астероїдної та кометної небезпеки для Землі.

Розвивальна: продовжити формування вмінь учнів самостійно працювати з довідковою, науково – популярною літературою.

Виховна: продовжити формування наукового світогляду учнів під час пояснення природи небесних явищ.

Обладнання: комп’ютер, мультимедійних проектор, інтерактивна дошка SMART Board.

Програмне забезпечення: презентація підготовлена за допомогою програми MS Power Point на тему: «Малі тіла Сонячної системи», презентації підготовлені учнями.

Тип уроку: засвоєння нових знань

 

 Хід уроку.

Урок підготовлений за методом проектів для цього учні заздалегідь ділять на групи. Кожна з груп отримує окреме завдання за певною темою під час консультацій.

Тематика повідомлень та презентацій для груп:

1. Астероїди: характеристика руху, маси розміри, форма, хімічний склад.
2. Комети: характеристика руху, маси розміри, форма, хімічний склад, механізм утворення хвостів
3. Метеори. Боліди. Зв'язок метеорних потоків з кометами.
4. Метеорити та їх види.
5. Зіткнення метеороїдів із Землею й іншими планетними тілами.

 

І. Організаційний момент.

 

ІІ. Мотивація навчальної діяльності.

 Одного разу великого філософа Сократа запитали про те, що на його думку, легше за все в житті. Він відповів, що найлегше всього -  навчати інших, найважче пізнавати самого себе.

 На уроках астрономії ми говоримо про пізнання Всесвіту. Але сьогодні ми будемо з вами вивчати «Карликові планети. Малі тіла Сонячної системи: астероїди комети, метеорити». (слайд 1) Приготуємось до науково – дослідницької подорожі по нашій Галактиці та Всесвіту.

 ІІІ. Пояснення нового матеріалу

       Ми почнемо з вами з карликових планет дізнаємось, які планети до них відносяться, які їх особливості.

1. Карликова планета — небесне тіло за параметрами схоже з планетою, але таке, що не має достатню масу для того, щоб «звільнити» свою орбіту від інших об‘єктів. Цей термін був прийнятий Міжнародним астрономічним союзом 24 серпня 2006  року як розв'язання проблеми визначення термін «планета».

На даний момент офіційно карликовими планетами вважаються 5 об'єктів в поясі астороїдів і поясі Койпера, включаючи:

• Плутон і Харон
• Ерида («2003 UB313», «Ксена»/«Зена», «Ліла»)
• Церера
• Макемаке
• Хаумеа  (слайд 2)

На статус карликової планети претендують такі об’єкти: Квавар, Іксіон, Седна, Орк.

А тепер трохи детальніше про кожну з них.

 1. Плутон  (слайди 3,4)

Відкритий Клайдом Томбо в  1930 році.

Період обертання навколо Сонця 248,5 роки

Середня відстань до Сонця3,6 млрд. км.

Діаметр близько 2300 км

Маса 1,31×10²² кг

Ймовірна будова Плутона:

1. Замерзлий азот

2. Водяний лід
3. Силікати і водяний лід

  2. Ерида (слайд 5)

Відкрита 21 жовтня 2003 року Майком Е. Брауном із Каліфорнійського технологічного інституту, Чедвіком Трухільо з обсерваторії Джеміні і Девідом Рабіновіцем з Єльського університету.

Період обертання навколо Сонця 557 років

Діаметр 2400±100 км

Маса1,66×10²² кг

Має супутник Дісномію

  3. Церера  (слайд 5)

 Будова Церери:

1 — тонкий шар реголіту;

2 — льодяна мантія;

3 — камяне ядро (слайд 6)

  4. Макемаке (слайд 7)

Відкрита 31 березня 2005 року групою, очолюваною Майклом Брауном. Оголошено про відкриття 29 липня 2005 року.

Діаметр1300—1900 км

Маса ~4×10²¹ кг.

Період обертання навколо Сонця 310 років

6. Хауме (слайд 8)

 

 

 Презентації учнів та їх повідомлення

2. Астероїди: характеристика руху, маси розміри, форма, хімічний склад.

  Астеро́їд або мала́ плане́та — невелике небесне тіло діаметром від 50 м до 1000 км, що складається зі скельних порід і заліза, нікелю

 Орбіти більшості астероїдів знаходяться між орбітами Марса і Юпітера (так званий пояс астероїдів), вважають, що вони залишилися після формування Сонячної системи. Їх існує більш 100 тис., але їхня загальна маса становить лише кілька сотих від маси Землі. Найвідоміші: Паллада, Юнона, Веста, Ерот, Амур, Ідальго, Ікар. (слайд 10)

 Астероїди:

• розміри від 1 км до 1500 км;
• відсутня атмосфера і гідросфера;
• різна форма: від кульової до сигароподібної;
• різна структура поверхні, здатність відбивати світло;
• різні періоди осьового обертання: від декількох годин до декількох діб.

 

 

  Тільки один астероїд - 4 Веста - можна побачити з Землі неозброєним оком, але тільки на дуже темному небі, і тільки тоді, коли він розташований сприятливо для спостереження. Іноді астероїди можуть проходити близько до Землі - тоді їх також можна спостерігати неозброєним оком. (слайди 11 -15)

 В 1975 році була розроблена таксономічна система для астероїдів. Ця система базується на кольорі, альбедо та спектрах. Вважається, що ці властивості пов'язані зі складом поверхні астероїдів. Початково виділяли три класи: астероїди C-типу темні, багаті на вуглець, вони складають 75% усіх відомих астероїдів; астероїди S-типу скелисті, багаті на кремній, складають 17% всіх астероїдів; до астероїдів U-типу належать усі ті, що не потрапляють у перші дві категорії.

 Почасткова класифікація надалі вдосконалювалася, виділялися нові типи. Наразі дві найпопулярніші таксономічні системи суть система Толена та система SMASS. У обох системах виділяються астероїди типу C, S та X. Х-тип складається переважно з металевих астероїдів, таких як астероїди M-типу. Крім того розрізняють ще кілька дрібніших класів.

 Веста, схоже, має нікель-залізне ядро, олівінову мантію й базальтову кору. 10 Гігея видається однорідною за будовою і складається з карбонистого хондриту. Багато, можливо, більшість дрібних астероїдів є купами сміття, яке лише ледь-ледь утримується вкупі слабкою гравітацією. Деякі астероїди мають власні супутники, ще інші - подвійні астероїди.

 Орбіти 98% астероїдів лежать між орбітами Мара та Юпітера.

 Відомо, зщо понад 100 із приблизно 200 000 астероїдів, що періодично зближуються із Землею, з них понад 500 за розмірами більші за 1 км.

 Розміри і маса найбільших з них: Паллада – 600 км, 2,2·10²⁰; Юнона – 525 км; Веста – 530 км, маса 2,8·10²⁰ кг.

  За розрахунками вчених, у поясі астероїдів між Марсом та Юпітером має бути до  10⁶ тіл розмірами понад 1 км і міліарди дрібних кам’яних брил.

  Пояс Койпера — область Сонячної системи за орбітою Нептуна (30 а. о. від Сонця) приблизно до відстані 50 а. о. В цій області розташована велика кількість планетоїдів. (слайди 16 – 17)

 До 2005 року відомо більше 800 об'єктів поясу Койпера, які поділяються на наступні категорії:

• Класичні об'єкти мають приблизно кругові орбіти з невеликим нахилом, не пов'язані з рухом планет. Такі об'єкти інколи називають «кубівано» на честь першого представника 1992 QB₁.
• Резонансні об'єкти утворюють орбітальний резонанс з Нептуном 1:2, 2:3, 2:5, 3:4, 3:5, 4:5 або 4:7. Об'єкти з резонансом 2:3 називаються плутіно на честь найяскравішого представника — Плутона.
• Розсіяні об'єкти (бродяги) мають великий ексцентриситет орбіти і можуть в афелії віддалятися від Сонця на кілька сотен астрономічних одиниць.

 Вважається, що об'єкти поясу Койпера за складом є льодом з невеликими домішками органічних речовин, тобто близькі до кометної речовини.

 

   3. Комети: характеристика руху, маси розміри, форма, хімічний склад, механізм утворення хвостів

 Коме́та — мале тіло Сонячної системи , яке обертається навколо Сонцяі має так звану кому (атмосферу) і/або хвіст. Кома і хвіст комети — це наслідки випаровування ядра комети під дією сонячного випромінювання. Ядро являє собою малу планету, що складається з каменю, пилу і криги (слайди 18, 19)

  Вважається, що комети походять із Хмари Оорта, розташованої на великій відстані від Сонця; вона складається із "рештків", що залишилось після конденсації сонячної туманності. Зовнішні краї цієї хмари досить холодні для того, щоб вода існувала там у твердому (а не газоподібному) стані. Тіла, розташовані на околицях Сонячної системи, як правило, складаються з летючих речовин (водяних, метанових і інших льодів), що випаровуються при підльоті до Сонця. (слайд 20)

 Комети, що випірнають з глибини космосу, виглядають як туманні об'єкти, за якими тягнеться хвіст, що іноді досягає в довжину мільйонів кілометрів. Ядро комети — це тіло з твердих частинок і льоду, оповите туманною оболонкою, яка називається комою. Ядро діаметром в декілька кілометрів може мати навколо себе кому в 80 тисяч км в поперечнику. Потоки сонячних променів вибивають частинки газу з коми і відкидають їх назад, витягаючи в довгий димчастий хвіст, який волочиться за нею в просторі.

  Матеріал, з якого складаються комети, мають неоднаковий склад та властивості, тому й по-різному реагують на сонячне випромінювання. Таким чином, хвости космічних мандрівниць набувають різної форми.Хвости комет розрізняються завдовжки і формою. У деяких комет вони тягнуться через все небо. Наприклад, хвіст комети, що з'явилася в 1944 році, був завдовжки 20 млн км. А комета C/1680 V1 мала хвіст, що протягнувся на 240 млн км. Також були зафіксовані випадки відділення хвоста від комети.

 Теорію хвостів і форм комет розробив в кінці XIX століття російський астроном Федір Бредіхін (1831—1904). Йому ж належить і класифікація кометних хвостів, що використовується в сучасній астрономії. Бредіхін запропонував відносити хвости комет до основних трьох типів: прямі і вузькі, направлені прямо від Сонця; широкі і трохи викривлені, що ухиляються від Сонця; короткі, сильно відхилені від центрального світила.

 Будова комети:

У більшості комет кома складається з трьох основних частин, які помітно відрізняються своїми фізичними параметрами:

— внутрішня область, що прилягає до ядра, — молекулярна, хімічна і фотохімічна кома;

— видима кома, або грудки радикалів;

— ультрафіолетова, або атомна кома. (слайди 21 -23)

 Комети за періодом обертання діляться на:

1.Короткоперіодичні,

2. Довгоперіодичні. (слайд 24)

 

 Деякі факти про комети (слайди 25 -27)

Короткоперіодичні  комети «живуть» 300 – 600 років, а довгоперіодичні до 1 мільйона років.

 4. Метеори. Боліди. Зв'язок метеорних потоків з кометами.

  Метеор (грец. μετέωρος, "небесний"), "падаюча зірка" - явище, що виникає при згорянні в атмосфері Землі дрібних метеорних тіл (наприклад, уламків комет чи астероїдів). Аналогічне явище більшої інтенсивності (яскравіше -4 зоряної величини) називається болідом.  (слайд 28)

• Метеор – світлове явище, що виникає на висоті від 80 до 130 км при вторгненні в земну атмосферу метеорних тіл (шматків каменю або скупчення космічного пилу).
• Боліди – особливо яскраві метеори.
• Метеорити – метеорні тіла, які досягають Землі.
• Радіант – точка на небі, з якої розлітаються метеори.

 

Метеорні потоки:

•    Персеїди (20 липня – 20 серпня);
•    Ліріди (середина квітня);
•    Леоніди (середина листопада). (слайд 29)

 

Метео́рний потік — природне явище, під час якого на нічному небі можна побачити численні метеори, що летять ніби з однієї точки на небосхилі. (слайд 30, 31)

 5. Метеорити та їх види.

 Метеори́т (від грец. μετέωρος, «підвішений у повітрі») — тверде тіло небесного походження, що впало на поверхню Землі з космосу. Більшість знайдених метеоритів мають вагу від декількох грамів до декількох кілограмів. (слайд 32)

 Залежно від хімічного складу метеорити поділяють на 3 групи:

• Кам’яні метеорити (їх випадає 92%)
• Залізно-кам’яні (2%)
• Залізні (6%) (слайд 33,34)

  Наука, яка вивчає хімічний і мінералогічний склад метеоритів, називається метеоритикою.

 Слід від падіння метеорита знайдено і на інших планетах Сонячної системи, наприклад на Марсі. (слайд 35)

  Найчастіше метеорити знаходять в  Антарктиді, Австралії та Намібії. Винятково рідкісним явищем є падіння гігантських метеоритів масою 10⁵ – 10⁶ тонн. Маючи величезну кінетичну енергію, ці тіла проходять через атмосферу і вибухають, ударяючись об Землю. На місці падіння утворюється метеоритний кратер величезних розмірів – астроблема. (слайд 36 )

 Місцезнаходження основних астроблем  (слайд 37 )

 

Деякі з метеоритних кратерів. (слайди 38 - 40 )

1. Зіткнення метеороїдів із Землею й іншими планетними тілами.

  Щодня на Землю надходить від 100 до 1000 т неземної речовини.

Але тільки 1% від цієї кількості представлено великими уламками, що мають можливість долетіти до її поверхні.

  Тобто, щодня на Землю падає від 1 до 10 т метеоритів(!). Але падають вони переважно в місцях, де людина її не бачить (океани, ліси).

Якщо маса тіла невелика, то продовжується подальше зменшення його швидкості до величини 50-150 м/с. З такими швидкостями на Землю упала більшість метеоритів.

 Але при великій масі тіло не встигає ні згоріти, ні сильно загальмуватися і тому зіштовхується з поверхнею з космічною швидкістю. У цьому випадку відбувається вибух, викликаний переходом великої кінетичної енергії тіла в теплову, механічну й інші види енергії, а на земній поверхні утвориться вибуховий кратер. В результаті значна частина речовини плавиться і випаровується. (слайд 41)

З падінням метеоритів на Землю пов’язані проблеми «космічної безпеки Землі», які розв’язують за допомогою сучасних засобів науки і техніки. З іншого боку, як перспективне вчені розглядають використання метеороїдів для потреб земної цивілізації.

На сьогодні відомо близько 200 астероїдів, що періодично зближаються із Землею на відстань менше 1 млн. км; загальне число таких астероїдів вчені оцінюють у 20-30тисяч.

 Пропонується створення глобальної системи контролю космічного простору, початок розгортання якої намічено на перше десятиліття ХХІ століття.

  Пам’ятні зустрічі нашої планети з космічними тілами. (слайд 42, 43)

 Шкала́ Торі́но (Тури́нська шкала) — шкала для оцінки ступеня небезпеки, пов'язаної з навколоземними небесними тілами (такими як астероїди чи комети).

 Величина небезпеки за шкалою Торіно визначається виходячи з кінетичної енергії та імовірності зіткнення. Застосовують лише цілі числа від 0 до 10:

 - 0 означає, що ймовірність зіткнення тіла з Землею настільки мала, що перебуває в межах похибки спостережень, або ж тіло надто мале, щоб пролетіти крізь атмосферу Землі незруйнованим.

 -10 означає, що зіткнення дуже імовірне, і воно призведе до глобальних наслідків. (слайд 44)

 Оцінка небезпеки зіткнення Землі з астероїдами і кометами
( Туринська шкала) (слайди 45 - 48)

Ризику немає (біла зона)
0.	Імовірність зіткнення нульова або настільки низька, що її можна вважати нульовою. Також стосується невеликих об'єктів, які згоряють в атмосфері, і метеоритів, що досягають поверхні Землі, але надзвичайно рідко призводять до пошкоджень.
Нормальна (зелена зона): Події, що заслуговують обережної перевірки.
1.	Пересічне відкриття космічного об'єкта, що проходить поблизу Землі, рух якого не становить загрози. Поточні розрахунки свідчать, що шанс зіткнення надзвичайно низький і немає ніяких підстав для загострення суспільної уваги. Нові спостереження швидше за все призведуть до призначення цій події рівня 0.
Заслуговують уваги астрономів (жовта зона).
2.	Відкриття, що можуть призвести до програми розширених досліджень, тому що об'єкт проходить дещо ближче від Землі, хоча не становить собою чогось надзвичайного. Поки що заслуговує уваги астрономів, немає причин для хвилювання та загострення суспільної уваги, оскільки зіткнення малоймовірне. Нові спостереження швидше за все призведуть до призначення події рівня 0.
3.	Тісне зближення, заслуговує уваги астрономів. Поточні розрахунки свідчать про шанс 1% або більше, що зіткнення може спричинити місцеві руйнування на поверхні Землі. Однак, імовірніше, що нові спостереження призведуть до призначення події рівня 0. Заслуговує уваги суспільства й представників влади, якщо зближення відбудеться протягом найближчого десятиріччя.
4.	Тісне зближення, заслуговує уваги астрономів. Поточні розрахунки свідчать про шанс 1% або більше, що зіткнення може спричинити регіональні руйнування. Однак, імовірніше, що нові спостереження призведуть до призначення події рівня 0. Заслуговує уваги суспільства й представників влади, якщо зближення відбудеться протягом найближчого десятиріччя.
Загроза (оранжева зона).
5.	Тісне зближення, що становить серйозну, але остаточно не визначену загрозу регіонального спустошення. Надзвичайна увага астрономів необхідна для остаточного визначення: відбудеться зіткнення чи ні. Якщо зіткнення відбудеться протягом найближчих десяти років має бути гарантована розробка державних планів усунення загрози.
6.	Тісне зближення з великим об'єктом, що становить серйозну, але остаточно не визначену загрозу глобальної катастрофи. Надзвичайна увага астрономів необхідна для остаточного визначення відбудеться: зіткнення чи ні. Якщо зіткнення відбудеться менш, ніж за три десятиріччя, має бути гарантована розробка державних планів усунення загрози.
7.	Дуже тісне зближення з великим об'єктом, яке має відбутися протягом сторіччя, та несе безпрецедентну, але остаточно не визначену загрозу глобальної катастрофи. Для таких загроз у поточному столітті має бути гарантованим міжнародне планування на випадок надзвичайної ситуації, особливо термінове визначення та підтвердження: відбудеться зіткнення чи ні.
Вірогідні зіткнення (червона зона)
8.	Вірогідне зіткнення, здатне викликати місцеві руйнування (у разі падіння на суші) або цунамі (якщо падіння відбудеться неподалік берега). Такі події настають десь раз на сто чи на тисячу років.
9.	Вірогідне зіткнення, здатне викликати безпрецедентне спустошення цілого регіону у разі падіння на суші або велике цунамі у випадку падіння в океан. Такі події стаються у середньому раз на 10 000 — 100 000 років.
10.	Вірогідне зіткнення, здатне викликати глобальну кліматичну катастрофу, що загрожує майбутньому цивілізації, незалежно від того, де станеться падіння — в океані чи на поверхні суші. Такі події настають рідше, ніж раз на 100 000 років (у середньому).

 Удар астероїда діаметром 100 м об поверхню Землі знищить все в радіусі до 1000 км від місця падіня, пожари охоплять великі території, в атмосферу буде викинута велика кількість золи та пилу, які будуть потім осідати на протязі декількох років. Сонячне проміння не зможе проникнути на поверхню планети, і різке похолодання знищить багато видів рослин та тварин, припиниться фотосинтез. А коли нарешті пил осяде, і циркуляція повітря відновиться, збільшиться кількість вуглекислого  газу в атмосфері, який викличе парниковий ефект. Температура в навколоземному шарі підвищиться, почнеться танення льодовиків, і більша частина суші буде затоплена. Зміниться магнітне поле Землі, зміниться динаміка тектоничних процесів, зросте активність вулканів.

 

На території України  сім вибухових кратерів.(слайд 49 -50)

Ілліне́цький кра́тер — одна з найстаріших астроблем Землі, віком близько 400 млн років, розташована поблизу містечка Іллінці на Поділлі (40 км на південний схід від м. Вінниці, у межиріччі Соб — Сібок).

Наслідком зіткнення 400 млн років тому космічного тіла (за оцінками з масою близько 40 млн тонн і діаметром 230-300 м) з твердими породами українського кристалічного щита було утворення метеоритно-вибухового кратера з первісним діаметром близько 7 км, і глибиною до 600-800 м. Це місце на Поділлі несе на собі відбиток події планетарного масштабу — зіткнення нашої планети з кометою чи астероїдом. (слайд 51).

 

ІІІ. Підсумок уроку

Запитання до класу:

1. Які планети відносяться до карликових?
2. Що таке астероїд?
3. Яку форму мають астероїди?
4. Де розташовані орбіти астероїдів?
5. Що таке пояс Койпера?
6. Що таке хмара Оорта?
7. Що таке метеор?
8. Що є джерелом метеоритного потоку?
9. Що таке метеорити?
10. Які бувають метеорити?
11.  Що таке астероїдна небезпека? (слайд 52)

Виставляємо оцінки за підготовку проектів.

Домашнє завдання: §11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Список використаної літератури:

1. Антикуз О.В.Усі уроки астрономії. 11 клас--. Х.: вид. група «Основа», 2012
2. Астрономія. 11 клас. Климишин І.А. – К.:, «Знання України», 2003
3. Глобальна мережа Інтернет
4. Енциклопедія юного астронавта. – М., 1998.
5. Основи астрономічних знань. – К., 2000.
6. Пришляк М.П. Астрономія 11 класу загальноосвіт. навч. заклад.: рівеь стандарту, академічний рівень – Х. - Видавництво Ранок 2011
7. Програми для загальноосвітніх навчальних закладів 10-11 класи. Фізика. Астрономія.