Конспект уроку: "Фізичні характеристики Сонця. Будова Сонця та джерела його енергії. Прояви сонячної активності та їх вплив на Землю"

Тема уроку : Фізичні характеристики Сонця. Будова Сонця та джерела його енергії.       Прояви сонячної активності та їх вплив на Землю.

Мета уроку:

-розширити і поглибити знання учнів про денну зірку,засвоїти основні відомості про Сонце, внутрішню будову Сонця, його „поверхню”, хімічний склад, основні фізичні параметри, вивчити хімічний  склад Сонця;  навчитись встановлювати зв’язки і закономірності між поняттями, явищами, природними процесами.
- розвивати спостережливість, уяву, логічне і розумове мислення, здатність до пізнання навколишнього світу, стимулювати інтерес до астрономії, бажання учнів до самостійного здобуття додаткових знань про Всесвіт, до опрацювання довідкової та наукової інформації, до практичних умінь та навичок. 
-виховувати  любов до природи. 
Тип уроку: засвоєння нових знань.

Міжпредметні зв’язки: фізика, хімія, географія, українська література, екологія, історія, захист Вітчизни (медицина).
Обладнання: роздатковий матеріал (тести), мультимедійна презентація, відеофрагмент.

І.Організаційний момент.

ІІ. Оголошення теми уроку . Мотивація навчальної діяльності.

ІІІ. Вивчення нового матеріалу:

 1.   Бесіда з класом з метою визначення початкових знань про денне світило.

 2.Доповідь учня на тему : «Еволюція уявлень людства про Сонце».

 3.Розповідь вчителя:

•    спектр Сонця, хімічний склад;
•    обертання Сонця;
•    умова рівноваги і температура;
•    внутрішня будова світила;
•    джерела енергії Сонця;
•    сонячна активність.

 4. Перегляд відеофрагменту

 5.Доповідь  учня: на тему: «Вплив сонячної активності на людину».

IV. Узагальнення і систематизація знань: пропонуються тести в електронному варіанті.

V. Домашнє завдання.

  Х і д   у р о к у:

І. Організаційний момент.
Сонце... Найближча до Землі денна зірка, що дарує нам світло, тепло, життя. Скільки пам’ятає себе людина, погляд її був звернений до цього „величного державного світила”. Колись люди вшановували його, складали про нього міфи і легенди. Зараз, направивши на Сонце телескопи із Землі чи піднявши їх вгору на бортах космічних кораблів і супутників, ретельно вивчають, поступово розгадуючи його таємниці. 
З давніх часів Сонце - один з головних Богів, якому люди поклонялися, оспівували гімни, славили. Багато народів називали себе - діти Сонця! Ми радіємо, коли бачимо, що день буде сонячним і засмучуємося, коли піднебіння затягнуте хмарами. Згідно з дослідженнями, похмура погода протягом трьох днів знижує активність мозку, а протягом тижня - загальну активність нервової системи. Кількість хворих депресією в похмуру погоду збільшується в чотири рази.

ІІ. Оголошення теми  уроку. Мотивація навчальної діяльності.
Тому на сьогоднішньому уроці ми детально проаналізуємо процеси, які проходять на Сонці, його будову та природну активність. Адже цікавість до цього небесного тіла з часом не слабне, а, навпаки, людина прагне оволодіти могутністю денного світила, використати його енергію на Землі. 

ІІІ. Вивчення нового матеріалу.

1.Бесіда-запитання до класу:

1.  На яких уроках ви чули про Сонце як денну зірку?

2. Яке значення має Сонце для життя людини, тварини, рослини на Землі? Навести приклади.

3.Розповідь вчителя :
На великій швидкості воно обертається і навколо центру Галактики. Ця швидкість у середньому становить 250 кілометрів за секунду. За роки свого існування Сонце обійшло приблизно 20 разів навколо центру Чумацького Шляху. Одне обертання Сонця навколо центру Галактики відбувається приблизно за 250 мільйонів земних років. Отже, якщо підрахувати, то можна визначити вік Сонця, і становить він близько 5 мільярдів років. Як для зорі – це небагато, тому говорять, що Сонце порівняно «молода» зоря. 
Так, дійсно, Сонце — це найближча до Землі зірка, що знаходиться в центрі. За масою та розмірами належить до середніх зірок. Як і всі інші зорі воно є велетенською розжареною кулею, що складається з розжарених газів. Серед газів на 72% це водень, іншу частину переважно займає гелій.
Розміри цієї кулі навіть важко уявити: діаметр — 1 390 600 кілометрів, що у 109 разів більше діаметру Землі, а маса — більш як у 330 тисяч разів перевищує масу Землі (робота з підручником мал. 93 ст. 83). Проте, бачимо ми Сонце на небі невеликою сліпучою кулькою через велетенську відстань до нього. Ця відстань становить 150 мільйонів кілометрів. Промені йдуть до Землі від Сонця майже 8 хвилин.

Яскрава світна поверхня Сонця, видима неозброєним оком, має температуру порядку 6000 К і називається фотосферою.

Фотосфера абсолютно непрозора, і речовина, що знаходиться під нею, недоступна ніяким спостереженням. Над фотосферою розташовується сонячна атмосфера: на висоті 2-3 тисяч кілометрів - досить щільний і тонкий шар - хромосфера, що одержала свою назву за те, що він буває видний під час затемнень як тонка рожева окантовка Сонця. З висот порядку 10 тисяч кілометрів починається розріджена, але неоднорідна і дивно гаряча (1-2 млн. градусів) корона Сонця. Вона простягається до відстаней у кілька сонячних радіусів. 

Агрегатний стан речовини на Сонці: при таких температурах (6000 градусів і вище) це може бути тільки плазма, тобто йонізований газ.
Сонячні промені нагрівають Земну поверхню в різних її точках і в різний час дня неоднаково. Кількість сонячного тепла, яку отримують окремі ділянки Землі, залежить насамперед від кута падіння сонячних променів. Чим ближчий напрямок падіння сонячних променів до прямовисного, тим більше сонячного світла і тепла припадає на одиницю площі Земної поверхні. Поблизу екватора ця кількість найбільша, біля полюсів — найменша, а на території України — помірна.
Як змінюється кількість сонячного тепла та світла протягом доби? Зранку або ввечері, коли Сонце перебуває низько над горизонтом, земна поверхня нагрівається менше, ніж опівдні, коли Сонце розташоване вище.
Сонце випромінює багато тепла. Якщо атомна електростанція виробляє близько 1 млрд. кіловат (кВт) тепла (енергії), то Сонце—у 400 000 000 000 разів більше. Повна енергія, яку випромінює Сонце становить, Земля отримує лише одну двохмільярдну частку цієї енергії.сце: Кожну секунду на Сонці згорає 700 млрд. тонн водню. Не дивлячись на таку величезну швидкість втрат, енергії Сонця вистачить ще на 5 млрд. років такого життя (приблизно стільки ж років Сонцю від народження). Закінчить своє життя Сонце білим карликом, заздалегідь збільшившись в розмірах і відштовхнувши від себе всі планети. На цих планетах випарується вся вода і зникне атмосфера.
Як знання про здатність Сонця випромінювати стільки тепла допомагає людині? Багато вчених вважають, що використання сонячних променів безпосередньо вигідніше, ніж використання навіть атомної енергії. У країнах, де багато сонячних днів, вже діє обладнання, яке, використовуючи сонячне тепло, плавить метали, нагріває воду, виробляє електричний струм. Створення електростанцій, які б збирали сонячне тепло і перетворювали його на електрику, зменшило б кількість атомних чи теплових станцій, які потребують багато пального і дуже забруднюють довкілля.

На Сонці речовина дуже іонізована, тобто атоми втратили свої зовнішні електрони й разом з ними стали вільними частинками іонізованого газу — плазми. (Мультимедійна презентація «Сонце - центральне тіло Сонячної системи», слайди 15-18):

Середня густина сонячної речовини 1400 кг/м³. Це значення сумірне з густиною води і в тисячу раз більше від густини повітря біля поверхні Землі. Однак, у зовнішніх шарах Сонця густина в мільйони разів менша, а в центрі — у 100 раз більша, ніж середня густина. Точні обчислення, які враховують зростання густини й температури до центра, показують, що в центрі Сонця густина газу становить близько 1,5·10⁵ кг/м³, тиск — близько 2·10¹⁸ Па, а температура — близько 15000 000 К. При такій температурі ядра атомів водню (протони) мають дуже великі швидкості (сотні кілометрів за секунду) і можуть стикатися одне з одним, незважаючи на дію електростатичної сили відштовхування. Деякі зіткнення завершуються ядерними реакціями, в результаті яких з водню утворюється гелій і виділяється велика кількість тепла. Ці реакції є джерелом енергії Сонця на сучасному етапі його еволюції. Внаслідок цього кількість гелію в центральній частині світила поступово збільшується, а водню — зменшується.

Будова Сонця:

внутрішня, центральна частина (ядро), де тиск і температура забезпечують перебіг ядерних реакцій; вона пролягає від центра на відстань приблизно 1/3 радіуса Сонця;

•  «промениста» зона (відстань від 1/3 R до 2/3 R), в якій енергія передається назовні від шару до шару внаслідок послідовного поглинання і випромінювання квантівелектромагнітної енергії;
• конвективна зона — від верхньої частини «променистої» зони майже до самої видимої межі Сонця. Тут температура швидко зменшується з наближенням до видимої межі світила, внаслідок чого збільшується концентрація нейтральних атомів, променистий перенос сповільнюється і тепло передається за рахунок перемішування речовини (конвекція), подібне до кипіння рідини в посудині, яка підігрівається знизу;
• атмосфера, що починається відразу за конвективною зоною і простягається далеко за межі видимого диска Сонця. Зовнішній шар Сонця складається з фотосфери і хромосфери. Фотосфера, що є видимою поверхнею Сонця, має товщину приблизно 500 км і температуру близько 6000 К. На фотографіях фотосфери добре помітна її тонка структура у вигляді яскравих «зерняток» - гранул розміром близько 1000 км, розділених вузькими темними проміжками, ця структура називається грануляцією. Вона є результатом руху газів, що відбувається в розміщеній під фотосферою конвективній зоні.

Над фотосферою знаходиться хромосфера, в якій температура доходить до 10000К. Вона спостерігається у вигляді яскравого рожевого кільця навколо Сонця під час повних сонячних затемнень. Спостереження сонячного диска за допомогою відповідної апаратури, яка дозволяє виділити світло, випромінюванe хромосферою, показують, що поверхня Сонця немов покрита нитками розжареного газу. Це невеликі викиди водню, направлені вгору за типом протуберанців. Такі викиди газу називаються спікулами і можуть досягати у висоту більше 10 000 км. Вони можуть продовжуватися близько 5 хвилин.

І нарешті, хромосфера переходить в саму верхню частину Сонця – корону, яка поблизу хромосфери нестерпимо яскрава і нерівномірна, в міжпланетному просторі вона виглядає блідішою.

Температура корони дуже висока - мільйони градусів. Причини цього ще не до кінця вивчені.

Протягом 11-річного сонячного циклу корона росте, стаючи все симетричнішою, набуваючи пишних зубців і глибоких западин. Найбільша симетрія спостерігається в періоди максимуму сонячної активності, тоді як в мінімальні періоди сонячної активності корона здається сплюснутою на екваторі, а на полюсах майже зникає. 

Со́нячна акти́вність — сукупність фізичних змін, які відбуваються на Сонці. Зовнішні прояви сонячної активності — сонячні плями, факели, флоккули, протуберанці тощо. Впливає на зміну погоди та клімату. (Мультимедійна презентація )

На початок 2009 року сонячна активність опустилася до мінімально низького рівня принаймні за останнє сторіччя. Зокрема, частота появи корональних викидів речовини знизилася з декількох за добу до приблизно одного на місяць.

Цікаво, що незважаючи на спад сонячної активності, геомагнітні бурі й великі полярні сяйва тривають. Так у березні 2009 року полярне сяйво виняткової інтенсивності спостерігається з норвезького міста Тромсе.

Відповідно до сучасних наукових уявлень, процеси такого роду обумовлені потужними викидами сонячної речовини. Природа процесів, що обумовили геомагнітну нестабільність у період аномально низької сонячної активності, не зовсім зрозуміла.

IV.Узагальнення і систематизація знань (у вигляді тестів):

Початковий рівень( 1 бал):
1.Центральне тіло нашої планетної системи- це:

а) Земля;
б) Місяць;
в) Сонце;

г) Венера. 

2. Сонце – це:
а) планета;
б) зоря;
в) супутник Землі;
г) найближча до Землі зоря.
3. Основний потік сонячного випромінювання ми одержуємо від:
а) сонячної корони;
б) фотосфери;
в) хромосфери;
г) сонячних плям.
4. Ядро, зона променистої рівноваги, конвективна зона, це – 
а) складові сонячної корони;
б) внутрішня будова Сонця;
в) джерела енергії Сонця;
г) складові сонячної атмосфери.

Середній рівень ( 1 бал ):
5. Стан гравітаційної рівноваги-це стан зорі, в якому:
а) внутрішній тиск газу і випромінювання більший за вагу речовини зовнішніх шарів;
б) внутрішній тиск газу менший за вагу речовини зовнішніх шарів;
в) внутрішній тиск газу дорівнює вазі речовини зовнішніх шарів;
г) внутрішній тиск газу і випромінювання дорівнює вазі речовини зовнішніх шарів.
6. Джерелом енергії Сонця є:
а) термоядерні реакції в його ядрі;
б) сонячні плями;
в) хромосферні спалахи;
г) протуберанці.

 Достатній рівень (1,5 бали):

7. Грануляція у фотосфері утворюється в результаті того, що:

а) корона дуже гаряча;

б) енергія передається конвекцією;

в) плями дуже холодні;

г) на  поверхні Сонця є хвилі.

8. Для визначення світності сонця треба знати:

а) радіус Сонця;

б) радіус Землі;

в) температуру на поверхні Сонця;

г) відстань від Землі до Сонця.

Високий рівень (3 бали):

9. Які процеси на Сонці можуть суттєво впливати  на стан земної атмосфери?

V. Домашнє завдання:   п-ф 12 (опрацювати),  конспект ( вивчити).