Конспект уроку по астрономії для 11 класу з теми: "Млечный путь. Строение Галактики. Место Солнечной системы в Галактике. Звездные скопления и ассоциации. Туманности. Подсистемы "

Астрономия 11 класс.                                         Тема 7. НАША ГАЛАКТИКА.

Тема урока: Млечный путь. Строение Галактики. Место Солнечной системы в Галактике. Звездные скопления и ассоциации. Туманности. Подсистемы Галактики и ее спиральная структура.

Цель урока:

учебная: сформировать представления учащихся о Галактике, ее строении, размерах, спиральной структуре, ознакомить учащихся с Млечным Путем, звездными скоплениями, туманностями;

развивающая: раскрыть содержание новых понятий: сфероподобные и рассеянные звездные скопления, звездные ассоциации, туманности, спиральная структура Галактики. Развивать представления о нашей Галактике. Развивать наблюдательность учащихся при изучении вида Млечного пути на звездном небе;

воспитательная: воспитывать внимание, наблюдательность, умение обобщить полученные знания, желание углубить и усовершенствовать знания путем работы с дополнительной литературой.

Обеспечение урока: учебник, ноутбук, экран, презентация Power Point, видеоролик, карточки-«Продолжите предложение», карточки-бюро справок.

ХОД УРОКА

І. Организационный момент. Приветствие. Объявление темы урока.

ІІ. Проверка домашнего задания. Актуализация опорних знаний.

1. Проверка тестов.
2. Фронтальная беседа.

Вопросы для беседы:

1.                     Какие звезды называют переменными звездами?
2.                     Что такое новая звезда и сверхновая?
3.                     Что такое пульсар?
4.                     Объяссните природу нейтронной звезды.
5.                     Объясните природу черной дыры.
6.                     От каких физических характеристик звезды зависит время ее нахождения на главной последовательности?
7.                     Опишите эволюцию звезд из массой, как у нашего Солнца.

ІІІ. Изучение нового материалла.

План изучения нового материалла.

1.           Млечный Путь.
2.           Звездные скопления и ассоциации.
3.           Межзвездное пространство. Туманности.
4.           Строение Галактики, ее спиральная структура.
5.           Место Солнца в Нашей Галактике.

Учитель: Настоящее открытие Галактики как физического объекта произошло 1924 p., когда Э. Хаббл доказал, что он - лишь один из многих подобных ей звездных миров. Обогащение представлений о Галактике началось с 60-х годов XX в. после создания мощных наземных и космических телескопов. 
1. Млечный Путь. Презентация Power Point
Млечный Путь - это относительно яркая серебристо-белая полоса широкая полоса на звездном небе, которая пересекает небесную сферу. Это древние греки назвали «галактикос» (от греч. «Гала» - «молоко»). (запись в тетрадь)

В северном полушарии неба Млечный Путь проходит через созвездия Близнецов, 
Тельца, Возничего, Кассиопеи, Цефея, Лебедя. В этом созвездии он раздваивается и двумя полосами проходит через созвездия Орла, а дальше, в южном полушарии неба Щита, Стрельца, Змееносца и Скорпиона. Описав дугу в 25 ° от Южного полюса мира, в Украине он появляется над горизонтом в созвездии Большого Пса и Единорога, переходя в северное полушарие неба через созвездия Ориона. 
Кольцо Млечного Пути образуют ближайшие к нам звезды Галактики, которая как звездная система имеет вид диска или двояковыпуклой линзы. Для первых ее исследователей это кольцо создавало впечатление, что Солнце находится в центре Галактики.

При обсуждении строения Галактики еще В. Гершель через середину Млечного Пути провел воображаемую плоскость, впоследствии названную галактической. Подсчитывая количество звезд, которые видны в телескоп в каждой из 1083 небольших, но одинаковых участков неба, расположенных на разных угловых расстояниях от упомянутой плоскости, Гершель построил первую модель Галактики. В этой модели Галактика выглядела в виде диска диаметром 5800 и толщиной 1100 св.р. Теперь можно сказать, что он умалил размеры Галактики в 17 раз, потому что не учел поглощения света зрение межзвездным газом, о котором тогда было неизвестно. 
2. Звездные скопления и ассоциации. (работа с учебником)

 Некоторая часть Галактики объединена в скопления, то есть в группы, связанные между собой взаимным притяжением и поэтому движутся в пространстве как единое целое.

Звездные скопления – это группы звезд, звязанные общим происхождением, расположением в пространстве и движением, объедененным силой всемирного притяжения.

Различают два вида звездных скоплений: рассеянные и шаровидные.  Рассеянные звездные скопления состоят из нескольких десятков, сотен, иногда тысяч звезд и имеют неправильную форму, их диаметры составляют 10-20 св.р. Почти все рассеянные звездные скопления находятся в районе Млечного Пути или вблизи него их обнаружено около 1200, а самые известные из них - Плеяды и Пады. В частности, в Плеядах невооруженным глазом видно только семь-десять, а при наблюдении в телескоп - более двухсот. 

Шаровидные звездные скопления имеют сферическую или слегка сплющенную форму диаметром до 300 св. лет.. Они насчитывают сотни тысяч и даже миллионы звезд, которые группируются к центру. 

Правильный вывод из этого еще в 1918 гг. Совершил американский астроном X. Шепли. Определив расстоянии до 70 шаровых скоплений, он доказал, что они сгруппированы вокруг центра Галактики.  В отличие от рассеянных скоплений, все шаровидные скопления располагаются сферически-симметрично относительно центра Галактики, заметно концентрируясь вокруг него. 
В 20-х годах XX в. внимание астрономов привлекли группы бело-голубых звезд, впоследствии получили название ОВ-ассоциаций. Исследуя их, в 1952 В. А. Амбарцумян сделал вывод, что процесс группового формирования звезд продолжается и в наше время. Тогда же он открыл группы переменных типа Т Тельца, которые получили название Т-ассоциаций. Это - молодые звезды. 
3. Межзвездное пространство. Туманности. (фото туманностей)

Межзвездное пространство заполнено газом и пылью. Эти газ и пыль очень разреженные - одна частица на 10 см³. Но иногда они образуют огромные по размерам (10-100 пк), достаточно плотные (10-100 частиц в 1 см³), неправильной формы облака - диффузные туманности. Диффузные туманности делятся на светлые и темные. 

В темные августовские ночи, когда созвездие Лебедя почти в зените, можно видеть, что Млечный Путь, начиная от Денеба - яркой звезды в Лебеди, двумя сверкающими лентами тянется к горизонту и далее под горизонт в созвездие Кентавра. Во многих его участках есть зоны, где почти отсутствуют яркие звезды. Так проявляют себя темные туманности, поглощающие свет звезд, находящихся дальше. Массы некоторых из них достигают 10 000Мс.  Если поблизости туманности звезда, то туманность отражает ее свет и благодаря этому становится светлой туманностью. Если же звезды, находящиеся вблизи или внутри туманности, очень горячие (спектрального класса О или БУ), то ионизируя своим ультрафиолетовым излучением газ, входящий в ее состав, они заставляют его светиться так же, как это происходит в полярных сияниях на Земле. Тогда к отраженному пылью свету добавляется собственное излучение газов туманности. 

Самой известной среди светлых туманностей является знаменитая туманность Ориона, которую видно даже невооруженным глазом как слабую облако (рис 25.6). Размер этой туманности около 20 св. p., расстояние до нее - почти 1000 св. г.. Интересно, что в этой туманности (как в общем и другие), кроме молекул и атомов водорода, найдено молекулы кислорода, воды, циана, метана, окиси углерода и сложных органических молекул. 

Кроме диффузных, существуют также компактные туманности правильной формы. Они делятся на волокнистые и планетарные. И если именно с диффузными туманностями связывают на сегодняшний день образования звезд, то волокнистые и планетарные туманности формируются на заключительных стадиях развития зрение с сброшенных ими оболочек.  По крайней мере часть волокнистых туманностей - это остатки вспышек сверхновых. Одна из них - уже упоминавшаяся Крабовидная туманность из созвездия Тельца, расстояние до которой составляет 5500 св. p., а видимая звездная величина 8,6 "". 

Планетарными названы туманности кольцеобразной формы, которые издалека выглядят слабых колец или дисков. Среди них и планетарная туманность Улитка из созвездия Водолея (рис. 25.8). Расстояние до нее - всего 650 св. . Такие туманности расширяются со скоростями 20-40 км / с, так что через 10-20 тыс. лет после «рождения» они рассеиваются в пространстве и становятся невидимыми. Планетарные туманности светятся за счет ультрафиолетового излучения тех звезд, чьими оболочками они когда-то были.  Как уже было упомянуто, часть вещества в межзвездной среде находится в рассеянном состоянии. Благодаря поглощению ею света от далеких звезд в их спектрах обнаружены линии поглощения, принадлежащих атомам и молекулам межзвездного газа. 

4. Строение Галактики и ее спиральная структура.

Галактики отличаются большим разнообразием: среди них можно выделить сфероподобные эллиптические галактики, дисковые спиральные галактики, галактики с перемычкой (баром), линзовидные, карликовые, неправильные и т. д.  Если же говорить о числовых значениях, то, к примеру, их масса варьируется от 10⁷ до 10¹² масс Солнца, для сравнения — масса нашей галактики Млечный Путь равна 2·10¹¹ масс Солнца.

Представление о населении Галактики ввел 1944 немецкий астроном В. Бааде (1893-1960). Сначала оно касалось Туманности Андромеды (галактика М31). При ее фотографировании через синий и красный светофильтры он обнаружил, что плоский линзовидных диск этой огромной галактики погружен в более разреженную звездную облако сферической формы - гало. Поскольку туманность Андромеды очень похожа на нашу Галактику, Бааде предположил, что подобную структуру имеет и Млечный Путь. 

Объекты спиральных рукавов галактического диска были названы населением I типа. А зори гало, которые концентрируются симметрично относительно центра системы - населением II типа. 
Пожалуй, шаровидные скопления сохранили химический состав той бедной тяжелые химические элементы догалактичнои облака (или системы облаков), с которой они формировались вместе с Галактикой. В дальнейшем развитии дога-профилактического облако, занимала сферический объем, сжималась, образуя вращающийся диск. Газ, который сразу же не сконденсувався в заре, при вращении Галактики постепенно оседал в ее плоскости. В то же время в нем шло формирование звезд, которые также располагались в плоскости Галактики. Массивные звезды галактического диска быстро проходили все этапы своего эволюционного пути, вспыхивали как сверхновые и пополняли межзвездная газово-пылевое среду тяжелыми химическими элементами. Из него формировались новые звезды. Итак, каждое следующее поколение звезд в спиральных рукавах становилось богаче на тяжелые химические элементы, чем предыдущее.  В то же время эволюционировали и звезды шаровых скоплений. Массивные звезды уже давно прекратили свое существование, но молодые при отсутствии материала не образовались. Поэтому там остались только старые маломассивные звезды, возраст которых оценивается в 10-12 млрд лет, а также, наверное, белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры. 

Гало, диск и ядро ​​Галактики. Гало или корона Галактики состоит в основном из газа, газовых облаков и очень старых неярких звезд, как одиночных, так и в виде шаровых скоплений. Концентрируясь к центру Галактики, они образуют так называемый БАЛД же (с англ. - «Утолщение») в рамках нескольких тысяч световых лет от него. Двигаясь по вытянутым эллиптическим орбитам, звезды гало очень медленно вращаются вокруг центра Галактики. 
Радиус гало, по последним данным с Космического телескопа им. Хаббла, достигает 300000 св. г.. Именно этим радиусом и определяются пределы Галактики.  По сравнению с гало диск вращается намного быстрее. Скорость его вращения, которая определяется скоростью движения зрение, не одинакова на разных расстояниях от центра. Изучая особенности вращения диска, можно определить его массу. Оказалось, что диск имеет диаметр 100 000 св. p., толщину центральной зоны 10000 св. p., массу 150 млрд Mq при общем количестве зрение 400 млрд.  Вблизи плоскости диска находится очень много молодых звезд и звездных скоплений, не старше за 1 млрд лет. К населению I типа относятся, в частности, звезды рассеянных скоплений, к населению II типа - звезды шаровых скоплений. В наше время звезды спиральных рукавов (население I типа) отождествляют сосредоточен у его плоскости. В среднем химический состав населения в диске такой же, как и у Солнца. 

Ядро Галактики полностью скрыто от нас толстым слоем поглощающего вещества. Но в какой-то степени «приблизиться» к нему удалось благодаря наблюдениям в инфракрасном диапазоне. Ведь расчет показывает, что на расстоянии от центра Галактики до Солнца инфракрасное излучение ослабляется всего в 10 раз, тогда как в видимом диапазоне в 10и2 раз, то есть на С ™. 
Итак, теперь можно утверждать, что диаметр ядра Галактики составляет 4000 св. г.. Для него типична очень большая концентрация зрение - многие тысячи на кубический световой год. Кроме этого, в центральных частях ядра наблюдается навколоядерний газовый диск радиусом в 1000 св. г.. Ближе к центру отмечено зоны ионизированного водорода и многочисленные источники рентгеновского и инфракрасного излучения, что свидетельствует о интенсивное звездообразование. 

По одной из гипотез, в центре Галактики является одинарная или двойная черная дыра с массой около 106МR, окруженная плотным газово-пылевым диском. В центре Галактики также яркое радиоисточник Стрелец А, происхождение которого связывают с активностью ядра. Впрочем, исследования ядра Галактики только началось. 

Предположение, согласно которому наша Галактика является системой спиральных рукавов, было высказано в середине XIX в.И только через сто лет в ходе исследования распределения в пространстве рассеянных звездных скоплений оказалось, что они укладываются в три узкие полосы, которые можно считать частями спиральных рукавов. 

Наша Галактика имеет очень хорошо выраженную спиральную структуру. Некоторое время складывалось мнение, будто в Галактике четыре спирали, однако сейчас надежно доказано, что их две. 

В отличие от гало, где проявления звездной активности чрезвычайно редки, в спиральных рукавах продолжается бурная жизнь: вещество непрерывно переходит из межзвездного пространства в звезды во время их образования и обратно на заключительных стадиях эволюции. 

Период обращения Солнца вокруг центра Галактики составляет примерно 200 млн. Лет и называется галактическим годом.  Спиральные рукава как целое и отдельные звезды движутся вокруг центра Галактики с разными скоростями. Каждая звезда то попадает в спиральный рукав, то выходит из него. И только Солнце находится в таком ее месте, где его скорость вокруг центра Галактики практически совпадает со скоростью спирального рукава. 

Такая ситуация в целом неординарная для Галактики. Именно на этой расстоянию от центра  всю историю своего существования Солнце ни разу не попал в спиральные рукава. Для Земли это крайне благоприятно, потому что если бы мы попали в спиральный рукав, бурные процессы, порождающие смертоносное излучение, уничтожили бы все живое на Земле. Итак, наша планета существует в относительно спокойном месте Галактики в течение миллиардов лет, не испытывая катастрофического влияния космических катаклизмов. И, возможно, именно поэтому на Земле могла сохраниться жизнь. 

Долгое время положение Солнца среди звезд считалось привилегированным. Сегодня мы знаем, что это не так: в известном смысле привилегированное. И это надо учитывать, обдумывая возможность жизни в других частях нашей Галактики. 
5. Место Солнца в нашей Галактике. (видео)

Солнце – одна из звезд Галактики, расположено на расстоянии 30000 св. лет. от ее центра. Солнце вместе со своей планетной системой вращается вокруг центра Галактики со скоростью 250 км/с и делает полный оборот ориентировано за 200 млн.лет. Этот период называют галактическим годом.

Солнце расположено между двумя спиральными рукавами – рукавом Стрельца и рукавом Персея- и никогда не попадает в них.

IV. Проверка усвоения изученного материала.

Самостоятельная работа. (7мин)  

карточки-«Продолжите предложение»(7 мин.)

IV. Домашнее задание. §15, тест стр. 125, задания для наблюдений. Подготовить презентации.

Самостоятельная работа. (7мин)  

Тема: Млечный путь. Строение Галактики. Место Солнечной системы в Галактике. Звездные скопления и ассоциации. Туманности. Подсистемы Галактики и ее спиральная структура.

карточки-«Продолжите предложение»

Самостоятельная работа. (7мин)  

Тема: Млечный путь. Строение Галактики. Место Солнечной системы в Галактике. Звездные скопления и ассоциации. Туманности. Подсистемы Галактики и ее спиральная структура.

карточки-«Продолжите предложение»

Самостоятельная работа. (7мин)  

Тема: Млечный путь. Строение Галактики. Место Солнечной системы в Галактике. Звездные скопления и ассоциации. Туманности. Подсистемы Галактики и ее спиральная структура.

карточки-«Продолжите предложение»