МЕТОДИЧНА РОЗРОБКА ЗАНЯТТЯ З ДИСЦИПЛІНИ

«АСТРОНОМІЯ»

                                                                         

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                                             

Автор          Романенко Лілія Леонідівна, викладач фізики, астрономії, математики, 

                    І  категорії

 

 

 

 

                                                        

                                                                 Методична розробка заняття  розкриває                

                                                     творчий досвід викладача щодо оновлення

                                                     навчально – виховного процесу.

                                                           На занятті використані  різноманітні форми                                                

                                                     роботи та методи:ситуаційний, творчого пошуку,

                                                     випередженого вивчення,відеосупровіду,міні – 

                                                     проектів, елементи інформаційно – комунікативних        

                                                     технологій

                                                          Рекомендовано для викладачів навчальних

                                                     закладів I-II рівнів акредитації

                                                          Дану методичну розробку можна використовувати    

                                                      для проведення  і  організації

                                                       занять  з  інноваційними  методами  навчання,

                                                        які  стимулюють  студентів  до  активної праці

                                                 на   заняттях.  Методична   розробка

                                                  рекомендується  для проведення  занять  в

                                                       навчальних  закладах  І-ІІ  рівнів акредитації. 

 

 

 

 

 

                                                                                       

 

 

 

 

 

                                                                                                     

Дисципліна: Астрономія

Методична мета:використання мультимедійних технологій на занятті.

Тема: Сонце - найближча зоря. 

Вид заняття: лекція презентація

Мета заняття:

Навчальна: Розширити і поглибити знання учнів про денну зірку. Засвоїти основні відомості про Сонце: внутрішню будову Сонця, його „поверхню”, хімічний склад, основні фізичні параметри, використовуючи знання хімії та фізики. Навчити визначати хімічний склад Сонця за його спектром; встановлювати зв’язки і закономірності між поняттями, явищами, природними процесами.

Розвиваюча: Розвивати спостережливість, уяву, логічне і розумове мислення, здатність до пізнання навколишнього світу.

Виховна: Стимулювати інтерес до астрономії, бажання учнів до самостійного здобуття додаткових знань про Всесвіт, до опрацювання довідкової та наукової інформації, до практичних умінь та навичок.

Предметні компетенції: навчальна, здоров’я - зберігаюча

Студенти повинні

               знати: такі поняття: гранули, зона конвекції, радіації, корона, магнітна буря, протуберанці, світність Сонця, сонячний вітер, сонячна пляма, фотосфера, хромосфера, будову Сонця.

               вміти: пояснювати фізичні умови на Сонці, наводити приклади впливу сонячної активності на життя і здоров’я людей, походження плям, протуберанців, спалахів, циклічність сонячної активності.

МПЗ:

Забезпечувальні:Фізика «Ядерна фізика».

Забезпечуючі :Хімія «Таблиця Мендєлєєва»

                         Географія «Атмосфера Землі»

                        Фізика «Спектральний аналіз», «фізичні параметри»

                         Біологія «Людина»

 

Забезпечення заняття:

1.Наочні посібники: відео, мультимедійна презентація

2. Роздатковий матеріал: опорні конспекти

3. Технічні засоби навчання: комп’ютер

4. Навчальне місце.

Література:

1.М.П. Пришляк Астрономія-11 кл.

2.Інтернет ресурси

 

Хід заняття:

І. Організаційний момент ( метод:психолого – педагогічної підтримки).                 

 Встановити психологічний контакт із студентами.

Сонце... Найближча до Землі денна зірка, що дарує нам світло, тепло, життя.

З давніх часів Сонце - один з головних Богів, якому люди поклонялися, оспівували гімни, славили. Багато народів називали себе - діти Сонця! Скільки пам’ятає себе людина, погляд її був звернений до цього „величного світила”. Колись люди вшановували його, складали про нього міфи і легенди.

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.

Зараз, направивши на Сонце телескопи із Землі чи піднявши їх вгору на бортах космічних кораблів і супутників, ретельно вивчають, поступово розгадуючи його таємниці.

ІІ. Підготовка студентів до заняття (метод інструктування)    

 а) повідомлення теми заняття

Тема: Сонце -  найблища зоря.

План

1.Фізичні характеристики Сонця.

2.Будова Сонця та джерела його енергії.

3.Еволюція Сонця

4. Прояв сонячної активності та їх вплив на Землю.

         

б) Мотивація (метод навчальна гра, форма роботи реклама  )  

Сонячне світло й тепло є основним джерелом енергії для живих організмів. Безпосередньо цю енергію використовують і зберігають зелені рослини.

На сонячному світлі в листі з неорганічних речовин – води та вуглекислого газу – утворюються органічні речовини: цукор, крохмаль. Цей процес називають фотосинтезом.

У процесі фотосинтезу в атмосферу виділяється кисень – газ, від якого залежить існування життя на Землі.

Сонце не тільки світить, але й гріє. Зростання й розвиток рослин припиняється восени та взимку, а навесні, коли стає тепло, відновлюється.

Світло – найважливіша умова життя людини та нормальної роботи її організму. Світло допомагає пізнавати навколишній світ, милуватися його дивовижними барвами.

Сонячне світло сприяє утворенню в шкірі людини вітаміну D, під дією якого формуються кістки. Нестача вітаміну D призводить до захворювання, що називається рахіт.

Наше світило, зігріваючи і омиваючи своїми променями Землю ось уже 4,59 млрд років, являє собою справжню супердержаву Сонячної системи, яка живе за законами фізики і підпорядкована власному еволюційному розвитку.

Це термоядерна піч гігантських розмірів, регулярно здригається потужними вибухами, кожен з яких здатний розпорошити на субатомні частинки наш блакитний оазис.

Знаходячись на відстані 149 млн. км від поверхні Сонця, ми начебто захищені від його спопеляючої люті. Проте чи так це насправді?

Щоб відчувати себе хоча б у відносній безпеці, людству сьогодні життєво необхідно знати всі секрети Сонця…

Сонце типова зірка-довгожитель, яка зараховується до спектрального класу G2 V. Об’єкти цієї категоріі  характерізуются температурою поверхні близько 5200-6000К і слабо вираженими лініями іонізованих металів.

Ще такі небесні світила за усталеною науковою традицією називають жовтими карликами. Наша зірка займає приблизно 99% всієї маси Сонячної системи.

Однак у порівнянні з іншими зірками воно дуже мале. Наприклад, Антарес – альфа сузір’я Скорпіона – в 280 разів більше Сонця, Ета Кіля – в 100 разів і в5 млн. Разів перевершує його по світності, а блакитний надгігант Бетельгейзе в 3000 разів більше Ета Кіля. Якби Сонце було такого діаметру, воно б поглинуло орбіту Юпітера.

Наша зірка – колосальний джерело тепла. За оду секунду вона виробляє стільки енергії, що її вистачило б для забезпечення всіх потреб людства на тисячоліття вперед.

Сонце – це єдина зірка, що є природнім джерелом світла і тепла для всього живого на Землі.

 Адже цікавість до цього небесного тіла з часом не слабне, а, навпаки, людина прагне оволодіти могутністю денного світила, використати його енергію на Землі.

                  Тому на сьогоднішньому занятті ми детально проаналізуємо процеси, які проходять на Сонці, його будову та природну активність

 в) Актуалізація опорних знань (метод ситуаційний)

      (зробити логічне з’єднання)

1. Конвекція              А) частково або повністю іонізований газ.
2. Гамма - квант      Б) шари атмосфери від висоти 80 км до 600 км, якій  

                                          характеризуються    високим вмістом іонів і вільних електронів

 

3. Плазма                В) відрив від атома або молекули одного або декількох електронів під 

                                  впливом зовнішніх чинників

 

4. Магнітосфера        Г)  фотон дуже високої енергії

 

5. Іоносфера              Д) переміщення частинок рідини чи газу, зумовлене різницею температур

 

6. Іонізація                    Е) зона навколоземного простору, фізичні властивості якої 

                                      зумовлюються магнітним полем Землі 

7.Протон                    Є) елементарна частинка, античастинка електрона

 

8.Позитрон                 Ж) стабільна частинка з позитивним зарядом

 

Очікувана відповідь:1- Д,2-Г,3-А,4-Е,5-Б,6-В,7-Ж,8-Є.

 

ІІІ.Пояснення нового навчального матеріалу ( метод пояснення , бесіда , відео-супроводу, випередженого вивчення, творчого пошуку, інформаційно – комукативний,міні- проектів)

1.Фізичні характеристики Сонця.

(протягом пояснення студенти заповняють таблицю)

 Сонце — одна з мільярдів зір нашої Галактики, центральне світило в Сонячній системі ,природне джерело світла й тепла. Водночас Сонце — найближча до нас зоря, в якої на відміну від усіх інших зір можна спостерігати диск і за допомогою телеско­па вивчати на ньому невеликі деталі, розміром навіть до кількох сотень кілометрів. Це типова зоря, тому її вивчення допомагає зрозуміти природу зір взагалі.

Його діаметр становить 1 392 000 км, це в 109 разів більше від діаметра Землі. Відстань від Сонця до Землі становить 150 мільйонів кілометрів. Завдяки такій великій відстані Сонце на небі ми бачимо як невеликий диск, оточений яскравою сяючою сонячною короною.  Світло Сонця досягає Землі за 8 хвилин. А від наступної найближчої до Землі, після Сонця, зорі світло долає космічний простір за 4 роки.

 Маса в 333 000 раз більша за масу Землі й у 750 раз перевищує масу всіх інших планет, разом узятих.

     Воно безперервно рухається у космічному просторі. Подібно до багатьох небесних тіл, воно обертається навколо своєї осі й за 27,275 земної доби робить один оберт.

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. За масою та розмірами належить до середніх зірок.                                                                                

           Температура Сонця вимірюється за допомогою законів випромінювання чорного тіла. З уроків фізики вам відомо, що неперервний спектр видимої поверхні Сонця перетинається темними лініями поглинання, за яким можна встановити його хімічний склад та температуру. Температура на поверхні Сонця, за підрахунками вчених, становить близько 5760 К.  Проте, всередині температура сягає 15 мільйонів градусів. Звичайно, агрегатний стан речовини на Сонці: при таких температурах (5760 приблизно 6000 градусів і вище) це може бути тільки плазма, тобто йонізований газ. 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.

 Загалом у спектрі Сонця виявлено лінії 72 хімічних елементів, найбільше у речовині Сонця водню(71%), друге місце посідає гелій(27%), разом вони складають  98% маси Сонця, важчих елементів становить 1-2%. Сон­це — могутнє джерело енергії, яку воно постійно випромінює в усіх ділянках спектра електромагнітних хвиль — від рентгенівських і ультрафіолетових променів до радіохвиль. Нашим оком сприймаються спектир видимого білого світла. Насправді, біле світло складається з цілого спектра електромагнітних хвиль від червоного кольору до фіолетового, але Сонце випромінює найбільше енергії у жовто-зеленій частині спектра, тому астрономи називають Сонце жовтою зорею. Близько 9 % енергії в сонячному спектрі припадає на ультрафіолетове випромінювання з довжинами хвиль від 100 до 400 нм. Решта енергії розділена приблизно порівну між видимою (400-760 нм) і інфрачервоною (760-5000 м) областями спектра.

 Сонячне  випромінювання дуже впливає на всі тіла Сонячної системи: нагріває їх, позна­чається на атмосферах планет, дає світло й тепло, необхідні для життя на Землі.                                                                                                                             

 Світність Сонця L визначає потужність його випромінювання, тобто кількість енергії, що випромінює поверхня Сонця у всіх напрямках за одиницю часу.Для визначення світності Сонця треба виміряти сонячну сталу q — енергію, яку отримує 1 м поверхні Землі за 1 с за умови, що Сонце розташоване в зеніті. Для визначення світності Сонця необхідно величину сонячної сталої помножити на площу сфери з радіусом R:

         L = 4R²q= 4·10²⁶ Вт

де R= 150 000 000 км — відстань від Землі до Сонця. Сонячна стала q — енергія, що отримує 1 м2 поверхні Землі за 1 с, якщо сонячні промені падають перпендикулярно до поверхні. За сучасними даними на межі верхніх шарів атмосфери Землі величина сонячної сталої дорівнює q= 1,4 кВт/м². Отже проягом пояснення  ви повині були заповнити таблицю, а тепер зверніть увагу на її вірність

 

в центрі Сонця	густина 1,5·105 кг/м³, тиск — близько 2·1018 Па.
Маса	333 000 М земних
Температура	Фотосфери -5760 К Ядра            -15 000 000 К
Середня густина	1400 кг/м³
Відстань до Землі	150 мільйонів кілометрів
Склад	водню(71%), гелій(27%),важчих елементів становить 1-2%.
Які електромагнітні хвилі випромінює	9 % ультрафіолетове випромінювання з довжинами хвиль від 100 до 400 нм.  Видимий спект (400-760 нм) і інфрачервоний (760-5000 м) складають по 45,5 %
Світність	4 ·Вт
Діаметр	1 392 000 км або 109 R земних
До якого типу зір відноситься	Жовтих класу G

Дати відповідь на запитання.

- Чому  Сонце називають жовтою зорею , у той час як для більшості людей воно має білий колір. Як пояснити цю суперечність?

Очікувана відповідь: Сонце випромінює електромагнітні хвилі завдовжки від 400 нм (фіолетова частина спектра) до 700 нм (червона частина спектра), суміш яких ми називаємо білим світлом. Але найбільше енергії Сонце випромінює в жовто-зеленій частині спектра на довжині хвилі близько 500 нм, тому астрономи мають право називати Сонце жовтою зорею.

2.Будова Сонця та джерело його енергії

 

      Ми вже сказали Сонце  - це велетенська газова куля ,що перебуває у стані гідростатичної рівноваги. Ця умова є запорукою впродовж великих проміжків часу (мільярди років). Суть гідростатичної рівноваги полягає в тому, в кожному прошарку Сонця внутрішній тиск газу врівноважується силами тяжіння. Якби не було газового тиску , вся речовина Сонця за 20 хв. стягнулася б у точку в його центрі. Якби небуло сили тяжіння речовини, тиск газу за 10 діб розпорошив би всю сонячну речевону у просторі. Отже фізичні параметри Сонця – тиск , температура й густина – є такими ,що в кожній його точці сили тяжіння і тиск врівноважують оде одного.

       Потік енергії, що виникає в надрах Сонця, передається в зовнішні шари й розподіляється на дедалі більшу площу. Внаслідок цього температура сонячних газів спадає з віддаленням від цент­ра. Залежно від значення температури й характеру процесів, що нею визначаються, все Сонце можна умовно поділити на 4 частини:

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

      При високій температурі 15 000 000К , високому тиску 2·10¹⁸ Па та густині 100 г/ см³ 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 термоядерними реакціями, в результаті яких з водню утворюється гелій і виді­ляється велика кількість тепла. Отже головним  «паливом » на Сонці  є водень. З 4 атомів водню після низки перетворень утворюється один атом гелію. А з кожного грама водню , що бере участь в реакції , виділяється 6 * 10 ¹¹  Дж енергії. Ці реакції є джерелом енергії Сонця на сучасному етапі його еволюції. Внаслідок цього кіль­кість гелію в центральній частині світила поступово збільшується, а водню — зменшується.

   Народжені в ході реакцій позитрони та гама – кванти передають енергію навколишньму газу, а нейтрино безперешкодно покидають Сонце, бо мають дивовижну здатність проникати крізь велечезну товщину речовини, не вступаючи у взаємодію з жодним атомом. Саме за таким принципом і працює  сонячна «піч».

 

2.      «промениста» зона (відстань від 1/3 до 2/3 /R), в якій енергія передається назовні від шару до шару внаслідок послідов­ного вбирання і випромінювання квантів електромагнітної енергії;

Отже  у ході ядерних реакцій в центрі Сонця утворюються гамма – кванти. Їхня енергія в мільярди разів більша за енергію видимого світла, довжина мала. Гамма – квант покидає  ядро але на шляху назовні кожний з них у товщині Сонця багаторазово  поглинаєтьсяатомами речовини й відразу випромінюється. Під час перевипромінювання частіше за все виникає не один , а декілька квантів, що мають менші енергії.

Жорсткі гамма – кванти дробляться на менш енергійні кванти спочатку рентгенівських, потім ультрофіолетових і нарешті видимих і теплових променів.

Найбільша енергія Сонця випромінюється у у видимому світлі.. Прошарок Сонця , де передача енергії здійснюється через поглиннання й випромінювання речовиною квантів електромагнітних хвиль називають зоною проминистої рівноваги , або зоною променистого переносу. Для того  щоб дістатися від  сонячного ядра до поверхні, кванту енергії потрібно приблизно  1000000 р.

3.      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 відбувається перемішування речовини (конвекція), подібне до кипіння рідини в посудині, яка підігрівається знизу;

   Мандруючи до поверхні Сонця, кванти опиняються в зоні , де в умовах все менших температур і тиску речовина стає непрозорою. Тут існує інший механізм переносу енергії – конвекція: гарячі потоки газу підіймаються догори віддають свою енергію навколишньому середовищу й опускаються до низу.

Верхня межа ковективнивної зони має вигляд дрібних гранул, що видозмінюються кількох  хвилин. На сонячній поверхні їх можна бачити лише в телескоп.

  

4) атмосфера, що починається відразу за конвективною зоною і простягається далеко за межі видимого диска Сонця. Нижній шар атмосфери містить тонкий шар газів, який ми сприймаємо як поверхню Сонця. Верхніх шарів атмосфери безпосередньо не видно, їх можна спостерігати або під час повних сонячних затем­нень, або за допомогою спеціальних приладів.

Сонячну атмосфе­ру також можна умовно поділити на кілька шарів.

Найглибший шар атмосфери, товщиною 200 — 300 км, нази­вається фотосферою (сфера світла). З нього виходить майже вся та енергія Сонця, яка спостерігається у видимій частині спектра.

У фотосфері, як і в глибших шарах Сонця, температура знижу­ється з віддаленням від центра, змінюючись приблизно від 8000 до 4000 К: зовнішні шари фотосфери дуже охолоджуються вна­слідок випромінювання з них у міжпланетний простір.

На фотографіях фотосфери добре помітна її тонка структура у вигляді яскравих «зерняток» — гранул розміром у середньому близько 1000 км, розділених вузькими темними проміжками. Ця структура нази­вається грануляцією. Вона є результатом руху газів, шо відбувається в розміщеній під атмосферою конвективній зоні Сонця.

Зниженню температури в зовнішніх шарах фотосфери в спектрі видимого випроміню­вання Сонця, яке майже цілком виникає у фотосфері, відпові­дають темні лінії поглинання. Вони називаються фраунгоферовими на честь німецького оп­тика Й. Фраунгофера (1787—1826), який уперше в 1814 р. замалював кілька со­тень таких ліній. З тієї самої причини   (зниження  температури   від  центра   Сонця)   сонячний диск ближче до краю здається темнішим.

У найвищих шарах фотосфери температура досягає близь­ко 4000 К. При такій температурі й густині 10 ³—10 ⁴ кг/м³ водень стає практично нейтральним. Іонізовано тільки близь­ко 0,01 % атомів, які належать здебільшого металам. Однак вище в атмосфері температура, а разом з нею й іонізація знову почина­ють підвищуватися, спочатку повільно, а потім дуже швидко. Ча­стина сонячної атмосфери, в якій підвищується температура і послідовно іонізуються водень, гелій та інші елементи, нази­вається хромосферою, її температура становить десятки й сотні тисяч кельвінів.

Отже 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.

Вище від хромосфери темпе­ратура сонячних газів досягає   - мільйони градусів  і далі протягом багатьох радіусів Сонця майже не змінюється. Ця розріджена й гаряча оболонка називається сонячною короною. 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.

 У вигляді променистого перлового сяйва її можна спостері­гати під час повної фази затемнення Сонця, тоді вона являє собою надзвичайно гарне видовище. «Випаровуючись» у між­планетний простір, газ корони утворює потік гарячої розрідженої плазми, що постійно тече від Сонця й називається сонячним вітром.

Найкраще хромосферу й корону спостерігати із супутників та орбітальних космічних станцій в ультрафіолетових і рентгенівсь­ких променях.

 

Дати відповідь на запитання

          - Чому знижується температура у зовнішніх шарах фотосфери? Зниженню температури в зовнішніх шарах фотосфери в спектрі видимого випроміню­вання Сонця, яке майже цілком виникає у фотосфері, відпові­дають темні лінії поглинання,  у вищих шарах випромінюванню легко покинути атмосферу і тому температура знижується у міру переходу до зовнішніх шарів

- Чому утворюються гранули у фотосфері?

 Дослідження показали, що гранули – це потоки гарячого газу, які підіймаються догори, тоді як у темних, дещо прохолодніших місцях, газ опускається вниз. Гранули свідчать про те, що під фотосферою у глибших шарах Сонця перенесення енергії до поверхні здійснюється за допомогою конвекції

   -  Що таке гідростатична рівновага?

 (внутрішній тиск газу врівноважується силами тяжіння).

 

3.Еволюція Сонця  (перегляд відеофрагменту)

 (Після перегляду відеофрагмету пояснити  еволюцію Сонця використовуючи презентацію).

Очікувана відповідь

Народжене в люті колосального тиску і надвисоких температур гігантської газопилової хмари, відомій як туманність, Сонце править нашою космічною громадою більше 4 млрд. років. Вчені зараховують наше світило до молодих зірок третього покоління, що утворилися з останків зірок попередніх генерацій. Життєвий цикл Сонця дорівнює приблизно 10 млрд. років. Тобто на даний момент воно пройшло половину еволюційного шляху, відпущеного йому природою. Маса Сонця недостатня для того щоб Сонце закінчило своє життя в колосальному термоядерному вибуху, перетворившись в наднову. Теоретичні розрахунки показують, що такі зорі, як Сонце, ніколи не стануть чорними дірами, бо вони мають недостатню масу для гравітаційного стиснення до критичного радіуса. У стані гравітаційної рівноваги Сонце може світити 10 років, але ми не можемо точно визначити його вік, тобто скільки часу пройшло від його утворення. Правда, за допомогою радіоактивного розпаду важких хімічних елементів можна визначити приблизний вік Землі — 4,5 млрд років, але Сонце могло утворитися раніше, ніж сформувалися планети. Якщо все такі зорі й планети формуються одночасно, то Сонце може світити в майбутньому ще 5 млрд років. Після того як у ядрі весь Гідроген перетвориться на Гелій , порушиться рівновага в надрах Сонця, і воно може перетворитись на змінну пульсуючу зорю — цефеїду. Потім через нестабільність радіус Сонця почне збільшуватись, а температура фотосфери знизиться до 4000 К — Сонце перетвориться на червоного гіганта. На небосхилі Землі буде світити велетенська червона куля, кутовий діаметр якої збільшиться в 10 разів у порівнянні із сучасним Сонцем і буде сягати 5°. Блакитного неба на Землі не стане, бо світність майбутнього Сонця зросте в десятки разів, а температура на поверхні нашої планети буде більшою ніж 1000 К. Википлять океани, і Земля перетвориться на страшну гарячу пустелю, чимось схожу на сучасну Венеру. У Сонячній системі така температура, яка зараз на Землі, буде тільки на околицях — на супутниках Сатурна та Урана. У стадії червоного гіганта Сонце буде світити приблизно 100 млн років, після чого верхня оболонка відірветься від ядра й почне розширюватись у міжзоряний простір у вигляді планетарної туманності . При розширенні напевно випаруються всі планети земної групи, і на місці Сонця залишиться білий карлик — маленьке гаряче ядро, у якому колись протікали термоядерні реакції. Радіус білого карлика буде не більшим, ніж у Землі, але густина сягатиме 10¹⁰ кг/м ³. Білий карлик не має джерел енергії, тому температура його поверхні поступово знизиться, і остання стадія еволюції нашого Сонця — холодний чорний карлик.

Сонячна система утворилася 5 млрд років тому з велетенської хмари газу і пилу. А раніше замість цієї хмари існувала зоря, яка вибухнула як Наднова. Тобто наше Сонце належить уже до другого (а можливо й третього) покоління зір, що мають багато важких хімічних елементів, з яких утворилися планети земної групи.

 

Висновки  У космосі постійно відбуваються народження молодих зір із газопилових туманностей та вибухи старих, коли утворюються нові туманності. Сонячна система утворилася близько 5 мрд років тому з велетенської газопилової хмари, яка виникла на місці вибуху старої зорі. У стані рівноваги Сонце буде світити ще кілька мільярдів років, а потім перетвориться на червоного гіганта, який знищить усе живе на Землі...

Дати відповідь на запитання:

1.Чому порушиться рівнова в надрах Сонця та що при цьому відбудиться?

Очікувана відповідь: ( рівновага в надрах  Сонця порушиться після того як весь гідроген перетвориться у гелій, після чого воно можливо перетвориться у пульсуючу зорю – цефеїду. Через нестабільність радіус Сонця почне збільшуватися, а температура знизиться – Сонце перетвориться у червоний гігант.

2. При якій умові Сонце втратить атмосферу і стене білим карликом? (при перетворені гелію у вулець).

 

4. Сонячна активність (прес конференція)

 

 А) Со́нячна акти́вність — сукупність фізичних змін, які відбуваються на Сонці. Зовнішні прояви сонячної активності — сонячні плями, факели, флоккули, протуберанці тощо.

Протуберанці — щільні хмари водню, які підіймаються в корону вздовж магнітних ліній.

   Хромосферний спалах — тимчасове значне посилення яскравості обмеженої ділянки хромосфери Сонця, вибуховий викид речовини і енергії, яка накопичена в магнітному полі сонячних плям.

   Магнітна буря — збурення магнітного поля Землі під впливом спалаху на Сонці. У цей час виникають неполадки в радіозв'язку та електронних приладах, погіршується самопочуття людей.

Сонячна активність визначається кількістю плям та їхньою загальною площею. Дослідження показали, що температура всередині плями досить висока і сягає 4500 К, але пляма здається темною на тлі більш гарячої фотосфери з температурою 5780 К . Виникає питання: що знижує температуру всередині плями? Плями на Сонці можуть існувати протягом кількох місяців, тому виникла гіпотеза, що якийсь процес гальмує конвекцію плазми в сонячній плямі та підтримує різницю температур. Зараз доведено, що таким «ізолятором» є сильне магнітне поле, яке взаємодіє з електрично зарядженими частинками плазми і гальмує конвекційні процеси всередині плями.Ще одна загадка активності Сонця захована в її періодичності — цикл зміни кількості плям повторюється приблизно через кожні 11 років.Сонячна пляма — це область фотосфери, де знижується температура, бо сильне магнітне поле у плямі зупиняє конвекцію.  Плями з'єднані між собою попарно, як полюси в магніті, кожна пляма має свою магнітну полярність.Плями зв'язані між собою магнітними силовими лініями подібно до полюсів магніту — кожна пляма має свою полярність. Так само, як неможливо розділити північний та південний полюси магніту, так і сонячні плями існують тільки парами, які мають різні магнітні полярності. Якщо врахувати полярність плям, то цикл сонячної активності триває приблизно 22 роки.

 Б) Вплив сонячної активності на Землю

 Досліджуючи Сонце за допомогою супутників та АМС, астрономи виявили його сильне корпускулярне випромінювання — потік елементарних частинок (протонів, нейтронів, електронів). Наприклад, під час так званих хромосферних спалахів, які вибухають поблизу плям, виділяється така величезна енергія, яку можна порівняти з випромінюванням всієї фотосфери Сонця. Не треба плутати спалахи з протуберанцями. Протуберанці (від лат. protubero — здуваюсь) існують постійно — це щільні холодні хмари водню, які піднімаються в корону і рухаються вздовж магнітних силових ліній. Завдяки протуберанцям відбувається обмін речовин між хромосферою і короною.

Спалах виникає між двома плямами з протилежною полярністю, коли протягом кількох годин температура в цій зоні зростає до 5 •10⁶ К і виділяється енергія 10²¹ -10²⁵ Дж, що майже сумісне зі світністю Сонця у видимій частині спектра. Під час спалаху енергія випромінюється в основному в невидимій частині спектра (радіо, ультрафіолетовому та рентгенівському діапазоні). Під час спалахів у міжпланетний простір також викидаються потоки заряджених частинок, які летять зі швидкістю до 20000 км/с. Через кілька годин після спалаху корпускулярні потоки можуть долетіти до Землі й викликати збурення її магнітного поля та свічення іоносфери, що проявляється у вигляді інтенсивних полярних сяйв.

     При спостереженнях Сонця через густо-червоний світлофільтр на краю диска видно своєрідні світлі виступи над поверхнею, його, які можуть далеко за межі хромосфери аж у корону. Такі викиди називаються протуберанцями – це речовина, яка підіймається над сонячною поверхнею і утримується над нею завдяки магнітному полю.

Досить часто над сонячними плямами у хромосфері відбуваються хромосферні спалахи – найбільш вражаючий прояв сонячної активності. В роки максимумів сонячної активності може траплятись до десяти спалахів за добу, тоді як у мінімумі продовж багатьох місяців може не бути  жодного.

Сонце дуже впливає на явища, які відбуваються на Землі.

Його короткохвильове випромінювання зумовлює важливі фізико-хімічні процеси у верхніх шарах атмо­сфери. Видимі й інфрачервоні промені є основними «постачальни­ками» тепла для Землі. У різних країнах світу, в тому числі й у нас, ведуться роботи щодо ширшого використання сонячної енергії для господарських і промисло­вих цілей (вироблення електро­енергії, опалення будинків та ін.). У майбутньому викорис­тання енергії прямого соняч­ного випромінювання неминуче зросте. Сонце  не лише  освітлює  й зігріває Землю. Вияви сонячної активності супроводяться цілим рядом   геофізичних   явищ.   По­токи заряджених частинок, при­скорені під час спалахів, впли­вають на  магнітне  поле Землі й   спричиняють   магнітні   бурі, які сприяють проникненню за­ряджених    частинок    у    нижчі шари   атмосфери,   від   чого   й виникають  полярні  сяйва.  Ко­роткохвильове випромінювання Сонця посилює іонізацію верх­ніх    шарів   земної    атмосфери (іоносфери), що дуже впливає на    умови    поширення    радіо­хвиль, іноді порушуючи  радіо­зв'язок. Виявилося, що активні процеси   на   Сонці, впливаючи на атмосферу й магнітне поле Землі,    опосередковано    діють і    на    складні    процеси    орга­нічного світу — як тваринного, так   і   рослинного.   Ці   впливи та їх механізм у наш  час до­сліджують учені.

 

В)вплив сонячної активності на магнітосферу та атмосферу Землі;

Однієї із самих чудових особливостей Сонця є майже періодичні, регулярні зміни різних проявів сонячної активності, тобто всієї сукупності явищ на Сонці. Це і сонячні плями - області із сильним магнітним полем і внаслідок цього зі зниженою температурою, і сонячні спалахи - найбільш могутні і швидкі вибухові процеси, що впливають на всю сонячну атмосферу над активною областю, і сонячні волокна - плазменні утворення в магнітному полі сонячної атмосфери, що мають вид витягнутих (до сотень тисяч кілометрів) волоконоподібних структур. Коли волокна виходять на видимий край (лімб) Сонця, можна бачити найбільш грандіозні по масштабах активні і спокійні утворення - протуберанці, що відрізняються багатою розмаїтістю форм і складною структурою. Потрібно ще відзначити корональні діри - області в атмосфері Сонця з відкритим у міжпланетний простір магнітним полем. Це своєрідні вікна, з яких викидається високошвидкісний потік сонячних заряджених часток.

Магнітне поле планет (у тому числі Землі) служить захистом від сонячного вітру, але частина заряджених часток здатна проникати в середину магнітосфери Землі. Це відбувається в основному у високих широтах, де маються дві так названі лійки: одна в Північній, інша в Південній півкулях. Взаємодія цих заряджених часток з атомами і молекулами атмосферних газів викликає світіння, що називається північним сяйвом. Енергія, що приходить у виді цих часток, далі розподіляється в різних процесах навколо всієї земної кулі, у результаті чого відбуваються зміни в атмосфері й іоносфері на всіх широтах і довготах. Але ці зміни на середніх і низьких широтах відбуваються через визначений час після подій у високих широтах, і їх наслідки у різних областях, на різних широтах і в різний час різні. Тому наявне значне різноманіття наслідків вторгнення часток сонячного вітру в залежності від регіону.

Усе на Землі залежить від Сонця, що поставляє їй значну частину енергії. Спокійне Сонце (при відсутності на його поверхні плям, протуберанців, спалахів) характеризується сталістю в часі електромагнітного випромінювання у всьому його спектральному діапазоні, що включає рентгенівські промені, ультрафіолетові хвилі, видимий спектр, інфрачервоні промені, промені радіодіапазонів, а також сталістю в часі так званого сонячного вітру - слабкого потоку електронів, протонів, ядер гелію, що представляє собою радіальне витікання плазми сонячної корони в міжпланетний простір.

Хвильове випромінювання Сонця поширюється прямолінійно зі швидкістю 300 тис. км/сек і доходить до Землі за 8 хвилин. Молекули й атоми атмосферних газів поглинають і розсіюють хвильове випромінювання Сонця вибірково (на визначених частотах). Періодично, з ритмом приблизно 11 років, відбувається посилення сонячної активності (виникають сонячні плями, хромосферні спалахи, протуберанці в короні Сонця). Так починається світова магнітна буря. Період, коли магнітне поле збільшується, називається початковою фазою магнітної бурі і продовжується 4-6 годин. Далі магнітне поле повертається до норми, а потім його величина починає зменшуватися, тому що поршень сонячного корпускулярного потоку вже пройшов за межі Земної магнітосфери, а процеси усередині самої магнітосфери привели до зменшення напруженості магнітного поля. Цей період зниженого магнітного поля називають головною фазою світової магнітної бури і триває 10-15 годин. Після головної фази магнітної бури випливає відбудовна (кілька годин), коли магнітне поле Землі відновлює свою величину. У кожнім регіоні збурювання магнітного поля відбувається по-різному.

Г) Вплив сонячної активності на людину;

В останні роки все частіше говориться про сонячну активність, магнітні бурі і їхній вплив на людей.

Стало зрозуміло, що на людину діє цілий ряд космічних факторів, що викликають зміни в магнітосфері планети в результаті впливу на неї сонячних корпускулярних потоків. А саме:

1. Інфразвук, що представляє собою акустичні коливання дуже низької частоти. Він виникає в областях полярних сяйв, у високих широтах і поширюється на всі широти і довготи, тобто є глобальним явищем. Через 4-6 годин від початку світової магнітної бурі плавно збільшується амплітуда коливань на середніх широтах. Після досягнення максимуму вона поступово зменшується протягом декількох годин. Інфразвук генерується не тільки при полярних сяйвах, але і при ураганах, землетрусах, вулканічних виверженнях так, що в атмосфері існує постійне тло цих коливань, на який накладаються коливання, зв'язані з магнітною бурею.

2. Ці процеси діють на біологічні системи, зокрема на нервову систему людини, впливають на психіку, викликаючи тугу без видимих причин, страх, паніку. З ними також зв'язують збільшення частоти захворюваності й ускладнень з боку серцево-судинної системи.

3. Також у цей час міняється інтенсивність ультрафіолетового випромінювання, що приходить до поверхні Землі через зміну озонового шару у високих широтах у результаті дії на нього прискорених частинок.Потоки, що викидаються із сонця, дуже різноманітні. Різні й умови в міжпланетному просторі, що вони переборюють, тому немає строго однакових магнітних бур. Кожна має своє обличчя, відрізняється не тільки силою, інтенсивністю, але й особливостями розвитку окремих процесів. Вплив сонячної активності на виникнення захворювань установив ще в 20-х роках А.Л.Чижевский. Його вважають основоположником науки геліобіології. З тих пір проводяться дослідження, накопичуються наукові дані, що підтверджують вплив сонячних і магнітних бур на здоров'я. Замічено, що погіршення стану хворих максимально виявляється, по-перше, відразу після сонячного спалаху і, по-друге, - з початком магнітної бурі. Це пояснюється тим, що приблизно через 8 хвилин від початку сонячного спалаху сонячне світло (а також рентгенівське випромінювання) досягають атмосфери Землі і викликають там процеси, що впливають на функціонування організму, а приблизно через добу починається сама магнітосферна буря Землі.

З усіх захворювань, що піддані впливу цих бур, серцево-судинні були виділені, насамперед, оскільки їхній зв'язок із сонячною і магнітною активністю був найбільш очевидним. Проводилися зіставлення залежності кількості і ваги серцево-судинних захворювань від багатьох факторів зовнішнього середовища (атмосферний тиск, температура повітря, опади, хмарність, іонізація, радіаційний режим і так далі), але достовірний і стійкий зв'язок серцево-судинних захворювань виявляється саме з хромосферними спалахами і геомагнітними бурями.

Під час магнітних бур виявлялися суб'єктивні симптоми погіршення стану хворих, частішали випадки підвищення артеріального тиску, погіршувався коронарний кровообіг, що супроводжувався негативною динамікою ЭКГ. Дослідження показали, що в день, коли на Сонці відбувається спалах, число випадків інфаркту міокарда збільшується. Воно досягає максимуму наступного дня після спалаху (приблизно в 2 рази більше в порівнянні з магнітоспокійними днями).

Дослідження серцевого ритму показали, що слабкі збурювання магнітного поля Землі не викликали збільшення числа порушень серцевого ритму. Але в дні з помірними і сильними геомагнітними бурями порушення ритму серця відбуваються частіше, ніж при їх відсутності. Це відноситься як до спостережень у стані спокою, так і при фізичних навантаженнях.

Спостереження за хворими гіпертонічною хворобою показали, що частина хворих реагувала за добу до настання магнітної бурі. Інші почували погіршення самопочуття на початку, середині чи по закінченні геомагнітної бурі. Тільки на другу добу після бурі артеріальний тиск у хворих стабілізовувався.

Виявлено зв'язок сонячної активності і з функціонуванням інших систем організму, з онкозахворюваннями. Було встановлено, що в роки зниження сонячної активності захворюваність злоякісними пухлинами зростала. Найбільша захворюваність раком мала місце в період спокійного Сонця, найменша - при найвищій сонячній активності. Припускають, що це зв'язано з гальмуючою дією сонячної активності на малодиференційовані клітинні елементи, у тому числі на ракові клітки.

Під час магнітної бурі частіше починаються передчасні пологи, а до кінця бурі збільшується число швидких пологів. Учені також прийшли до висновку, що рівень сонячної активності в рік народження дитини істотно відбивається на його конституційних особливостях.

Дослідженнями в різних країнах на великому фактичному матеріалі було показано, що число нещасливих випадків і травматизму на транспорті збільшується під час сонячних і магнітних бур, що пояснюється змінами діяльності центральної нервової системи. При цьому збільшується час реакції на зовнішні світловий і звуковий сигнали, з'являється загальмованість, повільність, погіршується кмітливість, збільшується імовірність прийняття невірних рішень.

Проводилися спостереження впливу магнітних і сонячних бур на хворих, що страждають психічними захворюваннями, зокрема, маніакально-депресивним синдромом. Було встановлено, що в них при високій сонячній активності переважали маніакальні фази, а при низькій - депресивні. У такі дні збільшується кількість випадків суїциду, що аналізувалося за даними викликів швидкої допомоги.

Висновки

Основним джерелом енергії для нашої цивілізації є Сонце, яке дає нам не тільки тепло, але й суттєво впливає на всі процеси, що відбуваються на Землі. Ми визначили розміри, масу, температуру і світність Сонця; знаємо, ідо джерелом сонячної енергії є термоядерні реакції у його надрах, і розгадали причину зниження температури в сонячних плямах. Але залишаються нерозгаданими причини сонячної активності й чому існує 11-річний цикл появи плям. У майбутньому сонячне світло стане основним джерелом електричної енергії як на Землі, так і в космічних поселеннях при освоєнні інших планет.

 

-          Що знижує температуру всередині сонячних плям?

Температура всередині сонячної плями знижується завдяки сильному магнітному полю, яке зупиняє конвекцію.

- Які процеси на Сонці можуть суттєво впливати на стан земної атмосфери?                             На стан земної атмосфери суттєво впливають хромосферні спалахи, які виникають поблизу плям, і пов'язана з цим зміна кількості частинок із великою енергією в сонячному вітрі.

 

4. Узагальнення і систематизація знань: (метод творчого пошуку, узагальнення, тестове опитування)

         Завдання №1. Розповісти про найцікавіші факти про Сонце.

 

Завдання №2(розгадати тести)

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.

5. Джерелом енергії Сонця є:

а)  термоядерні реакції в його ядрі;б) сонячні плями;в) хромосферні спалахи;

г) протуберанці.

7. Найвідомішим проявом сонячної активності на Землі є:                                                                                  

а) зміна магнітного поля;   б) зміна температури повітря; в) зміна кількості опадів;       г) зміна пір року.     

8.Які з цих хімічних елементів найбільш поширені на Сонці.

А) оксисен, ферум   б) гідроген , гелій          в ) гідроген і оксисен     г) нітроген, оксиген

9.  Температура фотосфери Сонця   

а) 5780 K ;        б)13,6 МК;       в) 5 МК;       г)10 000 К

10. Маса Сонця приблизно складає:

а)  333тис. Земних;         б)  420 320 000  Земних; в)   330 Земних;   г)   5 Земних.

11.  Атмосфера Сонця складається

А) ядра , колективної зони    б) зони випромінювання    в) фотосфери, хромосфери, сонячної корони   Г ) конвективної зони  і зони випромінювання

13. Фотосфера Сонця  основному складається

 а) водню і гелію;      б) гелію і вуглецю;   в) водню;                    г) гелію.

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

А) корона дуже гаряча  б) енергія передається конвекцією  в) плями дуже холодні   г) випромінюється нейтроно

15. Енергія в Сонці від ядра до конвективної зони передається через

         А) зону випромінювання  б) фотосферу   в) хромосферу  г) сонячну корону

16. Температура ядра Сонця:     

а) 15000000К;     б) 5780 K;           в)13,6 МК;          г) 200 К. 

17. Сонце складається з: 

а) ядра, променистої зони, конвективної зони, атмосфери;

  б) фотосфери, променистої зони, ядра;

в) ядра, конвективної зони, корони, атмосфери;  

  г)  ядра, променистої зони,  атмосфери.                         

18.  На Сонці  речовина міститься у вигляді

А) газу  б) рідини  в) твердого стану   г) плазми

20.  Гелій (He) був відкритий вперше на:

а) Сонці;             б) Землі;                    в) Місяці;              г) відповіді а і б.   

21. Сонячну корону з поверхні Землі можна спостерігати:

а) під час затемнення Сонця;                   б) під час затемнення Місяця;  

в) під час затемнення Сонця і Місяця;    г ) будь-коли.  

22.  Сонячна стала визначає:         

 А. Кількість енергії, що випромінює Сонце за рік. Б. Кількість енергії, що ви­промінює Сонце за 1 с. В. Температуру Сонця. Г.  Енергію, яку отримує 1м² поверхні Землі за 1 с, якщо сонячні промені падають перпендикулярно до поверхні.

23. Сонце містить у собі… маси усієї Сонячної системи                                                                                        

а) 99,87%       б) 50,37%       в) 89, 54%          г)  60, 73%    

24. У результаті якого процесу виділяється енергія в надрах Сонця?

А. Ядерної реакції. Б. Гравітаційного стиснення. В. Термоядерної реакції. Г. Горіння водню. Д. Падіння метеоритів.

Завдання №3. Що буде ,якщо Сонце зникне ?

 

Завдання №4.

Навести приклади.Як описують Сонце в літературних прозових та віршованих творах, піснях?

 

 (Можливі варіанти відповідей:  Сонце – це не тільки джерело тепла і світла, центр нашої планетної системи, а це ще календар, годинник, компас: „З-за Сибіру Сонце сходить, хлопці не зівайте. Ви на мене Кармелюка, всю надію майте”.„Сонечко, ти моє” – каже мама своїй маленькій помічниці-донечці, дякуючи їй за допомогу, можливо не завжди і вдалу.Сонце в піснях: „...Як сонечко зійде, як сонечко зійде, кохання відійде...”).

 

Завдання додому § 18 - §20, підручник «Астрономія – 11», авт.. Климишин І.А,.

 

Підведення підсумків уроку. Отже, вивчаючи Сонце, ми починаємо краще розуміти природу інших зір, недосяжних для безпосереднього дослідження через їхню віддаленість. Важливо досліджувати Сонце, спостерігати за ним, бо воно – джерело життя на Землі.