Планети-гіганти Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, ті їхні супутники

Тема уроку: «Планети-гіганти: Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, ті їхні супутники.» (Слайд 1)

Мета уроку: ознайомити учнів з планетами-гігантами та їхніми супутниками; розвивати пізнавальні інтереси учнів, цікавість; виховувати цілеспрямованість, творче ставлення до роботи на уроці.

Обладнання: дидактичний матеріал, презентація.

Тип уроку: новий матеріал.

План уроку

1. Організаційна частина. ( 2 хв. )
2. Актуалізація опорних знань. ( 5-7 хв. )
3. Вивчення нового матеріалу. ( 25-30 хв. )
4. Закріплення вивченого матеріалу. ( 5-7 хв. )
5. Домашнє завдання. ( 1 хв. )

ХІД УРОКУ

1. Організаційна частина.

Заходжу до класу, вітаюся з учнями, перевіряю присутність.

2. Актуалізація опорних знань

Вч.: Що являє собою сонячна система?

Учні: Сонячна система ‒ це розмаїта і густонаселена сім'я. До її складу входять: вісім великих планет; понад вісімдесят їхніх супутників; напевне, кілька десятків тисяч малих тіл або астероїдів розмірами від 10 до 1 000 км; комети; безліч метеорних тіл з розмірами меншими за 1 км ‒ так званих метеороїдів; міжпланетні пил та газ.

Вч.: Які планети входять до планет земної групи?

Учні: Меркурій, Венера та Марс.

Вч.: Супутник Землі ‒ ...

Учні: Місяць.

Вч.: Супутники Марса.

Учні: Фобос і Деймос.

Вч.: Яка з планет земної групи обертається в протилежному напрямі оберту Землі?

Учні: Венера.

 Декілька слів про новини з астрономії.

3. Вивчення нового матеріалу.

Основна відмінність планет-гігантів від планет земної групи ‒ їхні істотно більші маси і розміри. Водночас густини планет цієї групи значно менші, ніж у планет земної групи, що свідчить про різницю хімічного складу. Всі планети-гіганти мають потужні воднево-гелійові атмосфери з домішками аміаку і метану (до 0,1%), а також великі системи супутників і кілець. Планети цієї групи обертаються навколо осі набагато швидше, ніж планети земної групи. При цьому кожна з них має помітно менший період обертання екваторіальних зон у порівнянні з приполюсними.

Такий закон обертання, типовий для всіх газоподібних тіл, спостерігається і в Сонця. При цьому Юпітер і Сатурн та Уран і Нептун також досить чітко поділяються між собою на дві пари. Юпітер і Сатурн мають більші розміри, менші густини і менші періоди обертання, ніж Уран і Нептун. (Слайд 2)

Чіткий поділ планет-гігантів на дві групи ‒ це дуже важливий експериментальний факт, який вимагає обов'язкового пояснення сучасною теорією походження і еволюції Сонячної системи.

Юпітер ‒ найбільша планета Сонячної системи, (Слайд 3) яка з періодом 11,86 земного року обертається навколо Сонця на відстані близько 5,2 а. о. Юпітер швидше за всі інші планети обертається навколо своєї осі - зоряна доба на Юпітері триває 9 год. 50 хв. Через швидке обертання його екваторіальний радіус (71 400 км) значно перевищує полярний (66 900 км) ‒ планета помітно сплюснута біля полюсів. Маса Юпітера і сила тяжіння на його поверхні відповідно у 318 і 2,5 рази більші за земні показники. Середня густина становить 1,3 г/см3.

Навіть у невеликий телескоп на Юпітері добре помітні світлі та темні смуги, що простягаються паралельно екватору. Вони порівняно стійкі протягом днів та тижнів, але поступово змінюються впродовж років. Це вказує на їхню хмарову природу та на відносно стійкий тип атмосферної циркуляції. Смуги мають різноманітне забарвлення, що змінюється з часом. Період обертання Юпітера, визначений за рухом деталей, розташованих на різних широтах, виявляється різним: він збільшується з ростом широти. Отже, смуги в середніх широтах рухаються повільніше, ніж на екваторі.

У 1831 р. в південній півкулі Юпітера було виявлено славнозвісну Велику Червону Пляму (ВЧП). Про неї було відомо й раніше, бо є свідчення спостережень Гука, на малюнках якого, виконаних ще 1664-1672 рр., теж є пляма. ВЧП орієнтована вздовж паралелі й має розміри 15 000x30 000 км, а сто років тому вони були удвічі більшими. Ця пляма - це потужний антициклон, що обертається проти годинникової стрілки. Обертання всередині плями відбувається за 6 земних діб. Виникнення та існування ВЧП пов'язане з різною швидкістю руху атмосферних мас, між якими вона знаходиться:  маси, розташовані вище, рухаються проти годинникової стрілки повільніше, ніж ті, що нижче. Через тертя верхня частина ВЧП трохи гальмується, а нижня - прискорюється, що і призводить до утворення цього на диво стійкого вихора.

Практично вся поверхня Європи вкрита мережею тріщин, довжина яких в окремих випадках сягає 1 500 км. Напевно, зовнішня оболонка Європи до глибин від 10 до 100 км складається з водяного льоду. Вона відбиває до 70% сонячного світла, а тому середня температура поверхні Європи нижча, ніж у Іо, і становить 120 К. (Слайд 4)

Ганімед ‒ найбільший серед супутників Юпітера і взагалі у Сонячній системі. Існує припущення, що він значною мірою складається з води або льоду. Його поверхня відбиває до 40% сонячного світла і має температуру 140 К.

Каллісто ‒ четвертий галілеєвий супутник, цікавий тим, що його відвернена від Юпітера сторона вкрита кратерами. Вважають, що їхній вік становить 4 млрд років, і виникли вони внаслідок потужного метеоритного бомбардування на ранній стадії існування Сонячної системи. Каллісто - темний супутник, бо його поверхня ‒ лід, забруднений пилом, ‒ відбиває лише 20 % сонячного світла. Через це і температура на його поверхні найвища серед галіле-євих супутників ‒ 150 К.

Всі галілеєві супутники за своїми розмірами наближаються до планет, їхні середні густини більші, ніж у Юпітера, а періоди їхнього осьового обертання і обертання навколо Юпітера майже збігаються.

У березні 1979 р. «Вояджер-2» відкрив навколо Юпітера кільце. Воно подібне до кілець Сатурна, але значно менше за розмірами і дуже тонке. Доречно згадати, що думку про існування у Юпітера кільця, а також існування на супутниках великих планет інтенсивних вулканічних процесів ще 1955 р. сміливо висловив київський астроном Сергій Костянтинович Всехсвятський (1905-1984).

Сатурн ‒ друга планета-велетень і шоста числом планета в Сонячній системі. Майже у всьому подібна до Юпітера, вона обертається навколо Сонця з періодом 29,5 земних років на відстані близько 9,5 а. о. (Слайд 5) Зоряна доба на Сатурні триває 10 год. 14 хв. Через швидке обертання він також сплюснутий біля полюсів: полярний радіус планети менший від екваторіального. Як і в Юпітера, періоди його обертання у різних широтах не однакові. Маса Сатурна в 95 разів більша за масу Землі, а сила тяжіння в 1,12 рази більша за земну.

Сатурн має на диво низьку густину, нижчу за густину води лише 0,7 . І якби знайшовся такий велетенський океан з води, куди можна було б занурити Сатурн, він би не потонув. Така маленька і устина свідчить про те, що, як і решта планет-гігантів, Сатурн переважно складається з водню і гелію.

Уран був відкритий англійським астрономом В. Гершелем 1781 р., а Нептун ‒ німецьким астрономом Галле 1846 р. після теоретичних розрахунків француза Левер'є і англійця Адамса. (Слайд 6)

До початку космічної ери відомостей про ці планети було мало. Так було відомо, що Уран ‒ це планета, майже у 4 рази більша за Землю. (Слайд 7) Вона рухається навколо Сонця з періодом 84 земних роки на відстані 19,2 а. о. і має екваторіальний період обертання навколо осі 17 год. 14 хв. Нахил її осі обертання до площини орбіти становить 98', тобто Уран рухається навколо Сонця «лежачи на боці» та ще й обертається, як і Венера, у зворотному напрямку. Маса Урана у 14,6 рази більша за земну, а екваторіальний радіус становить 25 600 км. Середня густина Урана ‒ 1,19 . (Слайд 8)

Нептун у 4 рази більший за Землю. (Слайд 9) Він рухається навколо Сонця з періодом 164,8 земних років на відстані ЗО а. о. і має екваторіальний період обертання 17 год. 42 хв. Нахил його осі обертання до площини орбіти становить 29% маса у 17 разів більша за земну, а екваторіальний радіус становить 24 800 км. Середня густина Нептуна найбільша серед усіх планет-велетнів ‒ 1,66 .

Виміряні температури зовнішнього хмарового покриву для обох планет на 10-20 К перевищують розрахункові. Отже, у обох планет є додаткове джерело тепла із надр. Можливо, це тепло має таку ж природу, як і в Юпітера чи Сатурна. В атмосферах обох планет є молекули водню, метану, ацетилену.

Детальну інформацію про ці далекі планети вдалось отримати тільки після проходження АМС «Вояджер-2» поблизу Урана в січні 1986 р. і Нептуна в серпні 1989 р. (Слайд 10)

4. Закріплення вивченого матеріалу.

Вч.: Який поділ планет-гігантів?

Учні: Чіткий поділ планет-гігантів на дві групи ‒ це дуже важливий експериментальний факт, який вимагає обов'язкового пояснення сучасною теорією походження і еволюції Сонячної системи.

Вч.: Юпітер та найбільший його супутник.

Учні: Юпітер ‒ найбільша планета Сонячної системи. Найбільший Ганімед.

Вч.: В скільки разів менша Земля за Уран?

Учні: В 4 рази.

Вч.: Ким і коли був відкритий Уран?

Учні: Уран був відкритий англійським астрономом В. Гершелем 1781 р

Вч.: Калліпто ‒ супутник, якої планети?

Учні: Каллісто ‒ четвертий галілеєвий супутник Юпітера.

5. Домашнє завдання

Вчитель записує на дошці почитати §9 (ст. 74-79), §10 (ст. 75-85), вивчити конспект, дати відповіді на запитання в кінці підручника, знайти новини з астрономії. (Слайд 11)