Сонячна система (Методичні рекомендації)

Загальноосвітня школа І-ІІІст. с. Маяки

 

 

 

 

 

 

Сонячна система

 

Методичні рекомендації

 

 

Сацик

Олена Степанівна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2016р

 

 

 

 

 

 

 

 

Сацик Олена Степанівна

 

Сонячна система /Методичні рекомендації/-

Загальноосвітня школа  І-ІІІст. с. Маяки, 2016р./64c

 

В даній роботі розкривається одна  із тем астрономії – Сонячна система.  Подані матеріали, щодо вивчення цієї теми в шкільному курсі.

Подано конспекти уроків з астрономії: «Планети-гіганти та їх супутники» і «Малі тіла Сонячної системи»

Зібрано різноманітну наочність і цікавий матеріал,  який  можна використати під час проведення уроків.

Призначена для вчителів астрономії, природознавства, учнів, батьків.

 

 

 

 

Навчально-методичне видання затверджено методичною радою _____________________

Протокол №_______від______________2016року.

 

 

 

Зміст:

 

 

 

1. Вступ ......................................................................4

 

2. Загальні відомості про Сонячну систему ...........5

 

 3. Об'єкти Сонячної системи ..................................8

 - Меркурій ................................................................8

 - Венера .....................................................................9

 - Земля ......................................................................11

 - Марс .......................................................................20

 - Юпітер....................................................................23

 - Сатурн ....................................................................26

 - Уран .......................................................................28

 - Нептун ...................................................................29

 - Плутон ...................................................................30

 - Сонце .....................................................................32

 - Чорні діри ..............................................................38

 - Комети ...................................................................40

 - Астероїди ..............................................................41

 

 4. Конспекти уроків з астрономії

       -  Тема:  «Планети-гіганти та їх супутники»........43

  -  Тема: «Малі тіла Сонячної системи».................47

 

 5. Список використовуваної літератури ...............64

 

 

 

Вступ

 

Зоряне небо у всі часи займало уяву людей. Чому запалюються зірки? Скільки їх сяє в ночі? Чи далеко вони від нас? Чи є межі у зоряного Всесвіту? З глибокої старовини людина замислювалася над цими і багатьма іншими питаннями, прагнула зрозуміти, і осмислити устрій того великого світу, в якому ми живемо.

Найдавніші уявлення людей про нього збереглися в казках і легендах. Пройшли століття і тисячоліття, перш ніж виникла і отримала глибоке обґрунтовування і розвиток наука про Всесвіт, що розкрила нам чудесну простоту, дивний порядок всесвіту. Недаремно ще в стародавній Греції її називали Космосом а це слово спочатку означало "порядок" і "красу".

Все навколо виникло завдяки Сонцю. Захопивши із зовнішнього середовища газово-пилові хмари, Сонце має достатню гравітаційну силу, щоб утримати поблизу не тільки нашу Землю, але і ще вісім планет і пояс астероїдів. Періодично пролітають комети, також рухомі сонячної гравітацією. Все це разом: Сонце, планети, астероїди, комети - в сукупності утворює Сонячну систему.

 

Системи світу – це уявлення про розташування в просторі і русі Землі, Сонця, Місяця, планет, зірок і інших небесних тіл.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Загальні відомості про Сонячну систему.

 

 Сонячна система складається із Сонця, планет, супутників планет, астероїдів та їх уламків, комет і міжпланетної середовища. Зовнішня межа, очевидно, знаходиться на відстані близько 200 тис. а.о. від Сонця. Вік Сонячної системи близько 5 млрд. років. Розташована поблизу площини галактики на відстані близько 26 тис. світлових років (близько 250 тис. млрд. км) від галактичного центру й обертається навколо нього з лінійною швидкістю близько 220 км/с.

 

 Сонячна система разом з мільйонами інших зірок і зоряних систем утворює Чумацький шлях. Оскільки Сонце знаходиться на околиці Чумацького Шляху, то в ясну ніч ми бачимо його у вигляді широкого слабо мерехтливого "пояса".

 

Останнім часом людство дізналося про планети і зірки досить багато: нам стали відомі їхні розміри і вагу, склад і приблизні відстані від них до Сонця, швидкості їхнього обертання. Крім усього іншого, сучасна апаратура, прилади дозволили з'ясувати, як виник Всесвіт, зірки (зокрема, і наша Сонячна система).

 

 Наше Сонце і планети виникли приблизно п'ять мільярдів років тому з частинок газу та пилу, яких і в даний час у Всесвіті достатньо. Частинки ці взаємно притягуються, з часом збираючись у різноманітних місцях Всесвіту в свого роду хмари високої щільності. Далі  сила тяжіння призвела до подальшого стиснення хмари, в якому при цьому підвищувалася температура (і тиск теж). Зрештою хмара починає палати - так, можливо, виникло наше Сонце. Інші частки збиралися разом і далі ущільнювалися, починаючи все швидше обертатися навколо нового світила. Подальше збільшення швидкість обертання збільшувала і відцентрову силу інших часток, яка не дозволяла речовині впасти на світило (Сонце), змушуючи певну частину збиратися навколо центрального світила.

 Решта частинки сформували кільце, подібне кілець Сатурна, але великі, природно. У кільці виникли вихори (більш-менш впорядковані), в яких речовина під дією сили тяжіння стало концентруватися. Причому все залежало від величини утвореного вихору. Пізніше з вихорів різного розміру і сформувалися різні планети.

 

 Загальна структура Сонячної системи була розкрита в середині 16 ст. Н. Коперником, який обгрунтував уявлення про рух планет навколо Сонця. Така модель Сонячної системи одержала назву геліоцентричної. У 17 ст. І. Кеплер відкрив закони руху планет, а І. Ньютон сформулював закон всесвітнього тяжіння. Вивчення фізичних характеристик космічних тіл, що входять до складу Сонячної системи, стало можливим тільки після винаходу Г. Галілеєм в 1609 телескопа. Так, спостерігаючи сонячні плями, Галілей уперше знайшов обертання Сонця навколо своєї осі.

 

 Давно встановлено, що Всесвіт складається на 98% з найпростіших газів (на 73% з водню, і на 25% з гелію; більш важкі елементи - азот, вуглець, метали - разом становлять незначну частину - всього приблизно 2%.)

 З вихорів, що знаходяться поблизу Сонця, водень і гелій випарувався в глибини Всесвіту. Так виникли планети земної групи: Меркурій, Венера, Земля і Марс. Вони будували свої тіла з що залишилися 2% важких речовин. Більш віддалені вихори зберегли у своєму складі гази. Так утворилися планети-гіганти: Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, які є газові кулі.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Об'єкти сонячної системи.

 

 Меркурій.

 

 Меркурій - найближча до Сонця планета, середня відстань від Сонця 0,387 а.о (58 млн. км), середній діаметр 4880 км, маса 3,3 * 10 ²³ кг (0,055 маси Землі). Меркурій практично позбавлений атмосфери, поверхня подібна до місячної. Період обертання навколо Сонця (меркуріанський рік) складає близько 88 діб, період обертання навколо своєї осі дорівнює 58,6 діб (меркуріанський зоряній добу), меркуріанський сонячні добу (наприклад, проміжок часу між двома послідовними сходом Сонця) рівні 176 діб, тобто двом меркуріанськии рокам.

 

 Різниця температур:

 вдень 750 градусів за Фаренгейтом,

 вночі - мінус 320 за Фаренгейтом.

 Як і інші планети земної групи: Венера, Земля і Марс, - Меркурій складається переважно з каменю і металу. Цей своєрідний маленький світ "зритий" кратерами, причому сама планета зовні схожа на сусідку Землі - Місяць.

 А якщо порівняти з Землею:

 

 - Маса: 5,6% земної маси;

 - Діаметр: 38% земного.

 

 

Венера.

 

 Венера - друга за віддаленості від Сонця планета, середня відстань від Сонця 0,72 а.о. (108,2 млн. км), середній діаметр 12100 км, маса - 4,9 * 10 ²⁴ кг (0,82 маси Землі). Щільна атмосфера складається в основному з вуглекислого газу, тиск у поверхні близько 94 атмосфер, температура близько 479 Цельсія. Поверхня в основному рівнинна, складена базальтами, виявлені сліди вулканічної діяльності, ударні кратери. Період обертання навколо Сонця 224,7 діб, період обертання навколо своєї осі 243 добу.

 Температура вдень досягає 895 градусів за Фаренгейтом (480 градусів Цельсія). З-за щільної атмосфери і несприятливого складу газу планета не підходить для життя людини.

 Після Місяця Венера - найяскравіший об'єкт на земному небі.

 Склад - переважають кам'янисто-пустельні ландшафти. Планета складається також переважно з каменю і металу.

 

 А якщо порівняти з Землею:

 - Маса: 82% земної;

 - Діаметр: 95% земного.

 

Цікаві відомості: у той час як інші планети Сонячної системи рухаються по еліптичній орбіті (орбіті у формі еліпса), орбіта Венери - майже ідеальна коло. Крім того, це єдина планета Сонячної системи, на якій рік (225 земних днів) триває менше, ніж день (241 земний день).

Земля

 

Середня відстань від Сонця	149,6 мільйонів км
Екваторіальний діаметр	12756 км
Період обертання	23,93 години
Період обертання	365,26 діб
Швидкість руху по орбіті	29,79 км/сек
Температура на поверхні	від -55 о C до +70 о C
Маса (Земля = 1)	1,00
Середня щільність речовини (вода = 1)	5,52
Сила тяжіння на поверхні (Земля = 1)	1,00
Кількість супутників	1

 

Земля, третя планета від Сонця, є найбільшою з 4-х внутрішніх планет, що мають схожу з земної внутрішню структуру. У процесі руху нашої планети по орбіті навколо Сонця площина земного екватора (нахилена до площини орбіти на кут 23^o45') переміщається паралельно самій собі таким чином, що в одних ділянках орбіти земна куля нахилений до Сонця своїм північним півкулею, а в інших-південним, саме це і є причиною зміни пір року. Крім того відстань від Землі до Сонця в різних точках орбіти неоднакові, в перигелії (3 січня) воно приблизно на 2.5 млн. км. менше, а в афелії (3 липня) - на стільки ж більше середньої відстані, що становить 149, 6 млн. км.

 Більшу частину поверхні Землі займає Світовий океан (361 млн. км.², або 71%), суходіл складає 149 млн.км.² (29%). Середня глибина Світового океану-3 900 м. Існування осадових порід, вік яких (за даними радіоізотопного аналізу) перевищує 3,7 млрд. років, є доказом існування на Землі великих водойм вже в ту далеку епоху, коли, ймовірно з'явилися перші живі організми.

 Форма Землі, як відомо близька до кулястої, при більш детальних вимірах виявляється дуже складною, навіть якщо змалювати її рівною поверхнею океану (не спотвореної приливами, вітрами і течіями) і умовним продовженням цієї поверхні під континенти. Нерівності підтримуються нерівномірним розподілом маси в надрах Землі. Така поверхня називається геоїд. Геоїд (з точністю порядку сотень метрів) збігається з еліпсоїдом обертання, екваторіальний радіус якого 6378 км., А полярний радіус на 21,38 км. менше екваторіального. Різниця цих радіусів виникла за рахунок відцентрової сили, створюваної добовим обертанням Землі.

 

 Одна з особливостей Землі як планети - її магнітне поле, завдяки якому ми можемо користуватися компасом. Магнітний полюс Землі, до якого притягається північний кінець стрілки компаса, не співпадає з географічним Північним полюсом, а перебуває у пункті з координатами приблизно 76^o пн.ш. 101^o з.д. Магнітний полюс, розташований в південній півкулі Землі, має координати 66^o пд.ш. і 140^o с.д. (в Антарктиді). Крім того, вісь магнітного поля не проходить через центр Землі, а відстає від нього на 430 км. Магнітне поле Землі несиметрично. Під дією що йде від Сонця течії плазми (сонячного вітру) магнітне поле Землі спотворюється і набуває "шлейф" у напрямку від Сонця, який тягнеться на сотні тисяч кілометрів.

 

 Наша планета оточена великою атмосферою, яка завдяки присутності невеликого озонового шару, нейтралізує небезпечне для життя короткохвильове сонячне та космічне випромінювання. Через що міститься в атмосфері вуглекислого газу на нашій планеті має місце парниковий ефект. Він виявляється не так сильно, як на Венері, але все ж таки піднімає середню (рівноважну) температуру на Землі з теоретичних  - 23 до + 15. Діючи подібно до гарної одязі, атмосфера оберігає земну поверхню і від температурних перепадів. У відсутність атмосфери в деяких точках Землі температура протягом доби коливалася ніби між 160  тепла і 100 градусами морозу.

 Основними газами, що входять до складу нижніх шарів атмосфери Землі, є азот (~ 78%), кисень (~ 21%) і аргон (~ 1%). Інших газів в атмосфері Землі дуже мало, наприклад, вуглекислого газу близько 0,03%. Атмосферний тиск на рівні поверхні океану складає за нормальних умов ~ 0,1 MПа. Вважають, що земна атмосфера сильно змінилася в процесі еволюції: збагатилася киснем і набула сучасного складу в результаті тривалого хімічної взаємодії з гірськими породами та за участю біосфери, тобто рослинних і живих організмів.

 Доказом того, що такі зміни справді відбулися, служать, наприклад, поклади кам'яного вугілля і потужні пласти відкладень карбонатів в осадових породах. Вони містять величезну кількість вуглецю, який раніше входив до складу земної атмосфери у вигляді вуглекислого газу і окису вуглецю.

 Вчені вважають, що давня атмосфера сталася через газоподібних продуктів вулканічних вивержень; про її склад судять по хімічному аналізу зразків газу, "замурованих" в порожнинах древніх гірських порід. У досліджених зразках, вік яких більше 3,5 млрд. років, міститься приблизно 60% вуглекислого газу, а решта 40% - це сполуки сірки (сірководень та сірчистий газ), аміак, а також хлористий і фтористий водень. У невеликій кількості були знайдені азот і інертні гази.

 Доказом того, що в земній атмосфері протягом перших 4 млрд. років її існування не було вільного кисню, є виявлені в геологічних пластах відповідного віку надзвичайно легко окислюються, але не окислені такі речовини, як сірчистий натрій. Кисень, що виділявся в незначній кількості з водяної пари під дією сонячного опромінення, повністю витрачається на окислення що містилися в атмосфері горючих газів: аміаку, сірководню, а також, імовірно, метану й окису вуглецю. В результаті окислення аміаку звільнявся азот, який поступово накопичувався в атмосфері. 600 млн. років тому кількість вільного кисню в земній атмосфері досягла 1% від його сучасного змісту. У цей час вже існувало значне число різних примітивних одноклітинних живих організмів. Близько 400 млн. років тому вміст вільного кисню в земній атмосфері стало швидко збільшуватися завдяки широкому розповсюдженню заростей великих рослин, характерних для цієї епохи.

 Перш припускали, що Земля спочатку була розплавленої, а потім остигала. Але ця точка зору не підтверджується сучасними висновками науки. Велике процентний вміст на Землі деяких легких речовин вказує на те, що температура частинок, з яких утворилася наша планета, не могла бути дуже високою. Середній хімічний склад первинної Землі, ймовірно, відповідав хімічному складу відомих сьогодні типів метеоритів.

 У результаті природного розпаду радіоактивних елементів і деяких інших процесів в надрах Землі протягом довгого часу виділялася і накопичувалася теплова енергія. Це призвело до сильного розігріву і часткового розплавлення речовини в надрах і до поступового формування і росту центрального ядра з найбільш важких елементів і зовнішньої кори з менш щільних речовин.

 Про внутрішню будову Землі перш за все судять за особливостями проходження крізь різні шари Землі механічних коливань, що виникають при землетрусах або вибухах. Цінні відомості дають також зміни величини теплового потоку, що виходить з надр, результати визначень загальної маси, моменту інерції і полярного стискання нашої планети.

Згідно з науковими даними у будові нашої планети розрізняють три основні частини: ядро, мантію та земну кору.

 

Ядро — наймасивніша (найщільніша) внутрішня частина Землі. Воно складається з речовин, що мають властивості металів.

 

Радіус ядра становить близько 3 500 км.

 

Температура в ядрі досягає 4 000 - 5 000°С.

 

Мантія — найбільша за об'ємом частина планети (4/5 об'єму Землі). Речовина мантії перебуває в твердому стані. Тільки на глибині близько 150 — 200 км від поверхні у верхній частині мантії є в'язкий шар — астеносфера. Температура речовини мантії з наближенням до поверхні Землі знижується від 4000° до 1 000°С.

 

Вище від мантії лежить земна кора — верхня тверда оболонка літосфери. Товщина земної кори становить 5 — 10 км під океанами, 70 — 80 км — у горах на суходолі. Порівняй із товщею мантії та ядра — це наче тонка плівка.

 

Будова й типи земної кори

 

Отже, земна кора має різну потужність під материками та океанами, що пояснюється віком і різним складом гірських порід.

 

На материках (континентах) виокремлюють три основні шари: верхній, що складається з осадових порід; середній — гранітний з переважанням твердих гірських порід; нижній — базальтовий, який сформувався в основному в процесі застигання магми. Він залягає на верхньому шарі мантії й має суцільне поширення.

 

Позаяк під океанами земна кора молодша за материкову, там є два шари — осадовий і базальтовий. Відповідно виділяють два типи земної кори: континентальний та океанічний. У перехідній зоні між материками й океанам и розрізняють субконтинентальний та субокеанічний типи.

 

Земна кора разом із верхньою частиною мантії (до шару астеносфери) утворюють тверду оболонку Землі — літосферу. Отже, товща літосфери становить 150 — 200 км.

 

Маса Землі знайдена з експериментальних вимірювань фізичної тяжіння постійної і прискорення сили тяжіння (на екваторі прискорення сили ваги дорівнює 978,05 гал; 1 гал = 1 см/с²). Для маси Землі отримано значення 5,976 * 1024кг., Що відповідає середній щільності речовини 5517 кг/м³. Визначено, що середня щільність мінералів на поверхні Землі приблизно вдвічі менше середньої щільності Землі. З цього випливає, що густина речовини в центральних частинах планети вище для всієї Землі. Отриманий з спостережень момент інерції Землі, що сильно залежить від розподілу щільності речовини вздовж радіусу Землі, свідчить також про значне збільшення щільності від поверхні до центру.

 Потік тепла з надр, різних у різних ділянках поверхні Землі, в середньому близький до 1,6 * 10^-6 кал * см^-2 * сек^-1, що відповідає сумарному виходу енергії 1028 ерг на рік. Оскільки тепло може передаватися тільки від більш нагрітого до менш нагрітого речовини, температура речовини в надрах Землі повинна бути вищою, ніж на її поверхні. Дійсно, відповідно до вимірів, проведеним в шахтах і свердловинах, температура підвищується приблизно на 20^o на кожний кілометр глибини.

 Тверду оболонку Землі називають літосферою. Її можна порівняти з "шкаралупою", що охоплює всю поверхню Землі. Але ця "шкаралупа" як би розтріснулася на частини і складається з кількох великих плит літосфери, повільно рухаються одна відносно іншої. За їх кордонів концентрується переважна більшість вогнищ землетрусів. Верхній шар літосфери - це земна кора, мінерали якої складаються переважно з оксидів кремнію і алюмінію, оксиди заліза і лужних металів. Земна кора має нерівномірне товщину: 35-65 км. на континентах і 6-8 км. під дном океанів.

 Верхній шар земної кори складається з осадових порід, нижній-з базальтів. Між ними знаходиться шар гранітів, характерний тільки для континентальної кори. Під корою розташована так звана мантія, що має інший хімічний склад і велику щільність. Кордон між корою і мантією називається поверхнею Мохоровичича. У ній стрибкоподібно збільшується швидкість поширення сейсмічних хвиль. На глибині 120-250 км. під материками і 60-400 км. під океанами залягає шар мантії, званої астеносферою. Тут речовина знаходиться в близькому до плавлення станом, в'язкість його сильно знижена.

 Всі літосферні плити як би плавають у напіврідкої астеносфері, як крижини у воді. Більш товсті ділянки земної кори, а також ділянки, що складаються з менш щільних порід, піднімаються по відношенню до інших ділянках кори. У той же час додаткове навантаження на ділянку кори, наприклад, внаслідок накопичення товстого шару материкових льодів, як це відбувається в Антарктиді, призводить до поступового занурення ділянки. Таке явище називається ізостатичного вирівнюванням.

 Нижче астеносфери, починаючи від глибини близько 410 км., "Упаковка" атомів в кристалах мінералів ущільнена під впливом великого тиску. Різкий перехід виявлений сейсмічними методами досліджень на глибині близько 2 920 км. Вище цієї позначки щільність речовини складає 5560 кг/м³, а нижче її-10 080 кг/м³. Тут починається земне ядро, або, точніше кажучи, зовнішнє ядро, тому що в його центрі знаходиться ще одне-внутрішнє ядро, радіус якого 1250км.

 Зовнішнє ядро, очевидно, знаходиться в рідкому стані, оскільки поперечні хвилі, не здатні поширюватися в рідині, через нього не проходять. З існуванням рідкого зовнішнього ядра пов'язують походження магнітного поля Землі. Внутрішнє ядро, очевидно, тверде.

 У нижньої межі мантії тиск сягає 130 ГПа, температура там не вище 5000К. У центрі Землі температура, можливо, піднімається до 10 000К.

 

Марс.

Марс - четверта планета від Сонця, середня відстань від Сонця становить 1,5 а.о. (227,9 млн. км), середній діаметр 6780 км, маса 6,4 * 10²³ кг (0,108 маси Землі). Розріджена атмосфера складається в основному з вуглекислого газу, середній тиск у поверхні 0,006 атм. Поверхня Марса - пило-піщана пустеля з кам'янистими розсипами, погаслими вулканами, ударними кратерами, гілкуюються каньйонами типу висохлих русел річок. Період обертання навколо Сонця 687 діб, період обертання навколо своєї осі 24 год 37 хв. Два відомих супутника Марса - Фобос і Деймос. Значний науковий матеріал про Марс отриманий за допомогою космічних апаратів "Маринер" і "Марс".

 

 Треба сказати, ця планета завжди розбурхувала нашу уяву, і поки вчені не довели, що на Марсі розумного життя немає, ця курна планета приваблювала (та й все ще привертає) величезну увагу до себе.

 

Поверхня Марса більш цікава, ніж поверхню більшості планет. Як Меркурій, Венера і Земля, Марс переважно складається з каменю і металу. Гори і кратери Марса покривають "рубцями" його нерівну поверхню. Пилові залізні оксиди надають планеті специфічну червонувато-бурого забарвлення (тому Марс ще називають "Червоною планетою").

 

 Тонкий шар атмосфери і еліптична орбіта разом впливають на температуру, яка коливається від мінус 207 градусів за Фаренгейтом до комфортним 80 градусів за тим же Фаренгейтом в літній період (знову ж якщо перебувати на екваторі).

 

 Останнім часом на Марсі досліджуються величезні шторми, що кружляють над Марсом. Ці шторми дуже схожі на земні урагани.

 

 А чи є вода на Марсі?

 

 Існують відомості, що Марс був найбільш комфортним і вологим близько 3,7 млрд. років тому. Але планета поступово остигала, і вода, врешті-решт, замерзла. Залишки існують у вигляді крижаних брил на полюсах - це так звані полярні "шапки" Марса, які частково тануть в літній період.

 

 А чи є життя на Марсі?

 

NASA у свій час заявило про наявність мікроорганізмів у метеорит в 1996 році, але ця інформація не знайшла підтвердження. Коротше кажучи, метою цього повідомлення було ... переконання обивателів на можливе існування життя на цій планеті. Але не більше того. А пошуки тривають ...

 Не так давно зонд Mars Global Surveyor на Марсі виявив 120 русел річок, випарується 3 млн. років тому. Професор - геохімік з університету Арізони Л. Лешін вважає, що великі запаси води могли зберегтися і до цього дня під марсіанської поверхнею. Причому цю ж гіпотезу підтверджує і Р. Кузьмін з Інституту геохімії та аналітичної хімії. Він стверджує, що рідка вода знаходиться в самій мерзлоті планети.

 Крім річок, на Червоній планеті були й океани, за своїм складом схожі з земними океанами (це довів аналіз марсіанського метеорита Nahkla, що впав в 1911 році в Єгипті; згодом у ньому виявили іони кальцію, магнію і калію, які містяться і у воді земних океанів ). Таким чином, можна стверджувати, що життя на Марсі БУЛО. А чи існує воно сьогодні, навіть у вигляді найпростіших бактерій, можна буде з упевненістю сказати тільки після досліджень під час експедиції на Марс у 2001 році.

 

 А якщо порівняти з Землею:

 - Маса: 11% земної;

 - Діаметр: 53% земної

 

 

 Юпітер.

 

 Юпітер - п'ята за рахунком від Сонця, а також найбільша планета нашої Сонячної системи, середня відстань від Сонця 5,2 а.о. (778 млн. км), екваторіальний діаметр близько 142 800 км, полярний - близько 134100 км, маса 1, 9 * 10²⁷ кг (317,8 маси Землі).

 

 Являє собою газо-рідке тіло, твердої поверхні не має. Складається головним чином з водню й гелію. У верхніх шарах Юпітера (атмосфері) спостерігаються бурхливі руху, грозова активність. Період обертання навколо Сонця 11,9 року, період обертання навколо своєї осі 9 год 45 хв (для полярної зони) і 9 год 50,5 хв для екваторіальній зони. Виявлено кільце шириною близько 6000 км і товщиною близько 1 км, що складається з частинок розміром від кількох мкм до кількох метрів.

 

Юпітер так масивний, що міг притягти до себе всі інші планети Сонячної системи. Так що ж можна побачити крізь високі хмари товстого шару атмосфери цього гіганта, що складається з гелію і водню, які, взаємодіючи, надають планеті такий колір.

 

 Найбільш відома особливість Юпітера - це його віхреобразний згусток хмар, які розташовуються вище за інших, причому будучи більш холодними, ніж навколишні хмари. Цей вихор названий Великим червоною плямою. Червона Пляма схоже на гігантський ураган, який викликає штормові вітри, що мчать з величезною швидкістю над швидко обертається планетою. Вітри дмуть проти годинникової стрілки навколо цього гігантського вихрового освіти зі швидкістю до 250 миль на годину (450 км на годину). Для порівняння: шторми на Землі рідко "розганяються" до швидкості, що перевищує 180 миль на годину. На площі Червона Пляма розміром з 2 наші планети. Причому цей вихор вирує приблизно 300 років. Треба сказати, що Червона Пляма - лише одне з декількох штормових утворень Юпітера.

 

 Усередині Юпітера.

 У центрі Юпітера є кам'яне ядро, масою у багато разів більша за масу Землі. Але основна маса Юпітера - це досить значний шар газоподібних хмар, які закривають ядро.

 

 Швидкий поворот Юпітера призводить до деформації планети: діаметр екватора на 7% більше, ніж діаметр полюсний.

 Навколо Юпітера існує кілька тонких кілець і, щонайменше, 16 супутників. Найбільші: Ганімед (діаметр близько 5260 км), Каллісто (діаметр близько 4800 км), Іо (близько 3600 км), Європа (близько 3130 км) - так звані Галілеєві супутники планети. Складаються в основному з "скельних" порід і льоду.

 

 А якщо порівняти з Землею:

 - Маса: 317,8 мас Землі;

 - Діаметр: 112 земних діаметрів

 

Сатурн.

 

Сатурн - наступна планета Сонячної системи, середня відстань від Сонця 9,54 а.о. (1,427 млрд. км), середній екваторіальний діаметр близько 120500 км, полярний - близько 107500 км, маса 5,68 * 10 ²⁶ кг (95,1 маси Землі). Середня щільність Сатурна менше щільності води (близько 0,7 г/см ³) - найменша для планет Сонячної системи. За будовою та хімічним складом в основному схожий на Юпітер. Період обертання навколо Сонця 29,5 року, період обертання навколо своєї осі близько 10,7 г (екваторіальні області обертаються на 5% швидше полярних). Систему Сатурна входять також знамениті кільця товщиною близько 1 км.

 

 Як і Юпітер, його сусід, Сатурн має тверде ядро і газоподібну решту. Але Сатурн більше відомий своїми кільцями. Кілометрової товщини кільця складаються з безлічі частинок різного розміру: від дюйма (приблизно 2,5 см) до декількох метрів. Ясно, що планета має набагато більшою кількістю кілець, ніж ми можемо побачити і порахувати. Але хоча ми не можемо побачити і порахувати всі кільця, однак ми здатні розрізнити 3 великих кільця (вони помітні в хороший телескоп).

 

Відкрито 18 супутників, що складаються переважно з льоду й каменю; найбільший з них - Титан, діаметр близько 5200 км. Титан облітає навколо Сатурна кожні 16 днів, і ми можемо побачити його в аматорський телескоп з гарним збільшенням. Крім усього іншого, цей супутник розміром більше Меркурія, має значної товщини шар атмосфери, обволікаючий його поверхню.

 Хоча вчені не впевнені, скільки "місяців" у Сатурна, але приблизно їхня кількість дорівнює 20, а може бути, і більше.

 

 А якщо порівняти з Землею:

 - Маса: 95 мас Землі;

 - Діаметр: 9,4 земних діаметру

 

 Уран.

 

Уран - сьома від Сонця планета Сонячної системи. Середня відстань від Сонця 19,18 а.о. (2871 млн. км), діаметр 50540 км, маса 8,69 * 10 ²⁵ (14,54 маси Землі). За будовою та хімічним складом в основному подібний до Юпітера, але містить значно більше метану й аміаку. Період обертання навколо Сонця 84 років, періодичного обертання навколо своєї осі близько 17 год 14 хв. Відкрито 15 супутників Урану (найбільші Титанія, діаметр близько 1600 км, і Оберон, діаметром близько 1550 км) і кільця, подібні за будовою кільцю Юпітера.

 

 Як і його сусіди, переважно складається з газу (поверхню) і маленького кам'яного ядра.

 

 А якщо порівняти з Землею:

 - Маса: 15 земних мас;

 - Диаметр: 4 земних.

 

 Нептун.

 

Нептун - передостання планета Сонячної система, середня відстань від Сонця 30,1 а.о. (4497 млн. км), середній діаметр близько 50000 км, маса 1,02 * 10 ²⁶ кг (17,2 маси Землі). У цілому подібний до Урану, але відрізняється бурхливими процесами в атмосфері. Період обертання навколо Сонця 164,8 року, період обертання навколо своєї осі 16 год 6 хв. Відкрито в 1846 році німецьким астрономом І. Галле з теоретичних прогнозам французького астронома У. Ж. Левер'є та англійського астронома Дж.К.Адамса.

 

 Склад - кам'яне ядро, вкрите льодом, водень, гелій, метан. Як і інші газоподібні планети, у своїй атмосфері Нептун має швидкі ураганні вітри, але планета містить, як передбачається, глибокий океан, що складається з води.

 Швидке обертання планети постачає енергією люті вітри і безліч штормів. Є також незначний шар кілець і 8 супутників (найбільший - Тритон, діаметр близько 3200 км).

 

 З-за дивною орбіти Плутона Нептун іноді виявляється самої віддаленої від Сонця планетою. З 1979 року Нептун був 9-й планетою від Сонця. 11 лютого 1999 він перетнув орбіту Плутона і ще раз став 8-й планетою від Сонця, де і залишиться на наступні 228 років.

 

 А якщо порівняти з Землею:

 - Маса: 17 земних;

 - Диаметр: 4 земних.

 

 Плутон.

 

 Плутон - остання і найбільш віддалена від Сонця планета Сонячної системи. Середня відстань від Сонця 39,44 а.о. (5,9 * 10 ¹² км), діаметр близько 2300 км, маса 1,2 * 10²² (0,22 маси Землі). Період обертання навколо Сонця 248,6 року, період обертання навколо своєї осі 6,4 доби. Плутон має супутник - Харон, який можна порівняти за розмірами з планетою (діаметр близько км).

 

 Плутон, розміром з 2-3 Місяця (природного супутника Землі), холодна, темна і "заморожена" планета. Щодо трохи відомо про неї - цій планеті з дивною орбітою.

 

 Склад Плутона - імовірно включає в себе камінь і лід, має тонку атмосферу, що складається з азоту, метану і вуглецевої одноокісі.

 

248-річна орбіта Плутона проходить так, що планеті доводиться перетинати шлях Нептуна. Як вже було сказано в розділі "Нептун", з 1979 року і до початку 1999 року Плутон був 8-й планетою від Сонця. Але тепер Плутон залишиться 9-й планетою протягом наступних 228 років.

 Орбіта цієї дивовижної планети нахилена під кутом в 17 градусів до орбіти Землі. Цікаво, що є відомості про те, що Плутон "пішов" від Нептуна. Таким чином, Плутон може розцінюватися як колишній супутник Нептуна. Але існує думка, що Плутон - великий астероїд або навіть, що планета - це комета. У цій області ведуться активні суперечки.

 

 Однак достеменно відомо, що у Плутона є один супутник - Харон, відкритий в 1978 році. Можлива гіпотеза його походження така - можливо, це осколок зіткнувся з Плутоном великого космічного тіла.

 

 А якщо порівняти з Землею:

 - Маса: 0,2% земної;

 - Діаметр: 18% земного.

 

 Сонце.

 

Сонце - це жахливих розмірів атомна "піч". Причому температура в міру наближення до ядра зростає приблизно з 6000 градусів до 15 мільйонів градусів. Це необхідні умови для термоядерних реакцій, в результаті яких виділяється така необхідна Землі енергія, без якої на нашій планеті і в помині не було б життя.

 

 Говорячи про будову Сонця, треба відмітити, що величезна маса газу сконцентрувалася в певному місці Всесвіту. Отже, Сонце приблизно на 72% складається з водню, іншу ж частину займає гелій. Самі по собі ці гази досить легкі, але беручи до уваги те, що Сонце важить приблизно стільки ж, скільки б важили приблизно 330 тисяч наших планет. Отже, концентрація газів величезна.

 

 Зовнішні частинки газу мають величезний тиск на частки внутрішні. Але чомусь Сонце зберігає все ж свою форму. Чому?

 Для цього треба розглянути зовнішню газову оболонку нашого світила. Про неї можна сказати, що вона розріджена, її товщина - не більше 100 кілометрів. При цьому оболонка тисне з величезною силою на що лежать під нею шари. Аналізуючи дані, можна заявляти, що присутня деяка сила, урівноважує цей тиск.

Гарячий газ прагне розширитися, чим він гарячіший, тим більше він прагне до розширення. Вчені-астрофізики вважають, що у напрямку до ядра Сонця температура шарів зростає, що пов'язано насамперед з тим, що лежить ближче до ядра шар повинен витримувати тиск попередніх шарів. Поступово вважаючи, можна дійти і до значення температури ядра Сонця.

 

 Але виникає запитання: як же Сонце не охолоджується? Як підтримує таку гігантську температуру?

 Відомо, що протягом останніх 5 млрд років не змінилися по суті ні потужність випромінювання Сонця, ні його розмір. Але як температура ядра залишається постійною?

 Таке можливо тільки в тому випадку, якщо у Сонця всередині присутній атомна опалювач, яка постійно виробляє енергію. Далі енергія проходить всі інші шари Сонця і потім випромінюється в космічний простір.

 Що ж є джерелом колосальної енергії Сонця? Виявляється, при величезних температурах в сонячних надрах відбувається так зване злиття ядер у більш важкі. В результаті цієї термоядерної реакції водень перетворюється на гелій і виділяється величезна кількість енергії.

 

 Отже, єдине місце в Сонячній системі, де ядра зливаються "мирно", - це Сонце, воістину великий винахід природи. Енергія під час виходу в космічний простір випромінюється у вигляді світла.

 Нам же дістається лише мала частина енергії Сонця, але і її достатньо для зігрівання нашої планети і підтримки на ній життя, даючи Землі світло і тепло.

 Завершуючи розмову про Сонце, скажемо: зараз Сонце - звичайна зірка. Але через 5 млрд. років воно неймовірно збільшиться і знищить все життя на Землі. Потім він стиснеться і перетвориться на білого карлика. Але ті, хто буде читати цей матеріал, навряд чи доживуть до цього моменту. Хоча хтозна - може бути, ми будемо безсмертні в майбутньому?

 

Цікаві факти

 

1. Сонце – це величезна куля з плазми (тобто іонізованого газу), що складається в основному з водню – 73,46 % маси і гелію – 24,85 % маси. Таким чином, на решту всіх елементів, що входять до складу Сонця, припадає менше 2 %. Такими елементами є: кисень (0,77 % сонячної маси); вуглець (0,29 %); залізо (0,16 %); неон (0,12 %); азот (0,09 %); кремній (0,07 %); магній (0,05 %); сірка (0,04 %).

 

2. Сонце знаходиться на відстані більше 172 000 000 км., від планети Земля.

 

3. Температура поверхні Сонця може досягати рівня 6 000˚ С (при такій температурі будь-який метал або камінь перетворюється на газ, тому Сонце є газовою кулею).

 

4. Радіус Сонця складає 696 тисяч кілометрів, а середній радіус Землі – 6371 кілометр. Звідси випливає висновок, що Сонце більше від Землі по лінійних розмірах приблизно в 109 разів, а за об’ємом – в 1,3 мільйона разів.

 

5. Маса Сонця приблизно рівна 2 трильйонам квадрильйонів (двійка з 27 нулями) тонн, а маса Землі приблизно складає лише 6 секстильйонів (шестірка з 21 нулем) тонн. Отже, за масою Сонце більше від Землі в 333 тисячі разів.

 

6. Гравітаційне прискорення на поверхні Сонця дорівнює 274 метра в секунду за секунду і в 28 разів перевищує гравітаційне прискорення на поверхні Землі, яке, як відомо, дорівнює 9,81 метра в секунду за секунду. Тому будь-який предмет на поверхні Сонця буде важити в 28 разів більше, ніж він важить на поверхні Землі (якщо, звичайно, не згорить).

 

7. На Землю потрапляє менше половини мільярдної частини сонячного випромінювання, але саме ця енергія Сонця забезпечує сприятливі умови життя на нашій планеті.

 

8. Як відомо, земна куля має розжарене ядро, проте тепло, яке кожен квадратний метр поверхні Землі отримує з її надр, в 25 000 разів менше тепла, що отримується від Сонця.

 

9. Згідно висновкам науки, Сонце наймовірніше світить завдяки тому, що на ньому постійно проходять процеси перетворення матерії в енергію. За словами вчених, 1-го відсотка маси Сонця вистачає для того, щоб воно могло тішити нас своїм яскравим промінням і залишатися гарячим на протязі 150 мільярдів років.

 

Прийнято вважати, що Сонце жовтого або помаранчевого кольору, але насправді, воно біле. Жовті тони Сонцю дає феномен під назвою «атмосферне розсіяння».

 

Сонце обертається довкола центру нашої галактики, Чумацького Шляху, роблячи повний оберт кожні 225 - 250 мільйонів років.

 

Світло проходить середню відстань від Землі до Сонця (150 мільйонів кілометрів) за 8 хвилин. Для порівняння, наступна найближча до нас зірка Проксима Центавра знаходиться на відстані 4 світлових років.

 

Сонце має діаметр майже 1 392 000 км. (приблизно у 109 разів більше діаметру Землі). Маса Сонця складає 98% маси нашої сонячної системи.

 

Між 1640 і 1700 гг на Сонці взагалі не було плям. Цей період, який називається мінімумом Маундера, збігся з "малим льодовиковим періодом"- загальним похолоданням на Землі, коли річки, які ніколи не замерзали, покрилися льодом, а сніг лежав цілий рік на всіх широтах. В даний час Сонце знаходиться на піку активності.

 

Мінімальне число затемнень в році - два. Сонячні затемнення в одній і тій самій місцевості спостерігаються рідко, оскільки затемнення видно лише у вузькій смузі тіні Місяця. У якій-небудь певній точці поверхні повне сонячне затемнення спостерігається в середньому 1 раз в 200-300 років.

 

На Мальті середня тривалість світлового дня влітку - 10 годин. У Самарканді - 15 годин, в Стокгольмі - 18 годин, а в шведському місті Кіруна, що знаходиться за полярним кругом - 24 години. Правда, взимку в Кіруні сонце не встає взагалі. До речі, ділення доби на 24 години ми запозичили з історій древніх єгиптян про бога сонця Ра, який проводив дванадцять годин ночі в темному пеклі, а останні 12 годин - на небесах.

 

300 сонячних днів в році буває в Марокко, Ніцці, Брісбане (Австралія), в Монте-Карло і в Уссурійське.

 

Спектральний клас Сонця - G2V, воно знаходиться ближче до холодного кінця головної послідовності, і відноситься до класу жовтих карликів. Більшість зірок у Чумацькому Шляху - «червоні карлики» (відносно малі і холодні зірки), а приблизно 15 % зірок в галактиці яскравіше за наше Сонце.

 

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.

 

Чорні діри.

 

Напевно, чорні діри - космічні тіла, які привертають до себе не менше уваги, ніж пошуки планети, подібної за умовами Землі.

 У Всесвіті є небесні тіла на поверхні яких існує величезна сила тяжіння. До них відносяться і чорні зірки, тяжіння яких таке велике, що вони не відпускають від себе навіть власний світ. Отже, вони не світятся, залишаючись при цьому чорними. Отже, чорна діра - це місце, де зосереджена величезна маса речовини (або стиснення в дуже обмеженому обсязі).

Чорні дірки "ростуть", як бур'яни, в космосі: в центрі кожної галактики є величезна чорна діра. Через особливості чорної діри її, звісно, не можна побачити, а можна лише визначити її місце розташування (що й зробив космічний телескоп ім. Хаббла, обчисливши швидкість газової хмари, що обертається навколо центру галактики; по цих числах можна визначити масу центральній області. Результат -- така чорна діра порівнянна за масою з 3-5 млрд. сонць !!!). Крім того, щорічно чорні дірки поглинають еквівалентну 1 млн. сонць кількість розжареного газу.

 Що стосується галактик, то можна сказати що галактики самі формують один одного: одні галактики пожирають інші, з ущільнюючого газу зароджуються нові зірки і т.д.

 

 

 

Комети.

 

 Комети - космічні тіла, хвостаті зірки. Це невеликі, розміром до кількох кілометрів, брили з льоду, пилу, каменю, аміаку й метану; схожі на сніжки. За законами Кеплера комети рухаються по еліптичних орбітах. Але їх орбіти більш витягнуті, іноді йдуть далі орбіти Плутона. Причому в цьому віддаленому просторі нашої Сонячної системи мешкають мільярди планет, 1-2 з яких щорічно з'являються поблизу нас.

Комета, наближаючись до Сонця стає видно, створюючи при цьому "голову" і "хвіст", які формуються з газу, що становить комету. Більшість комет з'являється лише раз, зникаючи після назавжди в глибини Сонячної системи, туди, звідки вони прийшли. Але існують і періодичні комети.

 

 

 

 

 

 

 

Астероїди.

 

Астероїди - або так звані "малі планети". Відомо, що їх кількість становить багато тисяч (в межах нашої Сонячної системи).

В основному астероїди розташовуються між Марсом і Юпітером. Колись Юпітер "розігнав" ці космічні тіла, і тепер астероїди не так часто стикаються, не утворюючи планети. Але все ж таки коли астероїди стикаються, їх фрагменти можуть долетіти до Землі, в атмосфері якої вони вже стають метеорами, а при падінні на поверхню планети або у воду - метеоритами. Ясно, що, падаючи, астероїди можуть викликати лиха на Землі.

 Астероїди - порівняно невеликі тіла, що складаються переважно з каменю і заліза. Причому вони поділяються на 2 групи: "світлі" і "темні" астероїди. "Світлі" астероїди легше "темних". Зрозуміло, що "темні" астероїди важче.

 Існує припущення, що астероїди раніше (десь близько 4,7 млрд. років тому) мали металеве ядро, середній шар з каменю заліза та металу і поверхня з каменю. Але стикаючись, вони розпадалися. Сьогодні ж астероїди класифікуються на: металеві, кам'яно-металеві та кам'яні.

 Звідки з'явилися ці космічні тіла?

1 версія - це залишки існуючої колись між Марсом і Юпітером планети;

 2 версія - найімовірніше, це залишки від процесу формування планет.

 

 

 

 

 

Конспекти уроку з астрономії

Тема:  Планети-гіганти та їх супутники.

 

Мета:  ознайомити учнів з фізичними характеристиками планет-велетнів та їх супутників, виділити спільні характеристики і особливості кожної планети. З’ясувати відмінності між планетами-велетнями та планетами земного типу.

 

Дидактичні матеріали: кольорові фотографії і малюнки з астрономічного атласу, Інтернет мережі  “Сонячна система”.

 

Тип уроку: урок - конференція.

 

Хід уроку.

 

І  Організаційна частина.

ІІ Повідомлення теми і мети уроку

ІІІ Пояснення нового матеріалу

Сьогодні на уроці ми розглянемо з вами природу  планет-велетнів та їх супутників. Основна відмінність планет-велетнів від планет земної групи – їх істотно більші маси і розміри. Водночас густини планет цієї групи значно менші, ніж планет земної групи, що свідчить про різницю хімічного складу.Всі планети –велетні мають потужні воднево-гелієві 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 порівняно з приполюсними. Такий закон обертання , типовий для всіх газоподібних тіл, спостерігається і в Сонця. При цьому Юпітер, Сатурн, 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.

 Чіткий поділ планет- велетнів на дві групи – дуже важливий експериментальний факт, який вимагає обов’язкового пояснення сучасною теорією походження і еволюції Сонячної системи.

 

 А тепер надамо слово учням , які підготували реферати і  розкажуть про кожну планету і її супутники більш детально.

 

ІV  Закріплення вивченого матеріалу.

Отже, використовуючи інформацію, отриману від ваших товаришів дайте відповіді на такі запитання:

1. За якими характерними ознаками планети-велетні виділено в окрему групу?

(Великі розміри і маси, мала густина, потужні воднево-гелієві атмосфери, великі системи супутників, набагато швидше обертання навколо осі.)

 

2. Про що свідчить вища температура верхніх шарів планет-велетнів порівняно з розрахованою теоретично, по енергії, яку отримують планети від Сонця?

 

(Про випромінюваня планетами енерргії з їх надр, причиною якого можуть бути процеси гравітаційного стискання первинної речовини.)

 

3. Що являє собою Велика Червона Пляма Юпітера?

 

(ВЧП – потужний антициклон, що обертається проти годинникової стрілки. Виникнення та існування ВЧП пов’язане з різною швидкістю руху атмосферних мас, між якими вона знаходиться. Внаслідок тертя верхня частина ВЧП трохи гальмується, а нижня – прискорюється , що призводить до появи цього дуже стійкого вихору.)

4. Що являє собою кільця Сатурна?

 

(Кільця Сатурна мають складну структуру і складаються із сотень окремих вузьких кілець, розділених вузькими проміжками. Кільця складаються з окремих частинок водяного крихкого снігу ( від дрібних пилинок до брил 10 – 15 м завбільшки), які добре відбивають сонячне світло.

 

5. Які з планет-велетнів мають системи кілець?

 

(Кільця мають усі планети-велетні.)

 

6. Які особливості відкриття Нептуна?

 

(Існування і місцезнаходження Нептуна були теоретично розраховані французом Левер’є і англійцем Адамсом, а у 1846 р. його вперше спостерігав німецький астроном Галле.

7. Чому систему Плутон – Харон можна назвати подвійною планетою?

 

(Тому, що маса Харона усього в 7 разів менша за масу Плутона.)

 

8. Чи існують супутники , які мають атмосферу? Вулкани?

 

(Так. Супутник Сатурна Титан має потужну непрозору атмосферу, а на супутнику Юпітера Іо зареєстровано 7 діючих вулканів.)

 

9. Який український вчений і коли висловив думку , що на супутниках великих планети можуть відбуватися інтенсивні вулканічні процеси?

 

(У 1955 р київський астроном Сергій Костянтинович Всехвятський (1904 – 1984)).

IV  Підсумок уроку.

 Домашнє завдання:

 Підручник  “Астрономія” Опрацювати  параграф 15, завдання № 15.1.

 

 

 

 

 

 

Тема: «Малі тіла Сонячної системи»

 

Мета: зрозуміти природу малих тіл Сонячної системи.

ознайомити учнів з астероїдами, метеоритами, кометами, метеорними потоками, зниженням статусу Плутона та місією «Розетта»; виявити причини деяких екологічних катастроф у минулому Землі; вивчити можливості запобігання космічним катастрофам у майбутньому.

 

Дидактичні матеріали: кольорові фотографії і малюнки з астрономічного атласу, Інтернет мережі 

 

Тип уроку: урок засвоєння нових знань.

Вид навчальних занять: комбінований урок із застосуванням телекомунікаційних технологій навчання.

Хід уроку

 

І. Організаційний етап.

 

ІІ. Мотивація навчальної діяльності. Повідомлення теми, мети та завдань уроку.

Підготовча бесіда. Познайомити учнів з поняттями про астероїди, метеорити, комети та метеорні потоки.

 

ІІІ. Пояснення нового матеріалу.

Розповідь з демонструванням фотографій, бесіда.

 

 

 

Сонячна система

 

1. Розповідь з елементами бесіди. До малих тіл Сонячної системи належать астероїди, або малі планети, комети, метеорні тіла, міжпланетне середовище з пиловою та газовою складовими. Але певні складнощі виникають у зв’язку з тим, що не завжди можна провести чітку межу між указаними небесними об’єктами. Так, якщо комети й астероїди головного поясу відрізняються як типами орбіт (відносно малий ексцентриситет у першому випадку та досить великий у другому), так і хімічним складом (кам’яний у астероїдів головного поясу та переважно льодяний у комет), то хімічний склад астероїдів поясу Койпера й комет приблизно однаковий. Навіть можна вважати, що об´єктами поясу Койпера цілком є крижані ядра комет. Недарма в зоні планет-гігантів є тіла, що мають ознаки як астероїдів, так і комет, тому вони одержали назву кентаврів. І лише тоді, коли об’єкт має витягнуту орбіту з достатньо малою відстанню до Сонця в перигелії, він виявляє характерні ознаки комети: у нього утворюються газово-пилова оболонка (голова, або кома) і хвіст. Нема й чітких меж за розмірами між астероїдами й великими метеорними тілами, з одного боку, та між малими метеорними тілами й пиловими частинками, з другого.

 

Слід дати чітке визначення понять «метеорне тіло» (мале тіло, що рухається за геліоцентричною орбітою), «метеор» (явище, пов’язане із входженням метеорного тіла в атмосферу Землі або іншої планети), «метеорит» (залишок метеорного тіла, який пройшов крізь атмосферу планети й упав на її поверхню). Треба звернути увагу учнів на те, що в разі знаходження метеорита, або навіть об’єкта з підозрою на його космічне походження, слід обов’язково повідомити про це в найближчу астрономічну установу або планетарій, оскільки лабораторне вивчення метеоритної речовини дуже важливе для розв’язання проблеми походження та еволюції нашої Сонячної системи. Цікаво відзначити, що явище метеорів пов’язане не тільки з їхнім світінням, але й з утворенням іонізованого сліду, який відбиває радіохвилі. На цьому засновані як ефективний радіолокаційний метод вивчення метеорної речовини, так і засоби радіозв’язку, зокрема надзвичайно точний спосіб порівняння ходу атомних і молекулярних стандартів часу, віддалених між собою на сотні кілометрів.

 

24 серпня 2011 року Плутон відзначив своє п'ятиліття … в статусі «карликової планети».

 

26-а генеральна асамблея Міжнародного астрономічного союзу, яка пройшла в Празі 24 серпня 2006 року, викреслила Плутон зі списку планет.

 

Після бурхливих дебатів на Генеральній асамблеї Міжнародного астрономічного союзу (МАС) наукова громадськість прийняла нове визначення планет. За новим формулюванням, Плутон виключено зі списку дев’яти великих планет сонячної системи, а його статус понижено до «карликової планети». Офіційне визначення планет і рішення щодо «долі» Плутона було прийнято майже 2500 астрономами з 75 країн, що брали участь в обговоренні головної теми Генасамблеї МАС. МАС постановив, що будь-яке небесне тіло, щоб іменуватися планетою, має відповідати визначенню планет. Плутон явно не може відповідати новому формулюванню, відповідно до якого планетою може називатися певне небесне тіло, що обертається навколо Сонця, має достатню масу для створення гравітації та має порівняно круглу форму. Водночас зі зниженням статусу Плутона МАС встановила нову класифікацію для небесних тіл ще двох типів: «планети-карлики», що вони довгий час іменувалися «малими планетами», та «малі тіла сонячної системи», до яких належить безліч астероїдів, комет і супутників.

 

Віднині лише вісім планет, відкритих ще до 1900 року, вважаються планетами – Меркурій, Венера, Земля, Марс, Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Плутон із цього списку викреслили. А такі планети, як Ксена, Церера та інші, віднині називатимуть новим поняттям – «карликові планети». Спеціальною резолюцією асамблея «вбила» Плутон (саме такий термін прозвучав під час дискусій). Його зарахували до «карликових планет». Точніше, разом із його супутником Хароном Плутон назвали подвійною карликовою планетою. Усі інші тіла, крім супутників, належать до «малих тіл Сонячної системи». Такими є більшість відомих астероїдів, комет та інших об’єктів.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Художнє зображення Плутона і Харона

 

 

Довідка.

 

Плутон було відкрито 1930 року американським астрономом Клайдом Томбо, хоча його існування передбачали ще наприкінці ХІХ ст. Планета складається переважно з каменю і азотно-метанового льоду. Середня температура на поверхні – мінус 230 градусів. Плутон обертається навколо Сонця за витягнутою еліптичною орбітою. Середня відстань до світила – 5,8 млрд. кілометрів (у 40 разів далі, ніж Земля). Діаметр Плутона – 2300 кілометрів, період обертання – 6,4 доби. Повний оберт навколо Сонця робить за 247,7 земного року. Плутон – подвійна планета разом із супутником Хароном, приблизно втричі меншим за діаметром. Вони обертаються як одне ціле. Крім того у Плутона було винайдено ще три менших супутника - Нікта і Гідра, діаметрами приблизно від 90±45 і 114±50 кілометрів, і четвертий супутник Р4, діаметром приблизно 23± 10 км.

 

Претензії до планети стали ще вимогливішими, коли за Нептуном відкрили пояс Койпера. До нього входять тисячі гігантських крижаних брил. Серед них —Ерида, Хаумеа й Макемаке, на черзі до приєднання до них - Кваоар і Седна, які у розмірах майже не поступаються Плутону. Астрономи домовилися вважати Плутон найбільшим тілом пояса Койпера.

 

Плутон — єдина планета, якої ще не досягли земні апарати. Занадто складна місія. По прямій — 6 млрд. км. А це десятиліття мандрів у крижаному вакуумі. Втім, можна скористатися маньоврами у гравітаційних полях планет-гігантів, щоб прискорити швидкість космічного апарату і долетіти до Плутона набагато швидше. Але з місією до Плутона треба було поспішати. Він іде на дальню частину своєї орбіти, атмосфера поступово вимерзає, і наступний шанс вивчити її буде тільки через 230 років. Тому автоматична міжпланетна станція (АМС) під назвою «Нові Горизонти» стартувала 19 січня 2006 року з космодрому на мисі Канаверал. Розгінний блок вивів АМС на траєкторію польоту до Юпітера. Пройшовши на відстані 2,3 мільйона кілометрів від центру Юпітера 28 лютого 2007 станція «Нові Горизонти» 18 березня 2011 перетнула орбіту Урана і взяла курс на Плутон. До Плутона станція наблизиться у липні 2015 року. Фотографування Плутона і Харона почнеться за 4 місяці до підльоту до Плутона. Швидкість АМС під час прольоту становитиме близько 14 км/с, мінімальна відстань 11 і 26 тис. км до поверхні Плутона і Харона відповідно. Після прольоту через 1-2 години станція послідовно зайде в радіотінь Плутона і Харона, щоб досліджувати їх атмосфери методом радіопросвічення. Всього за час прольоту планується передати на Землю по телеметрії близько 10 Гб наукової інформації. І можливо статус Плутона знову буде переглянутий. Після Плутона АМС попрямує ще до 1 або 2 астероїдів з поясу Койпера. Місія апарату буде завершена навесні 2021 р., коли станція досягне відстані 50-55 а. о. від Сонця.

 

Національна академія наук США вважає вивчення Плутона, його супутника Харона і об’єктів поясу Койпера одними з найпріоритетніших космічних досліджень, оскільки інформація про ці космічні тіла має фундаментальну наукову важливість для розуміння процесів формування Сонячної системи.

 

Місія Розетта (Rosetta)

 

Космічний апарат Розетта стартував 2 березня 2004 р. з космодрому Куру (Французька Гвіана) у напрямку до ядра короткоперіодичної комети Чурюмова-Герасименко (67P/Churyumov-Gerasimenko).

Символічна назва місії Розетта й полягає в тому, що ядро комети Чурюмова-Герасименко, після посадки на нього посадкового модуля, що доставить космічний апарат “Розетта”, зіграє своєрідну роль “розеттського” каменю для розшифровки таємниць крижаних кометних ядер - носіїв загадкової реліктової речовини Сонячної системи, а від них прямий шлях до вирішення фундаметальной проблеми космогонії Сонячної системи й походження життя на Землі.

 

З моменту відкриття ця комета вже поверталася до Землі 7 разів. Перед її сьомою появою поблизу Сонця до комети відправлений космічний апарат “Rosetta”, що досягне її ядра в 2014 р. І разом з ним комета пройде перигелій у восьмий раз в 2016 році.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Відкривачі комети 67Р/Чурюмова-Герасименко в 1975 р. у Душанбе

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Знімок комети 67Р отриманий К. Чурюмовим й І. Караченцевим за допомогою 6-м телескопа 13 січня 1983 р.

 

У лютому 2004 р. відкривачі комети 67Р за запрошенням генерального директора Європейського космічного агентства Жана-Жака Дордена вилетіли з Парижа спеціальним рейсом (VIP flight №158) у Французьку Гвіану в Південну Америку на космодром Куру, де велися приготування до старту № 158 ракети Аріан 5 з Розеттою на борту.

2 березня 2004 року в 07:17:44 UTC із площадки ELA3 космодроми Куру у Французькій Гвіані успішно стартувала ракета-носій Ariane-5G+ (це був 158 пуск ракети Аріан на космодромі КУРУ), що вивела в космос європейський міжпланетний зонд Rosetta (28169 / 2004 006A). Через 2 години 15 хвилин після старту відбулося успішне відділення КА «Розетта» від другого щабля ракети Аріан, розкрилися панелі сонячної батареї, після чого КА «Розетта» з посадковим модулем Філи вийшла на задану траєкторію польоту. Через кілька днів польоту, коли орбіта стабілізувалася, небесні механіки прорахували детальний сценарій місії, відповідно до якого Розетта для того щоб з розрахунковою точністю наблизитися до ядра комети Чурюмова-Герасименко повинна зробити три гравітаційних маневри поблизу Землі й один біля Марса.

Розетта зробивши свій перший виток по навколосонячній орбіті в березні 2005 р. повернулася до Землі й, одержавши від неї перший гравітаційний імпульс, направилася навколо Сонця до Марса. У березні 2007 р. другий виток Розетти по вже злегка витягнутій навколосонячній орбіті завершився прольотом поблизу червоної планети на висоті 250 км, тому що саме на такій пролітній висоті над Марсом Розетта отримала від нього другий прискорювальний гравітаційний імпульс, що ще більше розтяг навколосонячний орбітальний еліпс Розетти й відправив її до Землі. При прольоті поблизу Марса прилади Розетти провели детальне картографування поверхні Марса й інших досліджень.

          

 

 

 

 

 

 

 

 

Клим Чурюмов і Світлана Герасименко на   космодромі Куру на фоні Ракети Аріан V з космічним апаратом «Розетта» перед її стартом.

 

 

 

 

 

У листопаді 2007 р. пролітаючи поблизу Землі, Розетта одержала третій гравітаційний імпульс на своєму третьому витку й направилася до Сонця по ще більше витягнутій еліптичній орбіті.

 

Обігнувши Сонце, Розетта 5 вересня 2008 р., перебуваючи в головному поясі астероїдів наблизилася на 850 кілометрів до астероїда Штейнс (№ 2867) і передала на Землю, його зображення й інші наукові дані про нього. Ця мала планета 2867 була відкрита 4 листопада 1969 р. Миколою Степановичем Чернихом у Криму й названа на честь відомого латиського астронома професора Карла Августовича Штейнса - фахівця з космогонії комет.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Астероїд Штейнс № 2867 5 вересня 2008 р. («Розетта»)

 

Повертаючись із пояса астероїдів до Сонця, Розетта в листопаді 2009 р. знову пролетіла поблизу Землі й, зробивши свій четвертий гравітаційний маневр, перейшла на остаточну орбіту польоту до комети Чурюмова-Герасименко. Обігнувши втретє Сонце, Розетта 10 липня 2010 р. пролетіла поблизу великого астероїда Лютеції (№ 21) (по оцінці із Землі діаметром 99 км), сфотографувавши його. Лютеція – астероїд неправильної форми розмірами 132х101х76 км. Астероїд 21 Лютецію відкрив 15 листопада 1852 р. Г. Гольдшмидт.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Астероїд Лютеція № 21 10 липня 2010 р. («Розетта»)

 

Після прольоту поблизу Лютеції всі прилади Розетти були переведені в «очікуваний» режим майже на 4 роки до підльоту до ядра комети Чурюмова-Герасименко. У травні 2014 року Розетта знизить свою швидкість щодо ядра комети до 2 м/с, наблизиться до нього на відстань 25 км і перейде на орбіту штучного супутника ядра комети Чурюмова-Герасименко. Всі прилади Розетти будуть «увімкнені» і наведені в повну готовність, щоб почати систематичні дослідження ядра й навколоядерної області комети. У цей час буде проведене повне й детальне картографування поверхні ядра комети, що дозволить уперше у світі побудувати детальний «глобус» ядра комети. Докладний аналіз рельєфу ядра комети дасть можливість вибрати п'ять площинок на його поверхні для безпечної посадки модуля «Філи». У листопаді 2014 буде проведений самий складний і головний етап всієї місії «Розетта» - відділення від орбітального модуля зонда «Філи» і посадка його на одну з 5 обраних для цієї мети безпечних площинок на ядрі комети. При цьому буде включений двигун на Філах, що погасить швидкість зонда до величини менше 1 м/с. Філи здійснить м'яку посадку спершу на одну із трьох його ніжок, потім обіпреться й на дві інші ніжки. При торканні другої ніжки із зонда висунеться спеціальний гарпун, який, проникнувши в кометний ґрунт, закріпить модуль Філи на кометному ядрі й зробить його положення надійно стійким. Після закріплення Філи на кометному ядрі 9 приладів встановлені на ньому по команді із Землі приступлять до головного завдання місії - комплексного дослідження загадкової реліктової речовини кометного ядра й Сонячної системи.

 

Філи - це унікальний науковий контейнер масою близько 21 кг. На ньому встановлено 9 приладів: в тому числі спектрометр альфа променів, протонів і рентгенівських променів (APX) для дослідження елементного складу кометної речовини.

 

З модуля Філи наукові дані, отримані кожним з його 9 високоточних і чутливих приладів, будуть передаватися на орбітальний модуль Розетти, а відтіля по телеметрії за допомогою радіотелескопа разом з даними, отриманими 11 приладами Розетти, вся наукова інформація буде передаватися на Землю.

 

Для живлення приладів космічної орбітальної лабораторії буде використовуватися сонячна батарея, площею 32 м2. За допомогою 2-м антени радіотелескопа, установленого на Розетті вперше в історії науки будуть надходити в наукові лабораторії на Землі унікальні дані про реліктову речовину Сонячної системи. Багато вчених вважають, що це - експеримент тисячоріччя, а по кількості витрачених на нього засобів - біля півтора мільярда євро - це буде один з найбільш дорогих експериментів в історії науки. Поза всяким сумнівом - це сама грандіозна кометна місія, унікальний і захоплюючий експеримент в історії людської цивілізації, результати якої поповнять новими відкриттями золотий фонд світової науки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

«Розетта» в «небі» ядра комети Чурюмова-Герасименко й модуль «Філи» на поверхні ядра (малюнок художника).

 

IV. Узагальнення і систематизація знань.

1. В чому подібність малих тіл Сонячної системи?

2. В чому розходження між астероїдами?

3. Чому супутники Марса відносять до астероїдів?

4. Що загального між астероїдами й метеоритами?

5. Чим відрізняються метеорити між собою?

6. Що відрізняє ядра комет від астероїдів?

7. Яке призначення місії «Розетта»?

8. Яке значення має вивчення малих тіл Сонячної системи для космогонії?

 

V. Підведення підсумків уроку, пошук інформації в Інтернеті.

 

VI. Повідомлення домашнього завдання, аргументація оцінок.

 

Опрацювати матеріал підручника, дати відповіді на поставлені у кінці тексту запитання.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Література:

1. http://pulib.if.ua/referat/view/13811

2.  http://astroosvita. kiev. ua/– (Сайт астрономічної освіти)

3.  http://www. observ. univ. kiev. ua – (Сайт Астрономічної обсерваторії Київського національного університету імені Тараса Шевченка)

4.  http://hea. iki. rssi. ru/ru/index. php/– (Сайт астрономічних новин)

5.  http://kosmos. co. ua/– (Сайт відділу Астрофізики)

6.  http://www. ednu. kiev. ua/ – (Освітянська Мережа України )

7. Чурюмов К. И. Космические миссии к ядрам комет: от Веги и Джотто до Розетты// Збірник наукових праць Кам´янець-Подільського національного університету імені Івана Огієнка. Серія педагогічна. Випуск 15. Управління якістю підготовки майбутніх учителів фізики і трудового навчання. 2009. с. 55-60.

8.  Чурюмов К. И. Результаты космических миссий к ядрам периодических комет. Радиотехника (Всеукраинский межведомственный научно-технических сборник). 2010. Выпуск 160, с. 100-109.

     9.   І.А.Климишин, І.П.Крячко “Астрономія”   2011р, с215