Урок ''Планети земної групи''

«Планети земної групи»

Мета:

 Навчальна: Ознайомити учнів з критеріями, за якими планети відносять до планет земної групи, з фізичними характеристиками Меркурія, Венери, марса, із супутниками Марса.             

Розвиваюча: Проаналізувати вміння працювати з літературою, вміння виділяти головне серед великого об’єму інформації.

Виховна: Виховувати вміння працювати з літературою, вміння виділяти головне серед великого об’єму інформації.

Обладнання: Підручник, презентація до уроку.

Тип уроку: комбінований.

Хід уроку

План розкриття теми уроку:

1. Особливості планет земної групи.
2. Внутрішня будова планет земної групи.
3. Меркурій.
4. Венера.
5. Марс.

1. Організаційний момент
2. Актуалізація опорних знань.

Дайте відповідь на такі запитання:

1. Фізичні характеристики Місяця, супутника Землі.
2. Рельєф Місяця. Чому його поверхня густо вкрита кратерами?
3. Якими причинами обумовлено явище припливів та відпливів?

3. Вивчення нового матеріалу:

Всі тіла, що рухаються навколо Сонця, утворюють в сукупності планетарну систему, яка називається Сонячною. Сонячна система – це різноманітна і густо населена сім’я. До її складу входять: 8 великих планет; понад вісімдесят їхніх супутників; кілька десятків тисяч малих тіл або астероїдів розмірами від 10 до 1000 км; комети; безліч метеоритних тіл з розмірами меншими за 1 км – так званих метеороїдів; міжпланетний пил та газ.

За своїми характеристиками великі планети поділяються на дві групи: планети земної групи – Меркурій, Венера, Земля та Марс, планети-гіганти – Юпітер, Сатурн, Уран і Нептун. Відмінності між планетами обох груп обумовлені їхніми масами, хімічним складом та віддаленістю від Сонця.

Отже, сьогодні на уроці ми розглянемо таку тему, як

Планети земної групи.

Подібність та несхожість. Планетам земної групи властиві порівняно невеликі розміри і маси, велика середня густина (для Меркурія, Венери і Землі відповідно 5,4, 5,2 і 5,5 г/см3, для Марса 3,97 г/см3) і тверда поверхня. Практично однакові значення густин свідчать про подібність співвідношень вмісту хімічних елементів, з яких утворені надра планет.

Зовсім інший вигляд має порівняння хімічного складу атмосфер. Так, Меркурій має дуже розріджену газову оболонку, основним компонентом якої є гелій. Атмосфера Венери на 97 % складається з вуглекислого газу; азоту в ній менше 2 %, вміст водяної пари поблизу поверхні планети - всього 0,002 % . Аналогічно в атмосфері Марса вуглекислого газу 95 %, азоту 2,7 %, водяної пари 0,1 % . Щоправда, маси цих двох атмосфер різні. Атмосфера Марса дуже розріджена, і тиск біля його поверхні в середньому в 160 разів менший, ніж на рівні моря для Землі. Атмосфера Венери, навпаки, дуже густа, біля поверхні її густина лише у 15 разів менша від густини води і тиск - близько 90 атм. Отже, порівняно з іншими планетами земної групи Земля має унікальний склад атмосфери, де переважають азот і кисень.

Згідно з сучасними теоріями колись у земній атмосфері також було багато вуглекислого газу, який посідав у ній друге місце за вмістом. Однак за наявності на Землі води, яка дуже добре розчиняє вуглекислий газ, при формуванні осадкових порід на дні океану він досить швидко був зв'язаний у вигляді карбонату в крейді та вапняку. Живі організми сприяють цьому процесу впродовж мільярдів років, тому практично весь вуглекислий газ зник з атмосфери планети. Якби зараз цей газ раптово виділився, тиск біля поверхні Землі збільшився б до 40 атм.

Ще одна особливість планет земної групи: вони повільно обертаються навколо своїх осей. Зоряна доба на Меркурії триває близько 59 земних діб, а на Венері, як було виявлено у 1966 р. радіолокаційним методом, — 243,2 земної доби, причому обертається вона навколо осі у зворотному напрямку, тобто за годинниковою стрілкою, якщо дивитися на неї з боку північного полюса, а не проти, як більшість планет Сонячної системи. Земля і Марс обертаються навколо осей значно швидше, відповідно за 23 год 56 хв і 24 год 37 хв. Але це все одно набагато повільніше, ніж планети-гіганти.

Планета Меркурій. Меркурій – найближча до Сонця планета, за розмірами небагато більша від Місяця, а середня густина майже така, як у Землі: її екваторіальний радіус становить 2439 км, а сила тяжіння у 2,6 рази менша від земної. Планета рухається навколо Сонця з періодом 87,97 земних діб по витягнутій еліптичній орбіті з ексцентриситетом 0,21. Тому в перигелії Меркурій перебуває від Сонця на відстані 45,9 млн. км, в афелії - 69,7 млн км. Вісь обертання Меркурія нахилена до площини його орбіти на 83', тобто лише на 7" відхиляється від перпендикуляра.

Оскільки період осьового обертання Меркурія становить 2/3 періоду обертання навколо Сонця, то за кожні свої два роки він робить три оберти відносно зір і один оберт відносно Сонця. Тобто, одна сонячна доба на цій планеті триває майже два її роки.

Через велику витягнутість орбіти Меркурія здається, що Сонце дивним чином рухається його небосхилом. У своєму русі воно може прискорюватися чи сповільнюватися, зупинятися і навіть рухатися у зворотному напрямку.

У деяких районах Меркурія можна спостерігати ще більш вражаюче явище: через деякий час після сходу, піднявшись на невелику висоту над обрієм, Сонце, наче «забувши» щось важливе під обрієм, поспішає назад, заходить там, де зійшло і знову сходить. Така ж картина відбувається і на заході: Сонце заходить, потім знову сходить на небосхил, підіймається на невелику висоту і знову заходить.

 Через відсутність атмосфери і близькість до Сонця фізичні умови на поверхні Меркурія дуже суворі. Для нього властиві різкі перепади температури впродовж доби. В полудень на екваторі максимальна температура сягає 700 К, вночі вона знижується до 100 К і нижче.

На Меркурії майже відсутня атмосфера,його розріджена газова оболонка  в основному складається з гелію, а також водню (він представлений у набагато меншій кількості), є незначна кількість аргону, неону, ксенону. Концентрація частинок така, як у земній атмосфері на висоті 700 км. Ця газова оболонка не є власною атмосферою планети: силою свого тяжіння Меркурій захоплює частинки сонячного вітру, які в середньому через 200 діб покидають планету, а на їхнє місце надходять нові.

Наявність у Меркурія магнітного поля (напруженість якого становить близько 1% від напруженості магнітного поля Землі біля його поверхні) і велика густина дозволили припустити, що Меркурій має велике металеве ядро, розміри якого становлять приблизно 2/3 діаметра планети, в якому зосереджено 80% усієї маси планети. Сила тяжіння на Меркурії в 2,6 рази менша від земної.

Планета Венера.

Венера – найкрасивіше з небесних світил, саме тому древні римляни дали цій планеті ім’я богині кохання і краси. Венера має найгустішу атмосферу серед планет земної групи, найповільніше обертання і найменший ексцентриситет орбіти.

Венера - друга в Сонячній системі й найближча до Землі планета. З періодом 224,7 земних діб вона рухається навколо Сонця на середній відстані 108,2 млн км по майже коловій орбіті. Радіус і маса планети мало відрізняються від земних, відповідно 6051 км і 0,82. Сила тяжіння на Венері становить 0,9 сили тяжіння на Землі. Вісь обертання планети лише на 3' відхиляється від перпендикуляра до площини її орбіти, тому північна та південна півкулі освітлюються Сонцем однаково.

Обертання Венери. Венера дуже повільно обертається навколо осі у зворотному напрямку з періодом 243 земних доби. Оскільки періоди обертання навколо осі та навколо Сонця близькі і відбуваються в протилежних напрямках, то сонячна доба на Венері триває 117 земних діб, а рік на Венері складається менше, ніж з двох таких діб.

Атмосфера і клімат.  У 1761 р. під час проходження Венери по диску Сонця М. Ломоносов відкрив існування атмосфери на цій планеті. Венера має дуже щільну атмосферу (тиск біля її поверхні складає 90 атм.) і потужний хмаровий шар. Головна складова атмосфери – вуглекислий газ (97%), азот та інертні гази складають приблизно 2%, кисень – близько 0,1%, а водяна пара – 0,002%. Наявність в атмосфері Венери великої кількості спричиняє явище парникового ефекту. Енергія сонячних світлових променів поглинається в нижніх шарах атмосфери, а її випромінювання в зворотному напрямку затримується хмарами, як тепло в парниках. У результаті температура на поверхні планети досягає 780К (507 ). З висотою над поверхнею температура знижується і в стратосфері Венери панує мороз.

Через хмаровий шар поверхні Венери планети не видно. Цей шар досить однорідний. Хмари складаються з крапель концентрованої сірчаної кислоти (80%-них розчин ) з невеликими домішками  інших хімічних сполук. На рівні 65 – 70 км від поверхні дують сильні вітри зі сходу на захід, їх швидкість приблизно 100 поблизу екватора. За земними мірками, це вітер ураганної сили. В нижніх шарах атмосфери швидкість вітру декілька .

Потужний хмаровий шар відбиває у космос 75% сонячного світла (для порівняння: Земля відбиває 36% сонячного світла). А тому за своєю яскравістю на небосхилі Венера посідає 3 місце після Сонця і Місяця. Це єдина планета, від світла якої земні предмети можуть відкидати тінь.

Температура на поверхні планети досягає 780К, а тиск – порядка 80-100 атм. Головна складова атмосфери – вуглекислий га, 96% за об’ємом. Окрім того, до складу атмосфери входить багато інших газів, не типових для земного повітря: чадний газ, метан, аміак, двоокис сірки, соляна та пластикова кислоти, ацетилен.

Рельєф поверхні Венери. Рельєф Венери складаються велетенські кратери згаслих вулканів діаметром до 50 км, просторі низовини і плато, високі гірські масиви. В наш час вулкани не проявляють великої активності, кора Венери не розколота на окремі плити, як земна кора, тому потоки лави майже не досягають поверхні. Виверження вулканів на Венери.

У Венери повинно бути рідке залізне ядро, в якому немає переміщення заряджених частинок (електричного струму). Власне магнітне поле Венери не виявлено.

Планета Марс.

Марс - четверта планета Сонячної системи, яка з періодом 687 земних діб рухається навколо Сонця на середній відстані 228 млн км. За розмірами Марс майже удвічі, а за масою - в дев'ять разів менший від Землі, сила тяжіння на Марсі становить 0,39 земної. Вісь його обертання нахилена до площини орбіти під кутом 25°, завдяки чому на Марсі відбувається зміна пір року, а тривалість доби лише на 20 хв менша за земну. Напрямок на точку перигелію Марса близький до напрямку на точку афелію Землі. Тому коли обидві планети у своєму русі навколо Сонця опиняються поблизу цих точок водночас, тобто Марс перебуває у протистоянні до Землі, віддаль між ними стає найменшою - 56 млн км. Таке взаємне положення Землі та Марса називається великим протистоянням.

Великі протистояння повторюються через кожні 15 років і трапляються у серпні - на початку вересня. У цей час Марс повернутий до Землі південним полюсом, і тому його південна півкуля вивчена краще, ніж північна.

Атмосфера і клімат. Атмосфера на Марсі дуже розріджена, її тиск біля поверхні становить приблизно 0,006 земного тиску. За складом нагадує атмосферу Венери: 95% вуглекислого газу, 4% азоту і аргону, кисню і водяної пари – менше 1%.

Швидкість вітру, як правило, невелика, під час пилових бур досягає   40-50  . Пилові бурі тривають декілька місяців і повністю закривають поверхню. Через невелику силу тяжіння пил осідає дуже довго навіть після закінчення пилової бурі.

Середня температура на Марсі близько -40. Влітку вдень повітря прогрівається до 20, але вночі температура  знижується до -125. Такі перепади температури викликані тим, що розріджена атмосфера Марса не може довго утримувати тепло.

Рельєф Марса. поверхні Марса займає оранжево-червона пустеля, червонуватий колір якої обумовлений великою кількістю гідратів оксидів заліза у ґрунті. поверхні – темної ділянки – називаються морями. Поблизу полюсів спостерігаються білі плями – полярні шапки, які значно зменшуються в розмірах на початку марсіанського літа. Полярні шапки складаються з твердого С, що замерзає при низьких температурах. Влітку вуглекислий газ випаровується, залишаючи твердий лід, де зосереджена вся вода планети Марс.

На Марсі виявленні великі каньйони, що перетинаютьсь пустелі, - канали, які за своїми розмірами і формою нагадують русла висохлих річок. Існує припущення, що в минулому на Марсі клімат був значно теплішим, і на планеті існували моря і ріки.

Рельєф Марса сформувався в результаті активного виверження вулканів, які припинились близько мільярда  років тому, падіння метеоритів, сильного вітру і потоків води, що залишили слід у вигляді каналів. Поверхня вкрита багато чисельними кратерами, пагорбами і проваллями. Виділяються два великих вулканічних регіони – Елізіум висотою 5 км і Фарсида (10 км). У регіоні Фарсида знаходиться найбільший у Сонячній системі вулкан Олімп (діаметром 550 км, висота 27 км) і бере початок рифтова долина Маринер довжиною 4 км і шириною 200 км. Основою долини є величезний каньйон Титоніус Чамса («величезна безодня») 6 км глибини, 75-150 км шириною. Його дно нагадує дно бурхливого потоку річки.

Супутники Марса. В існуванні двох супутників Марса не сумнівався свого часу Кеплер, як це видно з його листа до Галілея: «Я ... шалено хочу мати телескоп, щоб, якщо зможу, випередити вас у відкритті двох супутників, які обертаються навколо Марса». Під час протистояння Марса у серпні 1877 р. американець А. Холл (1829-1907), архітектор за фахом, випробовуючи новий 66-сантиметро-вий рефрактор, узявся відкрити ці супутники. Ось його спогади: «Шанси виявити супутник здавалися дуже малими, так що я міг би відмовитись від пошуку, якби не моя дружина, яка наполегливо вселяла мені віру в успіх». Проте трапилось неймовірне: 2 серпня Холл уперше побачив супутник, згодом названий Деймосом, а 17 серпня він відкрив Фобос. Імена супутників - Фобос і Деймос - в перекладі з давньогрецької означають відповідно «страх» і «жах». Це, за легендою, - сини бога війни Ареса (Марса), вічні супутники свого батька.

Відстань Фобоса і Деймоса від центра Марса відповідно 2,76 і 6,9 радіуса планети (Фобос у 40 разів ближчий до поверхні Марса, ніж Місяць до Землі), період обертання відповідно 7 год 39 хв і 30 год 18 хв. Супутники Марса дуже «оригінально поводять себе на його небі: Фобос за одну марсіанську добу встигає зробити три оберти навколо планети, сходячи на заході і заходячи на сході, а Деймос, зійшовши на сході, перебуває над горизонтом близько 65 год, тобто понад 2,5 марсіанської доби. Супутники рухаються в площині екватора і по колових орбітах.

Супутники Марса - дрібні небесні тіла, які за формою нагадують картоплини. Розміри Фобоса становлять 28x20x18 км, Деймоса - 16x12x10 км. Поверхні супутників поцятковані кратерами набагато сильніше, ніж поверхня Марса.

4. Закріплення навчального матеріалу.

Питання на закріплення:

1. У чому полягає подібність і несхожість планет земної групи?
2. Чому дорівнює сонячна доба на Меркурії, Венері, Марсі?
3. Чи справді на поверхні марса є канали в тому розумінні, як це уявляли собі астрономи сто років тому?

А давайте тепер спробуємо згадати все, що ми почули на уроці про кожну із планет земної групи і заповнимо таблицю:

5. Домашнє завдання.

§14 (підручник «Астрономія 11 клас» І.А.Климишин, І.П.Крячко). Запитання після параграфу опрацювати, і дати на них письмову відповідь.