Проект «Земля -планета солнечной системы».
advertisement
МОУ Семёновская СОШ. ПРОЕКТ «Земля — планета солнечной системы». Подготовили: Кропотова Е Мидигулова А Кандратюк А Каширина К. (Детское объединение «Радуга»). 2011. Содержание: Краткая аннотация проекта 1.Возникновение жизни на Земле. 1.1. Гипотезы возникновения жизни на Земле. 1.2.Наше происхождение от микробов. 2.Эволюция жизни на Земле: от простого к сложному. 3.Влияние Солнца на Землю. 3.1. Энергия солнечного света. 3.2. Солнечный ветер и межпланетные магнитные поля. 3.3. Бомбардировка энергичными частицами. 3.4. Цикл солнечной активности. 4.Почему Солнце светит и греет. Заключение. Приложения: Приложение 1. Приложение 2. Приложение 3. Цели: 1. Знакомство с материалами о значении планеты Земля в Солнечной системе. 2.Проанализировать какое место занимает Земля среди других планет. 3.Привитие интереса к изучению космоса. Задачи: 1.Изучить теорию о возникновении жизни на Земле. Оказания влияния Солнца на Землю. 2.Получить знания о других планетах, входящих в солнечную систему. 3.Уметь ориентироваться в информационных потоках о космосе и применять точную и понятную информацию при создании кроссвордов и презентаций. Прогнозируемый результат: 1.Проверить на практике знания у детей о происхождении жизни на Земле (творческая работа--сказки, см.приложение1). 2.Учить выполнению презентации, соответствующего содержания (см. приложение2). 3.Проверить умение ориентироваться в информации о космосе (кроссворды, приложение3). Краткая аннотация проекта: Существует множество предположений о возникновении жизни на Земле и большинство учёных не пришли к единому мнению. Существуют такие гипотезы возникновение жизни: 1. во льдах(Многие ученые полагают, что присутствующий в атмосфере углекислый газ обеспечивал поддержание тепличных условий, другие считают, что на Земле господствовала зима). 2. в водоёмах(Этой точки зрения многие ученые придерживаются и в настоящее время. В замкнутом и сравнительно небольшом водоеме органические вещества, приносимые впадающими в него водами, могли накапливаться в необходимых количествах. Затем эти соединения еще больше концентрировались на внутренних поверхностях слоистых минералов, которые могли быть катализаторами реакций). 3. в районах вулканической деятельности(после образования Земля представляла собой огнедышащий шар магмы. При извержениях вулканов и с газами, высвобождавшимися из расплавленной магмы, на земную поверхность выносились разнообразные химические вещества, необходимые для синтеза органических молекул). 4. в космосе(В течение многих лет ученые полагали, что жизнь вряд ли могла возникнуть и развиваться в тот период, когда Земля постоянно подвергалась столкновениям с большими кометами и метеоритами, а завершился этот период примерно 3,8 млрд. лет тому назад). На основе этих гипотез проводились опыты Дарвином, Миллером и многими другими учёными. Исследователи пришли к выводу, что у человека и у древних форм жизни есть сходные черты: половое размножение, реснички, захват других клеток, жгутиков, митохондрий. В настоящее время, да, наверное, и в будущем, наука не сможет дать ответ на вопрос, как выглядел самый первый организм, появившийся на Земле, – предок, от которого берут начало три основные ветви древа жизни: эукариоты, бактерии и одноклеточные организмы. Большое влияние на земную жизнь оказывает Солнце. Оно главный (хотя и не единственный) двигатель происходящих на Земле процессов. Солнце посылает на Землю электромагнитные волны всех областей спектра — от многокилометровых радиоволн до гамма-лучей. Землю достигают также заряженные частицы разных энергий — как высоких (солнечные космические лучи), гак и низких и средних (потоки солнечного ветра, выбросы от вспышек).Наконец, Солнце испускает мощный поток элементарных частиц — нейтрино. Однако воздействие последних на земные процессы пренебрежимо мало: для этих частиц земной шар прозрачен, и они свободно сквозь него пролетают. Все живое на планете Земля погибнет, если однажды Солнце перестанет греть, светить и излучать свою жизненно необходимую для Земли энергию. При создании этого проекта были использованы различные материалы о космосе, для того чтобы проверить информированность учеников в данной области. Младшим учащимся была предложена творческая работа(написание сказки на тему: «Возникновение жизни на Земле».) Учащиеся средних классов отвечали на вопросы викторины о космосе. Старшеклассники составляли презентации и предоставляли составленные ими кроссворды. 1. Возникновение жизни на Земле. Вопрос о том, когда на Земле появилась жизнь, всегда волновал не только ученых, но и всех людей. Ответа на него нет... Как выглядела первобытная Земля? Перенесемся на 4 млрд. лет назад. Атмосфера не содержит свободного кислорода, он находится только в составе окислов. Почти никаких звуков, кроме свиста ветра, шипения извергающейся с лавой воды и ударов метеоритов о поверхность Земли. Ни растений, ни животных, ни бактерий. Может быть, так выглядела Земля, когда на ней появилась жизнь? Хотя эта проблема издавна волнует многих исследователей, их мнения на этот счет сильно различаются. Об условиях на Земле того времени могли бы свидетельствовать горные породы, но они давно разрушились в результате геологических процессов и перемещений земной коры. 1.1. Гипотезы возникновения жизни на Земле: 1. Согласно одной из гипотез жизнь началась в кусочке льда. Многие ученые полагают, что присутствующий в атмосфере углекислый газ обеспечивал поддержание тепличных условий, другие считают, что на Земле господствовала зима. При низкой температуре все химические соединения более стабильны и поэтому могут накапливаться в больших количествах, чем при высокой температуре. Занесенные из космоса осколки метеоритов, выбросы из гидротермальных источников и химические реакции, происходящие при электрических разрядах в атмосфере, были источниками аммиака и таких органических соединений, как формальдегид и цианид. Попадая в воду Мирового океана, они замерзали вместе с ней. В ледяной толще молекулы органических веществ тесно сближались и вступали во взаимодействия, которые приводили к образованию глицина и других аминокислот. Океан был покрыт льдом, который защищал вновь образовавшиеся соединения от разрушения под действием ультрафиолетового излучения. Этот ледяной мир мог растаять, например, при падении на планету огромного метеорита (рис. 1). Рис.1. Океан был покрыт льдом, который служил защитой от сильного ультрафиолетового излучения. В ледяной толще молекулы органических соединений могли тесно сближаться и взаимодействовать друг с другом с образованием новых, более сложных соединений 2.Чарлз Дарвин и его современники полагали, что жизнь могла возникнуть в водоеме. Этой точки зрения многие ученые придерживаются и в настоящее время. В замкнутом и сравнительно небольшом водоеме органические вещества, приносимые впадающими в него водами, могли накапливаться в необходимых количествах. Затем эти соединения еще больше концентрировались на внутренних поверхностях слоистых минералов, которые могли быть катализаторами реакций. Например, две молекулы фосфатальдегида, встретившиеся на поверхности минерала, реагировали между собой с образованием фосфорилированной углеводной молекулы – возможного предшественника рибонуклеиновой кислоты (рис. 2) Рис. 2. Вода, а вместе с ней различные химические соединения, поступающие из ледников, вулканов, гейзеров и осколков метеоритов, скапливаются в неглубоких водоемах 3. А может быть, жизнь возникла в районах вулканической деятельности? Непосредственно после образования Земля представляла собой огнедышащий шар магмы. При извержениях вулканов и с газами, высвобождавшимися из расплавленной магмы, на земную поверхность выносились разнообразные химические вещества, необходимые для синтеза органических молекул. Так, молекулы угарного газа, оказавшись на поверхности минерала пирита, обладающего каталитическими свойствами, могли реагировать с соединениями, имевшими метильные группы, и образовывать уксусную кислоту, из которой затем синтезировались другие органические соединения (рис. 3). Рис. 3. В местах вулканической активности при извержениях, выделении и выбросах газов из коры и магмы на земную поверхность попадали жизненно важные вещества, которые вступали в химические реакции, давая начало органическим соединениям Впервые получить молекулы аминокислоты , в лабораторных условиях, которые были на первобытной Земле, удалось американскому ученому Стэнли Миллер в 1952 г. Установка, на которой был осуществлен первый эксперимент, представляла собой систему колб, в одной из которых можно было получить мощный электрический разряд при напряжении 100 000 В. Результат превзошел все ожидания. Выключив вечером установку и вернувшись на следующее утро, Миллер обнаружил, что вода в колбе приобрела желтоватую окраску. То, что образовалось, оказалось бульоном из аминокислот – строительных блоков белков. Таким образом этот эксперимент показал, как легко могли образоваться первичные ингредиенты живого. Всего-то и нужны были – смесь газов, маленький океан и небольшая молния. 4.Если действительно вклад земных процессов в создание запасов первичного органического вещества был столь незначителен, то откуда оно вообще взялось? Может быть, из космоса? Астероиды, кометы, метеориты и даже частицы межпланетной пыли могли нести на себе органические соединения, включая аминокислоты. Эти внеземные объекты могли обеспечить попадание в первичный океан или небольшой водоем достаточного для зарождения жизни количества органических соединений. В течение многих лет ученые полагали, что жизнь вряд ли могла возникнуть и развиваться в тот период, когда Земля постоянно подвергалась столкновениям с большими кометами и метеоритами, а завершился этот период примерно 3,8 млрд лет тому назад. Однако недавно в самых древних на Земле осадочных породах, найденных в юго-западной части Гренландии, были обнаружены следы сложных клеточных структур, возраст которых составляет по крайней мере 3,86 млрд лет. Значит, первые формы жизни могли возникнуть за миллионы лет до того, как прекратилась бомбардировка нашей планеты крупными космическими телами. Но тогда возможен и совсем другой сценарий (рис. 4). Рис. 4. Органическое вещество попадало на Землю из космоса вместе с метеоритами и другими внеземными объектами, бомбардировавшими планету в течение сотен миллионов лет с момента ее образования. Ныне столкновение с метеоритом – событие довольно редкое, но и сейчас из космоса вместе с межпланетным материалом на Землю продолжают поступать точно такие же соединения, как и на заре жизни Падавшие на Землю космические объекты могли сыграть центральную роль в возникновении жизни на нашей планете, так как, по мнению ряда исследователей, клетки, подобные бактериям, могли возникнуть на другой планете и затем уже попасть на Землю вместе с астероидами. Одно из свидетельств в пользу теории внеземного происхождения жизни было обнаружено внутри метеорита, по форме напоминающего картофелину и названного ALH84001. Первоначально этот метеорит был частичкой марсианской коры, которая затем была выброшена в космос в результате взрыва при столкновении огромного астероида с поверхностью Марса, происшедшего около 16 млн лет назад. А 13 тыс. лет назад после длительного путешествия в пределах Солнечной системы этот осколок марсианской породы в виде метеорита приземлился в Антарктике, где и был недавно обнаружен. При детальном исследовании метеорита внутри него были обнаружены палочковидные структуры, напоминающие по форме окаменелые бактерии, что дало повод для бурных научных споров о возможности жизни в глубине марсианской коры. Разрешить эти споры удастся не ранее 2005 г., когда Национальное управление по аэронавтике и космическим исследованиям США осуществит программу полета на Марс межпланетного корабля для отбора проб марсианской коры и доставки образцов на Землю. И если ученым удастся доказать, что микроорганизмы когда-то населяли Марс, то о внеземном возникновении жизни и о возможности занесения жизни из Космоса можно будет говорить с большей долей уверенности . 1.2. Наше происхождение от микробов. Что мы унаследовали от древних форм жизни? Приведенное ниже сравнение одноклеточных организмов с клетками человека выявляет много черт сходства. 1. Половое размножение Две специализированные репродуктивные клетки водорослей – гаметы, – спариваясь, образуют клетку, несущую генетический материал от обоих родителей. Это удивительно напоминает оплодотворение яйцеклетки человека сперматозоидом. 2. Реснички Тоненькие реснички на поверхности одноклеточной парамеции колышутся подобно крошечным веслам и обеспечивают ей движение в поисках пищи. Похожие реснички устилают дыхательные пути человека, выделяют слизь и задерживают чужеродные частицы. 3. Захват других клеток Амеба поглощает пищу, окружая ее псевдоподией, которая образуется выдвижением и удлинением части клетки. В организме животного или человека амебовидные кровяные клетки похожим образом выдвигают псевдоподию, чтобы поглотить опасную бактерию. Этот процесс назван фагоцитозом. 4. Митохондрии Первые эукариотные клетки возникли, когда амеба захватила прокариотные клетки аэробных бактерий, которые превратились в митохондрии. И хотя бактерии и митохондрии клетки (поджелудочной железы) не слишком похожи, у них одна функция – вырабатывать энергию в процессе окисления пищи. 5.Жгутики Длинный жгутик сперматозоида человека позволяет ему двигаться с большой скоростью. Бактерии и простейшие эукариоты тоже имеют жгутики с похожим внутренним строением. Он состоит из пары микротрубочек, окруженной девятью другими. 2. Эволюция жизни на Земле: от простого к сложному В настоящее время, да, наверное, и в будущем, наука не сможет дать ответ на вопрос, как выглядел самый первый организм, появившийся на Земле, – предок, от которого берут начало три основные ветви древа жизни. Первая ветвь – эукариоты, клетки которых имеют оформленное ядро, содержащее генетический материал, и специализированные органеллы: митохондрии, вырабатывающие энергию, вакуоли и др. К эукариотным организмам относятся водоросли, грибы, растения, животные и человек. Вторая ветвь – это бактерии – прокариотные (доядерные) одноклеточные организмы, не имеющие выраженного ядра и органелл. И наконец, третья ветвь – одноклеточные организмы, именуемые археями, или архебактериями, клетки которых имеют такое же строение, как и у прокариот, но совсем другую химическую структуру липидов. Всплеск эволюции, давший начало многоклеточным организмам, произошел гораздо позже, немногим более полумиллиарда лет назад. Полагают, что первоначально в земной атмосфере и Мировом океане не было свободного кислорода, и в этих условиях жили и развивались лишь анаэробные микроорганизмы. Особым шагом в эволюции живого было возникновение фотосинтезирующих бактерий, которые, используя энергию света, превращали углекислый газ в углеводные соединения, служащие пищей для других микроорганизмов. Если первые фотосинтетики выделяли метан или сероводород, то появившиеся однажды мутанты начали вырабатывать в процессе фотосинтеза кислород. По мере накопления кислорода в атмосфере и водах анаэробные бактерии, для которых он губителен, заняли бескислородные ниши. 1,2млрд лет назад произошел взрыв эволюции, обусловленный появлением полового размножения и ознаменовавшийся появлением высокоорганизованных форм жизни – растений и животных. Образование новых вариаций в смешанном генотипе, возникающем при половом размножении, проявилось в виде биоразнообразия новых форм жизни. 2млрд лет назад появились сложноорганизованные эукариотные клетки, когда одноклеточные организмы усложнили свое строение за счет поглощения других прокариотных клеток. Одни из них – аэробные бактерии – превратились в митохондрии – энергетические станции кислородного дыхания. Другие – фотосинтетические бактерии – начали осуществлять фотосинтез внутри клеткихозяина и стали хлоропластами в клетках водорослей и растений. Эукариотные клетки, имеющие эти органеллы и четко обособленное ядро, включающее генетический материал, составляют все современные сложные формы жизни – от плесневых грибов до человека. 3,9млрд лет назад появились одноклеточные организмы, которые, вероятно, выглядели, как современные бактерии, и архебактерии. Как древние, так и современные прокариотные клетки устроены относительно просто: они не имеют оформленного ядра и специализированных органелл, в их желеподобной цитоплазме располагаются макромолекулы ДНК – носители генетической информации, и рибосомы, на которых происходит синтез белка, а энергия производится на цитоплазматической мембране, окружающей клетку. 4млрд лет назад загадочным образом возникла РНК. Возможно, что она образовалась из появившихся на первобытной земле более простых органических молекул. Полагают, что древние молекулы РНК имели функции носителей генетической информации и белков-катализаторов, они были способны к репликации ( самоудвоению ), мутировали и подвергались естественному отбору. В современных клетках РНК не имеют или не проявляют этих свойств, но играют очень важную роль посредника в передаче генетической информации с ДНК на рибосомы, в которых происходит синтез белков. В настоящее время, да, наверное, и в будущем, наука не сможет дать ответ на вопрос, как выглядел самый первый организм, появившийся на Земле, – предок, от которого берут начало три основные ветви древа жизни. Первая ветвь – эукариоты, клетки которых имеют оформленное ядро, содержащее генетический материал, и специализированные органеллы: митохондрии, вырабатывающие энергию, вакуоли и др. К эукариотным организмам относятся водоросли, грибы, растения, животные и человек. Вторая ветвь – это бактерии – прокариотные (до ядерные) одноклеточные организмы, не имеющие выраженного ядра и органелл. И наконец, третья ветвь – одноклеточные организмы, именуемые археями, или архебактериями, клетки которых имеют такое же строение, как и у прокариот, но совсем другую химическую структуру липидов. Многие архебактерии способны выживать в крайне неблагоприятных экологических условиях. Некоторые из них являются термофилами и обитают только в горячих источниках с температурой 90 °С и даже выше, где другие организмы попросту погибли бы. Превосходно чувствуя себя в таких условиях, эти одноклеточные организмы потребляют железо и серосодержащие вещества, а также ряд химических соединений, токсичных для других форм жизни. По мнению ученых, найденные термофильные архебактерии являются крайне примитивными организмами и в эволюционном отношении – близкими родственниками самых древних форм жизни на Земле. Интересно, что современные представители всех трех ветвей жизни, наиболее похожие на своих прародителей, и сегодня обитают в местах с высокой температурой. Исходя из этого, некоторые ученые склонны считать, что, вероятнее всего, жизнь возникла около 4 млрд лет тому назад на дне океана вблизи горячих источников, извергающих потоки, богатые металлами и высокоэнергетическими веществами. Взаимодействуя друг с другом и с водой стерильного тогда океана, вступая в самые разнообразные химические реакции, эти соединения дали начало принципиально новым молекулам. Так, в течение десятков миллионов лет в этой “химической кухне” готовилось самое большое блюдо – жизнь. И вот около 4,5 млрд лет тому назад на Земле появились одноклеточные организмы, одинокое существование которых продолжалось весь докембрийский период. Всплеск эволюции, давший начало многоклеточным организмам, произошел гораздо позже, немногим более полумиллиарда лет назад. Хотя размеры микроорганизмов столь малы, что в одной капле воды могут поместиться миллиарды, масштабы проведенной ими работы грандиозны. Полагают, что первоначально в земной атмосфере и Мировом океане не было свободного кислорода, и в этих условиях жили и развивались лишь анаэробные микроорганизмы. Особым шагом в эволюции живого было возникновение фотосинтезирующих бактерий, которые, используя энергию света, превращали углекислый газ в углеводные соединения, служащие пищей для других микроорганизмов. Если первые фотосинтетики выделяли метан или сероводород, то появившиеся однажды мутанты начали вырабатывать в процессе фотосинтеза кислород. По мере накопления кислорода в атмосфере и водах анаэробные бактерии, для которых он губителен, заняли бескислородные ниши. В древних ископаемых остатках, найденных в Австралии, возраст которых исчисляется 3,46 млрд лет, были обнаружены структуры, которые считают останками цианобактерий – первых фотосинтезирующих микроорганизмов. О былом господстве анаэробных микроорганизмов и цианобактерий свидетельствуют строматолиты, встречающиеся в мелководных прибрежных акваториях не загрязненных соленых водоемов. По форме они напоминают большие валуны и представляют интересное сообщество микроорганизмов, живущее в известняковых или доломитовых породах, образовавшихся в результате их жизнедеятельности. На глубину нескольких сантиметров от поверхности строматолиты насыщены микроорганизмами: в самом верхнем слое обитают фотосинтезирующие цианобактерии, вырабатывающие кислород; глубже обнаруживаются бактерии, которые до определенной степени терпимы к кислороду и не нуждаются в свете; в нижнем слое присутствуют бактерии, которые могут жить только в отсутствие кислорода. Расположенные в разных слоях, эти микроорганизмы составляют систему, объединенную сложными взаимоотношениями между ними, в том числе пищевыми. За микробной пленкой обнаруживается порода, образующаяся в результате взаимодействия остатков отмерших микроорганизмов с растворенным в воде карбонатом кальция. Ученые считают, что когда на первобытной Земле еще не было континентов и лишь архипелаги вулканов возвышались над поверхностью океана, мелководье изобиловало строматолитами. В результате жизнедеятельности фотосинтезирующих цианобактерий в океане появился кислород, а примерно через 1 млрд лет после этого он начал накапливаться в атмосфере. Сначала образовавшийся кислород взаимодействовал с растворенным в воде железом, что привело к появлению окислов железа, которые постепенно осаждались на дне. Так в течение миллионов лет с участием микроорганизмов возникли огромные залежи железной руды, из которой сегодня выплавляется сталь. Затем, когда основное количество железа в океанах подверглось окислению и уже не могло связывать кислород, он в газообразном виде ушел в атмосферу. После того как фотосинтезирующие цианобактерии создали из углекислого определенный запас богатого энергией органического вещества и обогатили земную атмосферу кислородом, возникли новые бактерии – аэробы, которые могут существовать только в присутствии кислорода. Кислород им необходим для окисления (сжигания) органических соединений, а значительная часть получаемой при этом энергии превращается в биологически доступную форму – аденозинтрифосфат (АТФ). Этот процесс энергетически очень выгоден: анаэробные бактерии при разложении одной молекулы глюкозы получают только 2 молекулы АТФ, а аэробные бактерии, использующие кислород, – 36 молекул АТФ. С появлением достаточного для аэробного образа жизни количества кислорода дебютировали и эукариотные клетки, имеющие в отличие от бактерий ядро и такие органеллы, как митохондрии, лизосомы, а у водорослей и высших растений – хлоропласты, где совершаются фотосинтетические реакции. По поводу возникновения и развития эукариот существует интересная и вполне обоснованная гипотеза, высказанная почти 30 лет назад американским исследователем Л.Маргулисом. Согласно этой гипотезе митохондрии, выполняющие функции фабрик энергии в эукариотной клетке, – это аэробные бактерии, а хлоропласты растительных клеток, в которых происходит фотосинтез, – цианобактерии, поглощенные, вероятно, около 2 млрд лет назад примитивными амебами. В результате взаимовыгодных взаимодействий поглощенные бактерии стали внутренними симбионтами и образовали с поглотившей их клеткой устойчивую систему – эукариотную клетку. Исследования ископаемых останков организмов в породах разного геологического возраста показали, что на протяжении сотен миллионов лет после возникновения эукариотные формы жизни были представлены микроскопическими шаровидными одноклеточными организмами, такими как дрожжи, а их эволюционное развитие протекало очень медленными темпами. Но немногим более 1 млрд лет назад возникло множество новых видов эукариот, что обозначило резкий скачок в эволюции жизни. Прежде всего это было связано с появлением полового размножения. И если бактерии и одноклеточные эукариоты размножались, производя генетически идентичные копии самих себя и не нуждаясь в половом партнере, то половое размножение у более высокоорганизованных эукариотных организмов происходит следующим образом. Две гаплоидные, имеющие одинарный набор хромосом половые клетки родителей, сливаясь, образуют зиготу, имеющую двойной набор хромосом с генами обоих партнеров, что создает возможности для новых генных комбинаций. Возникновение полового размножения привело к появлению новых организмов, которые и вышли на арену эволюции. Три четверти всего времени существования жизни на Земле она была представлена исключительно микроорганизмами, пока не произошел качественный скачок эволюции, приведший к появлению высокоорганизованных организмов, включая человека. Проследим основные вехи в истории жизни на Земле по нисходящей линии. 3.Влияние Солнца на Землю. Солнце — главный (хотя и не единственный) двигатель происходящих на Земле процессов. Но не только тепло и свет получает Земля от Солнца. Различные виды солнечного излучения и потоки частиц оказывают постоянное влияние на её жизнь. Солнце посылает на Землю электромагнитные волны всех областей спектра — от многокилометровых радиоволн до гамма-лучей. Землю достигают также заряженные частицы разных энергий — как высоких (солнечные космические лучи), гак и низких и средних (потоки солнечного ветра, выбросы от вспышек). Наконец, Солнце испускает мощный поток элементарных частиц — нейтрино. Однако воздействие последних на земные процессы пренебрежимо мало: для этих частиц земной шар прозрачен, и они свободно сквозь него пролетают. Только очень малая часть заряженных частиц из межпланетного пространства попадает в атмосферу Земли (остальные отклоняет или задерживает геомагнитное поле). Но их энергии достаточно для того, чтобы вызвать полярные сияния и возмущения магнитного поля нашей планеты. 3.1. ЭНЕРГИЯ СОЛНЕЧНОГО СВЕТА Электромагнитое излучение прозрачна только для видимого света и ближних ультрафиолетового и инфракрасного излучений, а также для радиоволн в сравнительно узком диапазоне (от сантиметровых до метровых). Всё остальное излучение либо отражается, либо поглощается атмосферой, нагревая и ионизуя её верхние слои. Поглощение рентгеновских и жёстких ультрафиолетовых лучей начинается на высотах 300—350 км; на этих же высотах отражаются наиболее длинные радиоволны, приходящие из космоса. Мягкое (длинноволновое) ультрафиолетовое излучение способно проникать ещё глубже, оно поглощается на высоте 30—35 км. Излучение рассеивается атмосферой даже в отсутствие облаков, и часть его возвращается в межпланетное пространство. Облака, состоящие из капелек воды и твёрдых частиц, значительно усиливают отражение солнечного излучения. В результате до поверхности планеты доходит в среднем около половины падающего на границу земной атмосферы света. Количество солнечной энергии, приходящейся на поверхность площадью 1 м2, развёрнутую перпендикулярно солнечным лучам на границе земной атмосферы, называется солнечной постоянной. На Земле излучение поглощается сушей и океаном. Нагретая земная поверхность в свою очередь излучает в длинноволновой инфракрасной области. Для такого излучения азот и кислород атмосферы прозрачны. Зато оно жадно поглощается водяным паром и углекислым газом. Благодаря этим малым составляющим воздушная оболочка удерживает тепло. В этом и заключается парниковый эффект атмосферы. 3.2. СОЛНЕЧНЫЙ ВЕТЕР И МЕЖПЛАНЕТНЫЕ МАГНИТНЫЕ ПОЛЯ В конце 50-х гг. XX в. американский астрофизик Юджин Паркер пришёл к выводу, что, поскольку газ в солнечной короне имеет высокую температуру, которая сохраняется с удалением от Солнца, он должен непрерывно расширяться, заполняя Солнечную систему. Результаты, полученные с помощью советских и американских космических аппаратов, подтвердили правильность теории Паркера. В межпланетном пространстве действительно мчится направленный от Солнца поток вещества, получивший название солнечный ветер. Он представляет собой продолжение расширяющейся солнечной короны; составляют его в основном ядра атомов водорода (протоны) и гелия (альфачастицы), а также электроны. Частицы солнечного ветра летят со скоростями, составляющими несколько сот километров в секунду, удаляясь от Солнца на многие десятки астрономических единиц — туда, где межпланетная среда Солнечной системы переходит в разреженный межзвёздный газ. А вместе с ветром в межпланетное пространство переносятся и солнечные магнитные поля. Общее магнитное поле Солнца по форме линий магнитной индукции немного напоминает земное. Но силовые линии земного поля близ экватора замкнуты и не пропускают направленные к Земле заряженные частицы. Силовые линии солнечного поля, в экваториальной области разомкнуты и вытягиваются в межпланетное пространство, искривляясь подобно спиралям. Объясняется это тем, что силовые линии остаются связанными с Солнцем, которое вращается вокруг своей оси. 3.3. БОМБАРДИРОВКА ЭНЕРГИЧНЫМИ ЧАСТИЦАМИ Помимо непрерывно «дующего» солнечного ветра наше светило служит источником энергичных заряженных частиц (в основном протонов, ядер атомов гелия и электронов) с энергией 106—109 электронвольт (эВ). Их называют солнечными космическими лучами. Расстояние от Солнца до Земли — 150 млн. километров — наиболее энергичные из этих частиц покрывают всего за 10—15 мин. Основным источником солнечных космических лучей являются хромосферные вспышки. По современным представлениям, вспышка — это внезапное выделение энергии, накопленной в магнитном поле активной зоны. На определённой высоте над поверхностью Солнца возникает область, где магнитное поле на небольшом протяжении резко меняется по величине и направлению. В какой-то момент силовые линии поля внезапно «пересоединяются», конфигурация его резко меняется, что сопровождается ускорением заряженных частиц до высокой энергии, нагревом вещества и появлением жёсткого электромагнитного излучения. При этом происходит выброс частиц высокой энергии в межпланетное пространство и наблюдается мощное излучение в радиодиапазоне. Вспышки — самые мощные взрывоподобные процессы, наблюдаемые на Солнце, точнее в его хромосфере. Они могут продолжаться всего несколько минут, по за это время выделяется энергия, которая иногда достигает 1025 Дж. Примерно такое же количество тепла приходит от Солнца на всю поверхность нашей планеты за целый год. Потоки жёсткого рентгеновского излучения и солнечных космических лучей, рождающиеся при вспышках, оказывают сильное влияние на физические процессы в верхней атмосфере Земли и околоземном пространстве. Если не принять специальных мер, могут выйти из строя сложные космические приборы и солнечные батареи. Наиболее ярким и впечатляющим проявлением бомбардировки атмосферы солнечными частицами являются полярные сияния. Это свечение в верхних слоях атмосферы, имеющее либо размытые (диффузные) формы, либо вид корон или занавесей (драпри), состоящих из многочисленных отдельных лучей. Сияния обычно бывают красного или зелёного цвета: именно так светятся основные составляющие атмосферы — кислород и азот — при облучении их энергичными частицами. Зрелище бесшумно возникающих красных и зелёных полос и лучей, беззвучная игра цветов, медленное или почти мгновенное угасание колеблющихся «занавесей» оставляют незабываемое впечатление. Подобные явления лучше всего видны вдоль овала полярных сияний, расположенного между 10° и 20° широты от магнитных полюсов. В период максимумов солнечной активности в Северном полушарии овал смещается к югу, и сияния можно наблюдать в более низких широтах. 3.4. ЦИКЛЫ СОЛНЕЧНОЙ АКТИВНОСТИ Число пятен на диске Солнца не является постоянным, оно меняется как день ото дня, так и в течение более длительных промежутков времени. Немецкий астроном-любитель Генрих Швабе, который 17 лет вёл систематические наблюдения солнечных пятен, заметил: их количество убывает от максимума к минимуму, а затем увеличивается до максимального значения за период около 10 лет. При этом в максимуме на солнечном диске можно видеть 100 и более пятен, тогда как в минимуме — всего несколько, а иногда в течение целых недель не наблюдается ни одного. Сообщение о своём открытии Швабе опубликовал в 1843 г. Швейцарский астроном Рудольф Вольф уточнил, что средний период изменения числа пятен составляет не 10, а 11 лет. Он же предложил для количественной оценки активности Солнца использовать условную величину, называемую с тех пор числом Вольфа. Оно определяется как сумма общего количества пятен на Солнце (f) и удесятерённого числа групп пятен (g), причём изолированное одиночное пятно тоже считается группой: W=f+10g. Цикл солнечной активности называют 11-летним во всех учебниках и популярных книгах по астрономии. Однако Солнце любит поступать посвоему. Так, за последние 50 лет промежуток между максимумами составлял в среднем 10,4 года. Вообще же за время регулярных наблюдений Солнца указанный период менялся от 7 до 1 7 лет. И это ещё не всё. Проанализировав наблюдения пятен с начала телескопических исследований, английский астроном Уолтер Маундер в 1 893 г. пришёл к выводу, что с 1645 по 1715 г. на Солнце вообще не было пятен! Это заключение подтвердилось в последующих работах; мало того, выяснилось, что подобные «отпуска» Солнце брало и в более далёком прошлом. Кстати, именно на «маундеровский минимум» пришёлся период самых холодных зим в Европе за последнее тысячелетие. На этом сюрпризы солнечных циклов не кончаются. Ведущее пятно в группе (первое по направлению вращения Солнца) обычно имеет одну полярность (например, северную), а замыкающее — противоположную (южную), и это правило выполняется для всех групп пятен в одном полушарии Солнца. В другом полушарии картина обратная: ведущие пятна в группах будут иметь южную полярность, а замыкающие — северную. Но, оказывается, при появлении пятен нового поколения (следующего цикла) полярность ведущих пятен меняется на противоположную! Лишь в циклах через один ведущие пятна обретают прежнюю полярность. Так что «истинный» солнечный цикл с возвращением прежней магнитной полярности ведущих пятен в действительности охватывает не 11, а 22 года (конечно, в среднем). 4.Почему солнце светит и греет. По сути, солнце – та же звезда, только огромная и пылающая. Вокруг нее по орбитам вращаются планеты, луны-спутники и мелкие, по сравнению с планетами, кометы и астероиды. В этот вечный круговорот, называемый Солнечной системой, входит и планета Земля. Солнце находится очень далеко от Земли, около 150000000 км. Чтобы добраться до солнца на ракете, понадобится около 170 лет. Невзирая на такое далекое соседство, жизнь на нашей планете всецело зависит от солнечной активности. Все живое на планете Земля погибнет, если однажды Солнце перестанет греть, светить и излучать свою жизненно необходимую для Земли энергию. Как в самых мрачных фантастических рассказах, замерзнут вода и воздух, что неминуемо приведет к гибели людей, животных и растений. К счастью, в ближайшие тысячи, и даже миллионы лет, землянам не грозит охлаждение Солнца. Температура огненной планеты около 6000 градусов. Жара, способная не просто растопить любые металлы, но и превратить их в раскаленные газы. Поэтому Солнце – огромный пылающий шар, который состоит из газов: водорода и гелия. Внутри шара температура еще выше, особенно ближе к центу, где она приближается к 15 миллионам градусов. Уже несколько миллиардов лет держится у Солнца такая высокая температура. И она продержится, по крайней мере, еще столько же. Ученые сравнивают процессы, происходящие на Солнце с атомной бомбой. Происходит термоядерная реакция. Когда один химический элемент - водород, превращается в другой – гелий. При объединении одних частичек в другие, более тяжелые, ежесекундно из 4 миллионов тонн вещества рождается энергия, которая превратившись в свет и тепло, щедро излучается Солнцем. Все живое на Земле тянется к нему, потому что зависит от его тепла и света. Заключение Изучив информацию о возникновении жизни на Земле, убедились, что существует множество гипотез о развитии нашей планеты. Для нашей планеты Солнце является главным источником света, тепла и энергии. Проанализировав творческие работы , сделали вывод о том, что у каждого ребёнка есть своё предположение о возникновении жизни на Земле. Все сказки разнообразны, интересны, увлекательны и забавны... Одни думали, что жизнь началась с микробов, а другие - создал Бог, третьи же утверждают, что первыми живыми существами были динозавры. В воображении детей в основном первыми существами на Земном шаре были динозавры. В воображении детей в основном первыми существами на Земном шаре были динозавры. Судя по содержанию сказок, ученики знакомы с библией. Например, Бог создал растение, животных и человека... по результатам викторины мы получили средний бал в количестве 15 правильных ответов из 25. Вследствие этого , можно сказать, что большинство из учеников недостаточно владеют информацией о космосе. Нужно больше времени на классных часах, чтобы повысить уровень знаний учащихся до желаемого результата. ПРИЛОЖЕНИЕ. 1. Вопросы: Как называется единица среднего расстояние Земли от Солнца? Планета, которую можно увидеть невооружённым глазом. Восьмая планета Солнечной системы. Угол, под которым из недоступных мест виден базис. Промежуток времени, в течение которого планета совершает полный оборот вокруг Солнца по орбите. Александрийский астроном, который обобщил достижения античной астрономии?. Крупнейший греческий философ и учёный –энциклопедист. Учёный, которому принадлежат открытия о том, что орбиты небесных тел отличаются от окружностей. Способ, который позволяет с точностью определять расстояние до небесных тел Солнечной системы. Планета, которая была известна людям с древности. Наиболее удалённая от Солнца точка орбиты. Соответствующие точки у орбит искусственных спутников Луны. Какая система предполагает центральное положение Земли во Вселенной? Выдающийся итальянский философ, последователь Коперника. Учёный в1781г, открывший Уран. Планета земной группы. Общее свойство всех тел в природе. Ближайшая к Солнцу точка орбиты. Видимое движение планет на фоне звёздного неба. Одна из нижних планет? Точка наиболее удаленная от орбиты Земли? Основной элемент в вычислении расстояний до небесных тел? Небольшое тело, окруженное оболочкой из разряженного газа? Характерные взаимные расположения Солнца, Земли и планет? Второй закон Кеплера-закон..? Малые планеты, большинство которых движется между орбитами Марса и Юпитера? Создатель гелиоцентрической системы мира? Звездный период обращения планет? Основная единица расстояний в солнечной системе? 1. Общее свойство всех тел в природе? 2. Промежуток времени между двумя одинаковыми конфигурациями (период)? 3. Ближайшая к Солнцу точку орбиты? 4. Крупнейший греческий философ и учёный-энциклопедист? 5. «Падающие звёзды»? 6. Эти наблюдения позволяют с большой точностью определять расстояние до небесных тел Солнечной системы? 7. Что планета описывает на фоне звездного неба? 8. Мысль о том, что наша Земля - тоже планета Солнечной системы впервые была научно обоснована ученым? 9. Девятая планета Солнечной системы, открытая в 1930г? 10. Угол, под которым из недоступного места виден базис? 11. Отклонения от эллиптической траектории планеты? 12. Промежуток времени в течении которого планета совершает полный оборот вокруг своей оси? 13. Основная единица расстояний в Солнечной системе? 14. ?-величина называется (эллипса)? 15. Характерные взаимные расположения планет относительно Солнца и Земли? 16. Меркурий, Венера, Марс, Юпитер, Сатурн - что это? 17. Перевод с греческого означает Земля? ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Сказки на тему: Возникновения жизни на Земле. 1. Была у Бога дочь. Её звали Дева Мария. Когда она выросла, она родила дочь и назвала свою доченьку Сара. Сара повзрослела. Однажды, Бог дал Саре семечку и сказал: -Посади это семечко и полей, вот увидишь, оно взойдёт. -А что это за семечко?- спросила Сара. -Это называется растение!- ответил Бог. Когда Дева Мария умерла, то Сара посадила это семечко. Спустя сорок лет Сара тоже умерла, но семечко взошло. И выросло много деревьев и травы. Это всё увидела дочь Сары. И, взглянув на это всё, дочь Сары попросила живого существа у Бога. И бог изобрёл зверей и птиц. Так он назвал своих существ. И когда весь мир изобрёл Бог, то он лёг спать со спокойной душой. Теперь Бог понят, что свет и мир- главное в жизни! Автор: Кандратьева Н. 2. Сначала на Земле появился Бог. Потом он создал природу, животных, птиц, растения, а потом создал человека. А человек стал развиваться и сейчас мир стал таким. Автор: Капина А. 2 кл. 3. На этот вопрос можно ответить легко, так как всё земное создал Бог. Раньше Бог был один, потом создал себе помошников Адама и Еву. Но они не оправдали его доверия. Животных на Земле было много, но когда началось наводнение, то их осталось по паре: животных и птиц. Когда всё успокоилось и жить стало легче,то появился Рай. Вернулись люди, животные и всё земное зацвело. Автор: Сенченко А. 4. В некотором царстве в некотором государстве, в один прекрасный день вышла микроба из воды. Солнечный луч посветил и она стала такая красивая. А рядом с речкой стояло дерево и там висели небольшие почки, и вдруг одна почка лопнула и появился листочек. А на этом листочке лежал прекрасный принц, а через некоторое время они поженились. Красавица Микробинка и прекрасный принц. И стали они жить долго и счастливо. Автор: Сидоренко А. 2 кл. 5. Однажды под великим созвездием родилась Фея. Она сотворила весь мир. Он был очень красивым и огромным. И вместе с миром Фея создала человекамужчину. Его имя Джефф. Помимо Джеффа было создано много зверей. И когда перед ним проходили все эти животные, он обрадовался. Как-то раз Фея гуляла по райскому саду, и к ней подошел Джефф. Он спросил её: - Сотвори ещё одного человека. - Женщину?- спросила она. - Да, женщину- ответил он. - Ну хорошо, Джефф.- сказала Фея и в тот же час появилась женщина. Её звали Лависса. Через несколько лет у них появились дети. Так появилась жизнь на Земле. Автор: Демьянов П. 4 кл. 6. Жизнь начиналась очень интересно. Сначала я расскажу об одной интересной истории. Однажды древние люди пошли охотиться. Идут и видят идёт мамонт, мамонтиха и маленький мамонтёнок. Они посовещались и сказали: -Мы не будем убивать мамонтиху и мамонтёнка. Они не важно выглядят, а лучше мы убьём мамонта, он жирный и такой красивый. А один мужик и говорит: -А шкуру мы с него снимем и повешаем на стену. Они так и сделали. Мамонтиху и мамонтёнка не тронули, а самого мамонта убили. Вот так и закончилась первая история. А вторая началась почти так же, но немножко по другому. Люди пошли гулять и смотрят, идут динозавры. На этот раз они не собирались их убивать. И смотрят , что будет дальше. Идут они, вроде месте, но между ними идёт маленький динозаврик и ведёт их всех. Люди заманили их в пещеру. Потому что с ними шёл самый злой динозавр. И закрыли их в этой пещере. Вот так и закончилась вторая история. Правда они обе интересные? Автор: Алфёрова Л. 4 кл. 7. Давным-давно, планета была пустая, но Бог решил заселить её. На Земле появились разные животные и были забавные дракончики. Острый Зуб, Мягкокрыл, Длинный Гребень играли на песке, возле море. Им было весело и очень интересно. А их родители в это время своим детям искали еду. Наступил вечер и родители позвали своих детей домой. Кошелев Вадим. (2 класс)
