Природа тел Солнечной системы

Природа тел Солнечной системы
Выполнила: Чапахина Татьяна Геннадьевна, учитель физики высшей
категории МОУ «средняя школа №2 с углублённым изучением предметов
гуманитарного профиля.
Пояснительная записка.
Медиакурс « Природа тел солнечной системы» является отдельной темой
в курсе «Астрономия», изучаемом в 11 классе средней школы. Он может
быть использован как дополнительный учебный курс в виде факультатива
или как элективный курс в 9 – 11 классах.
Целью медиакурса является формирование целостного представления о
строении и эволюции Солнечной системы с использованием набора DVDдисков «Планеты».
Документальный сериал ВВС представлен 4 DVD- дисками, на которых
содержаться 8 фильмов и 1 DVD- диск с фильмом Национального
Географического Общества:
Другие миры – продолжительность 50 минут
Твёрдая земля – продолжительность 50 минут
Гиганты – продолжительность 50 минут
Луна – продолжительность 50 минут
Звезда – продолжительность 50 минут
Атмосфера – продолжительность 50 минут
Жизнь – продолжительность 50 минут
Судьба – продолжительность 50 минут
Астероиды: смертельный удар – продолжительность 54 минуты.
Сериал «Планеты» с помощью ярких, красочных фотографий и съёмок
тел Солнечной системы предлагает своими глазами увидеть незабываемые
космические пейзажи. Невероятное путешествие по Солнечной системе
сопровождается эмоциональными воспоминаниями учёных и космонавтов о
наблюдениях и впечатлениях. Всё это вызывает интерес к данному курсу.
Задачи медиакурса:
- изучение материала, изложенного в наборе видеофильмов «Планеты»;
- получение знаний о составе и строении Солнечной системы;
- выделение особенностей планет земной группы, планет-гигантов и малых
тел Солнечной системы;
- ознакомление с важнейшими направлениями и задачами исследования и
освоения космического пространства;
- выявление связи солнечной активности с геофизическими процессами и её
роль в эволюции Солнечной системы.
Информационное пространство в последнее время существенно
изменилось с появлением новых технических достижений – нового
поколения телевизоров, видеотехнических устройств, компьютеров. Все эти
устройства в настоящее время широко используются на занятиях в учебных
заведениях. Изучение астрономии особенно сложно без использования
видеофильмов из-за трудности наблюдения и изучения далёких объектов. В
методической
литературе
практически
отсутствуют
методические
рекомендации и разработанные курсы по преподаванию астрономии с
использованием видеоматериалов. Данный медиакурс поможет учителямпредметникам, преподавателям спецкурсов или элективных курсов в
преподавании темы «Природа тел Солнечной системы» с использованием
видеофильмов.
Природа тел Солнечной системы.
Тема «Природа тел Солнечной системы» включает следующие вопросы:
Состав Солнечной системы, система Земля-Луна, планеты земной группы,
планеты-гиганты, малые тела Солнечной системы, Солнце.
Содержание основных вопросов:
1. Состав Солнечной системы.
Характеристика планет Солнечной системы
Основные геофизические характеристики Земли. Её строение,
атмосфера, химический состав, магнитное поле
Достижения в освоении космоса
Происхождение Солнечной системы
2. Система Земля-Луна. Луна – естественный спутник Земли.
Физические условия на Луне
Рельеф
Изучение Луны с помощью космических аппаратов
3. Планеты земной группы.
Основные особенности планет земной группы: Меркурия, Венеры,
Марса. Состав атмосфер, наличие магнитного поля. Изучение их
космическими аппаратами
4. Планеты-гиганты.
Физические особенности и химический состав планет-гигантов
Магнитное поле, отсутствие твёрдых поверхностей
Спутники и кольца планет
5. Солнце.
Общее строение и атмосфера Солнца
Энергия Солнца
Солнечная активность и её влияние на Землю, активные образования,
циклы солнечной активности.
6. Малые тела Солнечной системы.
Астероиды, болиды, метеоры
Кометы, их открытие и движение
Физическая природа комет
Метеоры и метеорные потоки
Видеоматериалы на уроках астрономии.
Видеоматериалы являются эффективным средством обучения. Они
позволяют наглядно демонстрировать взаимосвязи изучаемого объекта
или явления с окружающей действительностью, предоставлять
материал для сравнения, сопоставления, анализа, выделять главное,
показывать детали.
Особенностью и трудностью изучения астрономии является то, что
наука рассматривает объекты макромира – далёкие объекты, которые
невозможно наблюдать без специального оборудования. Без
видеофильмов невозможно представить планеты Солнечной системы,
Солнце и другие объекты Солнечной системы – кометы, метеоры; их
размеры, движение и взаимодействие.
С помощью видеофильмов можно показать реальные процессы,
происходящие на этих объектах.
Видеоматериалы на занятиях можно использовать на различных
этапах:
- объяснение нового материала
- закрепление нового материала
- повторение и обобщение материала
При объяснении учебного материала необходимо определить цель
просмотра. Для этого можно рекомендовать следующие приёмы:
- предложить вопросы к видеофильму перед просмотром;
- пересказать содержание видеофильма по предложенному плану;
- составить краткий конспект в виде вопросов к видеофрагменту или
его плана;
- заполнить предложенную таблицу;
- составить схему содержания видеоматериала;
- сопоставить содержание видеофрагмента с содержанием учебной или
научно-популярной литературы.
При закреплении нового материала прослушать ответы на
предложенные перед просмотром вопросы, пересказ по плану,
конспекту, схеме, таблице.
При повторении и обобщении учебного материала можно
использовать следующие методы работы:
- демонстрация специально подобранных эпизодов из ранее
показанных видеофильмов с последующим составлением учащимися
обобщающей схемы, таблицы;
- демонстрация видеофрагмента без звукового сопровождения с
устным комментарием учащихся;
- прерывание видеозаписи с последующим продолжением учащимися.
Содержание видеофильмов позволяет изучать следующие вопросы
темы:
«Другие миры» - Строение и происхождение Солнечной системы
«Твёрдая земля» - Геоактивность планет Солнечной системы
«Гиганты» - Сравнительная характеристика планет-гигантов
«Луна» - Изучение природы и происхождение Луны
«Звезда» - Природа и роль Солнца во Вселенной
«Атмосфера» - Сравнительная характеристика атмосферы планет и её
роль в жизни планеты
«Жизнь» - Возможность существования жизни в космосе
«Судьба» - Эволюция Солнечной системы
«Астероиды: смертельный удар» - Малые тела Солнечной системы:
астероиды и кометы и их роль в происхождении и эволюции
Солнечной системы
Таким образом, набор DVD- дисков «Планеты» охватывает всё
содержание темы «Природа тел Солнечной Системы» и позволяет
изучить данную тему в полном объёме.
Материал, предлагаемый в фильмах, представляет собой не просто
набор полученных фактов, а носит исследовательский характер.
В фильмах показано огромное желание человечества исследовать
космическое пространство, узнать, что представляет собой
окружающий макромир – мир существующий, но невидимый
невооружённым глазом. Видеоматериал позволяет проследить борьбу
человечества за освоение космоса, овладение новыми способами и
методами его изучения, удачи при его освоении и поражения.
Практически во всех фильмах показано, что изучение объектов
Солнечной системы не закончено. Остаётся ещё много вопросов в их
изучении, много неизвестного. Это вызывает познавательный интерес к
дальнейшему изучению Солнечной системы, желание следить за
открытиями, которые происходят в современное время.
Занятие 1. Строение и происхождение Солнечной системы.
Вступление учителя.
Наше первое занятие посвящено изучению нашего космического
дома: Солнце, планеты, Земля – Солнечная система. Нам повезло – мы
живём не около старой звезды первого поколения, состав которой
беден, а возле молодой звезды, вобравшей в себя всё обилие
Периодической системы. Блуждающие звёзды, позднее названные
планетами, были известны ещё античным звездочётам. В телескопы
планеты видны как протяжённые тела. Ко времени расцвета
наблюдений Солнечная система предстала семью планетами. Восьмая
и девятая были открыты на «острие пера» в девятнадцатом и двадцатом
веках по едва заметному отклонению орбит их соседних планет
французом У.Луверье и американцем К.Томбо, после чего точные
наблюдения в указанных местах позволили обнаружить их.
Планеты делятся на две чётко выделенные группы: внутренние –
земного типа, небольшие по размеру, плотные тела, и внешние –
планеты-гиганты, размеры которых в 10-30 раз меньше солнечного, а
малая плотность указывает на существенный вклад газов и жидкостей.
Многое в Солнечной системе остаётся непонятным даже сейчас,
когда её бороздят космические корабли с современными аппаратами.
Непонятно, почему при общем подчинении вращения тел вращению
Солнца, есть три планеты, вращение которых противоположно
солнечному. Совсем полный произвол, разобраться в котором, кажется,
невозможно, царит в атмосферах, магнитных полях, внутренней
активности этой разноликой системы.
Ответы на эти вопросы мы попытаемся найти на последующих
занятиях, а сегодня наша цель: изучить строение Солнечной системы,
познакомиться с теориями её происхождения. Мы узнаем сегодня,
также с чего началась эра космонавтики.
Другие миры.
Продолжительность: 50 минут.
Производство: Великобритания.
В 1 части фильма рассказывается о первоначально известном
количестве планет в Солнечной системе, в каком порядке, и на каком
расстоянии они находятся от Солнца. Здесь же мы узнаём об открытии
9 планеты Солнечной системы, о её размерах и наличии спутника. В
этом фильме показывается различие всех планет по внешнему виду,
разнообразие в размерах, химическому составу, наличию и составу
атмосферы, спутников. Но объединяет все планеты – наличие
гравитации. Земля – особенная планета Солнечной системы.
2 часть фильма посвящена вопросу происхождения планет. Авторы
фильма знакомят нас с первоначальной теорией происхождения планет
и её развитие советским учёным В.Сафроновым, который
сформулировал основные стадии в формировании Солнечной системы.
На протяжении всего фильма мы наблюдаем возникновение и
развитие эры космонавтики. Соревнование советских и американских
учёных за
первенство в освоении космоса. Первые ракеты,
запущенные американскими учёными, первый искусственный спутник
и ракеты Королёва – ознаменовали эру космонавтики.
Дальнейшее изучение Солнечной системы стало возможным с
помощью новых приборов и аппаратов – телескопов, спутников,
станций. Фотографии поверхности Марса, Меркурия, Венеры,
полученные с помощью станций, подтвердили теорию формирования
планет из сжимающегося первичного газопылевого облака. Открытие
пояса Купера объяснило происхождение планет-гигантов и их отличие
от планет земной группы.
Авторы фильма не заканчивают на этом изучение Солнечной
системы. Остались не изученными вопросы: формирование Урана и
Нептуна, формирование планет за короткий срок, влияние Плутона на
Солнечную систему. Более подробное изучение планет в последующих
фильмах.
Вопросы для обсуждения:
1.
2.
Перечислите планеты Солнечной системы в порядке их
расположения от Солнца.
Назовите характеристики планет, по которым можно определить
её особенности.
Как была открыта 9 планета?
В чём состоит теория происхождения планет?
В чём заключается соревнование между американскими и
советскими учёными в освоении космического пространства.
6. Какую роль сыграли телескопы и космические станции в изучении
Солнечной системы?
7. Почему Уран обращён к Солнцу противоположной стороной?
8. Как сформировались планеты-гиганты?
9. Какую роль в Солнечной системе играют кометы?
10. Для чего необходимо более подробное изучение Плутона?
3.
4.
5.
Занятие 2. Система Земля-Луна. Луна – естественный спутник
Земли.
Вступление учителя.
Луна – единственный спутник Земли. Её поперечник в 4 раза
меньше земного, а масса меньше массы Земли в 81 раз. Период
обращения Луны вокруг Земли в точности равен периоду её вращения
вокруг собственной оси. Все мы, земляне, привыкли, что угловые
размеры лунного и солнечного дисков на небе Земли почти полностью
совпадают. Но ведь этот факт представляет собой большую загадку
взаимного расположения Земли, Луны и Солнца. Существует даже
совершенно фантастическая версия о том, что такое расположение
небесных тел было задумано и осуществлено какой-либо внеземной
сверхцивилизацией для того, чтобы земляне могли изучать свою
звезду, пользуясь затмениями.
Каково же действительное происхождение Луны? Существует
целый ряд гипотез, с которыми нам предстоит сегодня познакомится.
Говорят, что Луна – это древний текст, который может быть связан с
историей Земли. На ней найден самый древний камень, по которому и
определён возраст планет Солнечной системы. И, наконец, Луна
позволила заглянуть в будущее Земли.
Что представляет собой поверхность Луны, физические условия на
Луне и происхождение Луны – всё это изучалось с помощью серии
космических полётов. О подготовке этих полётов и их результатах мы
узнаем из фильма «Луна».
Луна
Продолжительность: 50 минут.
Производство: Великобритания.
Для того, чтобы выяснить возраст и происхождение Луны была
проведена серия космических полётов. «Лунник – 3» совершил облёт
Луны и сфотографировал её обратную сторону. «Луна – 9»
осуществила посадку на Луну и передала изображение Луны, на
котором были видны скалы. «Апполон – 11» с человеком на борту
доставил образцы скальных пород, что позволило определить возраст
лунных пород – 4 млрд. лет. Исследование химического состава пород
вызвало появление гипотезы, что Луна и Земля – части единого
объекта. Так как на Луне нет воды, появилась теория, что Луна
сформировалась где-то в Солнечной системе и лишь впоследствии
была захвачена Землёй. Последующие полёты искали доказательства
этих теорий. Обе теории оказались неверными, так как породы Луны и
Земли одинаковые, то она не могла сформировать отдельно; так как на
Луне нет воды, следовательно, она не могла сформироваться вместе с
Землёй. Экспедиции на Луну доказали, что это небесное тело остыло
настолько, что в его недрах не может происходить подготовка к
извержению, а поверхностные породы не вулканического, а ударного
происхождения. Это вызвало появление ещё одной теории
происхождения Луны: Луна сформировалась из скальных осколков,
образовавшихся при столкновении Земли с другим объектом, размером
с Марс, в период формирования Солнечной системы. Данная теория
объясняет причину отсутствия воды на Луне: столкновение вызвало
повышение температуры, что привело к испарению воды. Наличие
ударных кратеров на поверхности других спутников подтверждает
возможность их образования в результате столкновений.
При исследовании Луны человечество приобрело большой опыт для
изучения других планет и окружающей Вселенной. Совершив полёт на
Луну, человечество впервые покинуло поверхность Луны. Изучая
происхождение Луны, мы узнали возраст планет Солнечной системы,
все планеты вращаются в одном направлении вокруг Солнца и имеют
схожие качества, их различия обусловлены столкновениями с другими
телами.
Вопросы для обсуждения:
1. Почему Луна всегда обращена к Земле одной стороной?
2. На карте Луны много морей. Значит ли это, что там много воды?
3. Какие космические аппараты были запущены на Луну советскими и
американскими учёными?
4. Какие гипотезы о происхождении Луны вы знаете?
5. Каковы результаты космических полётов, подтверждающие
гипотезы о происхождении Луны?
6. Как был определён возраст Солнечной системы?
7. Что нового о формировании Солнечной системы мы узнали, изучая
Луну?
8. Какое значение для человечества имеет исследование Луны?
Занятие 3. Планеты-гиганты.
Вступление учителя.
Сегодня мы познакомимся с группой планет, которую называют
планеты-гиганты. В неё входят 4 планеты: Юпитер, Сатурн, Уран и
Нептун. Эти планеты отличаются от планет земной группы большими
размерами и массой, большим количеством спутников. В то же время
малая плотность говорит о том, что они состоят из газа и жидкости. Изза огромного удаления от Солнца температуры на этих планетах очень
низкие.
Юпитер – одна из самых больших загадок Солнечной системы. Он
носит имя важнейшего римского бога-громовержца. По объёму
Юпитер больше Земли в 1310 раз, по массе – в 318 раз. На один оборот
вокруг Солнца он тратит около 12 земных лет, но зато вращается
вокруг оси, можно сказать, как волчок: на один оборот, затрачивая
меньше 10 земных часов. Примечательное образование в атмосфере
Юпитера известно под названием Большого красного пятна. Это пятно
астрономы наблюдают уже 300 лет. Оно меняется в размерах и отчасти
смещается относительно поверхности. Спутников у Юпитера 17.
Шестая планета Солнечной системы – Сатурн названа именем
древнеримского бога земледельцев и урожая. В наиболее
благоприятные периоды Сатурн наблюдается на земном небосклоне с
вечера до утра как достаточно яркая звезда. Один оборот вокруг
Солнца он совершает за 30 земных лет, вращаясь вокруг своей оси так
же быстро, как Юпитер. На сегодняшний день у Сатурна
насчитывается 22 спутника.
Уран носит имя греческого божества неба. На один оборот вокруг
Солнца он затрачивает 84 года. Это единственная планета, ось
вращения которой очень близка к плоскости её обращения вокруг
Солнца. Говорят, что Уран обращается вокруг светила, лёжа на боку. К
тому же, как и Венера, вокруг оси он вращается в сторону,
противоположную вращению вокруг Солнца. Пока у планеты
обнаружено 15 спутников.
Нептун назван в честь древнеримского бога морей. Он обладает
всеми характерными признаками планеты-гиганта. На один оборот
вокруг Солнца Нептун затрачивает почти 165 земных лет. Обнаружены
кольца и 8 спутников.
Об изучении этих планет с помощью проекта «Вояджер» мы узнаем
из фильма «Планеты-гиганты».
Планеты-гиганты.
Продолжительность: 50 минут.
Производство: Великобритания.
Основной целью проекта «Вояджер» было изучение планет,
входящих в группу гигантов, красного пятна на Юпитере, колец
Сатурна, орбиты Урана, а также спутников этих планет.
На снимках, полученных с помощью телескопов, Юпитер
представляет собой сжатую у полюсов планету с заметными тёмными и
светлыми полосами, которые каждый год располагаются по-разному.
Это не горы, а длинные ряды облаков, которые не позволяют увидеть
поверхность.
В 1979 г. Американскими аппаратами «Вояджер-1» и «Вояджер-2»
было сфотографировано тонкое кольцо Юпитера. Оно всегда обращено
к Земле ребром, поэтому даже в телескоп не видно. Аппараты также
обнаружили, что за разряженной атмосферой идёт слой с мелкими
твёрдыми частицами, ниже слой значительного уплотнения. Чётко
выраженной границы между твёрдым телом планеты и газовой
оболочкой на Юпитере не существует. Ядро, возможно, состоит из
сжиженных водорода и гелия с примесями силикатов, железа и никеля.
Атмосфера состоит из смеси газов: водорода, гелия, метана, аммиака.
Температура атмосферы около – 1400С. Большое Красное Пятно,
скорее всего, является устойчивым атмосферным вихрем, однако
постоянный красный цвет пятна до сих пор не находит
удовлетворительного объяснения. Загадочным является и то, что
иногда газовые массы Юпитера движутся навстречу вращению самой
планеты. Очередная загадка: активные процессы в атмосфере Юпитера
нельзя объяснить только тепловыми потоками от Солнца – слишком
велико расстояние до него. Значит, энергия исходит ещё из недр самой
планеты.
Гигант Юпитер обладает мощным магнитным полем. Его
взаимодействие с солнечным ветром приводит к образованию
магнитосферы, которая намного больше и намного сложнее
магнитосферы Земли.
Спутников у Юпитера 17. Ио, Европа, Ганимед и Калисто были
открыты Галилеем ещё в 1610 г. Четыре самых дальних спутника
вращаются вокруг Юпитера в обратном направлении. На Ио было
обнаружено сразу 8 огнедышащих вулканов, извергающих фонтаны
газов на высоту 250-300 км. Ганимед – самый крупный из всех
известных спутников Солнечной системы, по размерам превосходящий
Меркурий и внешне похожий на него. Европа и Калисто покрыты
ледяной коркой. Образование спутников можно объяснить
притяжением Юпитера газопылевого облака.
Необыкновенно эффектное зрелище представляет сам Юпитер,
видимый со своих ближайших спутников. С самого близкого спутника
исполинский диск планеты имеет поперечник почти в 90 раз больше,
чем у нашей Луны и сияет всего в 6-7 раз слабее Солнца. Когда он
касается горизонта своим нижним краем, его верхний край приходится
до середины небосклона. По его быстро вращающемуся диску
проходят, время от времени тёмные кружки – тени юпитерских лун.
Следующая задача – кольца Сатурна. Давно известно, что средняя
толщина колец ничтожно мала – около 300 м., а общая ширина
превышает 60 000 км, располагаются они строго в плоскости экватора
и состоят из множества обломков, камней и пылинок. Однако, как
показала космическая фотоплёнка, строение колец намного сложнее,
чем это можно представить по наблюдениям с Земли. Их многие
тысячи, вложенные одно в другое. Неожиданно выяснилось, что
существуют узкие и яркие кольца.
На сегодняшний день у Сатурна насчитывается 22 спутника.
Наибольший из них, Титан, Как и спутник Юпитера, Ганимед,
превосходит по размерам Меркурий. Внутреннее его строение отчасти
напоминает строение Земли: недра расслоены на ядро, мантию и кору.
Состав твёрдого тела спутника – льды с примесью силикатных пород.
Это единственный из спутников в Солнечной системе, окружённый
плотной атмосферой.
Планета Уран сжата у полюсов, сильно раскручена, имеет
расплавленное ядро, за счёт выделения энергии которого в атмосфере
происходят вихри и бури. Облака состоят из метана и аммиака и
движутся с огромной скоростью – до 350 км в час. Кольца Урана
открыты в 1977 году. У планеты обнаружено 15 спутников. Так же, как
и спутники Сатурна, они преимущественно ледяные.
Расчёты показывают, что под газо-жидкой водородно-гелиевой
оболочкой Нептуна скрыто водяное ядро. Проект «Вояджер» позволил
обнаружить кольца и 8 спутников. Наиболее крупный, Тритон,
отличается тем, что движется вокруг планеты в обратную сторону.
Выяснилось, кроме того, что на его поверхности имеется сухой
«гейзер», исторгающий из недр этого небесного тела струю твёрдых
частиц на высоту 8 км.
С помощью программы «Вояджер» мы очень много узнали о
планетах-гигантах и их спутниках, увидели, как они выглядят в
космосе. Более подробные сведения дадут нам последующие станции,
но программа «Вояджер» ещё не закончена.
Вопросы для обсуждения:
1. Какова цель программы «Вояджер»?
2. Что собой представляет атмосфера Юпитера?
3. Чем можно объяснить наличие на Юпитере Большого Красного
Пятна?
4. Существует ли магнитное поле на Юпитере? Какова его роль?
5. Каково количество спутников у Юпитера?
6. На каком спутнике Юпитера обнаружены вулканы?
7. Самый крупный спутник Юпитера?
8. Какие сведения о кольцах Сатурна мы получили с помощью
программы «Вояджер»
9. Сколько спутников у Сатурна? Чем отличается самый крупный из
них?
10. Что представляет собой планета Уран и её атмосфера?
11. Сколько спутников у Урана и что они собой представляют?
12. Какие сведения о планете Нептун мы узнали благодаря
космическим полётам?
13. Чем отличается спутник Нептуна Тритон?
14. Вокруг каких планет обнаружены кольца?
15. Что отличает планеты-гиганты от планет земной группы?
Занятие 4. Ландшафты планет.
Вступление учителя.
Из предыдущих занятий мы с вами узнали о том, что планеты
делятся на две чётко выделенные группы: земного типа и гиганты. Они
имеют свои особенности. Что касается внешнего вида планет и
спутников, то здесь есть определённое согласие. Два главных фактора
определяют их вид – столкновения комет и мелких фрагментов,
отмеченные тысячами ударных кратеров, и внутренняя активность
недр, управляющая извержениями вулканов и сейсмической
активностью. Какую роль сыграли вулканы в формировании их
ланшавтов, расскажет нам фильм «Твёрдая земля».
Твёрдая земля.
Продолжительность: 50 минут.
Производство: Великобритания.
Ландшафт на Земле сформировался в результате извержения
вулканов. На Земле до сих пор идут активные геологические процессы,
что приводит к изменениям земной коры. Горы тоже дают возможность
изучать историю Земли. Цель фильма – узнать, есть ли вулканы и горы
на других планетах.
Изучение поверхности Марса показало наличие на нём кратеров,
гор, коньёнов. Обнаружен больших размеров излом, что подтверждает
извержение вулканов. Таким образом, формирование ландшафта на
Марсе продолжается. Объединяет ландшафты Марса и Земли – скалы
вулканического происхождения.
Исследование поверхности Венеры дало следующие результаты:
существование горных хребтов, разломов, вулканов – всё это
объединяет Венеру с Землёй; различие вулканов по форме, их
приплюснутость, наличие борозд в форме рек – отличает ландшафт
Венеры от Земли. Действующих вулканов нет.
Действующие вулканы не обнаружены и на Меркурии.
Так как Юпитер состоит из газа, то на нём не могут существовать
вулканы.
На спутнике Калисто наблюдаются кратеры.
Самые адские вулканы – на спутнике Юпитера Ио: более ста
постоянно действующих, покрывающих поверхность толстым слоем
пепла, выбрасывающих в космическое пространство облака газов, так
что за Ио тянется непрерывный газово-ионный шлейф.
Возможно, на спутнике Юпитера Европа существует тёплый
подлёдный океан, покрывающиё всю поверхность, где могут идти
неизвестные активные процессы.
Извержение жидкого азота обнаружено на спутнике Нептуна
Тритоне.
С помощью этого фильма мы узнали, что формирование
ландшафтов продолжается не на всех планетах и спутниках Солнечной
системы, но не все ещё достаточно изучены.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Вопросы для обсуждения:
Что определяют вулканы?
На каких планетах есть вулканы? Действующие ли они?
Есть ли вулканы на спутниках?
Какие вещества извергают вулканы?
Как определить возраст кратеров?
Сходство и отличие геоактивности Земли с другими планетами и
спутниками?
Занятие 5. Роль атмосферы в жизни планет.
Вступление учителя.
Атмосфера в жизни планеты может играть различную роль. Это
защитный фактор от внешних воздействий для Венеры и Земли. Для
планет-гигантов – маскирующая завеса, мешающая исследованию
объекта. Напомним, что содержание кислорода в земной атмосфере
поддерживается фотосинтезом растений. Как образовалась атмосфера у
планет и спутников Солнечной системы, сходство и отличие её от
земной атмосферы и роль атмосферы в жизни планет рассказывается в
фильме «Атмосфера».
«Атмосфера».
Продолжительность: 50 минут.
Производство: Великобритания.
При изучении роли атмосферы Земли учёные пришли к выводу:
атмосфера - это защитный слой, который является главным источником
нашего существования. Следовательно, чтобы изучать планеты, нужно
в первую очередь изучить их атмосферу.
Раньше считалось, что на других планетах нет атмосферы. Но
русский учёный М.В.Ломоносов, наблюдая Венеру, обнаружил вокруг
планеты густой ореол, что доказывало существование у Венеры
атмосферы.
Советская станция «Венера-7» доставила первые снимки Венеры,
на которых были видны вулканы на поверхности и затянутое облаками
небо. Атмосфера Венеры имеет протяжённость около 20 км. На Венере
всегда тёмно-красный свет, так как солнечный свет рассеивается и не
доходит до поверхности. Погода всегда одинаковая: постоянно идёт
серный дождь. Атмосфера Венеры пронизана потоками электрических
разрядов, причина которых пока неизвестна. Вершины высоких гор
покрыты блестящим веществом, пока не изученным, что представляет
собой великолепное зрелище.
Первые снимки поверхности Марса получены советской станцией
«Марс-3». Учёные впервые увидели горизонт, за которым
простиралось тёмное небо. Посадка на поверхность Марса совершена
американской станцией «Викинг». Получены цветные снимки. В
атмосфере Марса летает красная пыль, поэтому она розового цвета.
Днём небо красное, а на закате голубое.
Почему атмосферы Венеры и Марса резко отличаются от земной?
Все три планеты образовались из газопылевого облака. Из него же
образовалось огромное облако пара. Марс из-за малой гравитации не
удержал атмосферу. На Земле возникли моря и океаны, при испарении
которых появились облака. На Венере из-за более плотных облаков
возник парниковый эффект и вся вода выкипела. В результате наличия
атмосферы климат на Земле сбалансирован, перепады температур
небольшие. Это даёт возможность предсказания погоды. На Венере
происходит постоянная циркуляция атмосферы. На Марсе погода
зависит от времени суток, как в пустыне.
Особенная погода и на Юпитере. Юпитер состоит из газа – это и
есть его атмосфера. В атмосфере происходят постоянные бури. Самая
крупная из них наблюдается уже три века. Станция «Галилей» не
смогла пройти плотные облака и растворилась в атмосфере Юпитера.
Самый непонятный спутник Сатурна Титан. Его атмосфера на 90%
состоит из азота и оказывает давление на поверхность. Поверхность
Титана твёрдая, на ней видны моря и озёра. В атмосфере наблюдаются
ветры. Природу Сатурна и Титана ещё предстоит изучить.
Изучая Землю, кажется, что знания можно применить и к другим
планетам. Но это не всегда так, потому что мы ещё мало знаем и очень
многое предстоит узнать.
Вопросы для обсуждения:
1
2
3
4
5
Какую роль играет атмосфера на Земле?
Какие планеры обладают заметной атмосферой?
Как образовалась атмосфера у Земли, Марса и Венеры?
Почему у Марса нет атмосферы?
Что представляет атмосфера у Венеры?
6 Что представляет собой атмосфера Юпитера?
7 На каком спутнике была обнаружена атмосфера, каков её состав?
8 Какую роль играет атмосфера для других планет?
Занятие 6. Звезда по имени Солнце.
Вступление учителя.
«Спокойное» солнце даёт свет и тепло всей живой и неживой
природе, согревает воздух, водоёмы, горы, равнины и пустыни. Всё,
что когда-либо жило или продолжает жить на Земле или где-нибудь в
Солнечной системе, несёт в себе частицу солнечной энергии и
испытывает мощное притяжение.
Вместе с тем Солнце – рядовая звезда, каких множество в нашей
Галактике под названием Млечный путь. По массе Солнце занимает
среднее положение – М=2*1030кг; есть звёзды в сотни раз более
массивные и звёзды в сотни раз меньшей массы.
Солнце – газовый шар, немного сплюснутый у полюсов, радиусом
R=696 000 км, очень неравномерный по плотности и температуре.
Мощность потока солнечной энергии, достигающей Земли,
настолько значительна, что даже ничтожной её доли вполне хватает
для самого детального исследования нашего дневного светила.
Солнце расположено далеко от центра Галактики и почти в центре
диска по высоте.
Итак, ни положением, ни своими свойствами Солнце ничем не
выделяется. Но особенность всё же есть. Эта звезда очень удобна для
возникновения жизни на её третьей планете – Земле: звезда не
слишком яркая и не очень слабая, не входит в кратные системы с их
опасной переменностью, расположена в месте, где плотность звёзд
мала, столкновения крайне редки, радиационный фон не велик. У неё
под боком нет опасных соседей, таких, как пульсары, взрывающиеся и
вспыхивающие звёзды. Её система планет весьма спокойная. Тяжёлые
планеты находятся далеко, их воздействие на Солнце ничтожно. Если
бы они располагались на орбитах Меркурия и Венеры, на Солнце
действовали бы большие приливные силы, и оно не было бы так
спокойно. Его активность была бы намного выше, что вряд ли
способствовало бы развитию жизни. Благодаря указанным
особенностям Солнечная система являет собой прекрасное, возможно
уникальное, место для существования и неспешной эволюции жизни.
Будучи спокойной звездой, Солнце проявляет некоторую
переменность, называемую солнечной активностью. Не так уж тих и
покладист её нрав.
Фильм «Звезда» рассказывает о желании человечества на
протяжении всей своей истории понять истинную природу Солнца и
осознать его роль во Вселенной.
«Звезда».
Продолжительность 50 минут.
Производство: Великобритания.
До 17 века люди считали солнце божеством, которое дарит жизнь.
В 1610 году Галилей впервые посмотрел на небо в телескоп. На
солнечном диске Галилей заметил тёмные пятна. В дальнейшем, люди
стали изучать природу Солнца с помощью затмений. Так как Солнце в
400 раз больше Луны и во столько же раз дальше, во время затмения
Луна полностью закрывает Солнце. В это время хорошо видна
солнечная корона. Солнечные затмения позволяли изучать процессы
активности Солнца.
С появлением спектроскопа появились новые возможности в
изучении Солнца без затмений. Наблюдаемая структура Солнца
представляла собой бурлящую мозаику. Это гранулы, образованные
плазменными потоками. Спектроскопия позволила определить
химический состав Солнца: кальций, железо, водород. Открыт новый
элемент – гелий. При изучении химического состава других звёзд
выяснилось, что он такой же, как у Солнца. Это значит, что Солнце –
звезда.
Солнечный свет – это излучение атомов водорода в солнечной
атмосфере. Для его изучения была запущена космическая станция,
которая зарегистрировала солнечные вспышки – выделение газа,
вырывающегося с поверхности Солнца, а также массовые извержения
плазмы в короне Солнца. Космическая лаборатория «Скайлаб»
позволила нам увидеть яркое, красочное изображение структуры нашей
звезды и проявление её активности.
Обнаружение магнитного поля Солнца, которое в 100 раз сильнее,
чем на Земле, объяснило появление пятен на поверхности Солнца и
солнечного ветра. Тёмные пятна возникают в местах, где магнитное
поле препятствует теплообмену. Пятна оказываются холоднее
фотосферы, поэтому и кажутся тёмными.
Солнечный ветер – поток частиц в межпланетном пространстве,
влияющий на другие планеты. Меркурий из-за отсутствия атмосферы
окутан радиацией. Следы солнечного ветра и влияние его на атмосферу
обнаружены у Марса и Венеры. Магнитное поле Земли защищает её
атмосферу от солнечного ветра. Но в результате проникновения
солнечного ветра в верхние слои атмосферы происходят северное и
южное сияния.
Станция «Вояджер» зафиксировала извержение плазмы в короне –
вспышку. Столкновение с газом, остановившим её движение, вызвало
сильное радиоизлучение. Вспышки вызывают сейсмические толчки на
Земле, нарушают радиосвязь, вызывают магнитные бури и
выбрасывают в космос большие радиационные потоки.
При изучении внутреннего строения Солнца выяснилось, что ядро
звезды – ядерный реактор. Водородно-гелиевое ядро – область
энерговыделения, происходящего за счёт медленного превращения
водорода в гелий. Полученные сведения о механизме ядерных реакций
пригодятся при изучении элементарных частиц.
Образовалось Солнце, возможно, при взрыве далёкой звезды.
Осколки звезды соединились с газопылевым облаком, состоящим их
водорода и гелия. В результате ядерной реакции родилось Солнце. Из
оставшихся осколков сформировались планеты, которые удерживаются
гравитацией Солнца.
Вопросы для обсуждения:
1. Какие детали можно наблюдать в телескоп на диске Солнца?
2. Что такое солнечная корона? Можно ли её наблюдать
невооружённым глазом?
3. Докажите, что Солнце – Звезда.
4. Что такое «солнечный ветер»?
5. Почему солнечные пятна кажутся тёмными?
6. Какие проявления солнечной активности вы знаете?
7. Что вы знаете о магнитном поле Солнца?
8. Как «солнечный ветер» влияет на планеты Солнечной системы?
9. Как был определён химический состав Солнца?
10. Как влияют вспышки на Землю?
11. Что является основным источником энергии Солнца?
12. Что собой представляет теория образования Солнца?
Занятие 7. Малые тела Солнечной системы.
Вступление учителя.
Появление комет на небе во все времена производило большое
впечатление на людей. Их наблюдали как туманные пятна с длинными слабо
светящимися хвостами. Почти у всех народов кометы считались
предвестниками несчастий. Многими они рассматривались как атмосферные
явления. Впервые доказать космическое происхождение комет удалось
Галилею, который открыл, что одна из ярких комет обращается вокруг
Солнца по вытянутой орбите, и предсказал её очередное появление через 75
лет. Большинство комет движется по орбитам, близким к параболическим, и
уходит далеко за пределы самых далёких планет. Предполагается, что
большинство кометных тел образуют гигантское облако, окружающее
Солнечную систему, и лишь незначительная их связь попадает внутрь и
становится доступной для наблюдений. В настоящее время удалось
значительно продвинуться в понимании природы комет.
Астероид в переводе на русский язык означает звёздоподобный. Пояс
астероидов занимает широкую полосу между орбитами Марса и Юпитера,
как бы отмечая границу между планетами земной группы и планетамигигантами. Общее количество астероидов с поперечником более одного
километра, по оценкам учёных, превышает 1 млн. Число вновь открываемых
астероидов быстро растёт. Однако орбиты многих малых планет меняются
так быстро и сильно, что они рискуют снова затеряться среди бесчисленных
слабых звёзд.
Астероиды и кометы, орбиты которых пересекают орбиту Земли,
получили название опасных космических объектов. Фильм «Астероиды:
смертельный удар» посвящён решению труднейшей задачи предотвращения
кометно-астероидной опасности.
Астероиды: смертельный удар.
Продолжительность: 54 минуты.
Производство: США.
Безопасна ли планета Земля? Неизбежно падение на Землю
больших тел из космоса. Доказательство этому – гигантские кратеры на
поверхности Земли. Правда, кратеры со временем разрушаются и
исчезают в результате эрозии. Однако знаменитый Аризонский кратер
всё ещё имеет внушительные размеры: ширина 1200 метров, глубина
около 200 метров. Он образован ударом метеорита диаметром 50
метров и массой несколько сот тысяч тонн. Именно после такой
катастрофы, как считают учёные, вымерли древние ящеры и
большинство обитателей Земли, а развитие жизни пошло другим
путём. Метеориты – осколки крупных тел, попавшие в атмосферу
Земли. Тонны метеоритов каждый день сыпятся на Землю. В основном,
большого вреда они не приносят. Но падение Тунгусского метеорита в
1908 году показывает, какую серьёзную опасность могут представлять
метеориты.
Изучение механизма образования кратеров на Земле и на Луне
доказывает опасность столкновения небесных тел с планетами.
Пояс астероидов между Марсом и Юпитером содержит астероиды
различных размеров. Орбиты некоторых крупных астероидов
пересекаются с земной орбитой. Таким образом, угроза столкновения
Земли с астероидом существует.
23 июля 1994 года впервые астрономы смогли наблюдать встречу
огромной кометы с самой большой планетой Солнечной системы –
Юпитером. Нагреваясь от трения в плотных слоях атмосферы, части
кометы взорвались, взметая грибообразные выбросы газа. Падение
самого крупного осколка кометы вызвало взрыв, в результате которого
на Юпитере ещё несколько дней можно было видеть новое пятно
размером с земной шар. Нетрудно вообразить, что стало бы с нашей
планетой после подобного столкновения.
Кометно-астероидная опасность для Земли заключается в том, что
столкновение с малыми телами Солнечной системы приведёт к
возникновению пожаров, гибели населения нашей планеты.
Цивилизация исчезнет.
Как предотвратить катастрофу? Для этого учёные предложили
политикам и общественности использовать возможности военнопромышленного комплекса для создания щита, способного укрыть
Землю. Рассматривается возможность использования ракеты дальнего
действия «Энергия», способную взорвать астероид и изменить его
орбиту.
Большое количество астероидов не обнаружено. Чтобы
воздействовать на астероиды необходимо знать их орбиту и положение
в космическом пространстве. Поэтому, основная задача учёных – поиск
астероидов, представляющих опасность для нашей планеты.
Вопросы для обсуждения:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
Что представляют собой астероиды?
Где расположены орбиты больней их части?
Что собой представляют метеориты?
Какие явления сопровождают падение метеорита?
Чем отличаются астероиды от комет?
Что вы знаете о столкновении кометы с Юпитером?
В чём заключается кометно-астероидная опасность для Земли?
Что может противопоставить кометно-астероидной опасности
человечество сегодня?
Занятие 8. Жизнь в космосе.
Вступление учителя.
Жизнь – чудо из чудес со всех точек зрения. Как образовались
первые организмы, способные к воспроизведению? Наличие в
атмосфере планеты большого количества кислорода является первым
указанием на существование некоторых форм органической жизни.
Конечно, на безжизненной планете могут быть не биологические
источники кислорода, а жизнь может быть основана на другом типе
химических реакций, в ходе которых кислород не вырабатывается.
Однако веские основания имеются в пользу того, что жизнь на других
планетах всё же подобна нашей собственной.
Несомненно, что для возникновения жизни благоприятна, будет
такая планета, на которой достаточно воды. Наиболее вероятными
местами зарождения жизни и её существования являются планеты,
похожие на Землю по размерам и расстояниям до своих солнц, - в
основном из-за того, что на них может существовать вода в жидком
состоянии.
Ещё совсем недавно Вселенная представлялась нам безводной
пустыней. Но последние открытия изменили наши представления.
Сегодня на нашем занятии мы познакомимся с исследованиями планет
Солнечной системы на наличие или возможности наличия жизни.
Попытаемся найти ответ на вопрос: одиноки ли мы во Вселенной?
Жизнь.
Продолжительность: 50 минут.
Производство: Великобритания.
Наша голубая планета уникальна, так как не только сохранила
жизнь в её простейших формах, но и стала, по образному выражению
К.Э.Циолковского, колыбелью человечества. Целью фильма является
ответ на вопрос: единственная ли это колыбель жизни во Вселенной.
Исследования ближайших к Земле планет – Меркурия и Венеры,
показали невозможность существования там жизни. Особый интерес
для учёных представлял Марс, так как существовали предположения о
том, что там возможно есть жизнь. Многочисленные исследования
карты Марса, тестов на наличие микрофлоры, продуктов
жизнедеятельности организмов не дали никаких результатов. Жизни на
Марсе нет. Чтобы ответить на вопрос: что является источником жизни,
учёные занялись изучением Земли. Оказалось, что жизнь на Земле
существует вблизи геотермальных источников без солнечных лучей, в
холоде, но там где есть вода. Следующая задача учёных – поиск воды в
Солнечной системе. Изучение Юпитера и его спутников показало, что
один из спутников – Европа полностью покрыта льдом. Её изучение
ещё впереди.
Исследование древних гор Земли с помощью ионного микроскопа
выявило следы жизни, возраст которой 4 млрд. лет. Это говорит о том,
что жизнь на Земле возникла в период её формирования. Полёты на
Луну доказали, что бактерии могут выживать в космическом вакууме и
переносить космические полёты. Из этих сведений появилась теория
переноса жизни метеоритами. Дождь из марсианских метеоритов
выпал на Землю много млрд. лет назад. Если на Марсе существовала
жизнь, то она развилась всего за 1 млрд. лет.
Земля связана с другими планетами Солнечной системы, и они
влияют на жизнь на Земле. Это значит, что нужно искать ту жизнь,
которая может существовать на Марсе, а не ту, которая исчезла.
Дальнейшее изучение Марса поможет найти ответы на вопросы:
возникла ли жизнь на Земле, попала ли она с Марса или откуда-то ещё?
Вопросы для обсуждения:
1. В чём уникальность нашей планеты?
2. Обнаружена ли жизнь на других планетах?
3. Какие условия необходимы для существования жизни?
4. Существует ли вода на других планетах Солнечной системе?
5. Какие исследования были проведены на Марсе по обнаружению
жизни, и каковы их результаты?
6. Какие исследования и для чего проводились на Земле?
7. Какое открытие было сделано после полётов на Луну?
8. В чём заключается теория возникновения жизни на Земле?
9. Зачем нужно продолжить изучение Марса?
Занятие 9. Эволюция Солнечной системы.
Вступление учителя.
Это занятие – заключительное в медиакурсе «Природа тел
Солнечной системы.
С возникновения эры космонавтики человечество много узнало о
строении и составе Солнечной системы, о её планетах. Сегодня мы
знаем размеры, состав и вес каждой планеты, расстояние от каждой
планеты до Солнца. Современные астрономические приборы –
радиотелескопы и космические зонды, запуск автоматических станций
и космических кораблей, позволили сделать ряд гипотез о
возникновении тел Солнечной системы и проверить их.
Такие звёзды, как Солнце, живут более 10 млрд. лет. Большую
часть своей жизни звёзды сохраняют свою температуру и светимость
примерно постоянными, и только когда в недрах звёзд почти весь
водород «выгорает», превращаясь в гелий, процесс старения
убыстряется. Звезда многократно увеличивается в размерах и
сбрасывает с себя часть массы. Конечной стадией эволюции звёзд
являются плотные объекты из вырожденного газа размером в
несколько тыс. км (белые карлики). Этот неизбежный процесс ждёт и
Солнце. Что в связи с этим ждёт Солнечную систему в будущем?
Ответить на этот вопрос поможет нам видеофильм «Судьба».
Судьба.
Продолжительность: 50 минут.
Производство: Великобритания.
В 1977 году беспилотный аппарат «Вояджер» был запущен для
изучения Солнечной системы. С помощью него было получено
большое количество красивых снимков планет Солнечной системы.
Когда аппарат выполнил свою задачу, было принято решение
развернуть камеры аппарата в сторону Солнечной системы и найти
ответ на вопрос: что ждёт Солнечную систему?
Солнечная система изменится. Солнце стареет и становится
горячее. Солнце саморазрушается. Оно должно стать красным
гигантом. Красные гиганты – умирающие звёзды, израсходовавшие
своё топливо. Солнце увеличится в размере в 50-100 раз. Ядро
сожмётся. Солнце поглотит Меркурий и Венеру. Будет огромный
красный шар. Ядро превратиться в белый карлик. Потом потускнеет.
Внешние планеты продолжат вращаться вокруг маленькой, тёмной и
холодной звезды. Кольца Сатурна через 10 млрд. лет исчезнут.
Спутник Нептуна сойдёт с орбиты. Через 1 млрд. лет жизнь на Земле
исчезнет. Наступит переизбыток углекислого газа. Возникнет
парниковый эффект, вода уйдёт в космос. Земля станет непригодной
для жизни. Людям придётся искать другие планеты для продолжения
жизни.
По мере разогрева Солнца Марс переживет второе рождение и
станет пригодным для жизни. Планета восстановится. Испарение воды
приведёт к образованию облаков. Марс может стать для людей
временным домом. Таким домом может стать и спутник Европа. Она
нагреется, и ледяная корка станет таять. Большой объём азота, наличие
органических соединений содержит спутник Титан. Но на нём
пониженная температура и не хватает кислорода.
Открытие всепроникающего присутствия воды в нашей Галактике
укрепляет предположение, что вокруг многих звёзд может
существовать жизнь. Современные наблюдения показали, что у
ближайших 15 -16 звёзд есть планетарные системы. Современные
телескопы позволяют увидеть планеты других звёзд. Спектральный
анализ даёт возможность изучить химический состав планеты и её
атмосферы.
Человечеству ещё предстоит найти планету, на которой может быть
наличие жизни. А пока наша Земля остаётся для нас центром
Вселенной.
Вопросы для обсуждения:
1. Что в дальнейшем будет происходить с Солнцем?
2. Какие изменения будут происходить в Солнечной системе?
3. Что будет происходить на Земле в результате разогрева Солнца?
4. Какие планеты могут стать временным домом для человечества?
5. Есть ли планетарные системы у других звёзд?
6. Какие методы позволяют увидеть планеты других звёзд и
определить их химический состав?
Список рекомендуемой литературы:
1. Атлас для общеобразовательных учреждений. А.В. Засов, Э.В
Кононович. – М.: АСТ -1996
2. Кочнев С.А. 300 вопросов и ответов о Земле и Вселенной. –
Ярославль: «Академия развития», 1997
3. Интернет: http: //www.iayc.org.
4. Перельман Я.И. Занимательная астрономия. – М.: ВАП, 1994.
5.Программы общеобразовательных учреждений. Физика. Астрономия.
– М.: Дрофа -2002
6. Пудовкин М. И. Солнечный ветер: Энциклопедия «Современное
естествознание». Т.4. - 2000
7. Шевченко В.В. Солнечная система: Энциклопедия «Современное
естествознание». Т.4. – 2000
Планеты
Расположение от
Солнца
Рельеф
поверхности и
химический
состав
Атмосфера и
химический
состав
Спутники
Возможность
жизни
Особенности
Земля
Меркурий
Венера
Приложение
Сравнительная
характеристика
планет земной группы
Марс
Планеты
Расположение от
Солнца
Размеры и масса
Поверхность и
химический
состав
Атмосфера и её
химический
состав
Температура
Спутники и
кольца
Особенности
Юпитер
Сатурн
Уран
Сравнительная
характеристика
планет-гигантов
Нептун