Metodika prepodavaniya astronomii| << Predydushaya |
Metodika provedeniya 3
uroka
"Kosmicheskie sledstviya zakona
Vsemirnogo tyagoteniya"
Cel' uroka: formirovanie ponyatiya o kosmicheskih yavleniyah, porozhdennyh gravitacionnym vzaimodeistviem kosmicheskih tel i o gravitacionno-obuslovlennyh kosmicheskih processah.
Zadachi obucheniya:
Obsheobrazovatel'nye: formirovanie ponyatii:
- o kosmicheskih yavleniyah, porozhdennyh gravitacionnym vzaimodeistviem kosmicheskih tel (vozmusheniyah, akkrecii, zahvate, sushestvovanii sputnikov, sferichnosti formy i sushestvovanie atmosfer u massivnyh kosmicheskih tel);- o zadachah 2-h, 3-h i n–tel;
- o kosmicheskih processah sushestvovaniya kosmicheskih sistem, zvezd i planet;
- o yavleniyah, porozhdennyh gravitacionnym vozdeistviem kosmicheskih tel na Zemlyu (prilivah i otlivah, precessii i nutaciyah, izmenenii skorosti vrasheniya Zemli);
Vospitatel'nye: formirovanie nauchnogo mirovozzreniya v hode znakomstva s istoriei chelovecheskogo poznaniya (sozdanii i proverke teorii Vsemirnogo tyagoteniya i zakonov klassicheskoi mehaniki, otkrytii planet Neptuna i Plutona, issledovaniya osnovnyh harakteristik ob'ektov Solnechnoi sistemy i ee struktury) i ob'yasneniya prichin yavlenii, obuslovlennyh gravitacionnym vozdeistviem kosmicheskih ob'ektov na Zemlyu i o roli gravitacionno-obuslovlennyh kosmicheskih processov vo Vselennoi; politehnicheskoe i trudovoe vospitanie v hode izlozheniya materiala o prakticheskih sposobah primeneniya znanii nebesnoi mehaniki v kosmonavtike.
Razvivayushie: formirovanie umenii analizirovat' i sistematizirovat' izuchaemyi material, klassificirovat' ponyatiya, delat' obobsheniya i vyvody, otstaivat' svoyu tochku zreniya, reshat' zadachi na primenenie zakonov nebesnoi mehaniki.
Ucheniki dolzhny znat':
- o vysheperechislennyh
kosmicheskih yavleniyah, porozhdennyh
gravitacionnym vzaimodeistviem
kosmicheskih tel;
- o prichinah yavlenii, obuslovlennyh
gravitacionnym vozdeistviem kosmicheskih
tel na Zemlyu i o roli gravitacionno-obuslovlennyh
kosmicheskih processov vo Vselennoi;
- o roli gravitacii v kosmicheskih processah
sushestvovaniya kosmicheskih sistem, zvezd i
planet.
Ucheniki dolzhny umet': analizirovat' i sistematizirovat' izuchaemyi material, klassificirovat' ponyatiya, reshat' zadachi na primenenie zakonov nebesnoi mehaniki dlya rascheta dvizheniya kosmicheskih tel v central'nyh polyah tyagoteniya (zadacha 2-h tel) i opredeleniya osnovnyh harakteristik kosmicheskih tel i sistem.
Naglyadnye posobiya i demonstracii:
Fragmenty diafil'ma: "Elementy
mehaniki kosmicheskih poletov".
Fragmenty kinofil'mov: "Astronomiya i
mirovozzrenie"; "Prakticheskie
primeneniya astronomii"; "Vsemirnoe
tyagotenie"; "Prilivy i otlivy"; "Planetnaya
sistema"; "Dvizhenie komety vokrug
Solnca".
Zadanie na dom:
1) Izuchit' materiala uchebnikov:
- B.A. Voroncov-Vel'yaminova: § 13 (2-5);
uprazhnenie 13 (2).
- E.P. Levitana: § 10 (2); voprosy-zadaniya.
- A.V. Zasova, E.V. Kononovicha: § 10;
uprazhnenie 10.4.
2) Vypolnit' zadaniya iz sbornika zadach Voroncova-Vel'yaminova B.A. [28]: 168; 169; 170.
Plan uroka
|
Etapy uroka |
Soderzhanie |
Metody izlozheniya |
Vremya, min |
|
1 |
Povtorenie materiala o zakone Vsemirnogo tyagoteniya, aktualizaciya temy zanyatiya |
Frontal'nyi opros, beseda |
5-7 |
|
2 |
Formirovanie ponyatii o kosmicheskih yavleniyah, porozhdennyh gravitacionnym vzaimodeistviem kosmicheskih tel: o sushestvovanii sputnikov; o vozmusheniyah i zadachah 2-h, 3-h i n–tel; zahvate i akkrecii |
Lekciya |
10-12 |
|
3 |
Formirovanie ponyatii o yavleniyah, porozhdennyh gravitacionnym vozdeistviem kosmicheskih tel na Zemlyu (prilivah i otlivah, precessii i nutaciyah, izmenenii skorosti vrasheniya Zemli) |
Beseda, lekciya |
10-12 |
|
4 |
Klassifikaciya gravitacionno-obuslovlennyh kosmicheskih yavlenii |
Beseda, frontal'noe obsuzhdenie |
7-10 |
|
5 |
Formirovanie ponyatii o kosmicheskih processah sushestvovaniya kosmicheskih sistem, zvezd i planet |
Lekciya |
7-10 |
|
6 |
Obobshenie proidennogo materiala, podvedenie itogov uroka, domashnee zadanie |
3 |
|
Metodika izlozheniya materiala
V nachale uroka v besede s uchashimisya napominaetsya istoriya otkrytiya zakona Vsemirnogo tyagoteniya, ego vyvod i formulirovka. Zhelatel'no, chtoby uchitel' ogranichilsya lish' obshimi navodyashimi voprosami: vsyu ostal'nuyu chast' raboty po povtoreniyu proidennogo materiala vklyuchaya podskazki zatrudnivshimsya s otvetom uchenikam dolzhny prodelat' sami shkol'niki. V hode razgovora deistvie zakona Vsemirnogo tyagoteniya rasprostranyaetsya na Solnechnuyu sistemu, s obshim opisaniem ee struktury, sostava i osnovnyh harakteristik i svoistv dvizheniya planetnyh tel.
V eto vremya chast' uchenikov vypolnyaet programmiruemye zadaniya:
1. Sbornik zadach G.P. Subbotina [287], zadaniya NN 110; 115; 129.2. Sbornik zadach E.P. Razbitnoi [244], zadaniya NN 7.5; 9.2; 10.4; 12.1; 12.2.
3. Voprosy mezhdunarodnogo testa po astronomii (SSSR, ChSFR, PNR, 1991 g.):
1. Godichnyi parallaks zvezdy 0,5 . Rasstoyanie do zvezdy v parsekah ravno: a) 0,5; b) 2; v) 4; g) 3,26; d) opredelit' nevozmozhno.2. Tretii utochnennyi zakon Keplera pozvolyaet opredelit' u zvezdy: a) massu; b) radius; v) svetimost'; g) plotnost'; d) rasstoyanie.
4. V.V. Zinkovskii [69] (vernyi vydelen kursivom):
1. Godichnyi parallaks:
a) sluzhit dlya opredeleniya rasstoyanii do
blizhaishih zvezd; b) sluzhit dlya
opredeleniya rasstoyanii do planet; v) daet
vozmozhnost' opredelit' rasstoyaniya do vseh
zvezd Galaktiki, t.k. raven 0,76
; g) sluzhit dokazatel'stvom konechnosti
skorosti sveta; d) opredelyaet rasstoyanie,
kotoroe prohodit Zemlya za 1 god.
2. Kakoe naibol'shee rasstoyanie udaetsya
opredelit' s pomosh'yu godichnogo parallaksa
pri nablyudeniyah s Zemli? a) 10 pk; b) 50 pk; v)
100 pk; g) 1000 000 pk; d) net ogranichenii.
3. Godichnyi parallaks zvezdy raven 0,5
. Chemu ravno rasstoyanie do zvezdy (v
parsekah)? a) 0,5 pk; b) 2 pk; v) 4 pk; g) 3,26
pk; d) opredelit' nevozmozhno.
5. Straut E.K. [276]: proverochnye raboty NN 1-3 temy "Stroenie Solnechnoi sistemy " (varianty 1-5).
Na vtorom etape uroka uchitel' prosit ih nazvat' (ili pridumat') kosmicheskie yavleniya, kotorye proishodyat ili dolzhny proishodit' vsledstvie deistviya zakona Vsemirnogo tyagoteniya. V ih chislo ucheniki obychno vklyuchayut: nalichie sputnikov u kosmicheskih tel (v osnovnom upominaetsya obrashenie Luny vokrug Zemli), prilivy i otlivy v zemnyh moryah i okeanah i, rezhe, vozmusheniya v dvizhenii planet. S etimi yavleniyami oni v obshih chertah znakomilis' na urokah fizicheskoi geografii i fiziki v VII-IX klassah, pri chtenii nauchno-populyarnoi i hudozhestvennoi literatury i pri izuchenii razdela "Osnovy astrometrii". Uchitel' v forme lekcii uglublyaet, utochnyaet i obobshaet dannye svedeniya:
Sledstviyami zakona Vsemirnogo tyagoteniya yavlyayutsya i mnogochislennye kosmicheskie yavleniya, obuslovlennye deistviem sil gravitacii. K nim otnosyatsya:
1. Dvizhenie kosmicheskih tel v central'nyh polyah tyagoteniya, opisyvaemye zakonami Keplera. Kak chastnye sluchai (klassy) dannogo tipa kosmicheskih yavlenii sleduet vydelyat':
1) Obrashenie kosmicheskih tel s men'shei massoi vokrug kosmicheskih tel s namnogo bol'shei massoi, kogda centr mass sistemy nahoditsya vblizi centra massy massivnogo ob'ekta.
Sputnikami kosmicheskih ob'ektov nazyvayutsya ob'ekty, vrashayushiesya vokrug nih (obshego centra tyazhesti) pod deistviem sil tyagoteniya. Luna - edinstvennyi estestvennyi sputnik zemli, a iskusstvennyh sputnikov Zemli (ISZ) v nastoyashee vremya naschityvaetsya svyshe 7500. Sputniki est' u vseh planet Solnechnoi sistemy, krome Merkuriya i Venery: u Marsa 2 sputnika, u Yupitera 17 sputnikov, u Saturna - 30, u Urana - 20, u Neptuna - 8 i u Plutona - 1 sputnik. U bol'shih asteroidov tozhe est' sputniki - asteroidy pomen'she. Vse planety Solnechnoi sistemy mozhno schitat' sputnikami Solnca. Nasha Galaktika imeet 2 bol'shih sputnika - galaktiki Bol'shoe i Maloe Magellanovo Oblako i 14 drugih zvezdnyh sistem pomen'she.
2) Obrashenie dvuh ili bolee sravnimyh po masse kosmicheskih tel vokrug obshego centra mass, kogda polozhenie poslednego ne sovpadaet s polozheniem ob'ektov sistemy. Primerami yavlyayutsya sistemy dvoinyh i kratnyh zvezd, zvezdnye skopleniya i galaktiki.
Opisanie dvizheniya dvuh kosmicheskih tel pod deistviem sil ih vzaimnogo prityazheniya v otsutstvie deistviya kakih-libo drugih sil nazyvaetsya zadachei 2-h tel i reshaetsya prosto i odnoznachno.
V real'nyh situaciyah kosmicheskie sistemy tol'ko iz 2-h tel vstrechayutsya sravnitel'no redko. Chashe prihoditsya opisyvat' dvizhenie 3-h nebesnyh tel, opredelyaya dvizhenie 2-h tel otnositel'no tret'ego ili vseh treh tel otnositel'no centra mass (naprimer, dlya sistemy Zemlya - Luna - Solnce). Tochnoe reshenie zadachi 3-h tel (Zundman, 1912 g.) nosit ochen' slozhnyi harakter i, kak pravilo, zamenyaetsya priblizhennym resheniem.
Obychno astronomam prihoditsya reshat' zadachu n-tel, opisyvaya dvizheniya bol'shogo chisla kosmicheskih tel pod deistviem sil ih vzaimnogo tyagoteniya. Uchest' vliyanie vseh tel drug na druga isklyuchitel'no slozhno. Vnachale reshaetsya zadacha 2-h izbrannyh tel, vydelyaemyh iz vsei sovokupnosti vzaimodeistvuyushih kosmicheskih ob'ektov, a zatem poocheredno uchityvayutsya vse vozdeistviya, kotorye okazyvayut na issleduemoe telo vse ostal'nye ob'ekty sistemy.
Izmeneniya harakteristik dvizheniya kosmicheskih tel vsledstvie prityazheniya so storony drugih kosmicheskih tel, pomimo central'nogo, nazyvayutsya vozmusheniyami i nablyudayutsya v vide otklonenii ot traektorii, vychislennyh na osnove zadachi 2-h tel (zakonov Keplera). Nevozmushennym nazyvaetsya dovol'no redkii vid dvizheniya kosmicheskih tel, strogo podchinyayushegosya zakonam Keplera.
V zavisimosti ot sily i vremeni vozdeistviya vozmusheniya razdelyayutsya na vekovye i periodicheskie, igrayushie vazhnuyu rol' v evolyucii orbit kosmicheskih tel.
Vekovye vozmusheniya zavisyat ot vzaimnogo polozheniya kosmicheskih tel i proishodyat v odnom napravlenii, postepenno nakaplivayas' s techeniem vremeni. V Solnechnoi sisteme vekovye vozmusheniya izmenyayut lish' dolgotu voshodyashego ugla i dolgotu perigeliya orbit planetnyh tel; struktura nashei planetnoi sistemy pochti ne izmenyaetsya so vremenem. V drugih planetnyh i zvezdnyh sistemah v nekotoryh sluchayah vekovye vozmusheniya (ekscentrisiteta, bol'shoi poluosi i drugih elementov orbit) mogut stat' prichinoi chastichnogo ili dazhe polnogo razrusheniya etih kosmicheskih sistem.
Dolgoperiodicheskie i korotkoperiodicheskie vozmusheniya zavisyat ot otnositel'nogo polozheniya kosmicheskih tel, izmenyayut vse elementy ih orbit poperemenno v protivopolozhnyh napravleniyah i povtoryayutsya vo vremeni.
Osobuyu rol' v dvizhenii kosmicheskih tel vnutri kosmicheskoi sistemy igrayut shiroko rasprostranennye soizmerimosti srednih dvizhenii - orbital'nye rezonansy: tak, periody obrashenii Saturna i Yupitera otnositel'no Solnca sootnosyatsya kak 5: 2; Urana i Neptuna kak 1: 2; Neptuna i Plutona kak 2: 3. Rezonansy planetnyh orbit voznikli v epohu obrazovaniya Solnechnoi sistemy okolo 4,5 milliardov let nazad. Rezonansnymi orbitami obladayut Merkurii, Venera, mnogie sputniki planet, asteroidy i komety.
Nalichie vozmushenii prepyatstvuet tochnomu raschetu orbit nebesnyh tel na dlitel'nye promezhutki vremeni. Prichinoi nevozmozhnosti tochnyh raschetov yavlyaetsya sushestvovanie lokal'noi neustoichivosti orbit kosmicheskih tel otnositel'no malyh, v tom chisle i negravitacionnyh, vozmushenii, summa kotoryh na protyazhenie bol'shih promezhutkov vremeni okazyvaet znachitel'noe nepredskazuemoe vozdeistvie na elementy orbit. Problema stabil'nosti Solnechnoi sistemy zanimala umy mnogih vedushih uchenyh HH veka, no dazhe pri nalichii moshnyh EVM nevozmozhno rasschitat' elementy orbit planet na sroki, otstoyashie bolee chem na 15 millionov let ot nastoyashego momenta.
Pervaya teoriya dvizheniya Yupitera, Saturna, Urana, Neptuna i Plutona otnositel'no Solnca v ramkah chislennogo resheniya zadachi 6-ti tel byla sozdana v 1951 godu. V nachale 80-h godov byla razrabotana teoriya DE200/LE200, opisyvayushaya dvizheniya 9 planet Solnechnoi sistemy, Luny i 5 krupneishih asteroidov v ramkah zadachi 16-ti tel, stavshaya osnovoi dlya sostavleniya efemerid planet. Zavershennoi chislenno-analiticheskoi teorii dvizheniya bol'shih planet Solnechnoi sistemy v nastoyashee vremya eshe ne sozdano.
Analiz vozmushenii i reshenie zadach 3-h i, chashe, n-tel dlya vychisleniya osnovnyh harakteristik orbital'nogo dvizheniya kosmicheskih tel estestvennogo (planetnye tela Solnechnoi sistemy, komponenty dvoinyh i kratnyh zvezdnyh sistem i t.d.) i iskusstvennogo (ISZ, AMS i t.d.) proishozhdeniya – osnovnaya oblast' raboty uchenyh - specialistov po nebesnoi mehanike.
V etom meste uroka uchitel' mozhet otvlech'sya ot chteniya lekcii i rasskazat' istoriyu otkrytiya planet Neptuna i Plutona "na konchike pera". Ona posluzhila prekrasnym dokazatel'stvom istinnosti geliocentricheskoi teorii Kopernika, teorii Vsemirnogo tyagoteniya i vsei klassicheskoi mehaniki N'yutona. Vklyuchenie istoricheskih svedenii sposobstvuet formirovaniyu nauchnogo mirovozzreniya uchashihsya, stimuliruet ih voobrazhenie i interes k uchebe i, nakonec, sluzhit neobhodimoi peredyshkoi v izlozhenii slozhnogo materiala.
Dalee uchashihsya znakomyat s kosmicheskimi sledstviyami vozmushenii:
Vsledstvie vozmushenii proishodyat yavleniya:
1. Zahvat dvizhushegosya nebesnogo tela s prevrasheniem ego traektorii dvizheniya iz parabolicheskoi ili giperbolicheskoi v ellipticheskuyu. Zahvachennoe nebesnoe telo stanovitsya sputnikom zahvativshego ego siloi svoego prityazheniya massivnogo nebesnogo tela. Mnogie sputniki planet-gigantov prezhde byli asteroidami, zahvachennymi gravitacionnymi polyami etih planet. Kometa Shumeikera-Levi-9 byla zahvachena gravitacionnym polem Yupitera, izmenila svoyu orbitu na ellipticheskuyu i pri ocherednom sblizhenii stolknulas' s planetoi.
2. Akkreciya - vypadenie veshestva iz okruzhayushego kosmicheskogo prostranstva na kosmicheskoe telo pod deistviem ego prityazheniya.
3. Prilivy - deformacii litosfery (kory) i gidrosfery kosmicheskih tel v rezul'tate vozdeistviya prityazheniya drugih kosmicheskih tel.
Na Zemle prilivy nablyudayutsya kak periodicheskie povysheniya i ponizheniya urovnya vody v moryah i okeanah vsledstvie raznosti mezhdu prityazheniem Lunoi i Solncem vsei Zemli v celom i ee vodnoi obolochki. Prilivy i otlivy proishodyat 2 raza v sutki. Prilivy lunnogo proishozhdeniya v 2,2 raza moshnee solnechnyh prilivov. Srednyaya ih prodolzhitel'nost' 12 chasov 25 minut. Naibolee vysokie (sizigiinye) prilivy proishodyat pri sovpadenii napravlenii deistviya sil prityazheniya so storony Luny i Solnca cherez 1-2 sutok posle novoluniya i polnoluniya. Pomimo "kosmicheskih" prichin na vysotu prilivov vliyayut harakteristiki poberezh'ya: naibolee moshnye prilivy proishodyat v uzkih glubokih buhtah (fiordah) so skalistymi beregami. 18-metrovye prilivy nablyudayutsya na atlanticheskom poberezh'e Kanady; v Rossii v Penzhinskoi gube Ohotskogo morya oni dostigayut 13-metrovoi vysoty. Samye nizkie (kvadraturnye) prilivy proishodyat pri protivopolozhnyh napravleniyah deistviya sil prityazheniya Solnca i Luny, cherez 1-2 sutok posle I i III chetverti.
Prichinoi prilivov yavlyaetsya prilivnoe uskorenie: raznost' uskorenii, vyzyvaemyh prityazheniem nebesnogo tela v dannoi tochke i v centre planety.
Soglasno zakonu Vsemirnogo
tyagoteniya Luna prityagivaet k sebe kazhduyu
chasticu tverdoi poverhnosti Zemli i kazhduyu
kaplyu vody v ee okeanah. Ravnodeistvuyushaya
uskorenii prohodit cherez centr Zemli: 
.
 |
| Ris. 69. Prilivy i otlivy |
V tochkah A i V Luna (ris. 69)
uskoryaet dvizhenie vod:
,
gde r - rasstoyanie ot Zemli do Luny.
Protivopolozhno napravlennye raznosti uskorenii aA - aT i aV - aT pochti ravny. V tochkah A i V prityazhenie Luny oslablyaet silu tyazhesti na zemnoi poverhnosti, a v tochkah S i D naoborot, usilivaet. V rezul'tate deistviya etih uskorenii voda v okeanah na odnoi polovine Zemli stremitsya k tochke A, nad kotoroi Luna v zenite; v drugoi polovine Zemli - k tochke V, gde Luna v nadire: v tochkah A i V budet priliv, v tochkah S i D - otliv.
Pervoe nauchnoe ob'yasnenie prilivov bylo sdelano I. N'yutonom. Teoriya prilivov sozdavalas' i sovershenstvovalas' na protyazhenie stoletii L. Eilerom, D.G. Darvinom i drugimi uchenymi.
Ispol'zovanie energii prilivov mozhet dat' znachitel'nyi vklad v energetiku primorskih stran. Prilivnye elektrostancii (PES) deistvuyut v Rossii, SShA i drugih gosudarstvah.
1. Precessiya - peremeshenie osi vrasheniya Zemli vokrug svoego srednego polozheniya po konusu s rastvorom pod uglom 23,5œ . Sovokupnye prichiny precessii: a) deistvie sil tyagoteniya Luny i Solnca; b) nalichie "izbytochnoi massy" na ekvatore Zemli vsledstvie ee "splyushennosti" u polyusov; v) naklon zemnogo ekvatora k ploskosti ekliptiki pod uglom 23,5œ ; g) giroskopicheskii effekt vrasheniya Zemli vokrug svoei osi. Sledstviyami kosmicheskogo yavleniya precessii yavlyayutsya nebesnye yavleniya:- "predvarenie ravnodenstvii"
("precessiya" v per. s drevnegrecheskogo);
- peremeshenie tochek vesennego i osennego
ravnodenstvii vdol' ekliptiki iz odnogo
zodiakal'nogo sozvezdiya v drugoe so
skorost'yu 0,52 v god;
- konusooobraznoe dvizhenie polyusov mira po
nebesnoi sfere;
- bol'shaya prodolzhitel'nost' zvezdnogo goda
po sravneniyu s tropicheskim;
- izmenenie ekvatorial'nyh koordinat
nebesnyh svetil i t.d.
V chisle posledstvii deistviya sil tyagoteniya sleduet upomyanut' sharoobraznost' formy sushestvovanie atmosfer planet i zvezd. Ob'yasnenie etih yavlenii ucheniki poluchat pri izuchenii sleduyushei temy kursa astronomii.
Svedeniya o vliyanii kosmicheskih faktorov na Zemlyu i chelovechestvo proizvodyat na uchashihsya ochen' glubokoe vpechatlenie i sushestvenno neobhodimy v bor'be za nauchnoe mirovozzrenie podrastayushego pokoleniya. Poetomu material o mehanizme vozniknoveniya prilivov i otlivov sleduet dopolnit' svedeniyami o deistvii prilivnyh sil na vrashenie kosmicheskih tel vokrug svoei osi i centra mass sistemy:
Kosmicheskie ob'ekty i kosmicheskie processy okazyvayut moshnoe vliyanie na vse prirodnye obolochki Zemli i evolyuciyu planety.
Raboty uchenyh E. Briknera, A. Duglasa, Ch. Bruksa, o. Petersona, A. A. Chizhevskogo, V. I. Vernadskogo pozvolili dostoverno ustanovit' ryad ciklov prirodnyh yavlenii: "vekovyh", prodolzhitel'nost'yu 169, 222, 400 i bolee let, i "vnutrivekovyh", dlitel'nost'yu 1, 2, 3, 4, 6, 11, 23, 33, 80 let. Samye prodolzhitel'nye iz nih imeyut gravitacionnuyu prirodu i vozdeistvuyut na vse prirodnye obolochki Zemli. Tak, ekscentrisitet orbity Zemli ispytyvaet neznachitel'nye izmeneniya s periodichnost'yu 90-92 tysyachi let; vremya prohozhdeniya perigeliya - s periodichnost'yu v 21000 let. Precessiya i nutacii izmenyayut ugol naklona zemnoi osi k ploskosti ee orbity s periodom v 40000 let, vliyaya na klimaticheskie i biosfernye processy (umen'shenie ugla e oslablyaet kontrasty zimy i leta). Ustanovleno vozdeistvie na zemnoi klimat periodicheskih deformacii ne tol'ko zemnoi orbity, no i formy vnutrennih obolochek Zemli, vyzyvaemyh prityazheniem planet, osobenno Yupitera i Saturna, vliyanie kotoryh usilivaetsya rezonansom s processami v nedrah Zemli. V chislo sledstvii vhodyat dreif geograficheskih polyusov so skorost'yu 6-10 sm v god i periodicheskie "bol'shie" oledeneniya planety.
Prilivy umen'shayut skorost' vrasheniya kosmicheskih tel, poka ona ne sravnyaetsya s sinodicheskimi periodami vrasheniya etih tel vokrug central'nogo tela.
V epohu formirovaniya Solnechnoi sistemy Luna nahodilas' namnogo blizhe k Zemle. Udalenie ee ot Zemli so skorost'yu 1,5 sm/god svyazano s umen'sheniem deistviya prilivnyh sil, sinhronizirovavshih periody vrasheniya Luny vokrug svoei osi i vokrug Zemli, i znachitel'no umen'shivshih skorost' vrasheniya Zemli vokrug svoei osi. Sila treniya, voznikayushaya mezhdu peremeshayushimisya massami vody i tverdymi porodami dna okeanov i vnutri samoi litosfery vedet k tormozheniyu vrasheniya Zemli. V nastoyashee vremya dlitel'nost' sutok uvelichivaetsya na 0,001S - 0,002S v stoletie (tabl. 11).
Tabl. 11
|
Geologicheskaya epoha, era, period |
Vremya, mln. let nazad |
Prodolzhitel'nost' sutok |
|
Azoiskii eon |
4500 - 4300 |
~ 6h - 8h |
|
Paleozoiskaya era, ordovikskii |
450 |
21h - 21h 30m |
|
Paleozoiskaya, devonskii |
380 |
21h 30m - 22h 00m |
|
Paleozoiskaya, karbonovyi |
300 |
22h10m - 22h 30m |
|
Kaionozoiskaya, antropogen |
sovremennost' |
23h 56m |
Prodolzhitel'nost' tropicheskogo goda tozhe izmenyaetsya (tabl. 12):
T = 365,24219879 - 0,00000614´ Th (sut.), gde Th - interval v godah s 1900 goda.
Oslablenie deistviya prilivnyh sil velo k postepennomu umen'sheniyu intensivnosti tektonicheskih processov v verhnei mantii i kore Zemli i umen'sheniyu vysoty prilivov v zemnyh okeanah. Zemlya v svoyu ochered' tormozila vrashenie Luny, a poskol'ku massa nashego sputnika v 81,2 raza men'she massy Zemli, to skorost' vrasheniya Luny vokrug svoei osi umen'shalas' bystree i sovpadaet seichas so skorost'yu vrasheniya vokrug Zemli. V itoge Luna povernuta k nashei planete vsegda odnoi i toi zhe storonoi. Vse zhe my mozhem nablyudat' do 60% lunnoi poverhnosti za schet libracii – "pokachivanii" lunnoi osi v rezul'tate deistviya prilivnyh sil so storony Zemli i Solnca.
Tabl. 12
|
Geologicheskaya era, period |
Vremya, mln. let nazad |
Prodolzhitel'nost'
tropicheskogo goda, |
|
Paleozoiskaya, kembriiskii |
600 |
424 |
|
Paleozoiskaya, ordovikskii |
500 |
412 |
|
Paleozoiskaya, siluriiskii |
405 |
402 |
|
Paleozoiskaya, karbonovyi |
300 |
393 |
|
Paleozoiskaya, permskii |
280 |
390 |
|
Mezozoiskaya, triasovyi |
230 |
385 |
|
Mezozoiskaya, yurskii |
180 |
381 |
|
Mezozoiskaya, melovoi |
135 |
377 |
|
Kaionozoiskaya, neogen |
67 |
371 |
|
Kaionozoiskaya, antropogen |
0 |
365,2422... |
V okolozemnom kosmicheskom prostranstve est' tochki, v kotoryh sily prityazheniya Zemli, Luny i Solnca vzaimno uravnoveshivayut drug druga. Pomeshennye v eti oblasti prostranstva ISZ i drugie kosmicheskie apparaty, a takzhe oblaka kosmicheskoi pyli mogut nahodit'sya na svoih orbitah teoreticheski neogranichenno dolgo. Podobnye oblasti, nazyvaemye tochkami Lagranzha (v chest' predskazavshego ih sushestvovanie francuzskogo fizika i astronoma XIX veka) mozhno obnaruzhit' v lyuboi sisteme nebesnyh tel: planet i ih sputnikov, dvoinyh i kratnyh zvezd i t. d. Uchastki prostranstva vokrug kosmicheskih tel vnutri ekvipotencial'noi poverhnosti s gravitacionnym potencialom, ravnym potencialu v tochke Lagranzha, nazyvayut polostyami Rosha.
Prilivnaya sila so storony Solnca znachitel'no umen'shaet skorost' vrasheniya vokrug svoei osi blizkih k nemu planet: merkurianskii god (87,94d) sostavlyaet 3/2 merkurianskih sutok (58,64d); pochti sovpadayut periody vrasheniya Venery vokrug Solnca (224,7d) i vokrug osi (243,0d).
Urok mozhet proishodit' i po drugomu planu, celikom v vide lekcii. V etom sluchae, posle napominaniya opredeleniya zakona Vsemirnogo tyagoteniya na ego osnove uchitel' ob'yasnyaet kosmicheskie yavleniya:
- zahvat; nalichie sputnikov;
akkreciya;
- prilivy i otlivy (podrobnoe ob'yasnenie);
zamedlenie vrasheniya Zemli; precessiya (zhelatel'no
svyazat' etot material s vliyaniem
kosmicheskih faktorov na Zemlyu);
- vozmusheniya v dvizhenii planetnyh tel.
Formuliruyutsya usloviya zadachi 2-h, 3-h i n-tel. Soobshaetsya istoriya otkrytiya Neptuna i Plutona.
Zakon Vsemirnogo tyagoteniya rasprostranyaetsya na vsyu Vselennuyu (gravitaciya i inerciya vystupayut v kachestve svoistv materii); uchenikam rasskazyvaetsya ob osnovnyh klassah gravitacionno-svyazannyh kosmicheskih sistem (dvoinyh i kratnyh zvezdah, zvezdnyh skopleniyah, Galaktike i galaktikah).
Sleduet predlozhit' uchenikam klassificirovat', vydelit' osnovnye klassy, gruppy i vidy izuchennyh gravitacionno-obuslovlennyh kosmicheskih yavlenii. Rezul'taty raboty oformlyayutsya v vide tablicy ili shemy (ris. 70).
 |
|
Ris. 70. Gravitacionno-obuslovlennye kosmicheskie yavleniya i processy |
Na sleduyushem etape uroka ucheniki znakomyatsya s odnim iz glavnyh kosmicheskih processov – sushestvovaniem kosmicheskih tel i kosmicheskih sistem. Neobhodimymi usloviyami uspeshnosti formirovaniya ponyatii o kosmicheskih processah yavlyayutsya horoshie znaniya uchashihsya po fizike i dostatochno vysokii uroven' sformirovannosti sootvetstvuyushih astronomicheskih ponyatii o kosmicheskih telah i kosmicheskih sistemah.
Izlozhenie materiala nachinaetsya s napominaniya opredeleniya ponyatiya "kosmicheskie processy":
Kosmicheskie processy predstavlyayut soboi sovokupnost' fizicheskih processov, lezhashih v osnove vozniknoveniya, sushestvovaniya i razvitiya kosmicheskih ob'ektov, osnovnye etapy ih evolyucii. Oni obuslovlivayut glavnye fizicheskie harakteristiki kosmicheskih ob'ektov i ih sistem, a takzhe vozniknovenie i protekanie kosmicheskih yavlenii. Primerami kosmicheskih processov mozhno nazvat' obrazovanie, sushestvovanie i evolyuciyu zvezd, planet, galaktik i vsei Vselennoi.
Dalee soobshaetsya opredelenie i opisanie prirody kosmicheskogo processa sushestvovaniya kosmicheskih ob'ektov:
Sushestvovanie kosmicheskih ob'ektov - kvazistacionarnoe sostoyanie ravnovesiya, v kotorom oni prebyvayut na otdel'nyh, naibolee prodolzhitel'nyh vo vremeni etapah svoego razvitiya. Ono obuslovleno vnutrennimi dinamicheskimi processami: vse vnutrennie i vneshnie sily, deistvuyushie na kazhduyu otdel'nuyu chasticu ob'ekta i ves' ob'ekt v celom, vzaimno uravnoveshivayut drug druga. Vse voznikayushie ob'ekty, ot kosmicheskih pylinok i tumannostei do zvezd, galaktik i, veroyatno, vsei Metagalaktiki v celom yavlyayutsya otkrytymi neravnovesnymi sistemami, obmenivayushimisya s okruzhayushei sredoi veshestvom i energiei.
 |
| Ris. 71 |
1. Sushestvovanie znachitel'noi chasti gravitacionno-svyazannyh sistem kosmicheskih tel: spiral'nyh galaktik, dvoinyh i kratnyh zvezd, planetnyh sistem obuslovleno ravnovesiem sil tyagoteniya i centrobezhnyh sil inercii otnositel'no obshego centra mass sistemy (ris. 71).
 |
| Ris. 72 |
2. Sushestvovanie kosmicheskih tel (planetnyh tel i zvezd) obuslovleno ravnovesiem sil tyagoteniya i uprugosti (gazovogo davleniya) (ris. 72).
Material zakreplyaetsya v hode resheniya sootvetstvuyushih zadach i voprosov kachestvennogo i kolichestvennogo haraktera na opredelenie osnovnyh fizicheskih harakteristik kosmicheskih tel i ih sistem (massy, razmerov, plotnosti, sile tyazhesti na ih poverhnosti, I i II kosmicheskih skorostei, kosmicheskih rasstoyanii i t.d.) iz uprazhnenii 7, 8, 9.
Uprazhnenie 9:
1. Kak mozhno ispol'zovat' vozmusheniya dlya korrektirovki traektorii poleta AMS i dlya uvelicheniya ih skorosti?
2. Skol'ko budet vesit' kosmonavt na poverhnosti Marsa, esli radius Marsa 3400 km?
3. Za skol'ko let tochka vesennego ravnodenstviya sdvigaetsya po ekliptike na 30œ - srednie razmery zodiakal'nogo sozvezdiya?
4. Na kakom rasstoyanii ot Zemli na
linii Zemlya - Luna nahodyatsya tochki Lagranzha,
v kotoryh sily prityazheniya Zemli i Luny
uravnoveshivayut drug druga? (Reshenie podobno
resheniyu zadach po elektrostatike: 
.
Pri r = 60 RÅ x1
= 54 RÅ ; x2 =
67,5 RÅ .).
5. Vychislit' vysotu i skorost' geostacionarnogo ISZ (Otvet: 35790 km; 3,07 km/c).
Zadachi, predlozhennye V.B. Drozdovym [55]:
6. Opredelite otnoshenie prilivnyh uskorenii, vyzyvaemyh na Zemle Lunoi i Solncem. Prilivnoe uskorenie izmenyaetsya obratno proporcional'no kubu rasstoyaniya (Otvet: 2,4).
7. Opredelite gravitacionnuyu
energiyu Solnca. Za kakoe vremya ono izluchaet
etu energiyu? (Otvet: 
=
3,8× 1010 Dzh; za 3,1×
107 let).
Zamechaniya, rekomendacii i dopolneniya k metodike provedeniya uroka:
L.S. Bratolyubova predlozhila sleduyushii poryadok izucheniya materiala uroka: vsled za opredeleniem ponyatiya "vozmusheniya" rasskazat' ob osnovnyh elementah orbit nebesnyh tel, a zatem rassmotret' rezul'tat vozdeistviya vozmushenii na harakteristiki orbit.
| << Predydushaya |
|
Publikacii s klyuchevymi slovami:
metodika prepodavaniya - prepodavanie astronomii - nablyudeniya - laboratornye raboty - prakticheskie raboty - uchebnaya programma - uchebnye posobiya - lekcii - pedagogicheskii eksperiment - didaktika - kontrol'nye raboty - zadacha
Publikacii so slovami: metodika prepodavaniya - prepodavanie astronomii - nablyudeniya - laboratornye raboty - prakticheskie raboty - uchebnaya programma - uchebnye posobiya - lekcii - pedagogicheskii eksperiment - didaktika - kontrol'nye raboty - zadacha | |
Sm. takzhe:
Vse publikacii na tu zhe temu >> | |
