Metodika prepodavaniya astronomii

---

<< Predydushaya

Soderzhanie

Sleduyushaya >>

Metodika provedeniya 6 uroka
"Rozhdenie zvezd"

Cel': formirovanie fundamental'nogo astronomicheskogo ponyatiya "zvezda": kosmicheskii processe zvezdoobrazovaniya.

Zadachi obucheniya:

Obsheobrazovatel'nye: formirovanie fundamental'nyh astronomicheskih ponyatii o kosmicheskih ob'ektah – zvezdah, zvezdnyh sistemah, kosmicheskoi srede i tumannostyah kak ob'ektah poznaniya astronomii i o kosmicheskih processah obrazovaniya zvezd i zvezdnyh sistem:

1) O kosmicheskoi srede kak odnom iz osnovnyh tipov kosmicheskih ob'ektov:

- o mezhzvezdnoi srede kak odnom iz klassov kosmicheskoi sredy, osnovnyh ee priznakah i svoistvah.

2) O tumannostyah kak odnom iz osnovnyh tipov kosmicheskih ob'ektov:

- ob osnovnyh priznakah i svoistvah dannogo tipa kosmicheskih ob'ektov i o klassifikacii tumannostei po ih osnovnym fizicheskim harakteristikam (plotnosti), osobennostyam proishozhdeniya, vnutrennego stroeniya i sostava.

- ob osnovnyh klassah, gruppah i podgruppah tumannostei: galakticheskih molekulyarnyh oblakah (GMO); diffuznyh gazopylevyh svetlyh i temnyh tumannostyah; globulah; protozvezdnyh oblakah; protozvezdah, i ih glavnyh harakteristikah.

3) O korichnevyh karlikah kak klasse kosmicheskih ob'ektov, promezhutochnom mezhdu zvezdami i planetnymi telami.

4) O zvezdnyh sistemah kak odnom iz osnovnyh tipov kosmicheskih sistem:

- ob osnovnyh priznakah i svoistvah dannogo tipa kosmicheskih sistem;
- ob osnovah klassifikacii zvezdnyh sistem po urovnyu slozhnosti ih struktury;
- ob osnovnyh klassah i gruppah zvezdnyh sistem: planetnyh sistemah; dvoinyh i kratnyh zvezdah; zvezdnyh O- i T-associaciyah; rasseyannyh i sharovyh zvezdnyh skopleniyah.

5) O kosmicheskih processah formirovaniya zvezd i zvezdnyh sistem pri prohozhdeniem GMO skvoz' vetvi galakticheskoi spirali i fizike obrazovaniya otdel'nyh zvezd, dvoinyh i kratnyh zvezd i planetnyh sistem iz veshestva diffuznyh gazopylevyh tumannostei.

6) O kosmicheskom yavlenii izmeneniya svetimosti molodyh zvezd:

- ob osnovnyh klassah fizicheskih peremennyh zvezd: cefeidah, liridah, eruptivnyh peremennyh i t.d.
- o prichinah pul'sacii cefeid, svyazi mezhdu periodom izmeneniya bleska i svetimost'yu cefeid i ispol'zovanii etoi zavisimosti dlya opredeleniya kosmicheskih rasstoyanii.

Vospitatel'nye:

1) Formirovanie nauchnogo mirovozzreniya uchashihsya:

- v hode znakomstva s fizicheskoi prirodoi zvezd i zvezdnyh sistem, tumannostei i kosmicheskoi sredy;
- na osnove raskrytiya fundamental'nyh prirodnyh zakonomernostei (prichinnoi vzaimosvyazi i vzaimoobuslovlennosti yavlenii i processov, perehoda kolichestvennyh izmenenii v kachestvennye, edinstva i vzaimodeistviya protivopolozhnostei), filosofskih polozhenii o material'nom edinstve i poznavaemosti mira, preemstvennosti nauchnyh znanii pri izlozhenii astronomicheskogo materiala o zvezdah, zvezdnyh sistemah, tumannostyah, kosmicheskoi srede i istorii ih issledovaniya;
- pri izuchenii materiala ob obrazovanii zvezd i zvezdnyh sistem kak odnogo iz proyavlenii kosmicheskih kosmogonicheskih processov.

2) Ateisticheskoe vospitanie uchashihsya v rezul'tate oproverzheniya mifa o "sotvorenii mira" (Solnechnoi sistemy, Solnca i zvezd) v svete opisaniya ih obrazovaniya kak chastnyh sluchaev sootvetstvuyushih kosmicheskih processov i pri ob'yasnenii prichin izmenenii bleska fizicheski peremennyh zvezd.

Razvivayushie: formirovanie umenii analizirovat' informaciyu, sostavlyat' klassifikacionnye shemy, ob'yasnyat' svoistva kosmicheskih ob'ektov na osnove vazhneishih fizicheskih teorii, ispol'zovat' obobshennye plany izucheniya kosmicheskih ob'ektov, kosmicheskih processov i kosmicheskih yavlenii, delat' vyvody.

 Ucheniki dolzhny znat':

- priznaki fundamental'nyh astronomicheskih ponyatii "tumannost'", "zvezdnaya sistema" i "kosmicheskaya sreda" kak otdel'nyh tipov kosmicheskih ob'ektov;
- osnovnye harakteristiki mezhzvezdnoi sredy;
- principy klassifikacii i glavnye harakteristiki osnovnyh klassov i grupp tumannostei;
- principy klassifikacii i glavnye harakteristiki osnovnyh klassov i grupp zvezdnyh sistem;
- osnovnye svedeniya o kosmicheskih processah formirovaniya zvezd i zvezdnyh sistem, o mehanizme obrazovaniya otdel'nyh zvezd, dvoinyh i kratnyh zvezd i planetnyh sistem iz veshestva diffuznyh gazopylevyh tumannostei.
- osnovnye svedeniya o kosmicheskom yavlenii izmeneniya svetimosti molodyh zvezd, osnovnyh klassah fizicheskih peremennyh zvezd: cefeidah, liridah, eruptivnyh peremennyh; prichinah pul'sacii cefeid i ispol'zovanii zavisimosti "period - svetimost'" cefeid dlya opredeleniya kosmicheskih rasstoyanii.

Ucheniki dolzhny umet': analizirovat' i sistematizirovat' uchebnyi material, ispol'zovat' obobshennye plany dlya izucheniya kosmicheskih ob'ektov, kosmicheskih processov i kosmicheskih yavlenii, sostavlyat' klassifikacionnye shemy, delat' vyvody.

Naglyadnye posobiya i demonstracii:

- fotografii, shemy i risunki zvezd, zvezdnyh sistem (dvoinyh i kratnyh zvezd, rasseyannyh i sharovyh skoplenii), temnyh i svetlyh diffuznyh tumannostei; stroeniya GMO; vzaimodeistviya GMO i galakticheskih rukavov; processov zvezdoobrazovaniya;
- diapozitivy iz slaid-fil'ma "Illyustrirovannaya astronomiya": "Zvezdy i galaktiki";
- diafil'my i fragmenty diafil'mov: "Zvezdy"; "Priroda zvezd"; "Proishozhdenie i razvitie nebesnyh tel";
- kinofil'my i kinofragmenty: "Dvoinye zvezdy"; "Peremennye zvezdy"; "Vselennaya".
- tablicy: "Zvezdy"; "Diagramma "Cvet – svetimost'"; "Dvoinye zvezdy"; "Peremennye zvezdy"; "Zvezdnye skopleniya, tumannosti, Galaktika";
- naglyadnye posobiya i TSO: nastennaya i podvizhnye karty zvezdnogo neba.

Zadanie na dom: po materialu uchebnikov:

- B.A. Voroncov-Vel'yaminova: izuchit' §§ 24 (1), 25 (1), 26; 28 (1, 2); upr. 24 (1, 2).
- E.P. Levitana: izuchit' §§ 26, 27 (1-3), 31 (2); voprosy k paragrafam.
- A.V. Zasova, E.V. Kononovicha: izuchit' §§ 25 (1, 2), 30, 31 (1); voprosy k paragrafam. 

Plan uroka

Etapy uroka	Soderzhanie	Metody izlozheniya	Vremya, min
1	Aktualizaciya astronomicheskih znanii	Beseda	3
2	Izlozhenie novogo materiala: 1) Kosmicheskaya sreda, GMO i tumannosti 2) Kosmogoniya zvezd i zvezdnyh sistem. 3) Dvoinye i kratnye zvezdy i zvezdnye skopleniya 4) Fizicheski peremennye zvezdy	Lekciya, beseda, rasskaz uchitelya	25-30
3	Zakreplenie izuchennogo materiala.	Rabota po gruppam, samostoyatel'noe reshenie zadach v tetradi	10-12
4	Podvedenie itogov uroka. Domashnee zadanie		3-5

 Metodika provedeniya uroka:

Neobhodimost' izlozheniya bol'shogo ob'ema dostatochno slozhnogo uchebnogo materiala opredelyaet metodiku provedeniya zanyatiya: lekciya, rasskaz uchitelya i na otdel'nyh uchastkah uroka – beseda.

Ucheniki dolzhny usvoit', chto process obrazovaniya zvezd yavlyaetsya odnim iz zakonomernyh etapov razvitiya nezhivoi materii. V nastoyashee vremya uchenye mogut nablyudat' pochti vse stadii zvezdoobrazovaniya v samyh raznyh usloviyah i ugolkah Metagalaktiki, sozdavat' i proveryat' komp'yuternye modeli etogo processa. Process obrazovaniya zvezd podrobno izuchen, hotya polnaya ego teoriya, vvidu slozhnosti i mnogoobraziya, eshe ne sozdana.

Urok nachinaetsya s aktualizacii uchebnogo materiala: uchenikam soobshaetsya, chto oni pristupayut k izucheniyu novogo, vazhnogo materiala o kosmicheskom processe zvezdoobrazovaniya. Mozhno vsled za etim srazu pristupit' k izlozheniyu novogo materiala, a mozhno v nebol'shoi besede proverit' znaniya uchenikov i sozdat' v klasse rabochee nastroenie, vyzvat' u uchashihsya interes k izucheniyu processa rozhdeniya zvezd.

V nachale besedy zhelatel'no sprosit' u shkol'nikov opredelenie ponyatiya "kosmicheskie processy" i (ili) napomniv ego, poprosit' perechislit' izvestnye im kosmicheskie processy (obrazovanie planetnyh sistem i planetnyh tel; sushestvovanie zvezd, planetnyh sistem i planetnyh tel). Soobshiv uchenikam, chto obrazovanie zvezd i zvezdnyh sistem tesno svyazano s evolyuciei tumannostei, mozhno poprosit' uchashihsya vspomnit', chto oni znayut o tumannostyah, dat' opredelenie etogo ponyatiya. Kommentarii-utochnenie (ispravlenie) skazannogo shkol'nikami plavno pererastaet v izlozhenie novogo materiala.

Znakomim uchenikov s ponyatiyami kosmicheskoi sredy, galakticheskih molekulyarnyh oblakov i tumannostei:

Obrazovanie zvezd nerazryvno svyazano s processami, protekayushimi v kosmicheskoi srede.

Kosmicheskoe prostranstvo chasto po oshibke otozhdestvlyayut i dazhe imenuyut "vakuum" – absolyutno pustoe bezvozdushnoe prostranstvo. Na samom dele absolyutno pustogo prostranstva v prirode ne sushestvuet. Razrezhennaya materiya, zapolnyayushaya vse prostranstvo Metagalaktiki (Vselennoi) nazyvaetsya kosmicheskoi sredoi. Ona sostoit v osnovnom iz kosmicheskogo gaza (vodoroda i geliya), kosmicheskoi pyli i vzaimodeistvuyushih s etim veshestvom magnitnyh i gravitacionnyh polei kosmicheskih tel, izluchayushih v prostranstvo elektromagnitnye volny i kosmicheskie luchi (potoki zaryazhennyh chastic). V zavisimosti ot plotnosti vydelyayutsya mezhgalakticheskaya, mezhzvezdnaya i mezhplanetnaya sreda.

Mezhzvezdnaya sreda, zapolnyayushaya prostranstvo mezhdu zvezdami v predelah galaktik (Galaktiki) i sostavlyaet do 2 % obshei massy ih vidimogo veshestva. Osnovnye ee komponenty: 1) mezhzvezdnyi razrezhennyi gaz (svyshe 99 % massy) plotnost'yu do 10^-24 kg/m³ (0,25-1 chastica/sm³ : vodorod (do 77,4 %), gelii (21 %) i drugie soedineniya (1,6 %) pri temperature ot 10 do100 K; 2) mezhzvezdnaya pyl' (do 1 % massy) plotnost'yu okolo 4× 10^-27 kg/m³: grafitovye (S₂) i silikatnye (SiO) chasticy razmerami 10^-8-10^-6 m; 3) mezhzvezdnoe magnitnoe pole napryazhennost'yu 10^-6 - 10^-5 Gs, imeyushee slozhnuyu strukturu i aktivno vzaimodeistvuyushee s mezhzvezdnym gazom, izmenyaya harakteristiki ego dvizheniya, i pyl'yu (polyarizuya svet); 4) kosmicheskie luchi vysokih energii (10¹² - 10¹⁸ eV), koncentriruyushiesya v galakticheskom diske; 5) elektromagnitnoe izluchenie zvezd i drugih kosmicheskih ob'ektov.

Svet zvezd pogloshaetsya pylevym komponentom mezhzvezdnoi sredy. V sootvetstvie s zakonami fiziki naibolee sil'no rasseivaetsya korotkovolnovaya chast' spektra elektromagnitnogo izlucheniya. Zvezdy "bledneyut" i "krasneyut" s udaleniem ot nablyudatelya: v ploskosti Galaktiki: na rasstoyanii 1000 pk ispuskaemyi zvezdoi svetovoi potok oslabevaet v 4 raza. Mezhzvezdnoe poglosheniya sveta kosmicheskoi sredoi neobhodimo uchityvat' pri raschetah kosmicheskih rasstoyanii, svetimosti i drugih harakteristik udalennyh kosmicheskih ob'ektov.

Vnutri Galaktiki mezhzvezdnaya sreda raspredelyaetsya ves'ma neravnomerno: ee plotnost' vozrastaet v ploskosti Galaktiki po napravleniyu k centru Galaktiki, dostigaya naibol'shei koncentracii v spiral'nyh vetvyah (rukavah), yadre Galaktiki i v otdel'nyh gigantskih molekulyarnyh oblakah (GMO) (ris. 44) razmerami ot 5 do 50 pk i massoi do 2× 10⁵ M¤ , vklyuchayushih v sebya sotni bolee plotnyh sgustkov - diffuznyh gazopylevyh tumannostei.

Ris. 44. Stroenie GMO - gigantskogo molekulyarnogo oblaka: 1. Teplaya "shuba" iz molekulyarnogo vodoroda tolshinoi do 50 pk, M = 105 M¤ , T = 50 K; r = 102 ch/sm3. 2. Diffuznaya obolochka (N2, ON, SO i t. d.): R = 10-100 pk, T = 10 K, M = 105 - 106 M¤ ,r = 300 chastic/sm3. 3. Krupnomasshtabnye kondensacii (diffuznye gazopylevye tumannosti): R = 1-10 pk, M = 104 M¤ , T = 20 K, r = 5× 10chastic/sm3. 4. Melkie kondensacii (temnye gazopylevye tumannosti): R = 1 pk, M = 102 -103 M¤ , T = 20K, r = 104 chastic/sm3. 5. Melkie uplotneniya (globuly): R = 0,1 pk, M = 1-102 M¤ , T = 20K, r = 105-106 chastic/sm3.

Tumannosti - tip kosmicheskih ob'ektov: prostranstvenno-obosoblennye, gravitacionno-svyazannye skopleniya gazopylevoi materii massami ot 10²⁸ do 10³⁶ kg (ot 0,1 M¤ do 10⁴ M¤ ), razmerami ot 1 do 10 pk i srednei plotnost'yu veshestva 10³ chastic/sm³. Sostoyat iz molekulyarnogo vodoroda (N₂), gidroksila (ON, NO), ugarnogo gaza (SO), policiklicheskih aromaticheskih gidrouglerodov (naftalina, pirena i dr.) i svyshe 70 drugih neorganicheskih (NO, SO, SiO, HCN, CH, H₂O, CH₃) i organicheskih (HC₁₁N, HC₃N, murav'inoi i uksusnoi kisloty, dimetilovogo, etilovogo i drugih spirtov, CH₂OH, (CH₃)₂O, benzola S₆N₆ i drugih soedinenii, obrazuyushihsya na poverhnosti pylinok pri ih stolknovenii mezhdu soboi i v rezul'tate ionizacii ul'trafioletovym izlucheniem blizkih zvezd i kosmicheskimi luchami, s uvelicheniem koncentracii slozhnyh molekul vnutri globul.

Vse sovremennye tumannosti soderzhat pyl' i gaz pochti v odinakovoi proporcii. Uslovno vydelyayutsya pylevye ili otrazhatel'nye tumannosti, osveshaemye blizkimi molodymi zvezdami klassov V5-V9 i gazovye - svetlye, samosvetyashiesya (emissionnye), pereizluchayushie izluchenie tol'ko chto sformirovavshihsya molodyh goryachih zvezd vnutri tumannosti. Na ih fone vydelyayutsya temnye, pogloshayushie izluchenie, bolee plotnye tumannosti razmerami do 1 pk, massoi 10²-10³ M¤ i srednei plotnost'yu do 10⁴ chastic/sm³. Vnutri nih nablyudayutsya melkie uplotneniya, sgustki - globuly razmerami do 0,1 pk, massoi 1-10 M¤ i plotnost'yu 10⁵-10⁶ chastic/sm³, v kotoryh formiruyutsya zvezdy.

Formirovanie ponyatiya o "massovom" zvezdoobrazovanii v GMO pri ih prohozhdenii skvoz' spiral'nye galakticheskie rukava mozhno organichno svyazat' s formirovaniem ponyatiya o zvezdnyh sistemah – zvezdnyh associaciyah i skopleniyah:

V nashei Galaktike i drugih galaktikah processy zvezdoobrazovaniya proishodyat v oblastyah s naibol'shei koncentraciei kosmicheskoi sredy. 75 % zvezd obrazuyutsya vblizi ploskosti galakticheskogo diska v spiral'nyh rukavah Galaktiki, 15% v GMO v "mezhrukavnom" prostranstve i 10 % vblizi centra Galaktiki. Na cvetnyh fotografiyah horosho zametno, chto bol'shinstvo molodyh goryachih zvezd klassov A, O i V sosredotocheno v ploskosti galakticheskih diskov, v spiral'nyh vetvyah i vblizi centra galaktik.

Ris. 45. Prohozhdenie GMO i zvezd skvoz' spiral'nye rukava

Vvidu togo, chto srednyaya plotnost' kosmicheskogo veshestva v spiral'nyh rukavah vyshe, chem v okruzhayushem prostranstve, oni obladayut uvelichennym na 5-10 % gravitacionnym potencialom: vblizi svoih granic rukava prityagivayut veshestvo, soobshaya emu dopolnitel'noe uskorenie (pri priblizhenii k nim - polozhitel'noe, pri udalenii - otricatel'noe) (ris. 45).

Zvezdy i drugie massivnye, plotnye i sravnitel'no nebol'shie po razmeram ob'ekty prohodyat skvoz' rukava, pochti ne vzaimodeistvuya s ih veshestvom.

Ris. 46. Formirovanie zvezd v galakticheskom molekulyarnom oblake: 1. Rozhdaetsya zvezda klassa O, V. 2. Izluchenie zvezdy razrushaet molekuly gaza i formiruet udarnuyu volnu, szhimayushuyu gaz v oblake. 3. Na krayu oblaka voznikaet "voldyr'", a volna szhatiya pronikaet vnutr' oblaka i sposobstvuet vozniknoveniyu zarodyshei zvezd. 4. Krai oblaka razryvaetsya, proishodit vybros ionizirovannogo gaza  ("effekt shampanskogo"), kondensaciya v volne uplotneniya szhimaetsya, obrazuya novye protozvezdy

Stolknovenie GMO s veshestvom galakticheskogo rukava vedet k vozniknoveniyu udarnoi volny, rezkomu rostu plotnosti i temperatury veshestva na granice stolknoveniya, rasprostranyayusheisya vnutr' gazovogo oblaka, szhimayushei ego, narushayushei usloviya ravnovesiya i iniciiruyushei vozniknovenie zvezd (ris. 46).

Vozniknovenie kazhdoi novoi zvezdy porozhdaet v oblake udarnuyu volnu, szhimayushuyu gaz i sposobstvuyushuyu vozniknoveniyu novyh zvezd. Process zvezdoobrazovaniya prodolzhaetsya, poka na poyavlenie novyh zvezd ne budet izrashodovana bol'shaya chast' veshestva oblaka (tumannosti) i plotnost' ego ne upadet nizhe opredelennogo predela.

Tak obrazuyutsya gruppy iz desyatkov, rezhe - soten i tysyach molodyh zvezd - zvezdnye associacii razmerami ot 100 do 600 sv. let vozrastom do 10⁶-10⁷let. OV-associacii soderzhat bol'shoe chislo yunyh goryachih massivnyh golubyh, golubovato-belyh i belo-golubyh zvezd. T-associacii sostoyat iz malomassivnyh zvezd, eshe ne dostigshih glavnoi posledovatel'nosti i nahodyashihsya na zavershayushei stadii gravitacionnogo szhatiya; sredi nih mnogo nepravil'nyh peremennyh (izmenyayushih svoyu svetimost') zvezd tipa T Tel'ca. Chast' zvezdnyh associacii, imeyushih bol'shie razmery i nizkuyu prostranstvennuyu plotnost' zvezd, rasseivaetsya v prostranstve otdel'nymi zvezdami; iz bolee plotnyh associacii s techeniem vremeni obrazuyutsya ne imeyushie pravil'nyh ochertanii rasseyannye zvezdnye skopleniya razmerami do 20 sv. let i sostoyashie iz desyatkov i soten zvezd glavnoi posledovatel'nosti - gravitacionno-svyazannye sistemy zvezd, peremeshayushiesya v prostranstve kak edinoe celoe, sosredotochennye v osnovnom vblizi ploskosti Galaktiki.

Znachitel'noe chislo molodyh zvezdnyh associacii i rasseyannyh zvezdnyh skoplenii ob'edinyayutsya v zvezdnye kompleksy razmerami 500-1000 pk vozrastom do 50-100 millionov let.

Vozmozhno, evolyuciya drevneishih zvezdnyh skoplenii i associacii privela k obrazovaniyu sharovyh zvezdnyh skoplenii - imeyushih pravil'nuyu sfericheskuyu formu gravitacionno-svyazannyh sistem razmerami do 300 sv. let, sostoyashih iz desyatkov tysyach zvezd vozrastom 12-14 mlrd. let. V nashei Galaktike 147 sharovyh zvezdnyh skoplenii.

Vne spiral'nyh rukavov "spuskovym mehanizmom" zvezdoobrazovaniya mogut stat' udarnye volny pri vzryvah blizkih zvezd, stolknoveniya oblakov mezhdu soboi, zvezdnyi veter blizkih golubyh sverhgigantov i t. d.

V nastoyashee vremya nekotorye uchenye polagayut, chto mnogoobrazie fizicheskih harakteristik zvezd obuslavlivaetsya, pomimo prochego, raznoobraziem uslovii ih formirovaniya: nachal'noi massoi, himicheskim sostavom, plotnost'yu oblaka, moshnost'yu vozdeistviya udarnyh voln i t. d. Novorozhdennye zvezdy individual'ny kak lyudi i mnogie ih nih podobno brat'yam i sestram, nesut "materinskie" cherty. Na zvezdy kak na lyudei nakladyvaet svoi otpechatok epoha i mesto, gde oni rodilis' i prozhili svoyu zhizn'.

Dalee rassmatrivaetsya process obrazovaniya zvezdy v nedrah gazopylevoi tumannosti. Stepen' podrobnosti i teoretizacii izlozheniya materiala opredelyaetsya zainteresovannost'yu uchashihsya i urovnem ih fiziko-matematicheskoi podgotovki.

Formirovanie ponyatii o vozniknovenii zvezd, planetnyh tel i ih sistem mozhet osnovyvat'sya na shodstve uslovii protekaniya dannyh kosmicheskih processov, svyazannyh s evolyuciei gazovyh (gazopylevyh) oblakov - tumannostei s ih gravitacionnoi i termohimicheskoi nestabil'nost'yu, privodyashei k gravitacionnomu szhatiyu oblakov do predelov, opredelyaemyh deistviem sil, uravnoveshivayushih deistvie sil tyagoteniya.

V zavisimosti ot nachal'noi massy kosmicheskih oblakov voznikayut ob'ekty:

- pri M £ 10² - 10⁵ M¤ (10³² - 10³⁵ kg) - zvezdnye skopleniya i associacii;
- pri M £ 0,1 - 10² M¤ (10²⁹ - 10³² kg) - obrazuyutsya zvezdy;
- pri M £ 0,01 - 0,1 M¤ (10²⁷ - 10²⁹ kg) - planetnye sistemy.

Harakteristiki voznikayushih ob'ektov opredelyayutsya drugimi osnovnymi harakteristikami szhimayushihsya oblakov: razmerami, odnorodnost'yu stroeniya, plotnost'yu, temperaturoi i himicheskim sostavom, skorost'yu vrasheniya, nalichiem magnitnogo polya i t.d. Neodnorodnost' raspredeleniya veshestva vnutri oblaka vedet k ego raspadu na otdel'nye, samostoyatel'no szhimayushiesya i sravnitel'no slabo svyazannye mezhdu soboi fragmenty - komponenty kosmicheskih sistem. Sleduet obratit' vnimanie uchenikov na to, chto umen'shenie razmerov i povyshenii prostranstvennoi plotnosti zvezdnyh skoplenii po sravneniyu s porozhdayushimi ih zvezdnymi associaciyami yavlyaetsya sledstviem vzaimnogo prityazheniya zvezd.

Zhelatel'no oznakomit' uchashihsya s 2-3 razlichnymi scenariyami obrazovaniya ob'ektov naibolee rasprostranennyh klassov kosmicheskih tel i ih sistem, obobshaya izuchennyi material pri postroenii poyasnitel'nyh shem.

Pervyi variant sootvetstvuet prosteishim usloviyam obrazovaniya kosmicheskih ob'ektov pri minimal'nom nabore vozmozhnyh fizicheskih harakteristik oblaka (M; R; r ; T), odnorodnosti oblaka i otsutstvii u nego vrasheniya i magnitnogo polya.

Vo vtorom variante obrazovaniya ob'ekta v kachestve dopolnitel'nogo faktora vystupaet vrashenie oblaka vokrug svoei osi.

V tret'em variante rassmatrivaetsya vozniknovenie ob'ekta pri nalichii 2 - 3 dopolnitel'nyh faktorov (vrashenie oblaka; neodnorodnost' oblaka; nalichie magnitnogo polya i t.d.).

V klassah so slabouspevayushimi uchenikami, v klassah s obychnym urovnem fiziko-matematicheskoi podgotovki uchenikov i pri nedostatke uchebnogo vremeni mozhno ogranichit'sya kachestvennym ob'yasneniem processov obrazovaniya kosmicheskih ob'ektov po shemam ris. 47: glavnoe dlya uchitelya - dobit'sya ponimaniya shkol'nikami uslovii, osnovnyh svoistv i mehanizma obrazovaniya kosmicheskih ob'ektov.

Ris. 47. Zvezdoobrazovanie

V fiziko-matematicheskih klassah i na fakul'tativnyh zanyatiyah material mozhet izlagat'sya bolee podrobno i matematizirovano, s ispol'zovaniem podrobnyh shem i modelei (s. 48-50):

V rezul'tate gravitacionnoi neustoichivosti gazopylevyh tumannostei proishodit ih posledovatel'naya fragmentaciya (delenie) na vse bolee melkie i plotnye sgustki veshestva vplot' do ob'ektov massoi 0,01 M¤ . Formirovanie protozvezd v nedrah globul nachinaetsya s gravitacionnogo szhatiya melkih uplotnenii (temnyh tumannostei), kogda ih razmery i massa stanovitsya vyshe kriticheskogo znacheniya:

, , gde R – universal'naya gazovaya postoyannaya, T i r - temperatura i plotnost' gaza, m_H - massa atoma vodoroda; M_{kr »} 0,46-10 M¤ .

Ris. 48. Formirovanie zvezd

Vremya polnogo gravitacionnogo szhatiya protozvezdnogo oblaka t zavisit ot ego nachal'noi plotnosti i sostavlyaet: let. Chem vyshe nachal'naya plotnost' gaza i nizhe ego temperatura, tem men'she massa protozvezdy, no tem bystree ona prevrashaetsya v normal'nuyu zvezdu. V nedrah globul vnachale formiruyutsya zvezdy glavnoi posledovatel'nosti, i lish' pozzhe (esli zapasy gaza eshe ne ischerpany) zvezdy–giganty spektral'nyh klassov O i V (na 1 massivnuyu zvezdu prihoditsya 200-300 normal'nyh zvezd). Krupnye T-associacii so vremenem prevrashayutsya v OV-associacii.

Rassmotrim formirovanie zvezd v oblake (uplotnenii) massoi 1 M¤ , na kotoroe ne deistvuet vneshnie sily, a vnutri oblaka deistvuet lish' gravitaciya i davlenie gaza (ris. 47).

V nachale szhatiya oblako imeet razmery 2× 10⁶ R¤ , srednyuyu plotnost' 10^-19 g/sm³ i temperaturu 15 K. Ono neprozrachno dlya vidimogo, no prozrachno dlya unosyashego teplo infrakrasnogo izlucheniya. Szhatiya proishodit izotermicheski. Vremya svobodnogo padeniya chastic k centru oblaka - okolo 0,2 milliona let. Vskore posle nachala szhatiya plotnost' v oblake stanovitsya neodnorodnoi, sil'no uvelichivayas' k centru. Cherez 260000 let central'naya chast' stanovitsya iz-za uvelichivsheisya plotnosti veshestva neprozrachnoi dlya teplovogo izlucheniya i nagrevaetsya do 200 K. Obrazuetsya yadro massoi 0,05 M¤ i radiusom 100 R¤ . Veshestvo oblaka prodolzhaet styagivat'sya k centru i padaet na yadro so skorost'yu 1 km/s.

Yadro medlenno szhimaetsya, uplotnyaetsya, razogrevaetsya do 2000 K. Nachinaetsya raspad molekul vodoroda i ionizaciya atomov. Davlenie gaza v centre yadra rezko padaet i ono szhimaetsya do razmerov 1R¤ . Novoe yadro imeet massu okolo 0,001 M¤ i temperaturu 2× 10⁴ K. Skorost' padeniya veshestva na nego dostigaet 100 km/s.

Plotnost' v centre protozvezd svyazana s ih massoi: . Chem nizhe plotnost', tem prozrachnee veshestvo dlya izlucheniya: u massivnyh protozvezd dlya otvoda tepla iz central'nyh zon dostatochno izlucheniya i u goryachih zvezd-gigantov formiruetsya luchistoe yadro, a konvektivnaya zona otsutstvuet; zvezdy s massami menee 3 M¤ imeyut zonu konvekcii, uvelichivayushuyusya s umen'sheniem massy zvezdy.

Protozvezda imeet radius 2 R¤ s temperaturoi v centre 2× 10⁵ K, a na poverhnosti 3× 10³ K. Ona stanovitsya vidimoi v radiodiapazone (opticheskoe i infrakrasnoe izluchenie polnost'yu pogloshaetsya vneshnei obolochkoi, razogrevayusheisya do neskol'kih soten kel'vin). Izluchenie i potoki chastic protozvezdy intensivno tormozyat i "sduvayut" v prostranstvo ne uspevshee upast' na yadro veshestvo oblaka, - tem sil'nee, chem bol'she nachal'naya massa oblaka. Massa zvezdy vsegda men'she massy ishodnoi "roditel'skoi" tumannosti: iz oblaka massoi 150 M¤ poluchaetsya zvezda massoi 65 M¤ ; iz oblaka massoi 1 M¤ poluchaetsya zvezda massoi 0,8-0,9 M¤ .

Poslednii etap evolyucii protozvezdy - medlennoe szhatie, poka temperatura v ee nedrah ne dostignet 6× 10⁶ K i vsled za bystrym "vygoraniem" izotopov litiya i berilliya nachnutsya termoyadernye reakcii prevrasheniya vodoroda v gelii. Szhatie zvezdy prodolzhaetsya do ustanovleniya gidrostaticheskogo ravnovesiya mezhdu silami gravitacionnogo szhatiya i luchistogo davleniya, vyrazhaemogo formuloi: . Tak rozhdayutsya zvezdy.

Chem bol'she ih massa, tem bystree zakanchivaetsya poslednee szhatie:

Termoyadernye reakcii v nedrah golubyh gigantov nachinayut protekat' uzhe cherez sotni tysyach let.

Zvezdy solnechnoi massy stanovyatsya zvezdami glavnoi posledovatel'nosti za 50 millionov let; v hode differenciacii vnutrennego stroeniya v vozraste 2 milliona let v ih nedrah formiruyutsya zony luchistogo perenosa. Molodye zvezdy otlichayutsya povyshennoi magnitnoi aktivnost'yu: ih magnitnye polya otchasti zahvatyvayutsya iz protozvezdnogo oblaka, no v osnovnom porozhdayutsya gidromagnitnym dinamo moshnoi konvektivnoi zony. Oni zamedlyayut iznachal'no dovol'no vysokuyu skorost' vrasheniya zvezd (10-25 km/s) i vzaimodeistvuyut s veshestvom protoplanetnyh diskov.

Zvezdy-karliki massoi 0,08 M¤ "vyhodyat na glavnuyu posledovatel'nost'" za 15 milliardov let.

Protozvezdy s massoi menee 0,065 M¤ nikogda ne stanovyatsya nastoyashimi zvezdami: davlenie vyrozhdennogo gaza v yadre ostanavlivaet ego szhatie pri nagreve do T » 2,5× 10⁶ K, zadolgo do znacheniya temperatury, neobhodimogo dlya protekaniya termoyadernyh reakcii.

Takie ob'ekty nazyvayutsya korichnevymi karlikami. V klassifikacii kosmicheskih tel oni zanimayut promezhutochnoe polozhenie mezhdu planetnymi telami i zvezdami.

Ris. 49

Vydelyayut 2 klassa korichnevyh karlikov. Massa L–karlikov sostavlyaet 7× 10²⁸– 10²⁹ kg, temperatura fotosfery ot 1000 K do 2200 K; v ih spektrah nablyudayutsya linii poglosheniya shelochnyh metallov KI, NaI, RbI, CsI,a molekulyarnye polosy sil'no oslableny. T-karliki obladayut men'shei massoi, temperatury ih fotosfer ne prevyshayut 1000 K; iz linii poglosheniya shelochnyh metallov v spektrah vidny lish' linii RbI, CsI, molekulyarnye polosy pochti otsutstvuyut. V atmosferah korichnevyh karlikov mnogo molekulyarnogo vodoroda i pyli. Maksimum energii krasnye karliki izluchayut v infrakrasnom diapazone dlin voln elektromagnitnogo izlucheniya. Molodye korichnevye karliki imeyut temno-krasnyi cvet i pohozhi po vneshnemu vidu na krasnye karliki, s vozrastom oni temneyut i stanovyatsya pohozhimi na planety-giganty. Razmery korichnevyh karlikov sostavlyayut okolo 150000 km i malo zavisyat ot massy: ee uvelichenie vedet lish' k vozrastaniyu srednei plotnosti, dostigayushei v centre korichnevyh karlikov 7× 10⁴ kg/sm³.

"Novorozhdennye" zvezdy stanovyatsya vidimymi posle togo, kak rasseetsya okruzhavshaya ih gazopylevaya obolochka. Inogda nagrevaemyi gaz ravnomerno i simmetrichno rasshiryaetsya v prostranstve vokrug zvezdy, no chashe, osobenno u massivnyh zvezd proishodit istechenie gaza uzkimi potokami (ob'ektami Herbiga-Aro) so skorost'yu do 100-150 km/c: veroyatno, gazovye strui fokusiruyutsya protoplanetnymi diskami (ris. 49).

Pri vyhode zvezdy na glavnuyu posledovatel'nost' prohodyashie v ee nedrah processy mogut vyzvat' izmeneniya nekotoryh osnovnyh fizicheskih harakteristik zvezd i obuslovit' ih pul'sacii, nablyudaemye kak periodicheskaya peremennost' bleska.

"Ideal'noe" formirovanie zvezd v hode gravitacionnogo szhatiya protozvezdnogo oblaka bez vliyaniya kakih-libo drugih faktorov proishodit kraine redko: tak voznikayut zvezdy-giganty klassov O i V, vrashayushihsya vokrug svoei osi so skorost'yu 300-500 km/s za schet nerazdelennogo, vnachale nichtozhno malogo momenta impul'sa oblaka.

V real'nyh usloviyah na obrazovanie zvezd okazyvaet vliyanie mnozhestvo razlichnyh faktorov. Rol' rasprostranyayushihsya v gazovom oblake udarnyh voln uzhe upominalas'. Bol'shoe znachenie mozhet imet' teplovaya neustoichivost' veshestva oblaka, vrashenie oblaka vokrug svoei osi i nalichie u nego magnitnogo polya (ris. 50).

Ris. 50. Formirovanie zvezd i zvezdnyh sistem

Szhimayusheesya po deistviem gravitacii iznachal'no vrashavsheesya oblako massoi 1 M¤ i radiusom 10⁴ R¤ uskoryaet svoe vrashenie. Na lyubuyu chasticu v oblake deistvuyut sila gravitacii, napravlennaya k ego centru, i centrobezhnaya sila, imeyushaya protivopolozhnoe napravlenie. Chem vyshe plotnost' veshestva i chem men'she razmery oblaka, tem bystree ono vrashaetsya, tem bol'she stanovitsya znachenie centrobezhnoi sily, prepyatstvuyushei szhatiyu oblaka v ploskosti vrasheniya. Proporcional'no szhatiyu usilivaetsya i magnitnoe pole oblaka. Oblako splyushivaetsya v disk tolshinoi 1/8 radiusa oblaka; veshestvo padaet vdol' osi vrasheniya oblaka, celikom skaplivaetsya v diske i perestaet padat' k ego centru.

V etot moment pod deistviem usilivshegosya magnitnogo polya, za schet turbulentnyh (vihrevyh) dvizhenii veshestva v oblake ili drugih prichin mozhet proizoiti razdelenie momenta impul'sa veshestva.

Esli skorost' vrasheniya oblaka byla velika, ono mozhet razorvat'sya na dva (ili znachitel'no rezhe tri i bolee) pochti ne vrashayushihsya, primerno odinakovyh po masse fragmenta. Kazhdyi iz nih szhimaetsya zatem pod deistviem gravitacii v protozvezdu. Tak obrazuyutsya mnogie tesnye dvoinye i kratnye zvezdnye sistemy, komponenty kotoryh obrashayutsya vokrug obshego centra tyazhesti i peremeshayutsya v prostranstve kak edinoe celoe. Po vysheopisannomu scenariyu formiruyutsya mnogie dvoinye zvezdnye sistemy s massoi komponent 0,5-10 M¤ i periodom obrasheniya svyshe 25^d.

Chasto razdeleniya momenta impul'sa mezhdu vneshnimi i vnutrennimi zonami protozvezdnogo oblaka ne proishodit. Pri dal'neishem ego szhatii centrobezhnaya sila prevyshaet silu gravitacii i central'naya chast' oblaka "rassasyvaetsya". Obrazuetsya gazopylevoi tor (kol'co) s naibol'shei plotnost'yu veshestva na rasstoyanii 68 a.e. ot osi vrasheniya, gde centrobezhnaya i gravitacionnaya sily uravnoveshivayut drug druga. Spustya vsego 10000 let v rezul'tate dinamicheskih processov v tore razvivayutsya dva, rezhe tri i bolee, uplotneniya veshestva, prityagivayushie k sebe gaz i pyl' vnutri tora. Oni szhimayutsya pod deistviem gravitacii i spustya 50000 let prevrashayutsya v protozvezdy. Tak voznikayut tesnye dvoinye sistemy s massoi komponent 0,8-1,5 M¤ i periodom obrasheniya okolo 1-1,5^d, a takzhe sistemy s massoi komponent 2,5-8 M¤ i periodom obrasheniya svyshe 4^d.

Mehanizmom obrazovaniya dvoinyh i kratnyh zvezdnyh sistem so sravnitel'no bol'shimi rasstoyaniyami mezhdu komponentami i sushestvennymi razlichiyami v ih masse i drugih harakteristikah yavlyaetsya vzaimodeistvie protozvezd, molodyh zvezd i protoplanetnyh diskov. V rezul'tate prilivnogo vzaimodeistviya zvezdy mogut, teryaya kineticheskuyu energiyu, ob'edinyat'sya v pary, a protoplanetnye diski - obretat' naklon k ih osi vrasheniya.

Po ocenkam raznyh uchenyh, 50-80 % zvezd v Galaktike obrazuyut dvoinye sistemy, i ot 5 % do 30 % - vhodit v sostav kratnyh sistem, sostoyashih iz 3 i bolee zvezd.

Esli osnovnaya chast' momenta impul'sa sravnitel'no medlenno vrashavshegosya protozvezdnogo oblaka peredaetsya vneshnim zonam, soderzhashim okolo 1% ego massy, oni stanut vrashat'sya eshe bystree i budut bystro szhimat'sya; a vnutrennie, obrazuyushie yadro oblaka zony (99% ego massy) prekrashayut ili sil'no zamedlyayut svoe vrashenie i szhimayutsya dalee po deistviem sil gravitacii, obrazuya protozvezdu tak, kak eto bylo opisano v pervoi modeli. Tak obrazuyutsya obladayushie planetnymi sistemami odinochnye zvezdy klassov G, K, M, vrashayushiesya vokrug svoei osi so skorost'yu do 50 km/s (do 30 % zvezd Galaktiki).

V poslednie gody sovremennaya teoriya zvezdoobrazovaniya podtverdilas' obnaruzheniem neskol'kih desyatkov formiruyushihsya dvoinyh i odinochnyh protozvezd vozrastom 10³ - 10⁴ let.

Na zavershayushem etape uroka voznikaet vozmozhnost' oznakomit' uchashihsya s fizicheskimi peremennymi zvezdami, ih osnovnymi klassami, prichinami i harakterom izmeneniya svetimosti.

Poskol'ku prichinami izmeneniya bleska fizicheskih peremennyh zvezd yavlyaetsya izmenenie ih poverhnostnoi temperatury i razmerov, izuchenie dannogo materiala sposobstvuet formirovaniyu ponyatiya "svetimost'". Sleduet obratit' vnimanie uchashihsya na obshnost' (universal'nost') primeneniya zakonov fiziki k opisaniyu kachestvenno razlichnyh yavlenii i processov: tak, zavisimost' mezhdu cvetom (temperaturoi) i periodom kolebanii cefeid mozhet byt' opisana pri pomoshi uravneniya kolebanii matematicheskogo mayatnika.

Fizicheskie peremennye zvezdy

Slozhnost' fizicheskih processov, proishodyashih v nedrah zvezd na nachal'nyh i konechnyh etapah ih evolyucii delaet neustoichivymi ryad ih vazhneishih harakteristik: razmery, svetimost', temperaturu i t. d., v rezul'tate chego zemnye nablyudateli registriruyut izmeneniya bleska etih zvezd.

Zvezdy, peremennost' bleska kotoryh obuslovlena proishodyashimi v ih nedrah processami, nazyvayutsya fizicheskimi peremennymi. V zavisimosti ot haraktera peremennosti ih razdelyayut na neskol'ko grupp.

Pul'siruyushie peremennye ispytyvayut plavnye i nepreryvnye izmeneniya bleska, svyazannye s kolebaniyami ih radiusov i poverhnostnyh temperatur okolo nekotorogo srednego znacheniya. Pri sfericheski-simmetrichnyh pul'saciyah zvezda periodicheski szhimaetsya i rasshiryaetsya, sohranyaya formu shara; pri ne radial'nyh kolebaniyah ona prinimaet formu to vytyanutogo, to splyusnutogo ellipsoida (ris. 51).

V prosteishem sluchae ravnomernoe szhatie zvezdy so vseh storon privodit k vozrastaniyu gazovogo davleniya v nedrah zvezdy. Vozrosshee davlenie budet "rastalkivat'" zvezdnoe veshestvo i diametr zvezdy prevysit ee ravnovesnoe znachenie, posle chego sila tyazhesti okazhetsya bol'she davleniya gaza i budet vozvrashat' ego v napravlenii centra zvezdy: zvezda nachnet pul'sirovat'. Period kolebanii zvezdy pri tom ili inom vide pul'sacii opredelyaetsya v osnovnom srednei plotnost'yu veshestva r _cr (polnoi massoi i razmerami zvezdy): .

Pul'sacii zvezd mogut vyzvat' proishodyashie v ih nedrah processy pri vyhode zvezd na glavnuyu posledovatel'nost'. Takovy cefeidy i liridy.

Cefeidy (zvezdy klassov F i G) regulyarno izmenyayut svoi blesk s amplitudoi ot 0,5^m do 1,5^m v techenie ot 1-3 do 11-30 sutok. Tak, d Cefeya izmenyaet blesk ot 3,5^m do 4,3^m s periodom 5,37 sutok. Srednii radius zvezdy (okolo 30 R¤ ) to uvelichivaetsya, to umen'shaetsya na 7 % (1,4× 10⁶ km), vmeste s nim izmenyaetsya temperatura zvezdy i ee spektral'nyi klass. Takoi rezhim kolebanii "obychnyh" cefeid nazyvaetsya fundamental'nym. U "anomal'nyh" cefeid (takih, kak Polyarnaya zvezda) vneshnie i vnutrennie sloi atmosfery koleblyutsya v protivofaze - rezhime pervogo obertona. Chem vyshe svetimost' cefeidy, tem bol'she period izmeneniya bleska R: blagodarya etomu mozhno, izmeniv R, opredelit' rasstoyanie do zvezdy ili gruppy zvezd v kotoroi ona nahoditsya (ris. 52-53), - poetomu cefeidy nazyvayut "mayakami Vselennoi". V nastoyashee vremya v Galaktike izvestno bolee 700 cefeid.

Ris. 51 Pul'sacii zvezd

Ris. 52. Krivaya bleska zvezdy d Cefeya

Ris. 53. Zavisimost' "period-svetimost'"
dlya pul'siruyushih peremennyh zvezd

Liridy - zvezdy-giganty rannih spektral'nyh klassov pul'siruyut s periodom 0,05-1,2 sutok s amplitudami ot 0,5^m do 2^m.

Sushestvuyut i drugie vidy pul'siruyushih peremennyh.

U vzryvayushihsya (eruptivnyh) peremennyh izmeneniya bleska svyazany s vnezapnym vydeleniem energii v rezul'tate vzryvopodobnyh processov, svyazannyh s razlichnymi vybrosami veshestva iz zvezd. Takovy molodye peremennye zvezdy tipa T Tel'ca, UV Kita, i dr., a takzhe starye Novye i novopodobnye zvezdy.

Nekotoraya nebol'shaya peremennost' fizicheskih harakteristik, vidimo, svoistvenna vsem zvezdam na protyazhenie vsei ih evolyucii. K gruppe takih yavlenii otnositsya solnechnaya aktivnost', analogi kotoroi obnaruzheny u soten zvezd pozdnih spektral'nyh klassov. U otdel'nyh zheltyh, oranzhevyh zvezd i krasnyh karlikov pyatna pokryvayut do 30-40 % ploshadi poverhnosti (u Solnca – do 0,5 %), chto vyzyvaet bolee chem 10 % kolebaniya bleska.

Zvezdy s prosmatrivayusheisya, no sil'no narushayusheisya periodichnost'yu bleska (v osnovnom, giganty i sverhgiganty pozdnih spektral'nyh klassov) nazyvayut polupravil'nymi peremennymi. Nepravil'nye peremennye zvezdy izmenyayut blesk bez priznakov periodichnosti. Prichinami izmeneniya bleska mozhet byt' istechenie veshestva s obrazovaniem kolec i diskov v ekvatorial'noi oblasti bystrovrashayushihsya zvezd (g Kassiopei i drugie).

Sushestvovanie zavisimosti mezhdu svetimost'yu i periodom izmeneniya bleska cefeid dala astronomam novyi sposob izmereniya ne tol'ko mezhzvezdnyh, no dazhe mezhgalakticheskih rasstoyanii. Opredeliv iz nablyudenii blesk i period ego izmeneniya, mozhno po grafiku zavisimosti "period-svetimost'" dlya cefeid (ris. 53) opredelit' svetimost' zvezdy, a zatem po formule: , gde m - vidimyi blesk; M - absolyutnaya zvezdnaya velichina cefeidy, opredelit' rasstoyanie do nee ili do gruppy zvezd, v kotoroi ona nahoditsya (r).

Izuchennyi material zakreplyaetsya pri vypolnenii zadanii uprazhneniya 16.

Uprazhnenie 16:

1. Zapolnite tablicu 13 "Kosmicheskie ob'ekty", vklyuchiv v nee material o kosmicheskoi srede i tumannostyah:

Tablica 13

Kosmicheskie ob'ekty	Massa, kg	Razmery, m	Plotnost' g/sm3	Himicheskii sostav	Osobennosti energetiki	Osobennosti proishozhdeniya

V kachestve obrazca uchitel' dolzhen imet' v vidu dannye tablicy 1 (pervaya kniga posobiya). Vnachale ucheniki dolzhny opredelit' priznak, po kotoromu oni budut klassificirovat' dannye kosmicheskie ob'ekty (plotnost'). V hode raboty ucheniki vydelyayut kosmicheskuyu sredu kak tip kosmicheskih ob'ektov, a mezhplanetnuyu, mezhzvezdnuyu i mezhgalakticheskuyu sredu kak ee sostavlyayushie, klassy kosmicheskih tel i zapolnit' sootvetstvuyushie stroki tablicy (dannyh o mezhplanetnoi srede berutsya iz temy "Planetnye tela i planetnye sistemy"); dlya svedenii o mezhgalakticheskoi srede, izuchaemoi v sleduyushei teme, ostavlyaetsya pustaya stroka.

Analogichno zapolnyayutsya stroki, sootvetstvuyushie svedeniyam pro tumannosti. Vydelyayutsya osnovnye priznaki dlya klassifikacii ob'ektov (massa, razmery, plotnost' i t.d.); interesno predlozhit' neskol'kim gruppam uchenikov razlichnye osnovaniya klassifikacii, a potom sravnit' rezul'taty. Proizvodyat klassifikaciyu: tip (tumannosti) – klassy (GMO i diffuznye gazopylevye) – gruppy (svetlye (gazovye) i temnye (pylevye), protozvezdnye tumannosti, globuly, protozvezdy). Dalee iz uchebnika, posobiya, lekcii vypisyvayutsya sootvetstvuyushie dannye.

2. Sostav'te obshuyu klassifikacionnuyu shemu "Zvezdnye sistemy" (ris. 54):

Ris. 54

3. Zapolnite tablicu 14 "Zvezdnye sistemy":

Tablica 14

Kosmicheskie sistemy	Massa, kg	Razmery, m	Sostav	Osobennosti

V kachestve obrazca uchitel' imeet v vidu dannye tablicy 2 iz pervoi knigi posobiya. Dal'neishaya rabota proizvoditsya kak v predydushem uprazhnenii: vydelyayutsya osnovaniya dlya klassifikacii (massa, razmery, sostav, slozhnost' struktury i t.d.); tip (zvezdnye sistemy), klassy i gruppy (odinochnye zvezdy s planetnymi sistemami; dvoinye i kratnye zvezdy; zvezdnye O- i T-associacii; rasseyannye i sharovye zvezdnye skopleniya) kosmicheskih ob'ektov; zapolnyayutsya sootvetstvuyushie stroki.

Zamechaniya, rekomendacii i dopolneniya k metodike provedeniya uroka:

 Osnovnye polozheniya stat'i L.P. Surkova, N.V. Lisina "Elementy problemnosti pri obuchenii astronomii v pedagogicheskom institute" mogut ispol'zovat'sya na urokah astronomii v fiziko-matematicheskih klassah i na fakul'tativnyh zanyatiyah. Avtory predlagayut sleduyushuyu shemu stroeniya problemnoi lekcii po teme "Cefeidy":

1. Ishodnye dannye: krivaya izmeneniya bleska d Cefeya; istoriya ee izucheniya Dzh. Gudraikom.
2. Postanovka problemy: pochemu zvezdy tipa d Cefeya izmenyayut svoi blesk?
3. Obshee napravlenie poiska resheniya: rezul'taty issledovaniya spektrov etih zvezd; postroenie krivoi luchevyh skorostei cefeid.
4. Razbivka problemy na podproblemy. Reshenie problemy mozhet idti po 2 putyam: I gipoteza: cefeidy – eto tesnye dvoinye zvezdy, obrashayushiesya po ellipticheskim orbitam, prichem spektr bolee slabogo komponenta ne obnaruzhivaetsya (A.A. Belopol'skii, 1894 g.). II gipoteza cefeidy – eto pul'siruyushie peremennye zvezdy: pri pul'sacii izmenyayutsya radius i temperatura zvezdy, chto privodit k izmeneniyu svetimosti i vidimogo bleska (N.A. Umov, 1896 g.).
5. Proverka I gipotezy: ocenka radiusov komponent po izvestnym svetimostyam i spektral'nym klassam; ocenka bol'shih poluosei orbit po III zakonu Keplera.
6. Analiz rezul'tatov proverki I gipotezy. Ona neverna, t.k. esli schitat' cefeidy spektral'no-dvoinymi, to bol'shie poluosi ih orbit dolzhny byt' v 10 raz men'she radiusa samih zvezd (H. Shepli, 1914 g.).
7. Proverka II gipotezy: vyvod formuly dlya perioda pul'sacii cefeid; zavisimosti "period – srednyaya plotnost'", "period – svetimost'", "period – spektr", "period – vozrast" grafiki izmeneniya temperatury i radiusa.
8. Analiz rezul'tatov proverki II gipotezy. Ona mozhet ob'yasnit' vsyu sovokupnost' nablyudatel'nyh dannyh o cefeidah.
9. Vyvody prichinoi izmeneniya bleska cefeid yavlyayutsya pul'sacii zvezdy.

Dalee po analogichnoi sheme rassmatrivayutsya problemy: 1) pochemu pul'siruyut zvezdy tipa d Cefeya? 2) Kakoi mehanizm podderzhivaet pul'sacii? 3) Budet li pul'sirovat' Solnce?

Pri izlozhenie temy "Spektral'no-dvoinye zvezdy" demonstriruyutsya 4 posledovatel'nyh fotografii spektra odnoi zvezdy. Na 1 i 3 linii imeyut normal'nuyu dlinu volny, na 2 i 4 oni razdeleny ili smesheny v krasnuyu ili fioletovuyu oblast', esli blesk komponentov rezko razlichen. Nuzhno na osnovanii effekta Doplera ob'yasnit' nablyudaemoe yavlenie. Sovmestnye rassuzhdeniya prepodavatelya i uchashihsya vedut k vyvodu, chto eto mozhno ob'yasnit' lish' dvoistvennost'yu zvezdy. Uchenikam predlagaetsya narisovat' krivuyu luchevoi skorosti t otvetit' na vopros, ot kakih parametrov zavisit amplituda i forma luchevoi skorosti? Postanovka problemy pomogaet usvoit' sushnost' spektral'nogo analiza.

V stat'e A.P. Kacyka, R.M. Razika "Dva prakticheskih zadaniya po astrofizike" soderzhitsya neskol'ko zadanii dlya uchashihsya fiziko-matematicheskih klassov v tom chisle na vychislenie nekotoryh harakteristik vizual'no-dvoinyh zvezd: ispol'zuya dannye uglovyh izmerenii, naiti bol'shuyu poluos' orbity, period i summarnuyu massu komponent. K sozhaleniyu, zadaniya soderzhat terminologicheskie oshibki.

V stat'e V.F. Poroshina "Izuchenie dvoinyh zvezd s pomosh'yu modelei" [229] opisany modeli dvoinoi zvezdnoi sistemy, v tom chisle slozhnaya v izgotovlenii mehanicheskaya model', pozvolyayushaya proillyustrirovat' ponyatiya vizual'no-dvoinyh zvezd, otnositel'nyh i istinnyh orbit komponent, centra mass sistemy, metodiku opredeleniya mass komponent.

<< Predydushaya

Soderzhanie

Sleduyushaya >>

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: Illyuziya odinakovyh cvetov Ochnye kursy dopolnitel'nogo obrazovaniya "Astronomiya v sovremennoi shkole" Zagadochnye zelenye pyatna v oblakah Asteroidno-kometnaya opasnost' – grozit li nam "Armageddon" ? Lektorii Planetariya otkryvaet dveri Syfy Poehali Party v Politehnicheskom muzee Issledovanie komety 2010 goda po nablyudeniyam s kosmicheskoi orbital'noi observatorii SOHO. Vse publikacii na tu zhe temu >>