Metodika prepodavaniya astronomii

---

<< Predydushaya

Soderzhanie

Sleduyushaya >>

Metodika provedeniya 1 uroka
"Nasha Galaktika"

Cel': formirovanie ponyatiya o nashei Galaktike.

Zadachi obucheniya:

Obsheobrazovatel'nye - formirovanie astronomicheskih ponyatii:

1) o galaktikah kak odnoi iz osnovnyh tipov kosmicheskih sistem na primere rassmotreniya fizicheskoi prirody i osnovnyh harakteristik nashei Galaktiki:
- osnovnyh fizicheskih harakteristik nashei Galaktiki (massy, razmerov, formy, svetimosti, vozrasta, obrazuyushih ee kosmicheskih ob'ektov i ih chisla);
- stroeniya Galaktiki i osnovnyh tipov galakticheskogo naseleniya.
2) o mezhzvezdnoi srede, ee gazovoi i pylevoi sostavlyayushih i o kosmicheskih luchah.
3) o vzaimosvyazi evolyucii kosmicheskoi sredy v Galaktike s evolyuciei zvezd.

Vospitatel'nye:

1) Formirovanie nauchnogo mirovozzreniya uchashihsya:
- v hode znakomstva s istoriei izucheniya i prirodoi Galaktiki i ee osnovnymi fizicheskimi harakteristikami, stroeniem i sostavom;
- na osnove raskrytiya filosofskih polozhenii o material'nom edinstve i poznavaemosti mira pri izlozhenii astronomicheskogo materiala o prirode Galaktiki;
2) Politehnicheskoe obrazovanie i trudovoe vospitanie pri povtorenii i uglublenii znanii o metodah i instrumentah, primenyaemyh dlya izucheniya Galaktiki (spektral'nyi analiz, radioastronomiya (radioteleskopy), IK – astronomiya i t.d.).
Razvivayushie: formirovanie umenii analizirovat' informaciyu, ob'yasnyat' svoistva kosmicheskih sistem na osnove vazhneishih fizicheskih teorii, ispol'zovat' obobshennyi plan dlya izucheniya kosmicheskih ob'ektov, delat' vyvody.

Ucheniki dolzhny znat': osnovnye priznaki ponyatiya "galaktika" kak otdel'nogo tipa kosmicheskih sistem i glavnye fizicheskie harakteristiki, stroenie i sostav nashei Galaktiki.

Ucheniki dolzhny umet': analizirovat' i sistematizirovat' uchebnyi material, ispol'zovat' obobshennyi plan dlya izucheniya kosmicheskih ob'ektov, delat' vyvody.

Naglyadnye posobiya i demonstracii:

- fotografii, shemy i risunki spiral'nyh galaktik, podobnyh nashei Galaktike; Mlechnogo Puti, rasseyannyh i sharovyh skoplenii; stroeniya nashei Galaktiki;
- diapozitivy iz serii slaid-fil'ma "Illyustrirovannaya astronomiya: "Zvezdy i galaktiki"; "Galaktiki, evolyuciya Vselennoi";
- diafil'my i fragmenty diafil'mov: "Razvitie predstavlenii o Vselennoi"; "Galaktiki"; "Stroenie Vselennoi";
- fragmenty kinofil'ma "Vselennaya";
- tablicy: "Radioastronomiya"; "Zvezdnye skopleniya, tumannosti, Galaktika"; "Mlechnyi Put'"; "Galaktiki";
- naglyadnye posobiya i TSO: nastennaya i podvizhnye karty zvezdnogo neba.

Plan uroka

Etapy uroka	Soderzhanie	Metody izlozheniya	Vremya, min
1	Povtorenie i aktualizaciya astronomicheskih znanii	Frontal'nyi opros, beseda	10
2	Izlozhenie novogo materiala: 1. Osnovnye fizicheskie harakteristiki Solnca. 2. Stroenie Galaktiki; osnovnye gruppy ee naseleniya. 3. Evolyuciya kosmicheskoi sredy v Galaktike	Lekciya, beseda, rasskaz uchitelya	20-25
3	Zakreplenie izuchennogo materiala. Reshenie zadach	Rabota u doski, reshenie zadach v tetradi	10-12
4	Podvedenie itogov uroka. Domashnee zadanie		3

Zadanie na dom: po materialu uchebnikov:

- B.A. Voroncov-Vel'yaminova: izuchit' §§ 27, 28; voprosy k paragrafam.
- E.P. Levitana: izuchit' § 28; voprosy k paragrafu.
- A.V. Zasova, E.V. Kononovicha: izuchit' §§ 28-30; voprosy k paragrafam; upr. 28.4, 29.4 (4)

Metodika provedeniya uroka:

Uchitel' ob'yavlyaet shkol'nikam cel' i zadachi dannogo uroka: izuchenie nashei Galaktiki. Proizvoditsya aktualizaciya "donauchnyh" poznanii o prirode nashei Galaktiki i drugih galaktik i povtorenie materiala o kosmicheskih (zvezdnyh) sistemah. Uchenikam zadayut voprosy:

1. Chto takoe kosmicheskaya sistema? Kakie kosmicheskie sistemy vy znaete? Kakimi harakteristikami i svoistvami oni obladayut?
2. Po kakim priznakam klassificiruyutsya izvestnye vam kosmicheskie sistemy?
3. Chto takoe Galaktika? Yavlyayutsya li sinonimami slova "Galaktika" i "Mlechnyi Put'"?
4. Chto vy znaete o nashei Galaktike? Kakovy ee razmery? Forma? Kakie kosmicheskie ob'ekty vhodyat v ee sostav?
5. Sushestvuyut li vo Vselennoi drugie galaktiki? Chto vy o nih znaete?

Dalee v forme lekcii (rasskaza uchitelya), soprovozhdaemom sootvetstvuyushimi demonstraciyami, izlagaetsya novyi material.

Pri soobshenii svedenii ob osnovnyh fizicheskih harakteristikah Galaktiki neobhodimo obratit' vnimanie uchenikov na trudnosti ee issledovaniya, obuslovlennye tem, chto my nablyudaem Galaktiku "iznutri". V posobii [174] rekomenduetsya ispol'zovat' analogiyu, zadav uchenikam vopros: kak legche i tochnee sostavit' plan vashego goroda: iz pri nablyudeniyah iz okna svoego odnogo doma ili po dannym aerofotos'emki? Nuzhno ob'yasnit' uchenikam, kak osnovnye detali struktury Galaktiki (galakticheskii disk, yadro) nablyudayutsya na zvezdnom nebe Zemli. Stroenie Galaktiki mozhno prodemonstrirovat' pri pomoshi sootvetstvuyushei tablicy (pri etom ekonomitsya uchebnoe vremya), no dlya bolee kachestvennogo usvoeniya materiala uchenikami luchshe poetapno s sootvetstvuyushimi poyasneniyami vosproizvesti ee na doske (a ucheniki pererisovyvayut ee v svoi tetradi). Kolichestvennye harakteristiki Galaktiki zhelatel'no soobshat' kak v chislovoi forme, tak i v sravnenii s razmerami izvestnyh im ob'ektov.

Ucheniki dolzhny ponimat', chto Galaktika yavlyaetsya gravitacionno-svyazannoi kosmicheskoi sistemoi: sily tyagoteniya igrayut reshayushuyu rol' v ee sushestvovanii i naryadu s silami inercii i silami elektromagnitnoi prirody opredelyayut strukturu i osnovnye svoistva Galaktiki.

Nasha Galaktika

Nasha Galaktika - spiral'naya sistema massoi ot 2× 10¹¹ M¤ do 8,5-11,5× 10¹¹ M¤ (2,3× 10⁴² kg), radiusom okolo 1,5-2× 10⁴ pk i svetimost'yu 2-4× 10¹⁰ L¤ . Galaktika sostoit iz 150-200 milliardov zvezd i mnozhestva drugih kosmicheskih ob'ektov: bolee 6000 galakticheskih molekulyarnyh oblakov, soderzhashih v sebe do 50% mezhzvezdnogo gaza, tumannostei, planetnyh tel i ih sistem, neitronnyh zvezd, belyh i korichnevyh karlikov, chernyh dyr, kosmicheskoi pyli i gaza. Disk Galaktiki pronizan krupnomasshtabnym magnitnym polem, uderzhivayushim chasticy kosmicheskih luchei i zastavlyayushim ih dvigat'sya vdol' magnitnyh linii po vintovym traektoriyam. 85-95% massy Galaktiki sosredotocheno v zvezdah, 5-15% - v mezhzvezdnom diffuznom gaze. Massovaya dolya tyazhelyh elementov v himicheskom sostave Galaktiki sostavlyaet 2%. Vozrast Galaktiki 14,4 ± 1,3 mlrd. let. Bol'shaya chast' zvezd Galaktiki obrazovalas' svyshe 9 mlrd. let nazad.

Osnovnaya chast' obrazuyushih Galaktiku zvezd nablyudaetsya s Zemli kak opoyasyvayushaya vse nebo belesaya, slabosvetyashayasya polosa nepravil'nyh ochertanii - Mlechnyi put', v kotorom slivaetsya siyanie milliardov slabosvetyashihsya zvezd.

My nablyudaem svoyu Galaktiku iznutri, chto zatrudnyaet opredelenie ee formy, struktury i nekotoryh fizicheskih harakteristik. Teleskopicheskim nablyudeniyam dostupno lish' 10⁹ zvezd - do 1% vseh zvezd Galaktiki.

Yadro Galaktiki nablyudaetsya v sozvezdii Strel'ca (a = 17^h38^m, d = -30œ ), zanimaya chast' sozvezdii Shita, Skorpiona i Zmeenosca. Yadro polnost'yu skryto za moshnymi temnymi gazopylevymi oblakami (GMO) obshei massoi 3× 10⁸ M¤ v 700 pk ot centra Galaktiki, pogloshayushimi vidimoe, no propuskayushimi radio- i infrakrasnoe izluchenie. V ih otsutstvie yadro Galaktiki bylo by samym yarkim posle Solnca i Luny nebesnym svetilom.

V centre yadra nablyudaetsya sgushenie - kern. Vsego v 400 sv. godah ot centra, v nedrah gazopylevoi tumannosti Strelec A massoi 10⁵ M¤ skryvaetsya chernaya dyra massoi okolo 4,6× 10⁶M¤ . V samom centre v oblasti razmerami menee 1 pk i massoi 5× 10⁶ M¤ , veroyatno, nahoditsya ochen' plotnoe skoplenie golubyh sverhgigantov (do 50000 zvezd).

Ris. 67. Stroenie nashei Galaktiki:

1 - Kern
2 - Yadro Galaktiki
3 - Baldzh ("vzdutie"): sfericheskoe naselenie centra Galaktiki
4 - Bar – galakticheskaya "peremychka".
5 - Molodaya ploskaya podsistema (zvezdy klassov O, V, associacii)
6 - Staraya ploskaya podsistema (zvezdy klassa A)
7 - Disk Galaktiki (zvezdy glavnoi posledovatel'nosti, Novye, krasnye giganty, planetarnye tumannosti)
8 - Promezhutochnaya sfericheskaya sostavlyayushaya (starye zvezdy, dolgoperiodicheskie peremennye)
9 - Spiral'nye rukava (diffuznye gazopylevye tumannosti, molodye zvezdy klassov O, V, A, F)
10 - Zony koncentracii GMO vblizi yadra (9A) i v "molekulyarnom kol'ce" (9V)
11 - Drevneishaya sfericheskaya podsistema (galo) (sharovye skopleniya, korotkoperiodicheskie cefeidy, subkarliki)
12 - Sharovye skopleniya
13 - Solnechnaya sistema
14 - Gazovaya korona Galaktiki.

Nasha Galaktika imeet peremychku – bar, iz koncov kotorogo v 4 tysyachah parsek ot centra Galaktiki nachinayut zakruchivat'sya 3 spiral'nye rukava; vblizi odnogo iz nih - rukava (vetvi) Oriona nahoditsya Solnechnaya sistema. Vtoraya - vetv' Perseya - nablyudaetsya v napravlenii ot centra Galaktiki na rasstoyanii 1,5-2,4 kpk ot Solnca. Tret'ya - vetv' Strel'ca nahoditsya v napravlenii centra Galaktiki v 1,2-1,8 kpk ot Solnca.

Ris. 68.  Krivaya vrasheniya Galaktiki

Galaktika obladaet slozhnym differencirovannym harakterom vrasheniya vokrug svoei osi (ris. 68). Sobstvennye skorosti zvezd v yadre dostigaet 1000-1500 km/s. Skorost' obrasheniya galakticheskih rukavov nizhe skorosti dvizheniya otdel'nyh zvezd na tom zhe rasstoyanii ot centra Galaktiki.

Solnechnaya sistema raspolagaetsya vblizi ekvatorial'noi ploskosti Galaktiki v 34000 sv. let ot ee centra (na rasstoyanii sovpadeniya skorosti vrasheniya Galaktiki i dvizheniya ee spiral'nyh rukavov). Iz analiza sobstvennyh dvizhenii 300000 zvezd po smesheniyu linii v spektrah blagodarya effektu Doplera ustanovleno, chto Solnechnaya sistema peremeshaetsya otnositel'no blizhaishih zvezd so skorost'yu 20 km/s v napravlenii sozvezdiya Gerkulesa i vmeste s nimi vrashaetsya vokrug centra Galaktiki so skorost'yu 250 km/c v napravlenie sozvezdii Lebedya i Cefeya. Tochka nebesnoi sfery, v napravlenii kotoroi dvizhetsya Solnechnaya sistema, nazyvaetsya apeksom.

Ris. 69. Raspredelenie plotnosti neitral'nogo vodoroda v ploskosti Galaktiki: A – GMO v yadre; B - GMO v "molekulyarnom kol'ce" Galaktiki

Period obrasheniya Solnechnoi sistemy vokrug centra Galaktiki sostavlyaet 195-220 millionov let. Srednyaya prodolzhitel'nost' galakticheskogo goda (T_G) ravna 213 mln. let.

Koncentraciya veshestva mezhzvezdnoi sredy ves'ma neravnomerna. Ona rezko vozrastaet v ploskosti vrasheniya Galaktiki i v sloe tolshinoi 500 sv. let diametrom 100000 sv. let sostavlyaet 10^-21 kg/m³. Oblaka pogloshayushei zvezdnyi svet temnoi, plotnoi pylevoi materii vidny na fone Mlechnogo puti nevooruzhennym glazom v sozvezdiyah Lebedya, Zmeenosca, Shita, Strel'ca. Naibol'shuyu plotnost' ona priobretaet v napravlenii yadra Galaktiki. Na rasstoyanii ot 4 do 8 tysyach parsek ot galakticheskogo centra raspolagaetsya "molekulyarnoe kol'co" Galaktiki - skoplenie GMO massoi do 3× 10⁹ M¤ .

Razrezhennyi neitral'nyi gaz vdali ot zvezd prozrachen dlya opticheskogo izlucheniya. Izucheniyu raspredeleniya i harakteristik gaza v mezhzvezdnoi srede i GMO sposobstvuet radioizluchenie molekulyarnogo vodoroda (l = 0,21 m) i gidroksila ON (l = 0,18 m) (ris. 69).

Turbulentnaya mezhzvezdnaya plazma skoncentrirovana v oblakah, zanimayushih okolo 20% mezhzvezdnoi sredy. Vne spiral'nyh rukavov redkie plazmennye oblaka razmerami menee 26 pk i plotnost'yu elektronov 0,1-0,3 chastic/sm³ obnaruzhivayutsya na rasstoyaniyah do ± 900 kpk ot ploskosti Galaktiki. Oblaka v spiral'nyh rukavah (± 200 pk ot ploskosti Galaktiki) imeyut razmery do 50 pk, elektronnuyu plotnost' 0,2-1,0 chastic/sm³. V zonah zvezdoobrazovaniya v ploskosti Galaktiki elektronnaya plotnost' oblakov razmerami 10-50 pk dostigaet 1-10 chastic/sm³.

Otnositel'nyi vozrast i poryadok obrazovaniya zvezd v Galaktike opredelyayutsya iz analiza himicheskogo sostava zvezdnyh oblastei - podsistem Galaktiki. Rozhdenie zvezd v Galaktike na protyazhenii milliardov let umen'shaet koncentraciyu mezhzvezdnogo gaza i zamedlyaet tempov zvezdoobrazovaniya do polnogo ego prekrasheniya iz-za "nehvatki syr'ya" na formirovanie zvezd posleduyushih pokolenii. V proshlom temp zvezdoobrazovaniya byl znachitel'no vyshe. Seichas vo vsei Galaktike ezhegodno v zvezdy prevrashaetsya mezhzvezdnyi gaz massoi ot 4 M¤ do 10M¤ . On dolzhen vozobnovlyat'sya, inache polnost'yu ischerpalsya by v pervye 1-2 milliarda let zhizni Galaktiki.

Osnovnym "postavshikom" mezhzvezdnogo gaza yavlyayutsya zvezdy, osobenno na poslednih stadiyah svoei evolyucii: golubye i krasnye giganty i sverhgiganty, Novye i Sverhnovye porozhdayut v god okolo 1 M¤ mezhzvezdnogo gaza. Veroyatno, Galaktika prityagivaet gaz iz okruzhayushego ee prostranstva (do 1,2-2 M¤ v god). Poetomu kolichestvo mezhzvezdnogo gaza v Galaktike umen'shaetsya ochen' medlenno.

Zametno izmenyaetsya ego himicheskii sostav. V zvezdah I pokoleniya vozrastom 12-15 milliardov let koncentraciya tyazhelyh elementov sostavlyaet okolo 0,1%.

Zvezdy II pokoleniya glavnoi posledovatel'nosti vozrastom 5-7 milliardov let soderzhat do 2 % tyazhelyh elementov.

V sovremennyh diffuznyh tumannostyah dovol'no mnogo pyli, razlichnyh gazov, tyazhelyh himicheskih elementov i slozhnyh molekulyarnyh soedinenii. Molodye zvezdy klassov O, V, A vozrastom 0,1-3 mlrd. let v rasseyannyh skopleniyah otnosyatsya k novomu III pokoleniyu zvezd. Oni soderzhat okolo 3-4% tyazhelyh elementov.

V galo Galaktiki nablyudayutsya "vysokoskorostnye" oblaka atomarnogo vodoroda, peremeshayushiesya nezavisimo ot ee vrasheniya. Odni oblaka, v sostave kotoryh okolo 0,1 % tyazhelyh himicheskih elementov, sostoyat iz veshestva, prityanutogo Galaktikoi iz okruzhayushego prostranstva. Drugie oblaka obrazovany vybrosami veshestva iz galakticheskogo diska pri vspyshkah Sverhnovyh v zvezdnyh skopleniyah i drugih kosmicheskih yavleniyah; ih sostav vklyuchaet do 1% tyazhelyh himicheskih elementov.

Ris. 70. Ezhegodnyi balans mezhzvezdnoi sredy v Galaktike

Vazhnoi sostavlyayushei mezhzvezdnoi sredy Galaktiki yavlyayutsya kosmicheskie luchi -potoki zaryazhennyh elementarnyh chastic s energiei do 10²¹ eV: protony (91,7%), relyativistskie elektrony (0,92%), yadra atomov geliya (6,6%) i bolee tyazhelyh himicheskih elementov (0,72%). Nesmotrya na nizkuyu prostranstvennuyu plotnost' kosmicheskih luchei (u Zemli – 1 chastica/sm^3× s), plotnost' ih energii sravnima s plotnost'yu energii summarnogo elektromagnitnogo izlucheniya zvezd, energii teplovogo dvizheniya mezhzvezdnogo gaza i magnitnogo polya Galaktiki. Osnovnym istochnikom kosmicheskih luchei yavlyayutsya vspyshki Sverhnovyh.

Obshee magnitnoe pole Galaktiki obladaet indukciei okolo 10^-10 Tl. Silovye linii v osnovnom parallel'ny galakticheskoi ploskosti i izgibayutsya vdol' ee spiral'nyh rukavov. Vzaimodeistvuya s zaryazhennymi chasticami kosmicheskih luchei, magnitnoe pole Galaktiki iskrivlyaet traektorii ih dvizheniya vdol' silovyh linii i tormozit relyativistskie elektrony, porozhdaya neteplovoe (sinhrotronnoe) izluchenie radiovoln s dlinoi volny bolee 1 m. Izuchenie "variacii" – prostranstvenno-vremennyh izmenenii harakteristik kosmicheskih luchei pod vliyaniem razlichnyh processov v mezhzvezdnom prostranstve i kosmicheskih ob'ektah pozvolyaet issledovat' elektromagnitnye polya otdel'nyh protyazhennyh kosmicheskih ob'ektov i vsei Galaktiki v celom. Vysokaya energiya kosmicheskih luchei delaet ih nezamenimymi pomoshnikami fizikov pri izuchenii stroeniya veshestva i vzaimodeistvii elementarnyh chastic.

V zaklyuchenie uroka mozhno predlozhit' uchenikam zadachi na povtorenie i zakreplenie materiala o zvezdah i zvezdnyh sistemah (opredelenie mezhzvezdnyh rasstoyanii, harakteristik komponentov dvoinyh sistem i t.d.), a takzhe zadaniya uprazhneniya 18:

Uprazhnenie 18:

1. Kak vyglyadel by Mlechnyi Put', esli by Zemlya nahodilas': a) v centre Galaktiki; b) na krayu galakticheskogo diska, v 50000 sv. let ot centra Galaktiki; v) v odnom iz sharovyh skoplenii sfericheskoi sostavlyayushei; g) na rasstoyanii 10000 sv. let nad severnym polyusom Galaktiki; d) dlya nablyudatelya v Bol'shom Magellanovom Oblake?
2. Ocenite massu Galaktiki, lezhashuyu vnutri oblasti orbital'nogo dvizheniya Solnechnoi sistemy vokrug centra Galaktiki, esli massa Solnechnoi sistemy M ~ 1 M¤ , a period ee obrasheniya (galakticheskii god) sostavlyaet 213 millionov let.
3. Sostav'te shemu, na kotoroi budut ukazany vse osnovnye tipy, klassy i gruppy kosmicheskih ob'ektov i ih sistem, vhodyashih v sostav Galaktiki (ris. 71):

Ris. 71

4. V 1974 godu po programme SETI k sharovomu zvezdnomu skopleniyu M13 v sozvezdii Gerkulesa (rasstoyanie 24000 sv. let) bylo otpravleno radiosoobshenie o zemnoi civilizacii. Kak vy dumaete, dozhdutsya li i, esli "da", to kogda dozhdutsya nashi potomki otveta?

5. V spektrah treh dalekih galaktik nablyudaetsya krasnoe smeshenie, ravnoe: z₁ = 0,1, z₂ = 0,5, z₃ = 3 dlin voln spektral'nyh linii. S kakoi luchevoi skorost'yu dvizhutsya eti galaktiki? Opredelite rasstoyanie do kazhdoi iz nih, schitaya N = 50km/s× Mpk.

6. Vychislite rasstoyanie, lineinye razmery i svetimost' kvazara 3S48, esli ego uglovoi diametr raven 0,56� , blesk 16,0^m, a liniya l ₀ = 2298× 10^-10 m ionizirovannogo magniya smeshena v ego spektre do polozheniya l ₁ = 3832× 10^-10 m.

7. Kak vliyaet pogloshenie sveta mezhzvezdnoi sredoi na opredelenie rasstoyanii i razmerov dalekih galaktik?

8. Klassicheskaya kartina mira XIX veka okazalas' dostatochno uyazvimoi v oblasti kosmologii Vselennoi, blagodarya neobhodimosti ob'yasneniya 3 paradoksov: fotometricheskogo, termodinamicheskogo i gravitacionnogo. Vam predlagaetsya ob'yasnit' eti paradoksy s tochki zreniya sovremennoi nauki.

Fotometricheskii paradoks (Zh. Shezo, 1744 g.; G. Ol'bers, 1823 g.) svodilsya k ob'yasneniyu voprosa "Pochemu noch'yu temno?".

Esli Vselennaya beskonechna, to zvezd v nei beschislenno mnogo. Pri sravnitel'no ravnomernom raspredelenii zvezd v prostranstve chislo zvezd, nahodyashihsya na dannom rasstoyanii, vozrastaet proporcional'no kvadratu rasstoyaniya do nih. Poskol'ku blesk zvezdy oslabevaet proporcional'no kvadratu rasstoyaniya do nee, to oslablenie obshego sveta zvezd iz-za ih udalennosti dolzhno v tochnosti kompensirovat'sya vozrastaniem chisla zvezd, i vsya nebesnaya sfera dolzhna ravnomerno i yarko svetitsya.

Termodinamicheskii paradoks (Klauzius, 1850 g.), svyazan s protivorechiem vtorogo nachala termodinamiki i koncepcii vechnosti Vselennoi. Soglasno neobratimosti teplovyh processov, vse tela vo Vselennoi stremyatsya k teplovomu ravnovesiyu. Esli Vselennaya sushestvuet beskonechno dolgo, to pochemu zhe teplovoe ravnovesie v prirode do sih por ne nastupilo, i teplovye processy prodolzhayutsya do sih por?

Gravitacionnyi paradoks (Zeelinger, 1895 g.) osnovan na polozheniyah beskonechnosti, odnorodnosti i izotropnosti Vselennoi.

Myslenno vyberem sferu radiusa R₀ tak, chtoby yacheiki neodnorodnosti v raspredelenii veshestva vnutri sfery byli nesushestvenny i srednyaya plotnost' byla ravna srednei plotnosti Vselennoi r . Pust' na poverhnosti sfery nahoditsya telo massoi m, naprimer, Galaktika. Soglasno teoreme Gaussa o central'no-simmetrichnom pole, sila tyagoteniya so storony veshestva massoi M, zaklyuchennogo vnutri sfery, budet deistvovat' na telo tak, kak esli by vse veshestvo bylo sosredotocheno v odnoi tochke, raspolozhennoi v centre sfery. Pri etom ostal'noe veshestvo Vselennoi nikakogo vklada v etu silu ne vnosit. Pri etom:

 Vyrazim massu cherez srednyuyu plotnost' r : . Pust' Togda - uskorenie svobodnogo padeniya tela k centru sfery zavisit tol'ko ot radiusa sfery R₀. Poskol'ku radius sfery i polozhenie centra sfery vybrany proizvol'no, voznikaet neopredelennost' v deistvii sily na probnuyu massu m i napravlenie ee dvizheniya.

9. Prodelaite puteshestvie na voobrazhaemoi mashine vremeni v proshloe i budushee nashei Metagalaktiki i sdelaite risunki togo, chto vy uvideli by: a) v moment Bol'shogo Vzryva; b) spustya 1 sekundu posle nego; v) cherez 1 million let; g) cherez milliard let; d) cherez 10 milliardov let posle Bol'shogo Vzryva; e) spustya 100 milliardov let; zh) cherez 1000 milliardov let.

10. Chto otlichaet kosmologicheskie modeli Vselennoi ot religioznogo ob'yasneniya Vselennoi?

Zamechaniya, rekomendacii i dopolneniya k metodike provedeniya uroka:

Metodika izucheniya materiala na pervyh 3 urokah dannoi temy rassmatrivaetsya v stat'e E.Yu Stepanovoi, Yu.A. Kupryakova "Izuchenie voprosov o Galaktike v teme "Stroenie Vselennoi" [274].

V fiziko-matematicheskih klassah i pri rabote s sil'nymi uchashimisya mozhno vospol'zovat'sya ideyami, soderzhashimisya v stat'e L.P. Surkova, N.V. Lisina "Elementy problemnosti pri obuchenii astronomii v pedagogicheskom institute". Po mneniyu avtorov, "Osnova i istochnik astronomicheskih znanii – nablyudeniya, kotorye i stanovyatsya osnovnym sposobom sozdaniya problemnoi situacii (na osnove sobstvennyh nablyudenii, zhiznennyh situacii, raboty s fotografiyami, risunkami i t.d., v t.ch. pri znakomstve s nablyudatel'nymi rezul'tatami, imeyushimi yakoby neob'yasnimyi harakter i privedshimi v istorii nauki k postanovke nauchnoi problemy).

Sushestvovanie razlichnyh podhodov k vyboru strategii issledovaniya realizuetsya v vide konkuriruyushih nauchnyh gipotez. Eto pozvolyaet ispol'zovat' dlya pridaniya lekcii problemnogo haraktera pokaz razlichnyh tochek zreniya i pozicii uchenyh k resheniyu opredelennoi problemy". V kachestve primerov predlagayutsya: 1) diskussiya o prirode aktivnosti kvazarov i yader galaktik, gde v kachestve istochnika aktivnosti predlagalis': mnogopul'sarnaya model', s mnogochislennymi vzryvami pri stolknoveniyah zvezd; model' akkreciruyushei sverhmassivnoi chernoi dyry; model' sverhmassivnogo vrashayushegosya magnitoplazmennogo tela – magnitoida. 2) Vozniknovenie spiral'noi struktury Galaktiki (volnovaya teoriya Lindblada, Lina i Shu, ideya Gerola i Seidena, Yaaniste i Saara, formirovaniya vetvei pri vybrose gaza iz centra galaktik).

Izlozhenie temy "Stroenie Galaktiki" takzhe celesoobrazno postroit' v istoricheskom plane. Stavitsya zadacha myslenno proiti put' uchenyh. Vnachale provodyatsya nablyudeniya (demonstracii, poseshenie planetariya). Zadaetsya zadanie: na osnovanii sopostavleniya chisla zvezd na otdel'nyh uchastkah neba i razlichiya zvezd po blesku popytat'sya predstavit' kartinu okruzhayushego mira s uchetom uproshayushih faktorov (kak Gershel'). Na lekcii podvoditsya itog etomu zadaniyu i stavitsya vopros "Chto i kak dolzhno izmenit'sya v predstavlennoi kartine, esli predpolozheniya Gershelya neverny?". Zatem, soprovozhdaemye demonstraciyami, rassmatrivayutsya sovremennye metody i rezul'taty issledovaniya Galaktiki.

Avtory posobiya [174] rekomenduyut dva puti znakomstva uchashihsya s prirodoi nashei Galaktiki:

Pervyi variant "pozvolyaet rassmotret' v istoricheskoi posledovatel'nosti ryad zadach, stoyashih na puti issledovatelei i tem samym ispol'zovat' preimushestva, kotorye daet problemnyi metod obucheniya: nachat' formirovanie svedenii o strukture i razmerah Galaktiki na osnove izucheniya raspredeleniya zvezd, postepenno dopolnyaya i uglublyaya material informaciei o drugih ob'ektah", predvaritel'no oznakomiv uchenikov s vidimym raspredeleniem zvezd po nebu i so strukturoi Mlechnogo Puti.

Vtoroi variant "naglyadnee, no menee posledovatelen, tak kak narushaet istoricheskuyu hronologiyu": on osnovan na izuchenii fotografii sosednih spiral'nyh galaktik, shodnyh s nashei Galaktikoi; pri etom osnovnoe vnimanie dolzhno udelyat'sya ne real'nym razlichiyam mezhdu galaktikami, a vidimym, obuslovlennym ih raznoi orientaciei po otnosheniyu k nablyudatelyu" (s. 192-193).

<< 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 >>