Главная / Методические материалы / Преподавание астрономии

Урок астрономии Планеты Земной группы


Автор(ы): Архипов Сергей Николаевич, учитель физики и астрономии

Урок астрономии “Планеты земной группы”
Учитель.
Здравствуйте, ребята! На предыдущих уроках мы познакомились с тем, что представляет собой наука астрономия, и какими методами ученые получают некоторые сведения о небесных телах. А сегодня мы приступаем к изучению самих небесных тел. Мы уже знаем, что существует определенная иерархия в строении Вселенной. Поэтому и изучать эти объекты мы будем в определенной последовательности: начнем с изучения природы небесных тел, движущихся вокруг Солнца, затем рассмотрим Солнце и другие звезды, и только после этого перейдем к рассмотрению галактик и строения Вселенной в целом.
Надо иметь в виду, что в результате наземных оптических и радиоастрономических наблюдений был накоплен ценный материал о природе планет и Луны. Но лишь в последние 30...40 лет, благодаря освоению околоземного космического пространства, удалось получить уникальную информацию о самой Земле и других телах Солнечной системы. Большой вклад в исследование Солнечной системы внесли отечественные ученые. В историю освоения космоса навсегда вошли такие события, как запуск первого спутника Земли, полет первого космонавта планеты Ю.А.Гагарина, полеты автоматических станций к Луне, Венере и Марсу, орбитальные научные станции, на борту которых работали наши космонавты и их зарубежные коллеги. Но, разумеется, нельзя умалять и достижения американских космических программ, благодаря которым человек побывал на Луне и узнал много нового о планетах и других объектах Солнечной системы.
Конечно, нас, как жителей Земли, прежде всего, интересуют ее космические окрестности, а именно планеты Солнечной системы. По своим физическим характеристикам планеты делятся на две группы — планеты земной группы и планеты-гиганты. Сегодня мы рассмотрим главные особенности планет земной группы, а на следующем уроке — планеты-гиганты. Сравнение природы Земли с природой других планет позволит нам выявить общность физических свойств этих небесных тел и их индивидуальные особенности. И изучение других планет поможет нам лучше понять особенности эволюции нашей планеты и те процессы, которые происходят на ней сейчас.
Параллельно мы рассмотрим еще один вопрос — почему планеты Солнечной системы так названы? Собственные имена только на первый взгляд кажутся случайными. Значения многих древних славянских имен понятны нам и сейчас: Людмила, Владимир, Святослав… А что, если и названия планет тоже даны не случайно? Может, их первооткрыватель хотел вложить в название планеты какую-то мысль, называя Марс Марсом, а Юпитер — Юпитером? Поэтому мы будем искать сходства между характером мифологического героя, именем которого планета названа, и отдельными свойствами этой планеты. Итак, тема сегодняшнего урока — “Планеты земной группы”.
На протяжении ближайших уроков мы будем пользоваться электронным пособием “Астрономия”, которое мы создали с учениками нашей школы. Загрузим страницу “Содержание” нашего электронного пособия, а оттуда перейдем на страницу “Планеты Солнечной системы”.
Перед вами располагается список планет в порядке их удаления от Солнца. Первые четыре планеты в списке — это и есть планеты земной группы. Среди них на сегодняшний день обнаружена только одна планета, на которой есть разумные существа. И эта планета называется… Земля. С нее и начнем. Перейдем на страницу “Земля”.
Греческое название земли происходит от древнейшего доолимпийского божества — Геи.
Учитель читает фрагмент книги “Легенды и сказания Древней Греции и Древнего Рима”.
Учитель.
“Все возникло из безграничного Хаоса — весь мир и бессмертные боги. Из Хаоса произошла и богиня Земля — Гея. Широко раскинулась она, могучая, дающая жизнь всему, что живет и растет на ней. Гея породила беспредельное голубое Небо — Уран, и раскинулось Небо над Землей. Гордо поднялись к нему высокие Горы, рожденные Землей, и широко разлилось вечно шумящее Море.
Уран воцарился в мире. Он взял себе в жены благодатную Землю. Шесть сыновей и шесть дочерей — могучих, грозных титанов — было у Урана и Геи. Кроме титанов, породила могучая Земля трех великанов — циклопов и трех громадных, как горы, пятидесятиголовых великанов — гекатонхейров. Против их ужасной силы ничто не может устоять, их стихийная сила не знает предела. Возненавидел Уран своих детей-великанов и заключил их в недра богини Земли. Страдала мать их Земля. Убеждала она детей своих восстать против Урана, но они боялись поднять руки на отца. Только младший из них, коварный Сатурн, хитростью низверг своего отца и отнял у него власть”.
Здесь необходимо сделать небольшой комментарий. Дело в том, что названия большинства планет и их спутников взяты из римской мифологии, а герои римских мифов чаще всего заимствованы из греческих и являются их двойниками. Поэтому, чтобы не путать вас, я использовал римские имена этих богов. О взаимоотношениях Урана, Сатурна и других богов мы поговорим на следующем уроке, когда будем изучать соответствующие планеты. А сейчас давайте посмотрим на современное изображение Геи и вспомним самые важные черты этой богини.
Школьники. Она породила небо, горы и море. Она дает жизнь всему, что живет и растет на ней. В ее недрах были заключены ее дети-великаны.
Учитель. Хорошо. А теперь рассмотрим особенности нашей планеты. Вглядимся в фотографию Земли. Вы уже изучали нашу планету на уроках по различным предметам. На уроках географии вы изучали природные особенности материков. На уроках биологии — растительный и животный мир нашей планеты. Но все, что нам необходимо, чтобы мы оставались живыми, нам обеспечивает тонкий слой атмосферы, который отделяет нас от необитаемого космоса. Рассмотрение Земли под особым космическим углом зрения дает возможность увидеть Землю как единое целое.
Некоторые сведения о Земле вам хорошо известны, и они собраны в конце этой страницы. Мы знаем, что Земля — третья планета от Солнца. Наша планета вращается вокруг своей оси со скоростью 200 метров в секунду в средних широтах, и движется по орбите вокруг Солнца со скоростью 30 километров в секунду. Мы воспринимаем эти движения как ежедневный восход и закат солнца, и как более медленную смену сезонов. Четыре времени года — результат вращения Земной оси, наклоненной чуть больше чем на 23° к плоскости орбиты.
К менее известным сведениям относится тот факт, что континенты продолжают перемещаться относительно дна мирового океана со скоростью, приблизительно равной скорости роста наших ногтей. Ученые, изучая землетрясения, сделали вывод, что Земля — небесное тело с движущимися по его поверхности платформами. Землетрясения возникают, когда платформы, или тектонические плиты, сталкиваются и наползают одна на другую, или раскалываются и отделяются друг от друга. На иллюстрации ниже показана карта Северной и Южной Америки. Она получена из космоса методом радарной высотометрии и отражает особенности поверхности континентов и дна океанов.
Перейдем к следующей фотографии. Океаны глубиной до 11 километров охватывают около 70 % поверхности Земли. Присутствие и распределение водяного пара в атмосфере ответственно за многое в погоде на Земле. Мы с вами окружены океаном воздуха, который состоит из азота, кислорода и других газов. Земная атмосфера экранирует нас от почти всей вредной радиации, приходящей к Земле от Солнца, и защищает нас от большинства метеоров, которые сгорают до удара о поверхность планеты. Исследования со спутников показали, что верхние слои атмосферы раздуваются днем и сжимаются ночью благодаря солнечной активности, и вносят существенный вклад в погоду и климат Земли. Посмотрите на следующую космическую фотографию. Этот снимок вполне может заменить сводку погоды в Африке.
Помимо этого, солнечная активность вызывает впечатляющее оптическое явление в нашей атмосфере. Когда заряженные частицы, непрерывно выбрасываемые Солнцем и называемые солнечным ветром, попадают в магнитное поле Земли, они сталкиваются с молекулами воздуха над магнитными полюсами нашей планеты. Происходит ионизация молекул, и возникает явление, известное как полярное сияние. На фотографии ниже изображено это явление. Не вам объяснять, насколько оно красиво. Кстати, существует распространенное заблуждение, будто бы полярное сияние вызвано наступлением сильных морозов. Конечно, в природе многое взаимосвязано, но непосредственной связи мороза и северного сияния нет. Зато есть прямая связь солнечного ветра с магнитными бурями, которые приводят к радиопомехам и колебаниям стрелки компаса.
Быстрое вращение нашей планеты и существование расплавленного железно-никелевого ядра приводят к образованию магнитного поля, которому солнечный ветер придает каплеобразную форму. Из уроков географии вам известно, что в центре Земли находится твердое внутреннее ядро, которое окружено другими слоями: жидким ядром, мантией и корой.
Мы рассмотрели особенности нашей родной планеты. Теперь вспомним самые существенные.
Школьники. Земля окружена атмосферой. Большая часть поверхности Земли покрыта слоем воды. Земная кора состоит из платформ, которые движутся и вызывают землетрясения. У Земли есть магнитное поле, в котором происходят полярные сияния и магнитные бури.
Учитель. А какие черты богини Геи можно поставить в соответствие с этими особенностями?
Школьники.
Гея породила горы и моря, и на Земле много гор и морей. Гея дает жизнь всему, что живет на ней. А Земля — это планета, на которой есть жизнь. В недрах Геи заключены ее дети-великаны, которые хотят вырваться из нее. И на Земле бывают землетрясения.
Учитель. Мы видим, что название нашей планете дано не случайно. Теперь перейдем к изучению свойств наших ближайших соседей — планет земной группы. Загрузим страницу “Меркурий”.
Учитель читает фрагмент книги “Легенды и сказания Древней Греции и Древнего Рима”.
Учитель.
“Меркурий — один из древнейших богов Греции. С быстротой мысли переносится этот посланник богов с Олимпа на самый дальний край света в своих крылатых сандалиях, с жезлом в руках. Меркурий также — бог торговли, покровительствует путникам при жизни, он же ведет души умерших в их последний путь — в печальное подземное царство. Своим волшебным жезлом смыкает он глаза людей и погружает их в сон”. Давайте выделим главные черты Меркурия.
Школьники. Он перемещается с быстротой мысли. Он — бог торговли. Он охраняет людей в пути. Он погружает людей в сон. Он провожает умерших в царство мертвых.
Учитель. Хорошо. Теперь рассмотрим свойства этой планеты. Маленькая и скалистая планета Меркурий — самая близкая планета к Солнцу, движущаяся вокруг него по неимоверно вытянутой эллиптической орбите, так что расстояние от Солнца до него меняется от 47 до 70 миллионов километров. Меркурий совершает оборот вокруг Солнца каждые 88 дней, пролетая в космосе со скоростью почти 50 километров в секунду, т.е. быстрее, чем любая другая планета. Поскольку Меркурий располагается близко к Солнцу, его можно видеть только в течение сумерек. Меркурий совершает три оборота вокруг своей оси за два оборота вокруг Солнца. Почему он вращается так медленно? Дело в том, что близкое Солнце создает на нем большие приливные силы, и они постепенно тормозят его вращение. Ведь и наша Луна из-за действия на нее со стороны Земли приливных сил давно обращена к ней одной и той же стороной. А сама Земля когда-то вращалась вокруг своей оси гораздо быстрее, однако приливы постепенно тормозят ее вращение.
Меркурий почти не имеет атмосферы, главным образом из-за близости планеты к Солнцу. Давайте разберемся в этом поподробнее. Вернемся на минуту к странице “Земля” и посмотрим значение второй космической скорости для нашей планеты. Пока вы возвращаетесь на страницу “Земля”, напомню, что это скорость, необходимая для того, чтобы навсегда улететь с поверхности планеты. Итак, чему равна вторая космическая скорость на Земле?
Школьники. 11,2 километров в секунду.
Учитель. А теперь посмотрите, чему она равна на Меркурии.
Школьники. 4,25 километров в секунду.
Учитель. А чему равна средняя скорость движения молекул газа при комнатной температуре?
Школьники. Около 500 метров в секунду.
Учитель. Но на Меркурии она еще выше и составляет около 1 километра в секунду. Получается, что средняя скорость движения молекул воздуха на Земле в 20 с лишним раз меньше второй космической скорости, а на Меркурии — всего в 4 раза меньше. Но это средняя скорость, а ведь есть и более быстрые молекулы, хотя их и не слишком много. И если скорость молекулы станет больше второй космической скорости на этой планете, то она может ее покинуть. Поэтому в течение миллиардов лет молекулы газов постепенно улетали с поверхности Меркурия, и он остался без атмосферы. На Земле же лишь ничтожная часть молекул воздуха имеет скорость, превышающую вторую космическую скорость, и ее атмосфера остается практически неизменной. То, что атмосфера Меркурия еще существует, объясняется тем, что атомы, улетевшие с его поверхности, возмещаются солнечным ветром. Эта атмосфера имеет давление, меньшее давления земной атмосферы в миллион миллиардов раз. Она состоит, в основном, из аргона, неона и гелия, т.е. газов, которых больше всего на Солнце. Из-за близости к Солнцу температура на поверхности может достигать 400 °С. Но из-за отсутствия плотной атмосферы ночью температура падает до минус 180 °С.
Поверхность Меркурия повреждена тысячами кратеров, которые появились в результате столкновений планеты с метеоритами. Без атмосферы, которая могла бы защитить поверхность планеты, не происходит никакой эрозии, и метеориты не сгорают из-за трения, как это происходит в атмосфере Земли. На фотографии вы можете видеть типичный ландшафт Меркурия. Море Зноя, которое на следующей фотографии отмечено красной линией, является одной из самых больших достопримечательностей Меркурия и составляет приблизительно 1300 км в диаметре. Это — результат падения астероида на поверхность планеты в ранней истории Солнечной системы.
Меркурий — одна из самых маленьких планет Солнечной системы. Если бы Земля стала размером с футбольный мяч, Меркурий имел бы размер чуть больше мяча для тенниса. Меркурий имеет большое железное ядро размером почти 75% диаметра планеты, которое окружено мантией и корой. Меркурий не имеет спутников, и у него есть магнитное поле, но очень слабое.
Теперь ответим на вопрос: каковы особенности этой планеты?
Школьники. Она близка к Солнцу. На ней нет атмосферы. У нее большие колебания температуры.
Она быстро вращается вокруг Солнца. У нее есть слабое магнитное поле.
Учитель. А могут ли какие-либо характеристики этой планеты объяснить ее название?
Школьники.
Да, бог Меркурий быстро летает на своих крылатых сандалиях, а планета быстро вращается вокруг Солнца.
Учитель. Правильно. Но ведь эту планету трудно наблюдать с Земли и это тоже может иметь связь с быстрым богом Меркурием.
Мы рассмотрели самую близкую к Солнцу планету. Пора перейти к планете, орбита которой располагается как раз между орбитами Меркурия и Земли. Загрузим страницу “Венера”.
Венера последней уходит с утреннего неба, а вечером первой появляется на небосклоне. Когда-то считали, что это две разные планеты: одну романтики прошлых эпох называли “утренней”, а другую — “вечерней”. А что нам известно о Венере как богине?
Учитель читает фрагмент книги “Легенды и сказания Древней Греции и Древнего Рима”.
Учитель.
“Венера, дочь Урана, родилась из белоснежной пены морских волн. Она будит в сердцах богов и смертных любовь. Благодаря этой власти она царит над всем миром. Никто не может избежать ее власти, даже боги. Высокая, стройная, с нежными чертами лица, с мягкой волной золотых волос, Венера — олицетворение божественной красоты и неувядаемой юности”.
На вашем экране вы видите картину “Рождение Венеры” итальянского художника 15 века Сандро Боттичелли. Когда я работал над этой страницей, я и не думал, что однажды увижу эту картину в Галерее Уффици во Флоренции… Но тема нашего урока — “Планеты земной группы” и мы ведем речь о богине Венере. Что в ее характере — самое существенное?
Школьники. Она — богиня любви. Она пленяет всех своей красотой.
Учитель. Да, это так. Теперь поговорим о планете Венера. Вторую от Солнца планету иногда называют сестрой нашей Земли, потому что они очень похожи своими размерами и массами. Но на этом их подобие заканчивается. Посмотрите на облака, которые видны на фотографии планеты. Ее густые облака движутся быстрее, чем ветры ураганной силы на Земле. Они хорошо отражают солнечный свет, и поэтому Венера выглядит самой яркой планетой на небе. Густая атмосфера Венеры практически не имеет водяного пара и состоит, главным образом, из углекислого газа и капелек серной кислоты. Углекислый газ не позволяет теплу покидать планету и в этом проявляется так называемый парниковый эффект. Поверхностная температура выше 450 °C, т.е. превосходит температуру поверхности планеты Меркурий, хотя та расположена гораздо ближе к Солнцу. Высокая плотность атмосферы приводит к давлению на поверхности Венеры в 90 раз больше земного. Поэтому первые советские зонды, которые опускались на Венеру, существовали лишь несколько часов.
Венера вращается вокруг своей оси медленно, совершая один оборот за 243 земных дня, в то время как она облетает по орбите вокруг Солнца каждые 225 суток. Из этого следует, что Венера вращается “назад” - на ней Солнце восходит на западе и заходит на востоке! Как вы думаете, почему Венера вращается вокруг своей оси так медленно?
Школьники. На нее действуют приливные силы со стороны Солнца.
Учитель. Правильно. Поверхность Венеры была сформирована вулканической деятельностью и столкновениями с метеоритами. На одной из фотографий запечатлен большой кратер. Прямых доказательств вулканической активности в настоящее время не найдено, но большие колебания количества оксида серы в атмосфере заставляют подозревать, что действующие вулканы все же есть.
Поверхность обдувает ветер не быстрее нескольких метров в секунду, но этого достаточно, чтобы происходила медленная эрозия. Кроме того, атмосфера может химически воздействовать на камни. Обратите внимание на особенности поверхности Венеры на изображении, полученном советской станцией “Венера-13”. Камни выглядят как бы оплывшими.
На Венере кратеров размером менее 2 километров почти нет, потому что маленькие метеориты сгорают в плотной атмос...

ВНИМАНИЕ!
Текст просматриваемого вами методического материала урезан на треть (33%)!

Чтобы просматривать этот и другие тексты полностью, авторизуйтесь на сайте:

Ваш id: Пароль:

РЕГИСТРАЦИЯ НА САЙТЕ

Простая ссылка на эту страницу:
Ссылка для размещения на форуме:
HTML-гиперссылка:

Добавлено: 2010.12.10 | Просмотров: 2130

При использовании материалов сайта, активная ссылка на AREA7.RU обязательна!