Основные концепции космологии

Основные понятия

Космология – учение о Вселенной в целом, основанное на результатах исследований, доступных для астрономических наблюдений.

Вселенная – весь существующий материальный мир, безграничный во времени и пространстве и бесконечно разнообразный по формам, которые принимает материя в процессе своего развития.

Вселенная безгранична, но не бесконечна.

Метагалактика – часть Вселенной, доступная для астрономических наблюдений (т.е. те галактики, скорость «убегания» от нас которых меньше скорости света)

Вселенная существует около 15 млрд лет.

Существующие знания о Вселенной основаны на астрономических наблюдениях и на предположении о том, что законы природы, установленные на Земле, могут быть применены ко всей Вселенной.

Систематические целенаправленные наблюдения за Вселенной ведутся с момента появления первых телескопов (1609-1610 годы. Галилей).

Начиная с 1931 года, для изучения Вселенной используют также методы радиолокации – по отраженному радиосигналу определяют положение и скорость движения космического объекта.

Строение и масштабы Вселенной

Наиболее распространённым типом небесных тел являются звезды.

Невооружённым глазом в безлунную ночь можно видеть над горизонтом около 3 тыс. звёзд.

В настоящее время астрономы определили положения нескольких миллионов звезд и составили их каталоги.

Около 240 звезд имеют собственные имена (Вега, Альтаир, Сириус, Полярная и пр.)

Звезды распределены на небе не равномерно, а отдельными компактными группами – созвездиями. Под созвездиями понимают область неба в пределах некоторых установленных границ. Это сделано для удобства ориентировки на небесной сфере и обозначения звезд. Всё небо разделено на 88 созвездий.

Группы звёзд в созвездиях имеют устойчивую конфигурацию, т.е. взаимное расположение звезд в созвездии не изменяется с течением времени.

Есть три группы созвездий по происхождению их названий:

1. Связанные с древнегреческой мифологией

2. Связанные с предметами, на которые похожи фигуры, образуемые яркими звездами созвездий (Стрела, Треугольник, Весы, Лев, Рак, Скорпион, Большая медведица и др.)

Иногда в созвездии выделяют группу звезд с названием, отличным от названия созвездия – астеризм (например, Ковш в созвездии Малая Медведица).

Гигантские звёздные системы, состоящие из сотен миллиардов звёзд образуют галактику .

Солнечная система и окружающие её звезды составляют ничтожную часть нашей Галактики – Млечный Путь.

Ближайшие соседи нашей Галактики – Туманность Андромеды, Большие Магеллановы облака и Малые Магеллановы облака.

Кроме звёзд в состав галактик входят туманности – газопылевые скопления (межзвёздный газ, состоящий из атомарного водорода, и космическая пыль)

Американский астрофизик Э. Хаббл предложил следующую классификацию галактик:

Эллиптические галактики имеют форму сплюснутых сфероидов. Состоят в основном из старых звезд.

Спиральные галактики имеют форму спирали (Млечный Путь, Туманность Андромеды). В рукавах спиральных галактик находятся молодые звезды, идут процессы образования новых звезд.

Галактики неправильной формы (Магеллановы облака). Имеют разнообразную форму.

Млечный Путь относится к типу спиральных галактик, содержит около 150 миллиардов звезд (Солнцу около 4-4,5 млрд лет). 95% массы Галактики расположено около галактической плоскости. Поэтому если смотреть с торца, млечный Путь сосредоточен почти в одной плоскости. Экваториальная плоскость окружена звёздными скоплениями, которые называют «шаровыми скоплениями».

Пространство между галактиками и звездами внутри галактик заполнено очень разреженным веществом: межзвёздным газом, космической пылью, элементарными частицами, а также электромагнитным излучением.

В каждом кубическом сантиметре межзвездноо пространства в среднем находится один атом вещества. Для сравнения, в воздухе при нормальных условиях около 10 19 молекул в 1 см 3 .

При самом высоком вакууме, который может быть получен в лабораторных условиях (порядка 10 -12 мм. рт. ст.) в 1 см 3 содержится сто тысяч молекул.

Расстояния между звездами внутри галактик значительно больше размеров самих звезд.

Расстояния между галактиками сравнимы с размерами самих галактик.

Масштабы Вселенной столь велики, что использовать единицы длины, принятые в СИ, неудобно. Например, размеры нашей Галактики таковы, что луч света, распространяясь со скоростью 300000 км/с проходит расстояние от одного ее края до другого за сто тысяч лет.

В старой научной литературе:

Астрономическая единица (1 а.е.) – средний радиус орбиты Земли при её обращении вокруг Солнца.

1 а.е. = 150 млн км (расстояние от Солнца до Земли)

Наиболее удалённая от Солнца планета, Плутон, отстоит от него на расстоянии 40 а.е. Это размер Солнечной системы.

В популярной литературе:

Световой год – расстояние, которое свет проходит за одни земной год.

1 с.г. = 10000 млрд км = 10 трлн. Км.

В современной научной литературе:

Парсек (пк) – параллакс-секунда.

Секунда – единица измерения угла.

Параллакс – видимое изменение положения предмета вследствие перемещения точки наблюдения.

В астрономии различают:

· Суточный параллакс

· Годичный параллакс

· Вековой параллакс (оборот Солнца относительно ядра галактики)

По параллаксу небесных светил методами тригонометрии определяют расстояние до этих светил.

Парсек – расстояние, с которого радиус земной орбиты виден под углом в одну угловую секунду.

1 пк = 206265 а.е. = 3,3 с.г. = 33 мрлн км.

Самая близкая к Солнцу звезда – Проксима Центавра удалена от него на 1,3 пк.

Солнце удалено от центра нашей Галактики на расстояние 8000 пк.

Диаметр Млечного Пути составляет 40000 пк.

Самая близкая звезда в созвездии Андромеды находится на удалении 720000 пк.

Средняя плотность галактик в наблюдаемой части Вселенной – около 8-10 тысяч на один кубический миллион парсеков.

Типичная скорость относительного движения галактик – коло 1000 км/с

Оценочное время вероятного столкновения галактик составляет около 10 13 лет, что больше времени существования Вселенной в 1400 раз.

Пример Редже (итальянский физик; книга «Этюды о Вселенной»).

Пошаговое путешествие во Вселенной.

Следующий шаг больше предыдущего в 10000 раз. Сколько шагов до края Вселенной?

1й шаг – 4 м, потолок; 2й – 40 км, стратосфера; 3й – 400000 км, луна; 4й – 40 млрд км, граница Солнечной системы; 5й – 4,3 с.г., Альфа-Центавра; 6й – 40000 с.л., ядро Галактики; 7й – 400 млн с.л., центр космоса; 8й не получится – 40 млрд с.л. – но Вселенная родилась лишь 15 млрд лет назад.

Презентация предназначена для вводного урока по предмету астрономия. В структуру презентации включены темы: "Астрономия, ее связь с другими науками. Роль астрономии в развитии цивилизации. Структура и масштабы Вселенной. Особенности астрономических методов исследования."

Просмотр содержимого документа
«Предмет астрономии»

ПРЕДМЕТ АСТРОНОМИИ

ЧТО ИЗУЧАЕТ АСТРОНОМИЯ.

ЕЁ ЗНАЧЕНИЕ И СВЯЗЬ С ДРУГИМИ НАУКАМИ

© Пичугина Л.Н.

АСТРОНОМИЯ

наука, изучающая движение, строение, происхождение и развитие небесных тел и их систем.

СТОУНХЕНДЖ

Астрономия является одной из древнейших наук, истоки которой относятся к каменному веку (VI-III тысячелетия до н.э.)

Астрономия – древнейшая из наук

ЗНАЧЕНИЕ И РОЛЬ АСТРОНОМИИ

НАУЧНО-ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ

ПРАКТИЧЕСКОЕ

ЭСТЕТИЧЕСКОЕ

ФИЛОСОФСКОЕ

Исаак Ньютон является одним из создателей дифференциального и интегрального исчислений. Сформулированный им же закон всемирного тяготения открыл возможность применения этих математических методов для изучения и движения планет и других тел Солнечной системы.

С самых древних времен развитие астрономии и математики тесно связаны между собой. Астрономия является кладовой математических задач.

Исаак Ньютон является одним из создателей дифференциального и интегрального исчислений. Сформулированный им же закон всемирного тяготения открыл возможность применения этих математических методов для изучения и движения планет и других тел Солнечной системы.

Французский ученый Камиль Фламмарион говорил, что астрономия - это основа общего образования, и без этой науки человек никогда не знал бы, какое место он занимает во Вселенной.

Иммануил Кант немецкий философ в 1747–55 разработал космогоническую гипотезу происхождения Солнечной системы из первоначальной туманности («Всеобщая естественная история и теория неба», 1755).

Астрономия играет важную роль в формировании научной картины мира.

КАНТ Иммануил (1724–1804), немецкий философ, родоначальник немецкой классической философии; профессор университета в Кенигсберге, иностранный почетный член Петербургской АН (1794).

В 1747–55 разработал космогоническую гипотезу происхождения Солнечной системы из первоначальной туманности («Всеобщая естественная история и теория неба», 1755).

Методы астрономии используются для определения точного времени и географических координат, а также в навигации, авиации, космонавтике, геодезии, картографии.

Практическое

значение

астрономии

МАСШТАБЫ ВСЕЛЕННОЙ

Анализ

карты урока

Карта урока

ДОМАШНЕЕ ЗАДАНИЕ

• § 1, задание 1.

Использованные ресурсы

Карта урока заполняется учащимися в процессе урока, на данном этапе происходит совместное обсуждение и анализ урока, подведение итогов.

Назад Вперёд

Внимание! Предварительный просмотр слайдов используется исключительно в ознакомительных целях и может не давать представления о всех возможностях презентации. Если вас заинтересовала данная работа, пожалуйста, загрузите полную версию.

Тип урока: урок изучения и первичного закрепления новых знаний.

Цель: Формирование представления о строении Вселенной и месте планеты Земля во Вселенной.

Задачи: Образовательные : познакомить обучающихся с космологией, ввести внесистемные единицы измерения, используемые в космологии, познакомить с возрастом и размерами Вселенной, ввести понятие галактики, познакомить с видами галактик, сформировать представление о скоплениях галактик, о видах звёздных скоплений, об образовании туманностей во Вселенной, познакомить с применением спектрального анализа в космологии, сформировать знания о явлении красного смещения спектральных линий в спектрах галактик, о эффекте Доплера, о законе Хаббла, познакомить с Теорией Большого взрыва, ввести понятие критической плотности вещества.

Воспитательные : способствовать воспитанию нравственных качеств, толерантного отношения ко всем жителям нашей планеты и ответственности за сохранность жизни на планете Земля.

Развивающие : способствовать повышению интереса к изучению дисциплины “Физика”, способствовать развитию логического мышления (анализу, обобщению полученных знаний).

Ход урока

I. Организационный момент.

Слайды 1-2

Перед обучающимися определяются цели урока, освещается ход урока и конечные результаты его проведения.

II. Мотивация учебной деятельности.

Знания строения и эволюции Вселенной помогают осознать место каждого из нас в этом мире и ту ответственность, которая лежит на нас за сохранность жизни и нашей уникальной планеты для будущих поколений людей.

III. Актуализация знаний.

Фронтальный опрос

1. Какая называется ближайшая к планете Земля звезда? (Солнце)
2. Сколько планет в Солнечной системе? (Восемь)
3. Как называются планеты Солнечной системы? (Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун)
4. Какое место по удалённости от Солнца занимает планета Земля в Солнечной системе? (Планета Земля – третья планета от Солнца)

IV. Изложение нового материала.

Слайды 3-5. Космология. Внесистемные единицы измерения. Возраст и размер Вселенной.

“Вселенная - не имеющее строгого определения понятие в астрономии и философии. Оно делится на две принципиально отличающиеся сущности: умозрительную (философскую) и материальную, доступную наблюдениям в настоящее время или в обозримом будущем. Следуя традиции, первую называют Вселенной, а вторую - астрономической Вселенной, или Метагалактикой”. Сегодня мы познакомимся со строением астрономической Вселенной. И определим место нашей планеты Земля во Вселенной. “Вселенная является предметом исследования космологии”.

Расстояния и массы объектов во Вселенной очень велики. Космология использует внесистемные единицы измерения. 1 световой год (1 св. г.) – расстояние, которое проходит свет за 1 год в вакууме – 9,5 * 10 15 м; 1 астрономическая единица (1 а.е.) – среднее расстояние от Земли до Солнца (средний радиус земной орбиты) – 1,5 * 10 11 м; 1 парсек (1 пк) - расстояние, с которого средний радиус земной орбиты (равный 1 а. е.), перпендикулярный лучу зрения, виден под углом в одну угловую секунду (1") – 3 * 10 16 м; 1 масса Солнца (1 М o) – 2 * 10 30 кг.

Учёные определили возраст и размер Вселенной. Возраст Вселенной t=1,3 * 10 10 лет. Радиус Вселенной R=1,3 * 10 10 св.л.

Слайды 6-19. Галактики. Виды галактик. Скопления галактик.

В начале ХХ века стало очевидным, что почти всё видимое вещество во Вселенной сосредоточено в гигантских звёздно-газовых островах с характерным размером от нескольких кпк. Эти “острова” стали называть галактиками.

Галактики – это большие звёздные системы, в которых звёзды связаны друг с другом силами гравитации. Существуют галактики, включающие триллионы звёзд. “Эта группа галактик называется Квинтет Стефана. Однако только четыре галактики из этой группы, расположенные в трехстах миллионах световых лет от нас, участвуют в космическом танце, то сближаясь, то удаляясь друг от друга. Лишнего найти довольно просто. Четыре взаимодействующие галактики имеют желтоватую окраску и искривленные петли и хвосты, форма которых обусловлена влиянием разрушительных приливных гравитационных сил. Голубоватая галактика, расположенная на картинке вверху слева, находится гораздо ближе остальных, всего в 40 миллионах световых лет от нас”.

Существуют разные типы галактик: эллиптические, спиральные и неправильные.

Эллиптические галактики составляют примерно 25 % от общего числа галактик высокой светимости.

Эллиптические галактики имеют вид кругов или эллипсов, яркость плавно уменьшается от центра к периферии, не вращаются, в них мало газа и пыли, М 10 13 М o . Перед вами эллиптическая галактика М87 в созвездии Девы.

Спиральные галактики по внешнему виду напоминают две сложенные вместе тарелки или двояковыпуклую линзу. В них имеется как гало, так и массивный звездный диск. Центральная часть диска, которая видна как вздутие, называется балджем. Темная полоса, идущая вдоль диска – непрозрачный слой межзвездной среды, межзвездная пыль. Плоская дискообразная форма объясняется вращением. Существует гипотеза, что во время образования галактики центробежные силы препятствуют сжатию протогалактического облака в направлении, перпендикулярном оси вращения. Газ концентрируется в некоторой плоскости – так образовались диски галактик.

Спиральные галактики состоят из ядра и нескольких спиральных рукавов или ветвей, ветви отходят непосредственно от ядра. Спиральные галактики вращаются, в них много газа и пыли, М 10 12 М?

“Американское аэрокосмическое агентство НАСА завело собственный аккаунт в сети Instagram, где выкладываются фотографии с видами Земли и других уголков Вселенной. Потрясающие фотографии с телескопа Хаббл, самой известной Большой обсерватории НАСА, позволяют увидеть то, что никогда не было доступно человеческому глазу. Невиданные ранее далекие галактики и туманности, умирающие и рождающиеся звезды поражают воображение своим разнообразием, подталкивают к мечте о далеких путешествиях. Сказочные пейзажи из звездной пыли и газовых облаков открывают перед нами потрясающие по своей красоте загадочные явления”. Перед вами одна из красивейших спиральных галактик в созвездии Волосы Вероники.

В 20-е гг. ХХ века стало ясно: спиральные туманности - это огромные звездные системы, похожие на нашу Галактику и удаленные от нее на миллионы световых лет. В 1924 году Хаббл и Ричи разложили на звёзды спиральные рукава туманностей в Андромеде и Треугольнике. Было установлено, что эти ”внегалактические туманности” в несколько раз дальше от нас, чем поперечник системы Млечного Пути. Эти системы стали по аналогии с нашей называть галактиками. “Средняя по размерам галактика M33 называется также галактикой в Треугольнике по имени созвездия, в котором она находится. Она примерно в 4 раза меньше по радиусу, чем наша галактика Млечный Путь и галактика Андромеды. M33 находится недалеко от Млечного Пути и её прекрасно видно в хороший бинокль”.

“Галактика Андромеды - самая близкая к нашему Млечному Пути из гигантских галактик. Скорее всего, наша галактика выглядит примерно так же как и эта. Сотни миллиардов звезд, составляющих галактику Андромеды, вместе дают видимое диффузное свечение. Отдельные звезды на изображении являются в действительности звездами нашей Галактики, расположенными гораздо ближе удаленного объекта.”

“При наблюдении звёздного неба вдали от крупных городов на нём в безлунную ночь хорошо видна широкая светящаяся полоса – Млечный путь. Млечный путь тянется серебристой полосой по обоим полушариям, замыкаясь в звёздное кольцо. Наблюдения установили, что все звёзды образуют огромную звёздную систему (галактику)”. Галактика содержит две основных подсистемы, вложенные одна в другую: гало (её звёзды концентрируются к центру галактики) и звёздный диск (“две сложенные краями тарелки”). “Солнечная система входит в состав галактики Млечный путь. Мы находимся внутри галактики, поэтому нам трудно представить её внешний вид, но во Вселенной есть много других похожих галактик и по ним мы можем судить о нашем Млечном пути”. Галактика Млечный путь состоит из ядра, находящегося в центре галактики, и трёх спиральных рукавов.

“Исследования распределения звёзд, газа и пыли показали, что наш Млечный путь – галактика представляет собой плоскую систему, имеющую спиральную структуру”. Размеры нашей галактики огромны. Диаметр диска галактики около 30 пк (100 000 св.л.); толщина – около 1 000 св. л.

В нашей галактике около 100 млрд. звёзд. Среднее расстояние между звёздами в галактике около 5 св. лет. Центр галактики расположен в созвездии Стрельца. “В настоящее время астрономы тщательно изучают центр нашей галактики. Наблюдения за движением отдельных звёзд около центра галактики показали, что там, в небольшой области с размерами, сравнимыми с размерами Солнечной системы, сосредоточена невидимая материя, масса которой превышает массу Солнца в 2 млн. раз. Это указывает на существование в центре галактики массивной чёрной дыры”. Галактика Млечный путь вращается вокруг центра галактики. Один оборот вокруг центра галактики Солнце делает за 200 млн. лет.

Примерами неправильных галактик служат Большое Магелланово Облако и Малое Магелланово Облако – самые близкие к нам галактики, видимые невооружённым глазом в южном полушарии неба, вблизи Млечного пути. Эти две галактики являются спутниками нашей галактики.

У неправильных галактик отсутствует чётко выраженное ядро, нет вращательной симметрии, около половины вещества в них – межзвездный газ. При исследовании неба с помощью телескопов обнаружено множество галактик неправильной, клочковатой формы, похожих на Магеллановы Облака.

“В ядрах некоторых галактик происходят бурные процессы, такие галактики получили название активных галактик. В галактике М87 в созвездии Девы наблюдается выброс вещества со скоростью 3000 км/с, масса этого выброса составляет Эта галактика оказалась мощным источником радиоизлучения. Ещё более мощным источником радиоизлучения являются квазары. Квазары также являются мощными источниками инфракрасного, рентгеновского и гамма-излучения. А вот размеры квазаров оказались небольшими, около 1 а.е. Квазары не являются звездами; это яркие и очень активные ядра галактик, расположенные на расстоянии в миллиарды световых лет от Земли”. “В центре квазара находится сверхмассивная чёрная дыра, всасывающая в себя вещество - звезды, газ и пыль. Падая на чёрную дыру, материя формирует огромный диск, в котором разогревается от трения и действия приливных сил до гигантских температур”. “На сайте “Хаббла” была опубликована, вероятно, одна из самых детальных фотографий квазара на сегодняшний день. Это один из самых известных квазаров 3C 273, который находится в созвездии Девы”. Он стал первым открытым объектом такого рода; в начале 1960-х годов его обнаружил астроном Алан Сэндидж. “Квазар 3C 273 - самый яркий и один из самых близких квазаров: расстояние до него составляет примерно 2 миллиарда световых лет, а блеск позволяет увидеть его в любительский телескоп”.

Галактики редко бывают одиночными. 90 % галактик концентрируются в скопления, в которые входят от десятков до нескольких тысяч членов. Средний диаметр скопления галактик 5 Мпк, среднее число галактик в скоплении – 130. “В Местную группу галактик, размеры которой 1,5 Мпк, входит наша Галактика, Галактика Андромеды M31, Галактика Треугольника M33, Большое Магелланово Облако (БМО), Малое Магелланово Облако (ММО) – всего 35 галактик, связанных взаимной гравитацией. Галактики Местной группы связаны общим тяготением и движутся вокруг общего центра масс в созвездии Дева”.

Слайды 21-23. Звёздные скопления.

В галактике каждая третья звезда – двойная, имеются системы из трех и более звезд. Известны и более сложные объекты – звездные скопления.

Рассеянные звездные скопления встречаются вблизи галактической плоскости. Перед вами звёздное скопление “Плеяды”. Голубая дымка, сопутствующая “Плеядам”, – рассеянная пыль, отражающая свет звезд.

Шаровые скопления – старейшие образования в нашей Галактике, их возраст от 10 до 15 миллиардов лет и сравним с возрастом Вселенной. Бедный химический состав и вытянутые орбиты, по которым они движутся в Галактике, говорят о том, что шаровые скопления образовались в эпоху формирования самой Галактики. Шаровые скопления сильно выделяются на звездном фоне благодаря значительному числу звезд и четкой сферической форме. Диаметр шаровых скоплений составляет от 20 до 100 пк. М= 104 106 М?

Слайды 24-29. Межзвёздное вещество. Туманности.

Кроме звёзд, космических лучей (протонов, электронов, и ядер атомов химических элементов), которые движутся со скоростями, близкими к скорости света, в галактиках присутствует газ и пыль. Газ и пыль в галактике распределены очень не однородно. Помимо разреженных пылевых облаков, наблюдаются плотные тёмные облака пыли. Когда эти плотные облака освещены ярким звёздами, они отражают их свет, и тогда мы видим туманности.

“Команда Хаббла ежегодно выпускает сногсшибательную фотографию, чтобы отпраздновать годовщину запуска космического телескопа 24 апреля 1990 года. В 2013 году они представили миру фотографию известной туманности “Конская Голова”, которая находится в созвездии Ориона в 1500 световых годах от Земли”.

“В яркой туманности Лагуна находится множество различных астрономических объектов. К особенно интересным объектам относятся яркое рассеянное звездное скопление и несколько активных областей звездообразования”.

“Разноцветная Трёхраздельная туманность позволяет исследовать космические контрасты. Известная также как M20, она находится на расстоянии около 5 тысяч световых лет в богатом туманностями созвездии Стрельца. Размер туманности - около 40 св. л.”.

“Пока неизвестно, что освещает эту туманность. Особенно загадочным представляется яркая дуга в форме перевернутой буквы V, которая очерчивает верхний край похожих на горы облаков межзвездной пыли, находящихся около центра картинки. Эта напоминающая призрак туманность включает небольшую область звездообразования, заполненную темной пылью. Она была впервые замечена на снимках, полученных спутником IRAS в инфракрасном свете в 1983 году. Здесь показано замечательное изображение, полученное космическим телескопом Хаббл. Хотя на нем и видно много новых деталей, причину возникновения яркой, четкой дуги установить не удалось”.

Суммарная масса пыли всего 0,03 % полной массы галактики. Её полная светимость составляет 30 % от светимости звёзд и полностью определяет излучение галактики в инфракрасном диапазоне. Температура пыли 15 25 К.

Слайды 30-33. Применение спектрального анализа. Красное смещение. Эффект Доплера. Закон Хаббла.

Свет галактик представляет собой суммарный свет миллиардов звёзд и газа. Для изучения физических свойств галактик астрономы используют методы спектрального анализа. Спектральный анализ – физический метод качественного и количественного определения атомного и молекулярного состава вещества, основанный на исследовании его спектра. Астрономы используют метод спектрального анализа для определения химического состава объектов и их скорости движения.

В 1912 году Слайфер – американский астроном – обнаружил в спектрах далёких галактик смещение линий к красному концу. “Это явление было названо красным смещением. При этом отношение смещения спектральной линии к длине волны оказалось для всех линий одинаковым в спектре данной галактики. Отношение , где - длина волны спектральной линии, наблюдаемой в лаборатории, характеризует красное смещение”.

“Общепринятая в настоящее время интерпретация этого явления связана с эффектом Доплера. Смещение спектральных линий к красному концу спектра вызвано движением (удалением) излучающего объекта (галактики) со скоростью v по направлению от наблюдателя. При малых красных смещениях (z) скорость галактики может быть найдена по формуле Доплера: , где c – скорость света в вакууме”.

В 1929 году Хаббл установил, что вся система галактик расширяется. “По спектрам галактик установлено, что они “разбегаются” от нас со скоростью v , пропорциональной расстоянию до галактики:

v = H·r, где H = 2,4 * 10 -18 с -1 – постоянная Хаббла, r – расстояние до галактики (м)”.

Слайды 34-38. Теория Большого взрыва. Критическая плотность вещества.

Появилась теория расширяющейся Вселенной, согласно которой наша Вселенная возникла из сверхплотного состояния в ходе грандиозного взрыва и её расширение продолжается и в наше время. Около 13 млрд. лет назад всё вещество Метагалактики было сосредоточено в небольшом объёме. Плотность вещества была очень высокой. Такое состояние вещества назвали “сингулярным”. Расширение в результате “взрыва” (“хлопка”) привело к уменьшению плотности вещества. Стали формироваться галактики и звёзды.

Существует критическое значение плотности вещества, от которого зависит характер его движения. Критическое значение плотности вещества кр рассчитывается по формуле:

где H = 2,4 * 10 -18 с -1 – постоянная Хаббла, G = 6,67 * 10 -11 (Н * м 2)/кг 2 – гравитационная постоянная. Подставив числовые значения, получим кр =10 -26 кг/м 3 . При < кр - расширение Вселенной. При > кр - сжатие Вселенной. Усреднённая плотность вещества во Вселенной = 3 * 10 -28 кг/м 3 .

Человек всегда стремится познать окружающий его мир. Изучение Вселенной только началось. Многое ещё предстоит узнать. Человечество лишь в самом начале пути изучения Вселенной и её загадок. “Представляя Вселенную как весь окружающий мир, мы сразу делаем её уникальной и единственной. И вместе с этим лишаем себя возможности описать её в терминах классической механики: из-за своей уникальности Вселенная ни с чем не может взаимодействовать, она - система систем, и поэтому в её отношении теряют свой смысл такие понятия, как масса, форма, размер. Вместо этого приходится прибегать к языку термодинамики, употребляя такие понятия как плотность, давление, температура, химический состав”.

Для более подробного знакомства с этой информацией вы можете воспользоваться следующими источниками:

1). Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. Учреждений: базовый и профил. уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чагурин; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой. - 19-е изд. – М. : Просвещение, 2010. – 399 с., л. ил. – (Классический курс). – ISBN 978-5-09-022777-3.;

4). http://www.adme.ru

Адрес нашего дома во Вселенной: Вселенная, Местная группа галактик, Галактика Млечный путь, Солнечная система, Планета Земля – третья планета от Солнца.

Мы любим нашу планету и будем беречь её всегда!

V. Первичное закрепление знаний.

Фронтальный опрос

• Как называется наука, изучающая строение и эволюцию Вселенной? (Космология)
• Какие внесистемные единицы измерения используются в космологии? (Световой год, астрономическая единица, парсек, масса Солнца)
• Какое расстояние называют световым годом? (Расстояние, которое проходит свет за один год)

VI. Самостоятельная работа.

Обучающимся предлагается самостоятельно решить задачу: Усреднённая плотность вещества во Вселенной = 3 * 10 -28 кг/м 3 . Рассчитайте критическое значение плотности вещества и сравните его с усреднённой плотностью вещества во Вселенной. Проанализируйте полученный результат и сделайте вывод о том, расширяется или сжимается Вселенная.

VII. Рефлексия.

Обучающимся предлагается оценить работу преподавателя и свою собственную работу на уроке путём рисования позитивных или негативных смайликов на выданных преподавателем листочках.

VIII. Домашнее задание.

Параграфы 124, 125, 126. Устно ответить на вопросы на стр. 369, 373.

Литература:

1. Физика. 11 класс: учеб. для общеобразоват. Учреждений: базовый и профил. уровни / Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чагурин; под ред. В.И. Николаева, Н.А. Парфентьевой. - 19-е изд. – М.: Просвещение, 2010. – 399 с., л. ил. – (Классический курс). – ISBN 978-5-09-022777-3.
2. http://ru.wikipedia.org
3. http://www.adme.ru

Тема занятия: Звездное небо. Строение и масштабы Вселенной.
Учебник физики 9 класс.
Цели: Дать представление о виде звездного неба, понятие созвездия, яркие звезды и обозначение, различие по яркости и светимости, звездная величина, легенды о созвездиях.
1. Обучающая: ввести понятия – созвездия, звездная карта (полюс мира, небесный экватор), звездная величина, формирование умения работать с подвижной картой звёздного неба и справочными таблицами.
2. Воспитывающая: на примере понятия «созвездие» показать существенное различие между кажущимся и истинным расположением светил в пределах данного участка неба.
3. Развивающая: актуализируя имеющиеся у учащихся знания работы с географическими картами, приступить к формированию умений и навыков работы со звездной картой.

Для развития интереса к изучаемым вопросам рекомендовать учащимся ознакомиться с мифами и легендами о звездном небе, способами отыскания созвездий.

Полезно сообщить, что знание звездного неба необходимо не только геодезистам, картографам, морякам, летчикам, космонавтам, но и любому человеку. Интересующимся астрономией, можно предложить подготовить рефераты о «достопримечательностях» тех или иных созвездий.

Результаты обучения: Ученики должны уметь записывать обозначение звезд, находить на небе основные созвездия (Большой и Малой Медведицы).

Ключевые идеи: Звездное небо. Строение и масштабы Вселенной.

Время
Стратегии
Ресурсы
Содержание урока
Деятельность учителя: что я буду делать? Деятельность учащихся
Вводная часть
орг.момент (3мин)

Основная часть (26мин) Тренинг «приветствие»,
ИКТ,КМ,работа в группах, Приветствие,делим на группы.
1. Какие сведения из астрономии вы получили в курсах природоведения, естествознания,
физики, истории?
2. В чем специфика астрономии (по объектам и методам исследования) по сравнению
с другими науками о природе.
3. Какие типы небесных тел вам известны?
4. Какова роль наблюдений в астрономии? С помощью каких инструментов они выполняются?
5. Какова роль космонавтики в исследовании Вселенной?
6.Чем отличаются оптические системы рефрактора и рефлектора?
7. Решение каких задач занимается небесная механика?
8. Какие отечественные и зарубежные орбитальные обсерватории вы знаете?
9. Почему современная астрономия является всеволновой?
10. Зачем нужен телескоп при наблюдении Луны? Поприветствовать друг друга- 1.Легкий поклон, руки и ладони вытянуты по бокам (Япония);

2.Поклон в Японии может варьироваться от небольшого кивка головой до глубокого поклона в пояс.
Интернет,
справочники презентация ррт «Звёздное небо». Вопросы по презентации. Ученики смотрят презентацию,
обсуждение презентации,
работают с учебником. Работа в группах,саморегуляция
Заключение
(12мин) «джиксо» постер Раздать постеры (картинки) Защита постеров

Итоги(3мин) оценивание Рефлексия: дать бланки ученикам

1.на уроке я работал активно/пассивно
2.своей работой на уроке доволен/не доволен
3.урок для меня показался коротким/длинным
4.за урок я не устал/устал
5.моё настроение стало лучше/стало хуже
6.материал урока мне был понятен/не понятен
полезен/ бесполезен
интересен/скучен
Ученики заполняют экран смайликами.
Домашнее задание (1мин) § 38,

МКОУ«Табулгинская средняя общеобразовательная школа им.П.Д.Слюсарева»Чистоозерного района Новосибирской области
Презентация урока физики в 11 классе Тема «Строение Вселенной» Автор разработки: Жарикова Светлана Семеновна, учитель физики

Цели урока:
Образовательные: -научить применять знания, полученные на уроке; -показать связь с жизнью; -расширить межпредметные связи. Воспитательные: -формировать интерес к предмету, к учебе, воспитывать инициативу, творческое отношение, воспитывать добросовестное отношение к учебе, прививать навыки, как самостоятельной работы, так и работы в коллективе, воспитывать познавательную потребность и интерес к предмету. Развивающие: -развивать физическое мышление учащихся, их творческие способности, умение самостоятельно формулировать выводы, расширять познавательный интерес путем привлечения дополнительного материала, а также потребности к углублению и расширению знаний; -развивать речевые навыки; -формировать умения выделять главное, делать выводы, развивать способность быстро воспринимать информацию и выполнять необходимые задания; развивать логическое мышление и внимание, умение анализировать, сопоставлять полученные результаты, делать соответствующие выводы.

Тип урока: урок изучения нового материала Вид урока: беседа с использованием ИКТ

Средства обучения
Компьютер Проектор Презентация Экран

Этапы урока
1. Организационный момент 2.Мотивационный этап 3. Изучение нового материала 4.Первичная проверка усвоения знаний 5. Контроль и самоконтроль 6. Итоги. Выводы 7.Рефлексия 8 Домашнее задание

Приемы и методы
Приветствие Прослушивание рассказа Выдвижение гипотезы Фронтальная беседа Работа с информацией на слайдах Прослушивание сообщений Записи в тетради Просмотр видиофрагмента Работа с учебником Самостоятельная работа Записи в тетради и дневнике

Формы организации учебной деятельности
Коллективная Индивидуальная Парная

Структура урока
Мотивационный этап -Учащиеся зачитывают эпиграф урока
Когда же ты родилась ГРАВИТАЦИЯ? Вместе с Взрывом появилась! Все планеты сотворила, Звезды и галактики. Вот какая во мне сила!

Учитель- Зачитывает притчу Джеймса Агри «Притча об орле» Вывод учителя. Орлу помогли разобраться в себе, найти свое место. Какое место занимаем мы во Вселенной? Ответить на данный вопрос поможет сегодня урок «Гравитация и Вселенная»

Джеймс Агри. Притча об орле. Однажды, гуляя по лесу, один человек нашел орленка. Он взял его домой и оставил жить в сарае, приучив есть корм для цыплят и вести себя так же, как они.В один из дней к хозяину пришел натуралист, который хотел узнать, как орел, царь птиц, может жить в сарае вместе с цыплятами.«Я кормил его тем же, чем и цыплят, и приучил его быть цыпленком, он никогда не научится летать, - объяснил хозяин. - Он перестал быть орлом и ведет себя, как настоящий цыпленок».«Тем не менее, - настаивал натуралист, - у него сердце орла, и он может научиться летать».Осторожно взяв орленка на руки, он сказал: «Ты создан для неба, а не для земли. Расправь свои крылья и лети».Орленок, однако, был смущен; он не знал, кто он, и, посмотрев на цыплят, клюющих свой корм, спрыгнул вниз, чтобы снова присоединиться к ним.На следующий день натуралист взял орла на руки и поднялся с ним на крышу дома. «Ты орел, - снова убеждал он его. - Расправь крылья и лети». Но орленок был напуган своим неизвестным Я и новым миром, простиравшимся перед ним, поэтому он снова спрыгнул вниз и отправился к цыплятам.На третий день рано утром натуралист принес орла на высокую гору. Он встал лицом к солнцу, поднял царя птиц высоко над собой и, подбадривая его, сказал: «Ты орел. Ты создан для неба. Расправь свои крылья и лети».Орел посмотрел вокруг. До сих пор он никогда не летал. И вдруг случилось то, чего так долго ждал от него натуралист: орел стал медленно расправлять крылья и, издав торжествующий крик, он наконец воспарил под облака и улетел.Возможно, орел до сих пор с грустью вспоминает цыплят и даже иногда навещает свой сарай. Но каждому ясно, что он никогда не вернется к прежней жизни. Он был орлом, хотя его содержали и воспитывали, как цыпленка.

Задачи, поставленные учащимся: Узнать о галактиках, метагалактике, Вселенной, нашей галактике. Выяснить какое место занимает человек в мире.

Изучение нового материала
Учитель. Излагает материал с использованием следующих слайдов:

ГАЛАКТИКИ
Галактики – это огромные вращающиеся звездные системы

Характеристики галактик
Содержат от до звезд Размеры от 1 до 100 кпс(килопарсек) Скорости от 10-20км/с (у карликов), 300-400км/с(у галактик-гигантов

СОСТАВ ГАЛАКТИКИ
ЗВЕЗДЫ
МЕЖЗВЕЗДНОЕ ВЕЩЕСТВО
Газ
Пыль
Космические лучи

БЛИЖАЙШИЕ К НАМ ГАЛАКТИКИ
Большое Магелланово Облако
Туманность Андромеды
Малое Магелланово Облако

Типы галактик
Эллиптические
спиральные
неправильные

Звездные скопления
Рассеянные
Шаровые
(скопление Плеяды) Несколько парсек
(в созвездии Геркулеса) Десяток парсек

Расширение Вселенной
Крупное скопление в созвездии Девы
Разбегание галактик

Закон Хаббла
Эдвин Пауэлл Хаббл (1889 – 1953), выдающийся американский астроном – наблюдатель (автор классификации галактик) Скорость, с которой галактики удаляются друг от друга, пропорциональна расстоянию между ними V=HR, где H=65км/с Мпс – постоянная Хаббла.

Метагалактика
- часть Вселенной, охваченная современными методами астрономических наблюдений. - Особенность Метагалактики: не существует центра, от которого разбегаются галактики. - Промежуток времени с начала расширения Метагалактики равно 20 – 13 млрд. лет.

Наша Галактика
НАША ГАЛАКТИКА – МЛЕЧНЫЙ ПУТЬ
СХЕМАТИЧНОЕ ИЗОБРАЖЕНИЯ ГАЛАКТИКИ(ВИД С РЕБРА, ВИД ПЛАШМЯ)

ХАРАКТЕРИСТИКА НАШЕЙ ГАЛАКТИКИ
Диаметр центрального диска галактики около 100000 световых лет, а толщина в 100 раз меньше; Число звёзд в галактике порядка 10. Млечный Путь, светлая серебристая полоса звёзд, опоясывающая всё небо, составляет основную часть нашей галактики; Масса нашей галактики примерно равна 2 * 10 масс Солнца (масса Солнца равна 2 * 10 кг).
12
11
30

По ходу объяснения материала 1.Слушаются два сообщения учащихся: -Скопление галактик -Наша галактика 2.Показ видиофрагмента «Галактики»

Первичная проверка усвоения знаний
Учитель. Вопросы учащимся: 1.Сколько звезд в нашей Галактике? 2.С какой скоростью Солнце движется вокруг центра Галактики? 3.За какое время свет проходит расстояние, равное 1Мпк? 4. Сформулируйте закон Хаббла? 5.Чему равна постоянная Хаббла? 6.От чего зависит будущее Вселенной?

Контроль и самоконтроль
Самостоятельное разгадывания кроссворда по вопросам По горизонтали: 1. Первый человек, спустившийся на поверхность Луны. 2.Весь окружающий нас мир, доступный наблюдениям. 3. Состояние тела, при котором его вес превышает силу тяжести. 4. Первый космонавт. 5. Английский ученый, открывший закон всемирного тяготения. 6. Состояние тела, при котором его вес равен нулю. По вертикали: 1.Американский астроном, открывший закон, по которому происходит расширение Вселенной. 2. Единица длины, применяемая для измерения расстояний между галактиками и их скопления. 3. Скопление звезд, связанных в одну систему силами гравитационного притяжения. Ответы по горизонтали: 1.Армстронг, 2.вселенная, 3.перегрузка, 4.Гагарин, 5.Ньютон, 6.невесомость. Ответы по вертикали: 1. Хаббл, 2.мегапарсек, 3.галактика.