Уроки. Урок 21 | Астрономія в школі

ВС, 01/09/2011 - 11:34 - mav

Я все в тобі люблю, ти нам даруєш квіти,
Гвоздики червоні, і губи троянд і маки,
З байдужістю темряви виводиш світ,
Нудяться в темряві.
Без Сонця хмари - важкі, густі,
Недвижно-похмурі, як тяжкий скеля,
Але тільки ти вийдеш, - повітряно-золоте,
Вони повітряної дитячих мрій ...
Тебе ми відчуваємо в усьому, в чому блиск алмазний,
У чому світ кораловий, перловий, иль інший,
Без Сонця наше життя було б одноманітним.
К. Бальмонт

урок 4/21

презентація

Тема: сонце і життя Землі.

Мета: Розглянути види сонячного випромінювання і його вплив на Землю, службу Сонця і перспективи використання сонячної енергії.

завдання:
1. Навчальна: Проблема «Сонце-Земля»; сонячний вітер, магнітні бурі; полярні сяйва; радіаційні пояси Землі. Можливості використання сонячної енергії. Узагальнити всі види випромінювань і їх вплив на Землю. Постаратися продовжити спостереження Сонця в телескоп з метою виявлення змін положення груп плям внаслідок обертання Сонця, виду груп плям в ході їх розвитку.
2. Виховує: Розглянути сонячно-земні зв'язки як один з найяскравіших прикладів причинно-наслідкових зв'язків. Акцентувати увагу учнів на практичному значенні безпосереднього використання сонячної енергії (геліотехніка). Звернути увагу учнів на практичне значення використання сонячно-земних зв'язків (в інтересах геофізики, космонавтики, біології та медицини). Підкреслити роль міжнародного співробітництва вчених в спостереженні сонячної активності. Відзначити важливість космічних експериментів в дослідженні навколоземного космічного простору, а також ультрафіолетового, рентгенівського випромінювання Сонця і сонячного вітру. Показати неспроможність забобонів, пов'язаних з полярними сяйвами. Сприяти естетичному вихованню учнів, знайомлячи їх з барвистою картиною полярних сяйв. Підкреслити, що Земля і існуюча на ній життя нерозривно пов'язані з космосом, зокрема з центральним небесним тілом Сонячної системи - Сонцем.
3. Розвиваюча: Допомогти учням виділити головне в темі, що вивчається (по-перше, те, що Земля не ізольована від Космосу, по-друге, розвиток гелиотехники - один з перспективних шляхів вирішення важливої ​​для всього людства енергетичної проблеми). Створювати емоційні ситуації, наводячи приклади, здавалося б, несподіваного впливу наслідків сонячних спалахів на перебої радіозв'язку, поява полярних сяйв, загострення деяких захворювань у людей т. Д.

мати уявлення про види сонячного випромінювання і його впливу на Землю, практичному використанні енергії Сонця. I-й рівень (стандарт) - II-й рівень -мати уявлення про види сонячного випромінювання і його впливу на Землю, практичному використанні енергії Сонця. Мати уявлення про Службу Сонця. Вміти: - проводити розрахунки енергії. I-й рівень (стандарт) II-й рівень - проводити розрахунки енергії за формулою Ейнштейна, зразкових параметрів тиску і температури з глибиною.

устаткування:
Таблиці: Сонце, сонячна активність і її земні прояви. Д / ф "Сонце і життя Землі", к / ф "Сонце" (ч.2). Сонячна батарея, калькулятор, фотографії та ілюстрації астрономічних об'єктів у графічному диска «Мультимедіа бібліотека з астрономії», графіка з ЦОР (нижче).

Міжпредметні зв'язки: фізика (магнітне поле, магнітний компас, частинки високих енергій, ультрафіолетові і рентгенівські промені, шкала електромагнітних випромінювань, фототоеффект), географія (полярні області земної кулі), суспільствознавство (взаємозв'язок і взаємозумовленість явищ природи, пізнаваність законів природи і використання їх на благо людей).

Хід уроку

I Новий матеріал

1. Використання сонячної енергії.

З усієї енергії Сонця (світності = 3,876.1026 Вт / c) - Земля отримує близько 2.1017Вт сонячної променевої енергії, тобто за рік близько 100 трильйонів тонн в умовному паливі. Це в десять тисяч разів більше, ніж нам потрібно. Ця енергія нагріває поверхню Землі (воду, сушу, атмосферу) - підтримуючи тепловий режим і біосферу Землі. Людство тільки починає виявляти і використовувати потенціал цієї енергії. 80% проходить через атмосферу (20% відбивається і розсіюється атмосферою). Минулий енергія нагріває поверхню Землі (воду, сушу, атмосферу) - підтримуючи тепловий режим на Землі. Завдяки успіхам гелиотехники, найчистіша на Землі сонячна енергія використовується, але поки явно недостатньо. а). Геліотехнічні установки = різні типи сонячних теплиць, парників, опріснювачів, водонагрівачі, сушарок. Історія їх створення йде в 19-е століття. У наш час в 1980-х роках фірма LUZ використовувала принцип Шумана, створила установку потужністю 80 МВт (повернення до установок стався, коли ОПЕК ввела економічні санкції). Фірма LUZ була виробником 95% сонячної електроенергії, але в 1991р збанкрутувала (як і інші). Зараз Solargenix Energy, дочірня компанія Acciona Energy, веде будівництва в долині Ельдорадо штат Невада найпотужнішою сонячної електростанції Nevada Solar One потужністю 64 мегават. Вартість проекту оцінюється в 106 мільйонів доларів, закінчення в березні 2007 року. Розміщена на 300 гектарах, вона зможе забезпечувати електроенергією до 40 тисяч будинків. б). Плавка - Плавлення тугоплавких металів = сонячні промені збирають у фокусі увігнутого дзеркала, де створюється висока температура. в). Сонячні батареї - перетворення сонячної енергії в електричну. ДЕТАЛЬНІШЕ

• Електростанції - перша потужністю 5 МВт, п. Щелково, Кримська астрофізична обсерваторія (1985р). Будується найбільша в світі сонячна електростанція Nevada Solar One потужністю 64 МВт (долина Ельдорадо, штат Невада, США). Закінчення - березень 2007р.
• Дахи будинків - опалення, освітлення.
• Космічні апарати - все зараз мають сонячні батареї.
• Мікрокалькулятори.
• Електромобілі - перспективний вид транспорту, особливо для великих міст.

Вперше детально цим питанням зайнявся Олександр Леонідович ЧИЖЕВСЬКИЙ (1897-1964) біофізик, археолог, засновник гелиобиологии, з 1915 до 1930р публікує серію робіт, в яких показує значення періодичної діяльності Сонця, космічної активності, на процеси, що відбуваються в біосфері Землі ( Докладніше )


А) Електромагнітне доходить до Землі за 8,3 хвилини. 1. Короткохвильове випромінювання - за 3,5 млрд. Років інтенсивність випромінювання зросла на 25%. а). Рентгенівське (10-5нм <λ <10Нм) від верхніх шарів хромосфери і корони невидиме, потужне в роки активності (зростає в 10-100 разів), різко зростає в момент спалахів. Відкрив промені в 1895р В.К. Рентген (Німеччина - перший Нобелівський лауреат 1901р). Атмосферою не пропускається. б). Ультрафіолетове (3 нм <λ <380 нм) від хромосфери. Також пов'язано з активністю (зростає в 2 рази в моменти спалахів). Відкрив в 1801г І. Ріттер. Дія: іонізує верхній шар земної атмосфери h = 200-500 км (утворюється іоносфера - відкрита в 1924р Е.В. Епплтон (1892-1965г, Англія, Нобелівська премія 1947р) .Сказивается на поширенні радіохвиль: відображення, порушення зв'язку і т.д . стан іоносфери міняється залежно від сонячної активності. Чи не пропускається випромінювання Озоновий шар (О3 - h = 20-25 км) ≈ 3 · 109 тонн О3 (тобто товщиною 3 мм - якщо чистий на поверхні Землі). Захищає від проходження короткохвильового випромінювання все живе на Землі. О3 руйнується вулканічною діяльністю, аерозольними ибросамі, містять хлор речовинами. "Озонові діри" - області різко знижуються вміст О3. Розроблено і підписані міжнародні відношення з охорони озонового шару і обмежена виробництва озоноруйнуючих речовин. Василь Дмитрович Шабетник, член Російської академії космонавтики - пропонує ліквідувати "озонові діри", розкидавши суміш Ні О (на це, як підрахували вчені США, необхідно 15 млрд. $ - тобто поки неможливо). в). Видиме світло (380Нм <λ <760нм) виходить від фотосфери, атмосфера Землі затримує 20% і розсіює (краще переломлення блакитних променів, тому небо блакитне). г). Інфрачервоне (0,74 мкм <λ <2 мм) - теплові промінь, несуть тепло. Відкрив в 1800 р В. Гершель (1738-1822, Англія). 2.Радіоізлученіе - НЕ теплові, відкрито першим радіоастрономії Гроут Ребер (1911-2002, США) в 1944году на λ = 18,7 м (хоча скасовано ще 25.02.1942г Британськими військовими λ = 5,45 м і 3,75 м. А ). Постійна складова = постійне радіовипромінювання викликане горінням плазми спокійного Сонця - майже не змінюється по інтенсивності. б) Змінна складова = сплески, "шумові бурі" - збільшення в тисячі - мільйон разів. Радіовипромінювання йде на всіх хвилях 8мм <λ <1000 м. Хромосфера випромінює сантиметрові λ, корона випромінює дециметрові і метрові λ. Б) Корпускулярне випромінювання = через 1-2 доби доходить до Землі. 1). сонячний вітер = Потік частинок (ядра Не, іони деяких елементів, протони, електрони - утворюють розріджену плазму). Відкрито в 1959 р АМС "Луна-2" і вивчені властивості АМС "Луна-3". Через сонячного вітру Сонце втрачає щосекунди близько одного мільйона тонн речовини. Один з перших астрофізиків в Росії Ф.О.Бредіхін (1831-1904), добре відомий своїми дослідженнями природи комет, в 1898 в статті Про сонячній короні прийшов до висновку про те, що «зовнішні шари сонячної атмосфери чинять опір речовини кометних хвостів», зазвичай спрямованих від Сонця. Виявлення впливу корони на рух речовини кометних хвостів фактично було відкриттям впливу на них сонячного вітру. Хромосферні спалаху утворюють "корональні діри" - області вкрай розрядженою і прозорою корони, яка в цих місцях сильно розширюється (міхур), утворюючи посилення корпускулярного випромінювання і посилення короткохвильового випромінювання. Викид частинок здійснюється через корональні діри - області в атмосфері Сонця з відкритим у міжпланетний простору магнітним полем. Їх загальна площа сягає 15% від всієї площі поверхні Сонця, на низьких широтах площі корональних дір менше 2-5% площі поверхні Сонця. Час життя однієї діри може перевищувати 5 обертів Сонця (до 20 оборотів). Землі частинки досягають при V = 350 км / с (при спалахах до 450 км / с), а при корональних 700 км / с. При спокійному Сонце викидається з V = 10 км / с, а при вибухових процесах до 1000 км / с. З собою несе і магнітне поле. Параметри сонячного вітру Параметр Середня величина Повільний сонячний вітер (спокійного Сонця) Швидкий сонячний вітер (корональних дір) Щільність n, см -3 8,8 11,9 3,9 Швидкість V, км / с 468 327 702 nV, см -2 · с -1 3,8 × 10 8 3,9 × 10 8 2,7 × 10 8 Температура протонів T p, К 7 х 10 4 3,4 × 10 4 2,3 × 10 5 Температура електронів T e, К1 , 4 х 10 5 1,3 × 10 5 1,0 × 10 5 T e / T p 1,9 4,4 0,45 Викликає: а). Магнітні бурі - короткочасне зміна магнітного поля Землі; б). Полярне сяйво = світіння (люмінесценції) верхніх шарів атмосфер планет, що володіють магнітосферою, внаслідок їх взаємодії з зарядженими частинками сонячного вітру. Проникнення по полюсах в атмосферу Землі частинок, що викликають світіння атмосфери на висотах 80 - 1000 км. (Переважають зелені та червоні лінії кисню). Полярні сяйва спостерігаються переважно у високих широтах обох півкуль в овальних зонах-поясах, що оточують магнітні полюси Землі - авроральних овалах. Діаметр авроральних овалів складає ~ 3000 км під час спокійного Сонця, на денній стороні межа зони відстоїть від магнітного полюса на 10-16 °, на нічний - 20-23 °. Оскільки магнітні полюси Землі відстоять від географічних на ~ 12 °, полярні сяйва спостерігаються в широтах 67-70 °, однак за часів сонячної активності авроральной овал розширюється і полярні сяйва можуть спостерігатися в більш низьких широтах - на 20-25 ° південніше або північніше кордонів їх звичайного прояви. Тривалість полярних сяйв становить від десятків хвилин до декількох діб. в). Зміна тропосфери = позначається на погоді. г). Вплив на біосферу = зокрема людини: стан здоров'я, важкі дні. Так період епідемій грипу має тривалість в середньому 11,3 року і дорівнює періоду сонячної активності. Епідемії грипу починаються за 2,3 року до максимуму сонячної активності або через 2,3 року - після. Їх тривалість в кожному 11-річному циклі в середньому дорівнює 4 рокам. Негативному впливу магнітних бур схильні за різними даними від 50 до 75% населення Землі. д). Корпускулярна радіація поповнює частками радіаційні пояси Землі і хвіст магнітосфери Землі, витягнутий в сторону, протилежну від Сонця.

Так група з 50 плям - "область 5395" в 1990р викликала:
Разючу ілюмінацію в нічному небі в більшій частині Північної півкулі (північне сяйво було до 200 пн.ш. -т.е видно в Мексиці, Кубі).
Породила скачки напруги в енергосистемі в шт. Нью-Мехіко і Нью-Йорк. 13 березня в Провінції Квебек (Канада) вийшла з ладу енергосистема, залишивши 6 млн. Чоловік без світла. Втрати 187 млн. КW-годину.
Викликала порушення радіозв'язку і в Каліфорнії. Радіо управління дверей - самі відкривалися і закривалися коли хотіли.

Цикл активності має пряме відношення до земного клімату. У деяких дерев товщина кілець має 11-річний цикл. У період 1645-1715гг на Сонце спостерігалося всього по 2-3 плями (мінімум Маундера) і в цей час в Європі була виключно холодна погода. В 1672-1704г в північній півкулі Сонця плям взагалі не було видно.

2). Космічні промені відкриті в 1912р В.Ф. Гесс (1883-1964, США - Ноб. Премія 1936р) назвав космічними в статті 1926р Р.Е. Міллікен. Приходять до Землі від Сонця (в період хромосферних спалахів при активності Сонця) і від наднових зірок. Це ядра атомів Всесвіті з великою енергією 107 - 1010 еВ і концентрацією 1 частина / см3 в 1 сек. Сонячний вітер утворює гелиосферу, завдяки чому перешкоджає проникненню міжзоряного газу в Сонячну систему. Магнітне поле сонячного вітру значно послаблює що приходить ззовні випромінювання. Так в 2009 році, в період тривалого мінімуму сонячної активності, інтенсивність випромінювання поблизу Землі зросла на 19% щодо всіх спостережуваних раніше максимумів.

Утворена при великих обсерваторіях. Завдання: спостереження за Сонцем для всебічного і безперервного дослідження сонячної активності та її зв'язку з геофізичними явищами - "прогноз" сонячних спалахів для своєчасного запобігання порушення радіозв'язку; забезпечення безпеки прибивання людини в космічному просторі і т.д. Матвій Матвійович ГУСЄВ (1826-1866, Росія) піонер астрофізики після відвідування обсерваторії в Кью (Англія) і ознайомленням з методикою роботи на першому в світі геліографа (інструмент для фотографування Сонця, встановлений в 1858р) у Варрі Делаль, замовив оптику Т. Дальмейеру такий прилад і з 1865р ​​організовує першу в Росії службу Сонця, приступивши в Вільнюської обсерваторії до систематичного виміру положення плям на диску Сонця. Створив одну з перших в світі фотографічну службу Сонця. В СРСР служба була знову організована в 1932 році. Служба в СРСР включала близько 20 обсерваторій, що забезпечують спостереження Сонця протягом 12 ч щодня. Результати спостережень публікувалися в щомісячному бюлетені "Сонячні дані", який видавався Пулковської обсерваторії. У масштабі всього світу були організовані кооперативні дослідження - Міжнародний геофізичний рік (1957-1958), Міжнародний рік спокійного Сонця (1964-65), а також ряд більш вузьких програм, таких, як програма протонних спалахів. II Закріплення матеріалу. 1. Самостійна робота №11 2. Додатково: Скільки треба спалити кам'яного вугілля (q = 27 МДж / кг), щоб отримати енергію, що випромінюється Сонцем в 1 сек? (L = Q = qm, 0,143.1020кг) 3. Індивідуальні картки по темі " сонце "(М.М. Гомулина) Підсумок: 1. Яким чином можна використовувати сонячну енергію? 2. Які види сонячного випромінювання ви знаєте? 3. У чому проявляється вплив Сонця на Землю? 4. Узагальнюючи тему:

• У чому корінна відмінність Сонця від планет?
• Порівняйте Сонце і Землю за розмірами, масі, середньої щільності.
• Який хімічний склад Сонця?
• Яка температура на поверхні Сонця і в його надрах?
• За рахунок чого світить і гріє Сонце?
• Які явища спостерігаються в фотосфері (хромосфере і короні)?
• Обертається Сонце навколо своєї осі?

Будинки: §21, питання стор. 126-127, Кросворд, презентацію, повідомлення, запитальник по темі "Сонце". Стор. 152 (п. 1-6).

«Планетарій»

410,05 мб Ресурс дозволяє встановити на комп'ютер вчителя або учня повну версію інноваційного навчально-методичного комплексу "Планетарій". "Планетарій" - добірка тематичних статей - призначені для використання вчителями та учнями на уроках фізики, астрономії або природознавства в 10-11 класах. При установці комплексу рекомендується використовувати тільки латинські букви в іменах папок. демонстраційні матеріали 13,08 мб Ресурс є демонстраційні матеріали інноваційного навчально-методичного комплексу "Планетарій". планетарій 2,67 мб Даний ресурс являє собою інтерактивну модель "Планетарій", яка дозволяє вивчати зоряне небо за допомогою роботи з даною моделлю. Для повноцінного використання ресурсу необхідно встановити Java Plug-in Урок Тема уроку Розробки уроків в колекції ЦОР Статистична графіка з ЦОР урок 21 Сонце і життя Землі Цикл сонячної активності 134,8 кб