оцінювання дітей з особливими освітніми потребами у ЗЗСО.pptx
урок 12 сонце — наша зоря
1. ССооннццее ——
ннаашшаа ззоорряя
12/10/14
11:36
Матвієнко А.В.
вчитель фізики та астрономії
Уманська ЗОШ №5 ім. В.І.Чуйкова
2. ППллаанн ууррооккуу
1. Фізичні характеристики Сонця
2. Будова Сонця
3. Сонячна активність
4. Вплив сонячної активності на Землю
5. Тестування
6. Задача
7. Домашнє завдання
11:36
5. Світність Сонця L визначає потужність його
випромінювання, тобто кількість енергії, що
випромінює поверхня Сонця у всіх напрямках за
одиницю часу. Для визначення світності Сонця треба
виміряти сонячну сталу q — енергію, яку отримує 1м2
поверхні Землі за 1 с за умови, що Сонце
розташоване в зеніті. Для визначення світності
Сонця необхідно величину сонячної сталої
помножити на площу сфери з радіусом R:
L = 4pR2q » 4*1026 Вт,
де R=1,5*1011 м — відстань від Землі до Сонця.
11:36
6. Сонце
Радіус 109 RÅ
Маса 330000 MÅ
Середня густина 1,4 г/см3
Хімічний склад за масою, %:
Н2 71
Не 27
Світність 4*1026 Вт
Температура, К:
фотосфери 5 780
ядра 15 000 000 11:36
8. Сонце умовно розділяють на такі області з
різним фізичним станом речовини та
розподілом енергії: ядро, зона радіації,
конвективна зона та атмосфера.
11:36
9. Центральна область (ядро)
Займає відносно невеликий об'єм, але
завдяки великій густині ядра, яка
збільшується до центра, там зосереджена
значна частина маси Сонця.
11:36
10. Зона радіації
У зоні променистої рівноваги, або зоні
радіації, що оточує ядро на відстані до 2/3
радіуса Сонця.
11:36
11. Конвективна зона
У конвективній зоні (від верхнього шару
зони радіації, майже до самої видимої межі
Сонця — фотосфери) енергія передається
вже не випромінюванням, а за допомогою
конвекції.
11:36
12. Атмосфера
Атмосферою вважаються зовнішні шари
Сонця, що умовно поділені на три оболонки.
Найглибший шар атмосфери Сонця, що
складається з газів,— фотосфера.
11:36
13. 11:36
Фотосфера Гранули у фотосфері
Спектр Сонця.
Темні лінії поглинання утворюються у хромосфері
14. 33.. ССоонняяччннаа ааккттииввннііссттьь
Температура всередині плями досить висока і
сягає 4500 К, але пляма здається темною на тлі
більш гарячої фотосфери з температурою 5780 К.
11:36
Сонячна
пляма
Плями з’єднані між собою попарно, як полюси в
магніті, кожна пляма має свою магнітну полярність
16. Ще одна загадка активності Сонця захована
в її періодичності — цикл зміни кількості
плям повторюється приблизно через кожні 11
років.
11:36
17. 44.. ВВппллиивв ссоонняяччннооїї ааккттииввннооссттіі ннаа
ЗЗееммллюю
Досліджуючи Сонце за допомогою супутників та
AMC, астрономи виявили його сильне корпускулярне
випромінювання — потік елементарних частинок
(протонів, нейтронів, електронів).
11:36
22. ВВииссннооввккии
Основним джерелом енергії для нашої цивілізації є Сонце,
яке дає нам не тільки тепло, але й суттєво впливає на всі
процеси, що відбуваються на Землі.
Ми визначили розміри, масу, температуру і світність
Сонця; знаємо, що джерелом сонячної енергії є термоядерні
реакції у його надрах, і розгадали причину зниження
температури в сонячних плямах. Але залишаються
нерозгаданими причини сонячної активності й чому існує 11-
річний цикл появи плям. У майбутньому сонячне світло стане
основним джерелом електричної енергії як на Землі, так і в
космічних поселеннях при освоєнні інших планет.
11:36
23. Тести
1. Сонячна стала визначає:
А. Кількість енергії, що випромінює Сонце за рік. Б. Кількість
енергії, що випромінює Сонце за 1 с. В. Температуру Сонця.
Г. Кількість енергії, яку отримує вся поверхня Землі за одиницю
часу. Д. Енергію, яку отримує 1м2 поверхні Землі за 1 с, якщо
сонячні промені падають перпендикулярно до поверхні.
2. Для визначення світності Сонця необхідно знати:
А. Радіус Сонця. Б. Радіус Землі. В. Відстань від Землі до Сонця.
Г. Температуру на поверхні Землі. Д. Температуру на поверхні
Сонця.
3. Які з цих хімічних елементів найбільш поширені на Сонці?
А. Оксиген і Ферум. Б. Гідроген і Гелій. В. Гідроген і Оксиген. Г.
Нітроген і Оксиген. Д. Ферум і Нітроген.
11:36
24. 4. У результаті якого процесу виділяється енергія в надрах
Сонця?
А. Ядерної реакції. Б. Гравітаційного стиснення. В. Термоядерної
реакції. Г. Горіння водню. Д. Падіння метеоритів.
5. Грануляція у фотосфері утворюється в результаті того, що:
А. Корона дуже гаряча. Б. Енергія передається конвекцією. В.
Плями дуже холодні. Г. Випромінюються нейтрино. Д. На
поверхні Сонця є хвилі.
6. Сонце називають жовтою зорею, у той час як для більшості
людей воно має білий колір. Як пояснити цю суперечність?
Сонце випромінює електромагнітні хвилі завдовжки від 400 нм
(фіолетова частина спектра) до 700 нм (червона частина
спектра), суміш яких ми називаємо білим світлом. Але
найбільше енергії Сонце випромінює в жовто-зеленій частині
спектра на довжині хвилі близько 500 нм, тому астрономи
мають право називати Сонце жовтою зорею.
11:36
25. 7. Що знижує температуру всередині сонячних плям?
Температура всередині сонячної плями знижується завдяки
сильному магнітному полю, яке зупиняє конвекцію.
8. Яке явище астрономи називають сонячною активністю?
Сонячна активність — це явище, пов'язане з хромосферними
спалахами та зростанням короткохвильового випромінювання
Сонця.
9. Які процеси на Сонці можуть суттєво впливати на стан земної
атмосфери?
На стан земної атмосфери суттєво впливають хромосферні
спалахи, які виникають поблизу плям, і пов'язана з цим зміна
кількості частинок із великою енергією в сонячному вітрі.
11:36
26. Задача
Коли, взимку чи влітку, у вікно вашої
квартири опівдні потрапляє більше сонячної
енергії? Розгляньте випадки:
А. Вікно виходить на південь;
Б. Вікно виходить на схід.
11:36
27. Розв’язання:
А. Кількість сонячної енергії, яку отримує одиниця
поверхні за одиницю часу, можна обчислити за
допомогою такої формули:
E = q cos i , де q – сонячна стала; і – кут падіння
сонячних променів.
Стіна розташована перпендикулярно до
горизонту, тому взимку кут падіння сонячних
променів буде меншим. Отже, як це не дивно,
взимку у вікно вашої квартири від Сонця надходить
більше енергії, ніж улітку.
Б. Якщо вікно виходить на схід, то сонячні
промені опівдні ніколи не освітлюють вашу кімнату.
11:36
28. ДДооммаашшннєє ззааввддаанннняя
1. Опрацювати § 12
(підручник “Астрономія” автора М.П.Пришляк
рівень стандарту та академічний рівень видавництва Ранок 2011 р.)
2. Підготувати доповіді на тему:
• Анкета зорі — її фізичні характеристики.
• Поняття зоряної величини та її види.
• Способи визначення відстаней до зір.
11:36
29. СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ
Література:
• Сущенко С.С. Фізична картина світу: узагальнювальні уроки / С.С. Сущенко, Л.С. Недбаєвська. –
Харків: Видавнича група «Основа», 2012.
• Смірнов В.А. Закон збереження імпульсу, реактивний рух, ракети та освоєння космосу – Харків:
Видавнича група «Основа», 2010.
• Фейгін О.О. Парадоксальна картина будови світу. Харків: Видавнича група «Основа», 2009.
• Попов П. І. та ін. Астрономія. К., 1950.
• Блажко С. Н. Курс общей астрономии. М.—Л., 1947. (рос.).
• Воронцов-Вельяминов Б. А. Очерки о Вселенной. Изд. 3. М., 1955. (рос.).
• Воронцов-Вельяминов Б. А. Очерки истории астрономии в России. М., 1956. (рос.).
• Кононович Э. В., Мороз В. И. Общий курс Астрономии: Учебное пособие / Под. ред. Иванова В. В..
Изд. 2-е, испр. — М.: Едиториал УРСС, 2004. — 544 с. (Классический университетский учебник).
— ISBN 5-354-00866-2 (рос.).
• Куликовский П. Г. Справочник любителя астрономии / Под. ред. Сурдина В. Г.. Изд. 5-е, перераб. и
полн. обновл. — М.: Едиториал УРСС, 2002. — 688 с. — ISBN 5-8360-0303-3 (рос.).
• Фесенков В. Г. Современные представлення о Вселенной. М.—Л., 1949. (рос.).
Інтернет-ресурси:
• http://ukrastro.org.ua/uaa/ - Українська астрономічна асоціація. Громадське об'єднання астрономів
України.
• http://astronomy.net.ua – Астрономічна мережа України.
• http://www.astronet.ru – Российская астрономическая сеть.
• http://www.astrolab.ru – Астрономическая лаборатория.
Notas del editor
Загальний коментар
Добре відомий вислів: Сонце — джерело життя на Землі. У біології це пов'язано з тим, що сонячне випромінювання є джерелом енергії для процесів фотосинтезу в рослинах, а рослини є початковою ланкою основних трофічних (харчових) ланцюгів у біосфері. В астрофізиці справедливість цього висновку засвідчують ще переконливіші факти. Справа, по-перше, у тому, що середнє значення енергії фотонів сонячного випромінювання — 1,4 еВ. Отже, певна кількість сонячних фотонів має енергію в кілька електрон-вольтів, а це енергія електронів в атомах та енергія хімічних, а відтак і біохімічних процесів. По-друге, живі організми — це відкриті антиентропійні структури, для функціонування яких потрібна термодинамічна неврівноваженість навколишнього середовища. Така неврівноваженість на поверхні Землі створюється насамперед значною різницею температури поверхні та атмосфери Землі (300 К) і температури сонячного випромінювання (6000 К).
Дуже важливою обставиною є й те, що Сонце — це найближча до нас зоря і можливість детального вивчення цієї типової зорі головної послідовності має дуже велике значення для вивчення зір узагалі. Тому знання основних характеристик Сонця (його маси, розміру та світності) важливе не тільки для вивчення Сонця як центрального тіла нашої планетної системи, а й з точки зору вивчення зоряного світу, нашої зоряної системи — Галактики. Цікаво, що досі не вдалося знайти іншої зорі, яка в межах похибок визначення була б за всіма основними характеристиками подібною до нашого Сонця.
Кілька десятиріч однією з найбільш складних проблем вивчення Сонця була проблема сонячних нейтрино. Під час перебігу протон-протонного циклу ядерних реакцій перетворення Гідрогену в Гелій утворюються електронні нейтрино. І коли за допомогою спеціальних нейтринних детекторів вдалося виміряти потік сонячних нейтрино, то він виявився приблизно втричі меншим від його розрахункового значення. Неодноразово робилися спроби пояснити цей факт, при цьому нерідко вони пов'язувалися з досить радикальними змінами в нашому уявленні або про умови та процеси в надрах Сонця, або навіть про основи ядерної фізики. І лише нещодавно проблему сонячних нейтрино було розв'язано.
Відомо, що існують три сорти нейтрино — електронне, мюонне й таонне. Останні два відповідають ще двом легким частинкам (лептонам) – мюону і таону.
Теорія вже давно передбачувала нейтринні осциляції, тобто явище спонтанного перетворення одного сорту нейтрино в інші. Але тільки кілька років тому за допомогою астрофізичних спостережень астрономи змогли експериментально підтвердити існування цього явища. І як тільки експеримент із вимірювання сонячних нейтрино був поставлений таким чином, що детектувалися нейтрино всіх трьох сортів, то значення їхнього повного потоку збіглося в межах похибок вимірювання з тим, яким він і мусить бути під час перебігу протон-протонного циклу ядерних реакцій у ядрі Сонця.
Що стосується використання сонячної енергії в народному господарстві, то за сприятливих умов вона може й мусить бути важливим джерелом екологічно чистої енергії. Але лише допоміжним. Її суттєве використання можливе в майбутньому, після створення потужних орбітальних геліоелектростанцій.
Сонце — одна з мільярдів зір нашої Галактики, центральне світило в Сонячній системі, вік якого близько 5 млрд. років. Воно дає Землі тепло і світло, що підтримує життя на нашій планеті. Сонце розташовується на близькій відстані від Землі — усього 150 млн. км, тому ми бачимо його у формі диска.
Вивчення Сонця має дуже важливе практичне значення для розвитку земної цивілізації.
Температура Сонця вимірюється за допомогою законів випромінювання чорного тіла. Сонце випромінює електромагнітні хвилі різної довжини, які нашим оком сприймаються як біле світло. Насправді, біле світло складається з цілого спектра електромагнітних хвиль від червоного кольору до фіолетового, але Сонце випромінює найбільше енергії у жовто-зеленій частині спектра, тому астрономи називають Сонце жовтою зорею. Температура на поверхні Сонця становить 5780 К.
Сонце — величезна розжарена плазмова куля, що має складну будову її зовнішніх і внутрішніх шарів.
У результаті фізичних процесів, що протікають в надрах Сонця, безперервно виділяється енергія, яка передається зовнішнім шарам і розподіляється на все більшу площу. Внаслідок цього з наближенням до поверхні температура сонячної плазми поступово знижується.
Залежно від температури та характеру процесів, що визначаються цією температурою, Сонце умовно розділяють на такі області з різним фізичним станом речовини та розподілом енергії: ядро, зона радіації, конвективна зона та атмосфера.
p.s. Величезний тиск та надвисока температура забезпечують протікання термоядерних реакцій, які є основним джерелом енергії Сонця. Радіус ядра становить приблизно 1/3 радіуса Сонця.
p.s. Енергія поширюється шляхом послідовного поглинання і наступного перевипромінювання речовиною квантів електромагнітної енергії.
p.s. тобто шляхом перемішування речовини, коли утворюються своєрідні окремі комірки, які трохи відрізняються одна від одної температурою та густиною.
p.s. 200—300 км завтовшки, сприймається нами як поверхня Сонця. Густина газів у фотосфері в мільйони разів менша за густину повітря біля поверхні Землі, а температура фотосфери зменшується з висотою. Середній шар фотосфери, випромінювання якого ми сприймаємо, має температуру 5780 К.
У сонячний телескоп можна спостерігати структуру фотосфери, у якій конвекційні комірки мають вигляд світлих і темних зерен — гранул. Над фотосферою розташована хромосфера, де атомами різних речовин утворюються темні лінії поглинання у спектрі Сонця. Загальна товщина хромосфери становить 10—15 тис. км, а температура у її верхніх шарах сягає 100000 К.
Над хромосферою розміщений зовнішній шар атмосфери Сонця — сонячна корона, температура якої сягає кількох мільйонів градусів. Речовина корони, яка постійно витікає у міжпланетний простір, називається сонячним вітром.
Сонячна активність визначається кількістю плям та їхньою загальною площею. Дослідження показали, що температура всередині плями досить висока і сягає 4500 К, але пляма здається темною на тлі більш гарячої фотосфери з температурою 5780 К.
Виникає питання: що знижує температуру всередині плями? Плями на Сонці можуть існувати протягом кількох місяців, тому виникла гіпотеза, що якийсь процес гальмує конвекцію плазми в сонячній плямі та підтримує різницю температур. Зараз доведено, що таким «ізолятором» є сильне магнітне поле, яке взаємодіє з електрично зарядженими частинками плазми і гальмує конвекційні процеси всередині плями.
p.s. Наприклад, під час так званих хромосферних спалахів, які вибухають поблизу плям, виділяється така величезна енергія, яку можна порівняти з випромінюванням всієї фотосфери Сонця. Не треба плутати спалахи з протуберанцями.
p.s. Завдяки протуберанцям відбувається обмін речовин між хромосферою і короною.
Спалах виникає між двома плямами з протилежною полярністю, коли протягом кількох годин температура в цій зоні зростає до 5•106 К і виділяється енергія 1021—1025 Дж, що майже сумісне зі світністю Сонця у видимій частині спектра. Під час спалаху енергія випромінюється в основному в невидимій частині спектра (радіо, ультрафіолетовому та рентгенівському діапазоні).
Під час спалахів у міжпланетний простір також викидаються потоки заряджених частинок, які летять зі швидкістю до 20000 км/с. Через кілька годин після спалаху корпускулярні потоки можуть долетіти до Землі й викликати збурення її магнітного поля та свічення іоносфери, що проявляється у вигляді інтенсивних полярних сяйв.