Урок обобщение по теме "Строение и эволюция вселенной"

• В Древнем Египте Солнце почиталось главным божеством.
• Персы, вавилоняне, китайцы, японцы почитали Солнце как источник жизни, первооснову всего сущего.
• Многочисленные праздники Древней Руси – Ивана Купалы, Ярилы, Марьи Моревны – посвящены Солнцу.

• Возраст 4,7 млрд. лет
• Продолжительность жизни 10 млрд.лет
• Масса 330000 масс Земли
• Радиус 109 радиусов Земли
• Расстояние до Земли 149600000 км
• Расстояние до центра Галактики 28000 св.лет
• Скорость в Галактике 220 км/с

Строение Солнца

Зона конвекции

Лучистая зона ( зона радиации)

Ядро

Фотосфера

Хромосфера

Атмосфера Солнца

Протуберанец

Солнечная корона

Внутреннее строение Солнца

• Солнечное ядро – зона термоядерных реакций.

Плотность вещества 158 т/м 3 ; температура 15,5 млн.градусов; давление 350 млрд. атмосфер.

• Лучистая зона – зона переноса энергии излучением. В результате поглощения квантов и их переизлучения энергия выносится наружу.
• Конвективная зона – зона переноса энергии циркулирующими потоками газа.

Солнечная атмосфера

• Фотосфера – нижний слой солнечной атмосферы, толщиной 300-400 км. Плотность вещества порядка 10 -4 кг/м 3 ; средняя температура 6000 0 С.
• Хромосфера – внутренняя часть солнечной атмосферы, толщиной 2500 км. В ней происходит интенсивное излучение атомарного водорода, температура повышается до 100 тыс. градусов.
• Солнечная корона – верхний слой солнечной атмосферы, протяжённостью несколько миллионов километров. Температура 1-2 млн.градусов.

Источники энергии

В недрах Солнца происходят термоядерные реакции.

Цикл начинается со слияния двух ядер водорода. Серьёзным препятствием является отталкивание сближающихся протонов. Преодолеть его можно только в экстремальных условиях. Поэтому термоядерный синтез может протекать только в ядре Солнца, где и температура, и давление огромны.

Каждую секунду на Солнце

500 млн.т водорода

превращается в гелий.

Солнечная активность – совокупность явлений, периодически возникающих в атмосфере Солнца по действием магнитных полей .

• Солнечная активность имеет 11-летнюю цикличность. В годы солнечной активности на Солнце много активных образований, в годы минимума – центров активности мало.

Активные образования на Солнце

Солнечные пятна – активные образования в фотосфере Солнца.

Представляют собой трубки силовых линий магнитного поля. Магнитное поле подавляет конвективное движение газа. Поэтому температура в области пятна на 1000 0 ниже.

Пятна есть на Солнце постоянно, но в годы солнечной активности их размеры и количество значительно увеличиваются.

По движению солнечных пятен Галилей установил, что Солнце вращается вокруг своей оси.

Земля

На фотографии показаны солнечные пятна по сравнению с Землёй.

Геофизические проявления солнечной активности.

• Ионосферные проявления – ухудшение или временное прекращение радиосвязи.
• Магнитные бури – кратковременные изменения магнитного поля Земли.
• Полярные сияния – свечение атмосферы в полярных областях Земли.
• Влияние на тропосферу , т.е. на погоду, природные катаклизмы, на самочувствие людей.

Солнечные затмения

Луна в определённые моменты времени оказывается между Землёй и Солнцем и закрывает Солнце. На Землю падает тень Луны.

Во время полного затмения Луна закрывает весь диск Солнца. Наблюдается на небольшой территории.

Луна

Солнце

Полоса частного затмения

Полоса полной фазы

По обе стороны полосы полной фазы наблюдается частное затмение.

Периодичность солнечных затмений.

• Сарос – промежуток времени, через который солнечные и лунные повторяются в определённом порядке.
• Сарос составляет примерно 18 лет 11 дней. За это время происходит 42 солнечных и 28 лунных затмений.
• Полные солнечные затмения в данном месте земли видны не чаще одного раза в 200-300 лет.
• Продолжительность полного затмения – 2-3 минуты .

Наблюдение солнечной короны во время солнечного затмения.

Состав Солнечной системы .

Планеты.

Центральное тело - Солнце — звезда третьего поколения, находящаяся на середине своего жизненного цикла. Оно светит уже более 4,5 млрд лет. Примерно столько же вокруг него обращаются восемь планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Они условно поделены на две группы: планеты земного типа и газовые гиганты .

Общий вид солнечной системы.

В Солнечной системе 8 планет:

Планеты гиганты: Юпитер ,Сатурн , Уран и Нептун- намного больше других .

Планеты земной группы: Меркурий , Венера , Земля , Марс.

Луна- спутник Земли. Луна движется вокруг Земли, вращаясь при этом вокруг своей оси, причём эти два вращения так согласованы, что Луна всегда обращена к Земле одной стороной.

У Юпитера около 30 спутников. Поэтому он напоминает солнечную систему « в миниатюре» . Самые известные : Ганимед , Ио, Европа.

Замечательная особенность Сатурна- роскошное кольцо. Состоит оно из множества мелких космических тел.

Астероиды.

Своеобразная граница, отделяющая планеты земной группы от газовых гигантов – астероидный пояс, подвергающийся воздействию Юпитера. Пояс представляет собой довольно разреженное скопление астероидов, которые имеют достаточно скромные размеры. Общая масса тел, составляющих Астероидный пояс, равна всего 4 % от массы Луны. Состоят они в основном из горных пород и металлов. Самым крупным телом на этом участке является карликовая планета Церера, за ней следуют астероиды Паллада, Веста и Гигея.

Карликовые планеты, занимают промежуточное положение между планетами земной группы и газовыми гигантами: они достигли гидростатического равновесия, но не очистили орбиту. К ним относится пять тел: Плутон, Эрида, Макемаке, Хаумеа и Церера . Последняя относится к поясу астероидов. Макемаке, Хаумеа и Плутон принадлежат поясу Койпера, а Эрида — рассеянному диску.

Карликовые планеты.

• Из чего образовалась Солнечная система?
• Какие планеты находятся ближе к Солнцу чем Земля?
• Какие планеты находятся дальше от Солнца чем Земля?
• Назовите четыре самые большие планеты. Какое у них общее название?
• Назовите планеты земной группы. Что общего у планет этой группы?
• Являются ли астероиды обломками разрушенной планеты?

Пояс Койпера.

Пояс Койпера расположен за орбитой Нептуна. Объекты, размещающиеся здесь, в том числе и Плутон, получили название транснептуновых. В отличие от астероидов пояса, пролегающего между орбитами Марса и Юпитера, они состоят из льда - водяного, аммиачного и метанового. Пояс Койпера в 20 раз шире астероидного и значительно массивнее его. В поясе Копера располагаются три карликовые планеты: Плутон, Макемаке и Хаумеа.

Рассеянный диск.

За поясом Койпера располагается рассеянный диск и гипотетическое облако Оорта. Первый частично пересекается с поясом Койпера, но пролегает значительно дальше его в космосе. Это место, где зарождаются короткопериодические кометы Солнечной системы. Для них характерен орбитальный период менее 200 лет. Объекты рассеянного диска, в том числе и кометы, как и тела из пояса Койпера, состоят преимущественно из льда.

Происхождение Солнечной системы

Космогония

• Космогония - наука, изучающая происхождение и развитие небесных тел, например планет и их спутников, Солнца, звёзд, галактик. Астрономы наблюдают космические тела на различной стадии развития, образовавшиеся недавно и в далёком прошлом, быстро "стареющие" или почти "застывшие" в своём развитии. Сопоставляя многочисленные данные наблюдений с физическими процессами, которые могут происходить при различных условиях в космическом пространстве, учёные пытаются объяснить, как возни кают небесные тела. Единой, завершённой теории образования звёзд, планет или галактик пока не существует.

В середине XVIII века немецкий философ И. Кант предложил свою теорию образования Солнечной системы, основанную на законе всемирного тяготения. Она предполагала возникновение Солнечной системы из облака холодных пылинок, находящихся в беспорядочном хаотическом движении. В 1796 году французский учёный П. Лаплас подробно описал гипотезу образования Солнца и планет из уже вращающейся газовой туманности. Лаплас учёл основные характерные черты Солнечной системы, которые должна была объяснить любая гипотеза о её происхождении. В данный период наиболее разработанной является гипотеза О. Ю. Шмидта, разработанная в середине века

Туманность

Давайте перенесемся в далекое прошлое, примерно на

7 миллиардов лет назад. Современная наука, как говорят ученые, с достаточной степенью вероятности позволяет нам представить происходившие тогда события.

Туманность темна и непрозрачна, как дым. Зловещей невидимкой медленно ползет она на фоне чёрной бездны, и о ее рваных, размытых очертаниях можно только догадываться по тому, как постепенно тускнеют и гаснут за ней далекие звезды.

Через некоторое время мы обнаруживаем, что туманность медленно поворачивается вокруг своего центра, еле заметно вращается. Действует тяготение, собирая к центру частицы туманности. Вращение туманности при этом ускоряется.

Если вы хотите понять механику этого явления, вспомните простой земной пример - вращающегося на льду спортсмена-фигуриста. Не делая никакого добавочного толчка, он ускоряет свое вращение лишь тем, что руки, до этого распахнутые в стороны, прижимает к телу. Работает "Закон сохранения количества движения".

Идет время. Туманность вращается все быстрее. А от этого возникает и увеличивается центробежная сила, способная бороться с тяготением.

Рождение Солнца

И вот туманность приобрела совсем другой вид. В середине величаво вращается огромное темное, чуть сплющенное облако, а вокруг него на разных расстояниях плывут по круговым орбитам, расположенным примерно в одной плоскости, оторвавшиеся от него небольшие "облака-спутники". Последим за центральным облаком. Оно продолжает уплотняться. Но теперь с силой тяготения начинает бороться новая сила газового давления. Ведь в середине облака накапливается все больше частиц вещества. Там возникает "страшная теснота" и "невероятная толчея" частиц

Из каждых четырех ядер атомов водорода образуется одно ядро гелия. При этом выделяется огромная энергия. Такое вот "ядерное горение" водорода началось и в наше раскаленном шаре. Этот "пожар" теперь уже не остановить. "Плазма" разбушевалась. Газовое давление в центре заработало с удесятеренной силой. Плазма рвется наружу, как пар из котла. С чудовищной силой она давит изнутри на внешние слои шара и приостанавливает их падение к центру.

Плазме не удается разорвать шар, разбросать его обрывки в стороны. А тяготению не удается сломить давление плазмы и продолжить сжимание шара. Ослепительно светящийся бело-желтым светом шар перешел в устойчивую стадию. Он стал звездой. Стал нашим Солнцем! Теперь оно будет миллиардами лет, не меняя размера, не охлаждаясь и не перегреваясь, светить одинаково ярким бело-желтым светом. Пока внутри не выгорит весь водород. А когда он весь превратится в гелий, исчезнет "подпорка" внутри Солнца, оно сожмется. От этого температура в его недрах снова повысится. Теперь уже до сотен миллионов градусов. Но тогда "воспламенится" гелий, превращаясь в более тяжелые элементы. И сжатие снова прекратится.

Образование планет

Вернемся к спутникам нашего Солнца, к тем обрывкам туманности, которые оторвались от центрального сгустка под действием центробежной силы и начали кружиться вокруг него. Именно здесь создаются условия, способствующие разделению легких и тяжелых частиц туманности. Происходит нечто похожее на наш древний способ добычи золота промывкой из золотоносного песка или на просеивание зерна в молотилках. Струя воды или воздуха уносит легкие частицы, оставляя тяжелые. Облака-спутники находятся на очень разных расстояниях от Солнца.

В результате через некоторое время химический состав облаков-спутников становится совершенно разным. В далеких - он почти не изменился. А в тех, что кружатся вблизи источающего жар и свет Солнца, остался лишь "прокаленный" и "обдутый" материал - выделенная "драгоценная жизненно важная примесь" тяжелых элементов. Материал для создания обитаемой планеты готов. Начинается процесс превращения "материала" в "изделие", частиц туманности - в планеты.

Этап первый - слипание частиц

В далеких облаках-спутниках многочисленные молекулы легких газов и редкие легкие пылинки понемногу собираются в огромные рыхлые шары малой плотности. В дальнейшем это планеты группы Юпитера. В облаках-спутниках, близких к Солнцу, тяжелые пылинки слипаются в плотные каменистые комки. Они объединяются в огромные массивные скалистые глыбы, чудовищными серыми угловатыми громадами плывущие по орбитам вокруг своей звезды. Двигаясь по разным, иногда пересекающимся орбитам, эти "астероиды", размером в десятки километров каждый, сталкиваются

Те, отходя в стороны, заполняют собой впадины. Грубый "ком" постепенно сглаживается. В результате вблизи Солнца образуются несколько сравнительно небольших по размеру, но очень плотных, состоящих из очень тяжелого материала, планет земной группы. Среди них Земля.

Этап второй-разогревание

• Внутри планеты, в смеси с другими оказываются зажатыми, "запертыми" радиоактивные вещества. Они отличаются тем, что непрерывно выделяют тепло, чуть заметно нагреваются. Но в толще планеты этому теплу некуда выйти, нет вентиляции, нет омывающей влаги. Над ними - мощная "шуба" из вышележащих слоев. Тепло накапливается. От этого радиоактивного разогрева начинается размягчение всей толщи планеты. В размягченном виде вещества, в свое время хаотично, бессистемно слепившие её, начинают теперь распределятся по весу. Тяжелые постепенно опускаются, тонут к центру. Легкие выдавливаются ими, поднимаются выше, всплывают все ближе к поверхности.

Постепенно планета приобретает строение, подобное теперешней нашей Земле, - в центре, сжатой чудовищным весом навалившихся сверху слоев, тяжелое ядро. Оно окружено "мантией" толстым слоем вещества полегче весом. И наконец, снаружи совсем тонкая, толщиной всего в несколько десятков километров, "кора", состоящая из наиболее легких горных пород. Радиоактивные вещества в основном содержатся в легких породах. Поэтому теперь они скопились в "коре", греют её. Основное тепло с поверхности планеты уходит в космос, - от планеты "чуть повеяло теплом". А на глубине десятков километров тепло сохраняется, разогревая горные породы.

Строение и эволюция Вселенной.

Строение Галактики

Схема Галактики

Теории эволюции Вселенной

Естественный этап эволюции Горячей Вселенной .

Теория Эдвина Хаббла

Хаббл предложил разделить все галактики на 3 вида:

1. Эллиптические – обозначаемые Е (elliptical);

2. Спиральные (Spiral);

3. Неправильные – обозначаемые (irregular).

По смещению спектральных линий можно определить скорость галактик и расстояние до них.

Скорость удаления галактик пропорциональны расстоянию до них

ʋ =HR

ʋ - скорость движения галактики относительно наблюдателя

R – расстояние до неё

H = 70 км/(с*Мпс) – постоянная Хабла

1 пк   = 30,8568  трлн   км (петаметров) = 3,2616  светового года .

Светлая полоса через все небо, где сосредоточено большинство звезд Галактики.

Эллиптические Галактики

Внешне невыразительные. Они имеют вид гладких эллипсов или кругов с постепенным круговым уменьшением яркости от центра к периферии. Ни каких дополнительных частей у них нет.

Спиральные Галактики

Спиральные Галактики самыми живописные объекты во Вселенной. Являют примером динамики формы. Имеют мощное стремительное движение.

Неправильные Галактики.

Галактика может стать неправильной в следствии искажения формы в результате взаимодействия с другой галактикой или из-за того, что она не успела принять правильной формы.

Квазары

• В 1963 году были открыты звездоподобные источники радиоизлучения – квазары.

• Квазары имеют очень большую массу.
• Скорее всего это активные ядра далеких Галактик.

Метагалактика

Вывод.

Часть Вселенной, охваченная астрономическими наблюдениями, называется Метагалактикой, или нашей Вселенной.

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