М. А. Кунаш. Астрономия. Методические рекомендации. Урок № 28

«Солнце и Солнечная система»

Личностные: управлять собственной познава- тельной деятельностью; проявлять ответственное отношение к познавательной деятельности, навыки работы с информационными источниками.

Метапредметные: формулировать выводы отно- сительно космических тел, опираясь на законы и за- кономерности астрономии.

Предметные: решать задачи, используя знания по темам «Строение Солнечной системы», «Природа тел Солнечной системы», «Солнце и звезды».

Применение закономерностей, характеризующих тела Солнечной системы. Применение закономерно- стей, характеризующих диаграмму «спектр — све- тимость». Применение закономерностей для опреде- ления масс звезд системы. Использование элементов схемы, отражающей эволюцию звезд в зависимости от массы.

Методические акценты урока. В начале урока важно обсудить графические модели эволюции звезд, выполненные учащимися в конце предшест- вующего урока, а также выполнить следующие зада- ния.

1. Проследите на диаграмме «спектр — свети- мость» эволюционные этапы звезды, подобной на- шему Солнцу.

2. Как изменилась бы «судьба» Солнечной систе- мы, если бы место Солнца заняла звезда Альдебаран; Антарес? Для получения сведений о звездах исполь- зуйте данные приложений III и V учебника.

После введения в тему урока важно вернуться к рассмотрению алгоритмов решения задач, представ- ленных в § 22 и § 23 учебника, и выполнить фрон- тально решение задач упражнения 18, № 1, 3, 5 и упражнения 19, № 1. Для выполнения работы уча- щимся предлагается самостоятельно завершить уп- ражнение 19, а также выполнить следующие за- дания.

1. Пользуясь диаграммой «спектр — светимость», определите, существуют ли звезды спектрального класса А с абсолютной звездной величиной, равной

+4^m. Может ли светимость звезды спектрального класса В превышать светимость Солнца в 10 тыс. раз? Существуют ли звезды, светимость которых в 100 раз меньше светимости Солнца, а температура около 30 тыс. К?

1. Процион — двойная звезда, у которой период обращения спутника около 39 лет, а большая полу- ось орбиты 13 а. е. Какова сумма масс компонентов этой системы?

2. Заполните таблицу, используя данные из учеб- ника.

Модели звезд

Окончание табл.

1. Ниже приведен перечень названий астроно- мических объектов и описание одного из них. Ука- жите, как они иерархически связаны между собой, и приведите характеристики, позволяющие срав- нить между собой объекты одного иерархического уровня.

Барстеры, нейтронные звезды, радиопульсары, рентгеновские пульсары.

Барстеры — вспыхивающие рентгеновские зве- зды. Вспышки следуют одна за другой без какой-ли- бо регулярности или периодичности, длящиеся от нескольких секунд до нескольких минут. Обладают магнитным полем такой величины, что оно не влия- ет заметно на динамику аккреции, допуская равно- мерный прогрев всей поверхности нейтронной зве- зды. Барстеры — старые системы.

1. В книге Б. А. Максимачева, В. Н. Комарова

«В звездных лабиринтах» приведено следующее описание одного из созвездий: «…Кажется несколь- ко странным, почему запечатлели на небе: какие у него могут быть «исторические за- слуги»? Больше того, у него есть по крайней мере две серьезные мифические вины: одна из них состо- ит в том, что он смертельно укусил небесного охотника ... Поэтому, когда сияют звезды (в зимнее время года), не ищи- те : он прячется под горизонтом. И только летом в северных широтах он едва осме- ливается приподняться над южной стороной неба.

Другое зло причинил невольно: своим ужасным видом он так перепугал легкомысленного сына бога Солнца , пытавшегося управлять огненной колесницей своего отца, что тот отпустил вожжи, и кони сбросили юношу». Заполните пропуски в тексте. Определите, о каком созвездии рассказывают авторы. В какое время года его можно наблюдать визуально на небе? Определив, о каком созвездии идет речь в тексте, укажите, что вы знаете о нем еще. Назовите созвездие, которое в XVIII в. возникло в результате «отрезания части» у описываемого созвездия.

Комментарии для учителя к выполнению зада- ния 5: «…Кажется несколько странным, почему Скорпиона запечатлели на небе: какие у него мо- гут быть «исторические заслуги»? Больше того, у него есть по крайней мере две серьезные мифиче- ские вины: одна из них состоит в том, что он смер- тельно укусил небесного охотника Ориона... По- этому, когда сияют звезды Ориона (в зимнее время года), не ищите Скорпиона: он прячется под гори- зонтом. И только летом в северных широтах он едва осмеливается приподняться над южной сто- роной неба. Другое зло Скорпион причинил неволь- но: своим ужасным видом он так перепугал легко- мысленного сына бога Солнца Фаэтона, пытавше-

гося управлять огненной колесницей своего отца, что тот отпустил вожжи, и кони сбросили юно- шу».

Речь идет о созвездии Скорпиона. Визуально со- звездие Скорпиона может наблюдаться в апреле — мае (указание на октябрь — ноябрь ошибочно, в этот период созвездие находится на небе в дневное время и наблюдать его визуально невозможно). Среди фак- тов, которые могут быть приведены о созвездии, можно назвать следующие:

• в правой части созвездия Скорпиона располо- жены три яркие звезды, средняя из которых — крас- новатый Антарес, что означает «соперник Марса». Антарес — двойная звезда, что можно наблюдать только с помощью сильного телескопа. Расстояние

до Антареса таково, что свет пробегает его за 173 го- да. Мы видим звезду такой, какой она была в начале столетия;

• звездная пара «хвоста» Скорпиона арабами бы- ла названа словом «Шаула», что означает «Жало». Однако жители экваториальных стран предпочита- ют другое название — «Кошачьи глаза»;

• в созвездии часто вспыхивали новые звезды. Одна из них появилась в 134 г. н. э. в «голове» Скор- пиона, что подтолкнуло Гиппарха к составлению ка- талога звезд;

• в созвездии Скорпиона расположен один из са- мых ярких источников рентгеновского космическо- го излучения — Скорпион Х-1.

В XVIII в. Скорпион «перенес операцию»: наши далекие предки «отрезали» от него правую клешню, превратив ее в нынешнее созвездие Весов.

Домашнее задание. Домашняя контрольная рабо- та № 4.

Контрольная работа № 4 по теме «Солнце и звезды»

1. В книге Б. А. Максимачева, В. Н. Комарова

«В звездных лабиринтах» приведено следующее описание одного из созвездий: «… — едва ли не самое знаменитое созвездие… О нем упо- минают многие исторические хроники. Созвездие характеризуется группой звезд, которая напоми- нает латинскую букву V. Современная прописная буква А, ведущая происхождение от древнееги- петского иероглифа, обозначавшего священного быка Аписа, представляет собой перевернутую бычью морду с двумя рогами. Среди 125 звезд вы- деляется своей яркостью красноватая звезда

. Ее называют также «Глазом

», хотя буквально слово переводит- ся с арабского как «следующая». Эта звезда следу- ет в своем суточном движении за известной груп- пой звезд . Слово происходит от греческого слова «множество». Все- го в насчитывается несколько со- тен звезд… Члены скопления связаны физически…»

Заполните пропуски в тексте. Определите, о каком созвездии рассказывают авторы. В какое время года его можно наблюдать визуально на небе? Опреде- лив, о каком созвездии идет речь в тексте, укажите, что вы знаете о нем еще. Назовите уникальный астрономический объект в данном созвездии, впер- вые зафиксированный в 1054 г., и приведите факты, характеризующие этот уникальный объект.

1. Двойная система состоит из двух одинаковых звезд солнечной массы (2•10³⁰кг). В ней линии На (6563 Å) периодически раздваиваются, и их компо- ненты расходятся на 1,3 Å. Определите линейное расстояние между звездами, если луч зрения лежит в плоскости орбиты.

2. Параллакс Денеба равен 0,004, а параллакс Альтаира — 0,201. Какая из этих двух звезд ближе к Земле и во сколько раз?

3. Какие сведения может дать спектр звезды? Рас- смотрите все возможные случаи (движение в про- странстве, вращение вокруг оси, эволюционные про- цессы, существование в тесной двойной системе и т. д.).

4. Какие сведения можно получить, наблюдая на небе звезды разных цветов, например красную и го- лубую?

5. Юпитер иногда считают «несостоявшейся звездой». Какие характеристики свидетельствуют в пользу этого заявления? При изменении каких па- раметров теоретически можно было бы «превра- тить» Юпитер в парную с Солнцем звезду? Попро- буйте описать жизнь такой двойной звезды и судьбу других планет Солнечной системы.

К заданию 1. Текст с заполненными пропусками:

«…Телец — едва ли не самое знаменитое созвездие… О нем упоминают многие исторические хроники. Созвездие характеризуется группой звезд, кото- рая напоминает латинскую букву V. Современная прописная буква А, ведущая происхождение от древнеегипетского иероглифа, обозначавшего свя- щенного быка Аписа, представляет собой перевер-

нутую бычью морду с двумя рогами. Среди 125 звезд выделяется своей яркостью красноватая звезда Альдебаран. Ее называют также «Глазом Тельца», хотя буквально слово переводится с арабского как

«следующая». Эта звезда следует в своем суточ- ном движении за известной группой звезд Плеяды. Слово «Плеяды» происходит от греческого слова

«множество». Всего в Плеядах насчитывается не- сколько сотен звезд… Члены скопления связаны фи- зически…»

Речь идет о созвездии Тельца. Визуально соз- вездие Тельца может наблюдаться в октябре — ноя- бре (указание на апрель — май ошибочно, в этот пе- риод созвездие находится на небе в дневное время и наблюдать его визуально невозможно). Среди фак- тов, которые могут быть приведены о созвездии, можно назвать следующие:

• самая яркая звезда — Альдебаран — может сравниться по интенсивности окраски разве только с Антаресом, Бетельгейзе и Арктуром. В Древнем Риме эту звезду считали покровительницей пасту- хов и стад. В ту эпоху весна начиналась с прохожде- ния Солнца над Альдебараном — именно там была точка весеннего равноденствия;

• появление Плеяд перед восходом Солнца озна- чало в древности начало года. А их вечерняя види- мость определяла начало зимы;

• звезды, окружающие Альдебаран, составляют еще одно рассеянное скопление — Гиады. В древно- сти появление этой звездной группы предшествова- ло периоду дождей.

В 1054 г. в созвездии вспыхнула новая звезда, ко- торая вскоре поблекла, и память о ней исчезла. В 1758 г. Шарль Месье обнаружил на этом месте све- тящееся пятно — туманность, которую он отметил номером один. Позднее за ее причудливую форму, напоминающую огромного краба, эта туманность получила название Крабовидной. Это светящееся га- зовое облако продолжает расширяться со скоростью 1000 км/с. Крабовидная туманность является мощ- ным источником радиоизлучения. В центре ее видна звездочка 16-й звездной величины — пульсар, ос-

таток сверхновой, первый из известных пульсаров, который удалось отождествить с оптическим объ- ектом.

К заданию 2. Обозначим v — орбитальную ско- рость звезд, а D — расстояние между ними. Согласно эффекту Доплера, v/c = (/2)/ и v = c/(2).

Из равенства центростремительного и гравита- ционного ускорений: v²/(D/2) = GM/D² выразим D = GM/(2v²) = 2GM/(c/)²  7,5•10¹⁰ м, что со- ставляет около 0,5 а. е.

1. Тайны нейтронных звезд.

2. Кратные звездные системы.

http://www.astrogalaxy.ru/659.html — Эволюция звездных систем.

1