Методическая разработка урока по астрономии в 11 классе на тему: "Движение и фазы Луны".

Тема. Движение и фазы Луны.

Учитель: Швайко Лариса Анатольевна,

МБОУ «СШ №13» города Евпатории, РК

Цель урока: ознакомить учащихся с явлениями, связанными с движением Луны вокруг Земли.

Задачи урока: ввести понятия сидерический и синодический месяцы, фазы Луны, солнечное и лунное затмение; объяснить как происходят смена лунных фаз и затмения.

Оборудование: проектор, компьютер, презентация.

Тип урока: урок новых знаний.

Ход урока

1. Организационный момент.

Взаимное приветствие. Проверка готовности учащихся к уроку.

1. Подведение к теме занятия. Целеполагание.

Учёные давно доказали, что лунные ритмы оказывают прямое влияние на жизнь и активность многих животных, особенно морских, вызывая приливы и отливы, влияют на уровень воды, изменение температуры. Логично предположить, что Луна оказывает влияние и на организм человека, так как он содержит большое количество воды. Поэтому учёные предполагают, что наше настроение и самочувствие зависит от того, в какой именно фазе находится главный спутник Земли. Так что же такое фазы Луны?

Сформулируйте, пожалуйста, тему и цель нашего урока.

На этом уроке мы с вами выясним, почему Луна обращена к Земле всегда одной и той же своей стороной. Познакомимся с сидерическим и синодическим месяцем и узнаем, в чём состоит их отличие друг от друга. А также выясним, что понимают под фазами Луны, как происходит их смена и что такое затмения.

1. Актуализация опорных знаний.

Фронтальный опрос:

• Что такое Луна?

Луна – это небесное тело, которое обращается по орбите вокруг планеты Земля в космическом пространстве.

• Каким по удалённости от Солнца спутником является Луна?

Луна является естественным и самым близким спутником к Солнцу относительно спутников других планет.

• Какое внутреннее строение имеет Луна?

Внутреннее строение Луны является стандартным: ядро, диаметром порядка 1500 км, состоящее из твёрдой внутренней части радиусом 240 км. Жидкая внешняя часть: 300 км в толщину. Основным химическим элементом в составе ядра является железо.

Мантия, толщиной 1000 км, имеющая в своём составе: магний, железо и окислы кремния. Кора, слоем около 50 км, покрытая слоем лунного грунта, называемого «реголит». Пористый материал серого цвета.

• Что представляет собой экзосфера Луны?

Поверхность Луны окружена тонким слоем газов (экзocфepа). Это: аргон, азот, гелий, неон, водород, метан, аммиак, углекислота. По сравнению с земной атмосферой: плотность в десять триллионов раз меньше. Соответственно диапазон колебания температур: от –15З°C до +107°C.

• Что создаёт атмосферу Луны?

• Солнечный ветер, агрессивно вступающий в реакцию с реголитом.

• Метеориты, приносящие с собой огромную кинетическую энергию и замороженные газы.

• Внутренние газы, извергающиеся на поверхность в результате сейсмической активности.

1. Изучение нового материала.

Луна вращается вокруг Земли по эллиптической орбите с эксцентриситетом 0,0549. Расстояние между ними меняется в пределах: 364397 км – 406748 км. Вследствие так называемого «приливного ускорения», Луна медленно (по 38 мм ежегодно) удаляется от Земли.

Удивительна синхронность круговорота спутника вокруг нашей планеты и собственной оси. Период того и другого обращения составляет 27,32166 земных суток. Вот почему нам видна только одна сторона «ночного светила».

За каждые сутки Луна перемещается относительно звёзд примерно на 13°, совершая полный оборот за 27,3 суток.

Этот промежуток времени – период обращения Луны вокруг Земли в системе отсчёта, связанной со звёздами, – называется звёздным или сидерическим (от лат. Sidus – звезда) месяцем.

Изменение вида Луны - смена её фаз - происходит от того, что Луна занимает различные положения относительно Земли и освещающего её Солнца.

Основных из них – четыре:

• Новолуние – Луны не видно.

• Первая четверть – освещена половина спутника. В Северном полушарии она видима справа, а в Южном – слева.

• Полнолуние – видима вся поверхность.

• Последняя четверть. Она аналогична первой. Но, на сей раз, освещена другая половина Луны.

Каждая фаза длится 7,4 дня. Все вместе они продолжаются от 29,25 до 29,83 суток. Это объясняется движением Луны не по круговой, а по эллиптической орбите. Период первых двух фаз принято называть «ростом» Луны, а двух следующих её «убыванием».

Луна - это тёмное шарообразное тело. Когда Луна находится между Землей и Солнцем, обращённое к нам её полушарие не освещается Солнцем, и мы Луны не видим. Эта фаза Луны называется новолунием. 

Двигаясь по орбите вокруг Земли, примерно через трое суток её можно будет видеть по вечерам неподалёку от заходящего Солнца в виде узкого серпа. При наблюдении из Северного полушария Земли выпуклость серпа обращена вправо, в сторону зашедшего Солнца.

При этом нередко бывает видна и остальная часть Луны, которая светится значительно слабее, так называемым пепельным светом. Это наша планета, отражая солнечные лучи, освещает ночную сторону своего спутника.

Через неделю после новолуния мы видим половину освещённого полушария Луны – наступает фаза, называемая первой четвертью. В Северном полушарии она видима справа, а в Южном – слева.

Когда Земля находится между Солнцем и Луной, все обращённое к нам полушарие Луны ярко освещено Солнцем (т.е, видима вся поверхность Луны). Эта фаза называется полнолунием.

В этой фазе Луна находится на небе в стороне, противоположной Солнцу, и видна над горизонтом всю ночь — от его захода до восхода. После полнолуния фаза Луны начинает уменьшаться. Сокращается и её угловое расстояние от Солнца. Сначала на правом крае лунного диска появляется небольшой ущерб, который имеет форму серпа. Постепенно этот ущерб растёт.

Через неделю после полнолуния наступает фаза последней четверти. Она аналогична первой. Но, на сей раз, освещена другая половина Луны. В этой фазе мы снова видим половину освещённого полушария Луны, но теперь уже другую, которая в первой четверти была неосвещённой.

Луна восходит поздно и видна в этой фазе по утрам. В последующем её серп, обращённый теперь выпуклостью влево (если смотреть из Северного полушария Земли), становится всё более и более узким, постепенно сближаясь с Солнцем. В конце концов он скрывается в лучах восходящего Солнца – снова наступает новолуние.

Полный цикл смены лунных фаз составляет 29,5 суток. Этот промежуток времени между двумя последовательными одинаковыми фазами называется синодическим месяцем (от греч. synodos — соединение).

Понять, почему синодический месяц длиннее сидерического, нетрудно, если вспомнить, что Земля движется вокруг Солнца. На рисунке взаимное расположение Земли T и Луны L соответствует новолунию. Через 27,3 суток Луна займёт на небе прежнее положение относительно звёзд и будет находиться в точке L1. За это время Земля, перемещаясь на 1° в сутки, пройдёт по орбите дугу в 27° и окажется в точке T1. Луне, для того чтобы снова оказаться в новолунии L2, придётся пройти по орбите такую же дугу (27°). На это потребуется немногим более двух суток, поскольку за сутки Луна смещается на 13°.

Затмения

В своём движении Луна очень часто заслоняет (или, как говорят астрономы, покрывает) звёзды зодиакальных созвездий. А иногда происходит покрытие Луной планет и Солнца.

Покрытие Солнца Луной называется солнечным затмением. Происходит оно потому, что угловые размеры дисков Солнца и Луны для наблюдателя с Земли кажутся одинаковыми. Объясняется это тем, что диаметр Луны примерно в 400 раз меньше диаметра Солнца. Но в тоже время она в 400 раз ближе к Земле. Это приводит к тому, что Луна может полностью покрыть яркую поверхность Солнца, оставив при этом видимой лишь его атмосферу.

Земля вращается вокруг Солнца, а Луна — вокруг Земли. Это значит, что в определённые моменты, Солнце, Луна и Земля могут выстроиться на одной прямой. Если Луна окажется между Землёй и Солнцем, то она на время закрывает Солнце, отбрасывая тень на Землю. Но маленькая Луна не может полностью затенить Землю. Поэтому только жители той местности, куда упадёт тень от Луны, окажутся свидетелями полного солнечного затмения. В тех же областях, куда свет будет попадать частично, то есть это области полутени, жители будут видеть ту часть Солнца, от которой в данную область попадает свет — это частное солнечное затмение.

Из-за того, что лунная орбита является эллиптической, может случиться и так, что Луна будет находиться на значительном удалении от Земли. В этом случае диск Луны окажется слишком маленьким, чтобы полностью закрыть собой Солнце. В этом случае наблюдатель в точке А сможет увидеть кольцеобразное солнечное затмение. А наблюдатели В и С, как и в прошлый раз, будут наблюдать частное солнечное затмение.

Как правило, тень от Луны на поверхности нашей планеты не превышает в диаметре 270 километров. Поэтому солнечное затмение может наблюдаться лишь в узкой полосе на пути тени.

Путь лунной тени по земной поверхности называется полосой полного солнечного затмения.

Ежегодно на нашей планете можно наблюдать от 2 до 5 солнечных затмений. Однако в одном и том же месте Земли полное солнечное затмение, как правило, наблюдается очень редко — примерно раз в 200—300 лет.

Иногда, в моменты полнолуний, когда земная тень направлена в сторону, противоположную Солнцу, может случиться и так, что Луна полностью или частично попадёт в тень Земли — происходит Лунное затмение.

При частичном погружении Луны в земную тень лунное затмение называется частным теневым, а при полном погружении — полным теневым затмением.

При полном лунном затмении мы, чаще всего, можем наблюдать Луну бурого или красно-тёмного цвета. Объясняется это тем, что солнечный свет, преломляясь в атмосфере Земли, освещает Луну преимущественно красными лучами, которые в меньшей степени подвержены рассеиванию и ослаблению земной атмосферы.

Вокруг конуса тени Земли, как и в случае с Луной, имеется полутень. Если Луна, при своём движении, будет проходить эту область, то на Земле можно будет наблюдать полутеневое затмение. Его особенность в том, что яркость освещения лунного диска меняется совсем незначительно. Поэтому невооружённый человеческий глаз его практически не замечает. Лишь когда Луна в полутеневом затмении проходит вблизи конуса полной тени, при ясном небе можно заметить незначительное потемнение с одного края лунного диска.

Почему солнечные и лунные затмения происходят не каждый месяц? Ведь, казалось бы, затмения должны происходит при каждом обороте Луны во время её новолуния и полнолуния. Но такого не происходит. Вспомните, что видимая орбита Луны на небесной сфере — это большой круг, который наклонён к плоскости эклиптики всего на 05^о 09’. Но этого хватает для того, чтобы во время новолуния или полнолуния Луна оказалась далеко от плоскости эклиптики. А это приводит к тому, что во время новолуния тень от Луны пройдёт выше Земли. А во время полнолуния сама Луна может пройти ниже земной тени.

Поэтому затмения смогут наступить лишь тогда, когда Луна находится вблизи точек пересечения лунной орбиты с эклиптикой (вблизи узлов).

Интересно, а можно ли наблюдать солнечные затмения, находясь на Луне?

Конечно можно. Происходит это тогда, когда Солнце Земля и Луна выстраиваются на одной прямой, и при этом наша планета располагается между Луной и Солнцем. Проще говоря, солнечные затмения на Луне происходят так же часто, как на Земле лунные.

При этом продолжительность полной фазы солнечного затмения, видимого с Луны, при центральном затмении может достигать почти трёх часов. Полное солнечное затмение на Луне можно наблюдать на всей её дневной стороне, в отличие от Земли.

1. Закрепление изученного материала.

Тест с последующей самопроверкой:

1. Лунное затмение наступает тогда, когда луна находится…

А) на самом дальнем расстоянии от Солнца

Б) наиболее близко к Солнцу

В) в тени Земли +

Г) в тени Солнца

2. Дайте определение понятию «Сарос».

А) Это период времени между лунным и солнечным затмениями в определённый год.

Б) Это период времени, на протяжении которого длится лунное затмение.

В) Это период времени, на протяжении которого длится солнечное затмение.

Г) Это промежуток времени, через который солнечные и лунные затмения повторяются в определённом порядке. +

3. Закончите фразу: «Полные солнечные затмения видны не чаще 1 раза в …»

А) 200-300 лет +

Б) 50 лет

В) 100-200 лет

Г) 400-500 лет

4. Укажите, сколько по времени составляет сарос.

А) 30 лет

Б) 130 лет

В) 18 лет +

Г) 50 лет

5. Почему наступает солнечное затмение?

А) Тень Солнца попадает на Землю

Б) Тень Луны попадает на Землю +

В) Земля попадает в тень других планет

Г) Земля находится ближе к Солнцу, чем за всё время её вращения

6. Укажите виды солнечного затмения.

А) полное, частичное +

Б) неполное, объективное

В) круговое, полное

Г) всеохватывающее, частное

7. Сколько всего может произойти затмений в течение всего года?

А) 3

Б) 6

В) 7 +

Г) 12

8. Укажите продолжительность полного затмения.

А) 6-9 минут

Б) 2-3 минуты +

В) 3 часа

Г) 10 минут

9. Какое затмение происходит чаще всего?

А) солнечное затмение +

Б) лунное затмение

В) данные не известны

Г) лунное и солнечное затмения происходят примерно одинаковое количество раз

10. В какой фазе находится Луна в момент солнечного затмения?

А) неомения

Б) растущая Луна

В) новолуние +

Г) полнолуние

11. Бриллиантовое кольцо – это… Дайте определение.

А) Явление, которое случается после солнечного затмения.

Б) Явление, которое можно увидеть за пару секунд до вхождения Солнца в фазу полного затмения. +

В) Явление, которое происходит за пару минут до лунного затмения.

Г) Нет верного ответа.

1. Подведение итогов урока. Выставление оценок в ЭлЖур.

2. Домашнее задание:

1 уровень – читать §6, ответить на вопросы стр.27.

2 уровень – читать §6, ответить на вопросы стр.27; составить кроссворд по теме.

3 уровень – читать §6, ответить на вопросы стр.27; составить кроссворд по теме; создать макет одного из затмений.

1. Рефлексия.

Вот и подошёл наш урок к концу!

• Какую тему урока мы сегодня изучали?

• Что вы уже знали по данной теме?

• Что нового вы узнали?

• Что вам особенно понравилось на уроке?