Модель движения Земли и Луны

Категория: Астрономия

Полезна для применения на уроках и во внеклассной работе.

Просмотр содержимого документа
«Модель движения Земли и Луны»

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

Сосновская средняя школа №1





Учебный проект

Создание модели движения Земли и Луны и демонстрация ее работы











Работу выполнил: Грачев Дмитрий ученик 10 класса МБОУ Сосновская СШ №1

Руководитель: М.Н. Дегтева, учитель физики МБОУ Сосновская СШ №1



п. Сосновское

2017

Содержание:



Введение…………………………………………………… ……… ……… 3

Глава I.Теоретическая часть

    1. Солнце………………………….5

    2. Земля……………………..……………………..5

    3. Луна……………………..……..…5

Вывод……………………………………………………… ……………..……7

Глава II. Практическая часть

  1. Описание практических методов, примененных при создании продукта работы..……………… ………………………………… ….8

  2. Описание продукта работы……………………………………... . .....8

  3. Создание модели с помощью …8

Выводы …………………………………………………………………11

Заключение……………………………………………………………..12

Источники информации…………………………………………….…13

Приложение……………………………………………………. ..…14















Введение


«Человечество не останется вечно на земле, но, в погоне за светом и пространством, сначала робко проникнет за пределы атмосферы, а затем завоюет себе всё околосолнечное пространство» К.Циолковский

Несколько десятков лет назад мало кто из вчерашних мальчишек не хотел стать космонавтом. Эта мечта совсем не актуальна для современных детей. Между тем, космические пираты, звёздные войны и другие инопланетные существа – герои их любимых фильмов.

С древних времён взоры людей были устремлены в небо. Начиная с первых шагов по земле, человек ощущал свою зависимость от неба. Для него небо было живым, наполненным, многообразно себя проявляющим. Коротко рассказать о космосе нельзя. Увлекаясь каким – либо фактом, каждого захватывают, словно на космическом корабле, приключения на далёкие и неизведанные планеты солнечной системы.

Актуальность и новизна данного проекта обусловлена для меня тем, что космос-это обширная тема для исследовательской деятельности, вызывает интерес и даёт возможность побольше узнать об окружающем нас мире, о Вселенной.

Я выполнил данный проект еще и по той причине, что данная работа связана с астрономией, физикой и информатикой, то есть науками, с которыми я, возможно, свяжу свою деятельность, и что данная работа даёт мне опыт в работе с программами для моделирования, что так же может пригодиться мне в дальнейшей жизни.

Объект исследования: Земля и Луна

Предмет исследования: движения Земли и Луны относительно Солнца

Практическая значимость: модель движения Земли и Луны, созданная мною, может быть использована учителями физики, географии нашей школы для проведения уроков, посвященных изучению силы всемирного притяжения, движения планет и их спутников, смены фаз Луны, что ещё более актуально на фоне возможного возвращения астрономии в школы.

Гипотеза: если мы можем наблюдать перемещение Луны на фоне звездного неба, смену лунных фаз, то я смогу промоделировать данное движение.


Цель: создание модели движения Земли и Луны относительно Солнца и демонстрация ее работы.

Исходя из этого, были поставлены следующие задачи:

1.Расширить знания о Солнце, Земле и Луне;

2.Изучить, что такое компьютерная модель, моделирование и выбрать программу для создания анимации.

3. Изучить движения Земли и Луны относительно Солнца;

4.Продемонстрировать работу моей модели.

Методы исследования: анализ литературы, просмотр видеороликов; обобщение и обработка данных, наблюдение и опыт, моделирование.








Глава I. Теоретическая часть



  1. Солнце

Солнце - это... Единственная звезда Солнечной системы.

Солнце — это центр нашей планетной системы, основной ее элемент, без которого не было бы ни Земли, ни жизни на ней. Наблюдением за звездой люди занимаются с древних времен. С тех пор наши знания о светиле значительно расширились, обогатились многочисленными сведениями о движении, внутренней структуре и природе этого космического объекта. Более того, изучение Солнца вносит огромный вклад в понимание устройства Вселенной в целом, особенно тех ее элементов, которые аналогичны по своей сути и принципам «работы».

Солнце — это объект, существующий, по человеческим меркам, очень давно. Его формирование началось примерно 5 миллиардов лет назад. Тогда на месте Солнечной системы находилось обширное молекулярное облако. Под воздействием сил гравитации в нем начали возникать завихрения, подобные земным смерчам. В центре одного из них вещество (в основном это был водород) начало уплотняться, и 4,5 млрд лет назад тут появилась молодая звезда, которая спустя еще продолжительный период времени получила имя Солнце. Вокруг него постепенно стали формироваться планеты — наш уголок Вселенной начал приобретать привычный для современного человека вид.

Солнце — это не уникальный объект. Его относят к классу желтых карликов, сравнительно небольших звезд главной последовательности. Срок «службы», отпущенный таким телам, составляет примерно 10 миллиардов лет. По меркам космоса, это совсем немного. Сейчас наше светило, можно сказать, в самом расцвете сил: еще не старое, уже не молодое — впереди еще полжизни.

Желтый карлик — это гигантский шар газа, источником света в котором являются термоядерные реакции, происходящие в ядре. В раскаленном сердце Солнца непрерывно идет процесс преобразования атомов водорода в атомы более тяжелых химических элементов. Пока эти реакции осуществляются, желтый карлик излучает свет и тепло.

Когда выгорит весь водород, ему на смену придет другое вещество — гелий. Произойдет это примерно через пять миллиардов лет. Исчерпание водорода знаменует наступление новой стадии в жизни звезды. Она превратится в красного гиганта. Солнце начнет расширяться и займет все пространство вплоть до орбиты нашей планеты. При этом температура его поверхности снизится. Еще примерно через миллиард лет весь гелий в ядре превратится в углерод, и звезда сбросит свои оболочки. На месте Солнечной системы останется белый карлик и окружающая его планетарная туманность. Таков жизненный путь всех звезд, подобных нашему светилу.


Масса Солнца огромна. На ее долю приходится примерно 99% от массы всей планетной системы. Около сорока процентов этого числа сосредоточено в ядре. Оно занимает меньше трети солнечного объема. Диаметр ядра — 350 тысяч километров, этот же показатель для всего светила оценивается в 1,39 млн км. Температура в солнечной сердцевине достигает 15 млн Кельвинов. Здесь же самый высокий показатель плотности, другие внутренние области Солнца гораздо более разреженные. В таких условиях протекают реакции термоядерного синтеза, обеспечивающие энергией само светило и все его планеты. Ядро окружено зоной лучистого переноса, затем располагается зона конвекции. В этих структурах энергия при помощи двух разных процессов перемещается к поверхности Солнца.

Солнце оказывает воздействие на все живые существа на планете. Изменение продолжительности светового дня, повышение и понижение температуры непосредственно зависят от положения Земли относительно светила. Движение Солнца по небосводу подчинено определенным законам. Перемещается светило по эклиптике. Так называется годовой путь, который проходит Солнце. Эклиптика — это проекция плоскости земной орбиты на небесную сферу.

Движение светила нетрудно заметить, если понаблюдать за ним какое-то время. Точка, в которой происходит восход Солнца, перемещается. Это же характерно и для заката. Когда приходит зима, Солнце в полдень расположено гораздо ниже, чем в летнее время.


Эклиптика проходит через зодиакальные созвездия. Наблюдение за их смещением показывает, что ночью нельзя увидеть те небесные рисунки, в которых в данное время располагается светило. Любоваться получается лишь теми созвездиями, где Солнце гостило примерно полгода назад. Эклиптика наклонена к плоскости небесного экватора. Угол между ними составляет 23,5º.


2.Земля


По научным исследованиям, планета Земля образовалась примерно 4,54 млрд лет назад из солнечной туманности, после чего обрела единственный спутник – Луну. Жизнь на планете появилась около 3,9 млрд лет назад. С тех пор биосфера сильно поменяла структуру атмосферы и абиотических факторов. В результате обусловилось количество аэробных живых организмов и формирование озонового слоя. Магнитное поле совместно со слоем уменьшают негативное влияние солнечной радиации на жизнь. Обусловленная земной корой радиация со времен образования довольно-таки сильно снизилась из-за постепенного распада радионуклидов. Кора планеты поделена на несколько сегментов (тектонические плиты), которые движутся по несколько сантиметров в год.

Мировой океан занимает около 70,8% поверхности Земли, а остальная часть принадлежит континентам и островам. Материки обладают реками, озерами, подземными водами и льдами. Совместно с Мировым океаном они образовывают гидросферу планеты. Благодаря жидкой воде на поверхности и под землей поддерживается жизнь. Полюсы Земли накрыты ледяными шапками, в состав которых входят антарктический ледяной щит и морской лед Арктики.


Внутренние области Земли довольно активны и состоят из очень вязкого, толстого слоя – мантии. Она покрывает внешнее жидкое ядро, состоящее из никеля и железа. Физические характеристики планеты сохранили жизнь на протяжении 3,5 млрд лет. Примерные подсчеты ученых говорят о продолжительности таких же условий еще в течение 2 млрд лет.

Земля притягивается гравитационными силами вместе с другими космическими объектами. Планета оборачивается вокруг Солнца. Полный оборот – 365,26 суток. Ось вращения наклонена на 23,44°, благодаря этому вызываются сезонные перемены периодичностью в 1 тропический год. Примерное время суток на Земле – 24 часа. В свою очередь, вокруг Земли обращается Луна. Это происходит с момента основания. Благодаря спутнику на планете происходят приливы и отливы океана. Помимо этого, она стабилизирует наклон Земли, чем постепенно замедляет ее вращение. По некоторым теориям выходит, что на планету в свое время падали астероиды (болиды) и таким образом влияли напрямую на существующие организмы.


Земля – это дом для миллионов различных форм жизни, включая человека. Вся территория делится на 195 государств, взаимодействующих между собой при помощи дипломатии, грубой силы и торговли. Человек сформировал множество теорий относительно мироздания. Самые популярные – гипотеза Геи, геоцентрическая система мира и плоская Земля.

Самая современная теория, касающаяся вопроса возникновения Земли, называется гипотезой солнечной туманности. Из нее выходит, что Солнечная система появилась из большого облака газа и пыли. В состав входили гелий и водород, которые образовались в результате Большого взрыва. Также таким образом появились тяжелые элементы. Около 4,5 млрд лет назад началось сжатие облака из-за ударной волны, которая в свою очередь пошла после вспышки сверхновой. После сокращения облака угловой момент, инерция и гравитация сплюснули его в протопланетный диск. После этого обломки в диске, будучи под действием силы притяжения, начали сталкиваться и сливаться, образовывая тем самым первые планетоиды.

Этот процесс назвали аккрецией, а пыль, газ, обломки и планетоиды начали формировать более крупные объекты – планеты. Примерно весь процесс занял около 10-20 млрд лет.


Единственный спутник Земли – Луна – сформировался немного позднее, хоть ее происхождение до сих пор не получило объяснения. Выдвинуто множество гипотез, одна из которых гласит, что Луна появилась благодаря аккреции из оставшегося после столкновения вещества Земли с объектом, схожим по размерам на Марс. Внешний слой Земли был испарен и расплавлен. Часть мантии выбросило на орбиту планеты, из-за чего Луна сильно обделена металлами и имеет известный нам состав. Собственная сила тяжести повлияла на принятие сферической формы и образование Луны.

Протоземля за счет аккреции увеличилась и была сильно раскалена для расплавления минералов и металлов. Сидерофильные элементы, геохимически похожие на железо, начали опускаться к центру Земли, что повлияло на разделение внутренних слоев на мантию и металлическое ядро. Начало формироваться магнитное поле планеты. Вулканическая активность и выделение газов привели к появлению атмосферы. Усиленная льдом конденсация водяного пара привела к образованию океанов. На тот момент атмосфера Земли состояла из легких элементов – гелия и водорода, но в сравнении с нынешним состоянием обладала большим количеством углекислого газа. Магнитное поле появилось примерно 3,5 млрд лет назад. Благодаря этому солнечный ветер не смог опустошить атмосферу.

Изменения поверхности планеты велось на протяжении сотен миллионов лет. Появлялись и разрушались новые континенты. Иногда, перемещаясь, они создавали суперконтинент. Около 750 млн лет назад стал раскалываться на части самый ранний суперконтинент – Родиния. Немного позже его части образовали новый – Паннотия, после чего, снова распавшись спустя 540 млн лет, появилась Пангея. Она распалась 180 млн лет спустя.

По поводу появления жизни на Земле существует много гипотез и теорий. Самая популярная из них гласит, что около 3,5 миллиардов лет назад появился единственный универсальный предок всех нынешних организмов.


Благодаря развитию фотосинтеза живые организмы смогли использовать солнечную энергию. Атмосфера начала наполняться кислородом, а в ее верхних слоях был озоновый слой. Симбиоз крупных клеток с мелкими начал развивать эукариоты. Около 2,1 млрд лет назад появились представители многоклеточных организмов.

В 1960 году ученые выдвинули гипотезу Земли-снежка, по которой выходило, что в период от 750 до 580 млн лет назад нашу планету полностью покрывал лед. Данная гипотеза легко объясняет кембрийский взрыв – появление большого количества разных форм жизни. На данный момент эта гипотеза подтверждена.


Первые водоросли образовались 1200 млн лет назад. Первые представители высших растений – 450 млн лет назад. Беспозвоночные появились в эдиакарский период, а позвоночные – в кембрийский взрыв.

После кембрийского взрыва произошло 5 массовых вымираний. В конце пермского периода погибло примерно 90% живых существ. Это было самое массовое уничтожение, после которого появились архозавры. В конце триасового периода появились динозавры, которые доминировали на планете на протяжении юрского и мелового периодов. Около 65 млн лет назад случилось мел-палеогеновое вымирание. Причиной, скорее всего, выступило падение огромного метеорита. В результате практически все крупные динозавры и рептилии погибли, а мелкие животные сумели спастись. Их яркими представителями были насекомые и первые птицы. В течение последующих миллионов лет появилось большинство различных животных, а пару миллионов лет назад – первые обезьяноподобные животные со способностью прямого хождения. Эти существа начали использовать орудия и общение в качестве обмена информации. Ни одна другая форма жизни не смогла так же быстро развиться, как человек. В крайне короткие сроки люди обуздали земледелие и образовали цивилизации, а в последнее время начали напрямую влиять на состояние планеты и численность других видов.

40 млн лет назад начался последний ледниковый период. Его яркая середина пришлась на плейстоцен (3 млн лет назад).


Наша планета принадлежит к земной группе и имеет твердую поверхность. Она обладает самой большей плотностью, массой, гравитацией, магнитным полем и размерами. Земля – единственная известная планета с активным движением тектонических плит.


Земля имеет форму сплюснутого эллипсоида. Средний диаметр планеты – 12742 км, окружность – 40000 км. Экваториальная выпуклость образовалась благодаря вращениям планеты, из-за чего экваториальный диаметр больше за полярный на 43 км. Самая высшая точка – гора Эверест, а глубочайшая – Марианская впадина.

Примерная масса Земли – 5,9736•1024 кг. Примерное число атомов - 1,3-1,4•1050. Состав: железо – 32,1%; кислород – 30,1%; кремний – 15,1%; магний – 13,9%; сера – 2,9%; никель – 1,8%; кальций – 1,5%; алюминий – 1,4%. Все остальные элементы составляют 1,2%.



Как и другие планеты, Земля обладает внутренним слоистым строением. В основном это металлическое ядро и твердые силикатные оболочки. Внутренняя теплота планеты возможна благодаря сочетанию остаточного тепла и радиоактивных распадов изотопов.

Географическая оболочка представляет приповерхностные части планеты. Земля обладает особым разнообразием рельефа. Примерно 70,8% покрыто водой. Подводная поверхность гористая и состоит из срединно-океанических хребтов, подводных вулканов, океанических плато, желобов, подводных каньонов и абиссальных равнин. 29,2% принадлежит надводным частям Земли, которые состоят из пустынь, гор, плоскогорий, равнин и др.


Тектонические процессы и эрозия постоянно влияют на перемену поверхности планеты. Рельеф формируется под действием атмосферных осадков, колебаний температур, выветривания и химических воздействий. Также особое влияние оказывают ледники, коралловые рифы, столкновения с метеоритами и береговая эрозия.


Гидросфера – это все водные запасы Земли. Уникальная особенность нашей планеты заключается в наличии жидкой воды. Основная часть находится в морях и океанах. Общая масса Мирового океана - 1,35•1018 тонн. Вся вода делится на соленую и пресную, из которой питьевой только 2,5%. Большая часть пресной заключена в ледниках – 68,7%.


Атмосфера – это окружающая планету газовая оболочка, которая состоит из кислорода и азота. В небольших количествах находятся диоксид углерода и водяного пара. Под влиянием биосферы атмосфера с момента своего образования сильно изменилась. Благодаря появлению оксигенного фотосинтеза начали свое развитие аэробные организмы. Атмосфера защищает Землю от космических лучей и определяет погоду на поверхности. Также благодаря ей регулируется циркуляция воздушных масс, круговорот воды и переносы тепла. Атмосфера делится на стратосферу, мезосферу, термосферу, ионосферу и экзосферу.

Химический состав: азот – 78,08%; кислород – 20,95%; аргон – 0,93%; углекислый газ – 0,03%.



Биосфера является совокупностью частей оболочек планеты, населенной живыми организмами. Она восприимчива к их воздействию и занята результатами их жизнедеятельности. В ее состав входят части литосферы, атмосферы и гидросферы. Она является местом жизни нескольких миллионов видов животных, микроорганизмов, грибов и растений.


3.Луна

Луна – это явление, настолько привычное, что вопроса о том, откуда она взялась, практически не возникает. Между тем именно происхождение спутника нашей планеты – одна из самых значительных его тайн. Сегодня существует несколько теорий на этот счет, каждая из которых может похвастаться как наличием подтверждений, так и аргументами в пользу ее несостоятельности. Полученные данные позволяют выделить три основные гипотезы.


Луна и Земля образовались из одного протопланетного облака.

Полностью сформированная Луна была захвачена Землей.

К образованию Луны привело столкновение Земли с крупным космическим объектом.

Третья из названных выше гипотез на сегодняшний день считается наиболее правдоподобной. Согласно теории гигантского столкновения, Луна – это результат взаимодействия Земли и довольно крупного космического объекта. Гипотеза была предложена в 1975 году Уильямом Хартманом и Дональдом Дэвисом. Они предположили, что с молодой Землей, успевшей набрать 90% своей массы, столкнулась протопланета, названная Тэйей. Размер ее соответствовал современному Марсу. В результате удара, пришедшегося на «край» планеты, практически все вещество Тэйи и часть земного была выброшена в космическое пространство. Из этого «строительного материала» стала формироваться Луна. Гипотеза объясняет современную скорость вращения Земли, а также угол наклона ее оси и многие физические и химические параметры обоих тел. Слабым местом теории является приводимые ею причины низкого содержания железа на Луне. Для этого до столкновения в недрах обоих тел должна была произойти полная дифференциация: образование железного ядра и силикатной мантии. На сегодняшний день подтверждений найдено не было. Возможно, новые данные о земном спутнике прояснят и этот вопрос. Правда, есть вероятность, что они могут и опровергнуть принятую сегодня гипотезу происхождения Луны.

Для современных людей Луна – это неотъемлемая часть ночного неба. Расстояние до нее на сегодняшний день составляет примерно 384 тысячи километров. Этот параметр несколько меняется по мере движения спутника (диапазон - от 356 400 до 406 800 км). Причина кроется в эллиптической орбите. Спутник нашей планеты движется сквозь космос со скоростью 1,02 км/с. Полный оборот вокруг нашей планеты он совершает примерно за 27,32 суток (сидерический или звездный месяц). Интересно, что притяжение Луны Солнцем в 2,2 раза сильнее, чем Землей. Этот и другие факторы влияют на движение спутника: сокращение сидерического месяца, изменение расстояния до планеты. Ось Луны имеет наклон в 88°28'. Период вращения равен сидерическому месяцу и именно поэтому спутник всегда повернут к нашей планете одной стороной. Отражающая Можно предположить, что Луна – это звезда, очень близко расположенная к нам (в детстве такая идея могла приходить многим). Однако в действительности она не обладает многими параметрами, присущими таким телам, как Солнце или Сириус. Так, воспетый всеми поэтами-романтиками лунный свет - лишь отражение солнечного. Сам спутник не излучает. Фаза Луны – это явление, связанное с отсутствием у нее собственного света. Видимая часть спутника на небе постоянно изменяется, последовательно проходя четыре этапа: новолуние, растущий месяц, полнолуние и убывающая Луна. Это стадии синодического месяца. Он исчисляется от одного новолуния до другого и длится в среднем 29,5 дней. Синодический месяц больше сидерического, поскольку Земля также движется вокруг Солнца и спутнику все время приходится наверстывать некоторое расстояние.


Первая в цикле фаза Луны – это то время, когда для земного наблюдателя спутник на небе отсутствует. В это время он обращен к нашей планете темной, неосвещенной стороной. Длительность этой фазы – один-два дня. Затем в западной части неба появляется месяц. Луна – это лишь тонкий серп в такое время. Часто, однако, можно наблюдать весь диск спутника, но менее яркий, окрашенный в серый. Такое явление получило название пепельного цвета Луны. Серый диск рядом с ярким серпом – это часть спутника, освещенная лучами, отраженными с поверхности Земли.


Спустя семь дней от начала цикла наступает следующая фаза – первая четверть. В это время Луна освещена ровно наполовину. Характерный признак фазы – прямая линия, разделяющая темный и освещенный участок (в астрономии она называется «терминатор»). Постепенно она становится более выпуклой.


На 14-15 сутки цикла наступает полнолуние. Затем видимая часть спутника начинает уменьшаться. На 22 день наступает последняя четверть. В этот период также нередко можно наблюдать пепельный цвет. Угловое расстояние Луны от Солнца ставится все меньше и по прошествии примерно 29,5 дней она вновь полностью скрывается.



С особенностями движения спутника вокруг нашей планеты связано еще несколько явлений. Плоскость орбиты Луны наклонена к эклиптике в среднем на 5,14°. Такое положение нетипично для подобных систем. Как правило, орбита спутника лежит в плоскости экватора планеты. Точки пересечения траекторией Луны эклиптики называются восходящим и нисходящим узлами. Они не имеют точной фиксации, постоянно, хотя и медленно, движутся. Примерно за 18 лет узлы проходят всю эклиптику. В связи с этими особенностями Луна возвращается к одному из них через период, равный 27,21 суток (он называется драконическим месяцем).

С прохождением спутника точек пересечения его оси с эклиптикой связано такое явление, как затмение Луны. Это феномен, нечасто радующий (или огорчающий) нас собой, но обладающий определенной периодичностью. Затмение происходит в тот момент, когда полнолуние совпадает с прохождением спутника одного из узлов. Столь интересное «стечение обстоятельств» возникает достаточно редко. То же справедливо и для совпадения новолуния и прохождения одного из узлов. В это время случается солнечное затмение.


Наблюдения астрономов показали, что оба феномена имеют цикличный характер. Длина одного периода равна чуть больше 18 лет. Называется такой цикл саросом. За один период происходит 28 лунных и 43 солнечных затмения (из них 13 — полных).

Влияние ночного светила С древних времен Луна считалась одним из управителей человеческой судьбы. По мнению мыслителей того периода, она влияла на характер, отношения, настроение и поведение. Сегодня действие Луны на организм изучается с научной точки зрения. Различные исследования подтверждают, что зависимость некоторых особенностей поведения и состояния здоровья от фаз ночного светила существует. Например, врачи Швейцарии, долгое время наблюдавшие за больными с неполадками в сердечно-сосудистой системе, установили, что растущая Луна — это опасный период для людей, предрасположенных к инфаркту. Большинство приступов по их данным совпадало с появлением на ночном небе молодого месяца. Существует большое количество аналогичных исследований. Однако сбор подобной статистики - не единственное, что интересует ученых. Они попытались найти объяснения выявленным закономерностям. Согласно одной из теорий, Луна оказывает на человеческие клетки такое же воздействие, как и на всю Землю: вызывает приливы и отливы. В результате влияния спутника изменяется водно-солевой баланс, проницаемость мембраны, соотношение гормонов.

Другая версия во главу угла ставит воздействие Луны на магнитное поле планеты. Согласно этой гипотезе, спутник вызывает изменения электромагнитных импульсов тела, что влечет за собой определенные последствия. Специалисты, придерживающиеся мнения об огромном влиянии на нас ночного светила, рекомендуют выстраивать свою деятельность, согласуя ее с циклом. Они предостерегают: фонари и лампы, перекрывающие лунный свет, могут навредить здоровью человека, поскольку из-за них организм не получает информации о смене фаз. На Луне После знакомства с ночным светилом с Земли пройдемся по его поверхности. Луна — это спутник, не защищенный от воздействия солнечных лучей атмосферой. Днем поверхность нагревается до 110 ºС, а в ночное время она остывает до -120 ºС. При этом колебания температуры характерны для небольшой зоны коры космического тела. Очень низкая теплопроводность не позволяет прогреться недрам спутника. Можно сказать, что Луна — это земли и моря, обширные и малоисследованные, но обладающие своими именами. Первые карты поверхности спутника появились еще в семнадцатом веке. Темные пятна, ранее принимавшиеся за моря, после изобретения телескопа оказались низкими равнинами, однако сохранили свое название. Более светлые области на поверхности — это «континентальные» зоны с горами и хребтами, часто кольцевой формы (кратеры). На Луне можно встретить Кавказ и Альпы, Моря Кризисов и Спокойствия, Океан Бурь, Залив Радости и Болото Гнили (заливы на спутнике — примыкающие к морям темные области, болота — небольшие пятна неправильной формы), а также горы Коперника и Кеплера. И только после начала космической эры была разведана обратная сторона Луны. Это случилось в 1959 году. Данные, полученные советским спутником, позволили составить карту скрытой от телескопов части ночного светила. Здесь также зазвучали имена великих: К.Э. Циолковского, С.П. Королева, Ю.А. Гагарина.

Отсутствие атмосферы делает Луну такой не похожей на нашу планету. Небо здесь никогда не затягивают облака, его цвет не меняется. На Луне над головой космонавтов только темный звездный купол. Солнце встает медленно и неторопливо движется по небу. День на Луне длится практически 15 земных суток, такова и продолжительность ночи. Сутки равны периоду, за который спутник Земли делает один оборот относительно Солнца, или синодическому месяцу.


На спутнике нашей планеты нет ветра и осадков, также здесь отсутствует плавное перетекание дня в ночь (сумерки). Кроме того, Луна постоянно находится под угрозой падения метеоритов. О количестве их косвенно свидетельствует реголит, покрывающий поверхность. Это слой обломков и пыли толщиной до нескольких десятков метров. Состоит он из раздробленных, перемешанных и местами сплавленных останков метеоритов и разрушенных ими лунных пород.


При взгляде на небо можно увидеть неподвижно и всегда на одном и том же месте висящую Землю. Красивая, но практически никогда не меняющаяся картина объясняется синхронизацией вращения Луны вокруг нашей планеты и собственной оси. Это одно из самых чудесных зрелищ, которое довелось видеть космонавтам, впервые высадившимся на поверхности спутника Земли.

Бывают периоды, когда Луна — это «звезда» не только научных конференций и изданий, но и всевозможных СМИ. Огромный интерес для большого числа людей представляют некоторые довольно редкие явления, связанные со спутником. Одно из них — это суперлуние. Оно происходит в те дни, когда ночное светило находится на самом маленьком расстоянии от планеты, причем в фазе полнолуния или новолуния. Ночное светило при этом становится визуально на 14% крупнее и на 30% ярче. Во второй половине 2015 года суперлуния можно будет наблюдать 29 августа, 28 сентября (в этот день суперлуние будет наиболее внушительным) и 27 октября.


Еще одно любопытное явление связано с периодическим попаданием ночного светила в земную тень. Спутник при этом не исчезает с неба, а приобретает красный цвет. Астрономическое событие получило название Кровавая Луна. Это явление довольно редкое, однако современным любителям космоса опять повезло. Кровавые Луны взойдут над Землей в 2015 году несколько раз. Последняя из них появится в сентябре и совпадет с полным затмением ночного светила. Такое точно стоит увидеть!


Ночное светило всегда притягивало к себе людей. Месяц и полная Луна — это центральные образы во многих поэтических очерках. По мере развития научных знаний и методов астрономии спутник нашей планеты стал интересовать не только астрологов и романтиков. Многие факты со времен первых попыток объяснения лунного «поведения» стали понятны, большое число тайн спутника было раскрыто. Однако ночное светило, как и все объекты космоса, не так просто, как может показаться.

Даже американская экспедиция не смогла ответить на все поставленные перед ней вопросы. В то же время с каждым днем ученые узнают о Луне что-то новое, хотя часто полученные данные порождают еще больше сомнений в существующих теориях. Так было с гипотезами происхождения Луны. Все три главные концепции, которые признавались в 60-70-х годах, были опровергнуты по результатам американской экспедиции. Вскоре лидирующей стала гипотеза гигантского столкновения. Вероятнее всего, в будущем нас ожидает множество удивительных открытий, связанных с ночным светилом.



Вывод

Солнце — это источник жизни на Земле. Процессы, происходящие в его недрах и на поверхности, оказывает ощутимое влияние на нашу планету. Значение светила было понятно уже в древнем мире. Сегодня мы знаем достаточно много о явлениях, происходящих на Солнце. Природа отдельных процессов благодаря достижениям техники стала понятной.


Солнце — единственная звезда, расположенная достаточно близко для непосредственного изучения. Данные о светиле помогают понять механизмы «работы» других схожих космических объектов. Однако Солнце еще хранит немало тайн. Их только предстоит разведать. Такие явления, как восход Солнца, его перемещение по небу, излучаемое им тепло, когда-то тоже представляли собой загадки. История изучения центрального объекта нашего кусочка Вселенной показывает, что со временем все странности и особенности светила находят свое объяснение.

Земля – третья планета по счету от Солнца и пятая по размерам. Среди всех небесных объектов земной группы она является крупнейшей по массе, диаметру и плотности. Имеет другие обозначения – Голубая планета, Мир или Терра. На данный момент является единственной известной человеку планетой с наличием жизни.

Единственный спутник Земли – Луна – сформировался немного позднее, хоть ее происхождение до сих пор не получило объяснения.


Спутник Земли с доисторических времен привлекал внимание людей. Луна – это самый заметный объект неба после Солнца, а потому ей всегда приписывались столь же значительные свойства, как и дневному светилу. Спустя века на смену поклонению и простому любопытству пришел научный интерес. Убывающая, полная и растущая Луна – это сегодня объекты самого пристального изучения. Благодаря исследованиям астрофизиков мы многое знаем о спутнике нашей планеты, однако немало осталось и неизвестного.













































Глава 2. Практическая часть



  1. Описание практических методов, примененных при создании продукта работы



Цель: создание модели движения Земли и Луны относительно Солнца


В данной работе были поставлены следующие задачи:

  1. Изучить движения Земли и Луны относительно Солнца

  2. Изучить, что такое компьютерная модель, моделирование и выбрать программу для создания анимации

  3. Создать модель движения Земли и Луны и продемонстрировать ее работу


Последовательность действий при создании продукта была следующей:

  1. Ознакомление с компьютерными моделями и моделированием

  2. Выбор программы для создания анимации

  3. Создание модели

Результаты работы представлены в форме видео.




  1. Описание продукта работы:


Компьютерная модель — компьютерная программа, работающая на отдельном компьютере, реализующая представление объекта, системы или понятия в форме, отличной от реальной, но приближенной к алгоритмическому описанию, включающей и набор данных, характеризующих свойства системы и динамику их изменения со временем.

Главные функции модели - упрощение получения информации о свойствах объекта, передача информации и знаний, управление и оптимизация объектами и процессами.

Моделирование - исследование объектов познания на их моделях или построение и изучение моделей реально существующих предметов, процессов или явлений с целью получения объяснений этих явлений, а также для предсказания явлений, интересующих исследователя.

Сегодня существует огромное множество программ для 3D моделирования, многие из них предусматривают возможность конструирования игр и создания 2D анимаций. Для выполнения данного проекта я рассматривал 3 редактора: Unity3D, Maya и Blender. Из этих вариантов я выбрал последний по 3 причинам: мне показался более удобным его интерфейс и в нем был предусмотрен русский язык, что ускоряет и упрощает процесс освоения редактора, а также данная программа распространяется бесплатно, что позволяет использовать её в более длительный период, в отличие от других программ, которые можно использовать бесплатно только в течение месяца.

  1. Создание модели с помощью Blender

Blender— это бесплатный набор средств для создания 3D-приложений с открытым исходным кодом.

При открытии программы нас встречает окно, предлагающее открыть предыдущий файл .(См.Приложение 1)рисунок 1). После его закрытия мы видим главный экран (рисунок 2), состоящий из наиболее необходимых окон. Весь интерфейс состоит из таких окон, выполняющих свои задачи. Размер, количество и назначение этих окон можно менять, настраивая интерфейс программы под себя. Так же предусмотрен ряд готовых комбинаций окон, между которыми можно переключаться с помощью открывающегося меню в верхней панели инструментов.

В процессе работы я использовал 4 экрана:

  1. Главный экран — для создания объектов, изменения их размеров и положений и постановки ключей — ключевых моментов анимации, а так же для сохранения кадров в качестве изображений или готовых видеофайлов.

  2. Экран анимации (рисунок3) — для редактирования движения объектов.

  3. Экран монтажа (рисунок 4) — для редактирования видеоряда.

  4. Измененный главный экран (рисунок 5) — для рисования текстур объектов.

Процесс создания модели: Предварительно удалив лишние объекты,я создал все необходимые объекты: 6 ламп, 3 UV-сферы и пустышку. Пустышка — объект, не отображающийся при визуализации. 3UV-сферы — это будущие Солнце, Земля и Луна, их я раскрасил и масштабировал так, что радиусы этих сфер относились друг к другу как 2:2:1. Это необходимо для наглядности модели, так как Солнце во много раз больше Земли.

Затем я привязал Луну к пустышке, указав, что пустышка — родитель Луны, и задал положение Луны относительно пустышки. После этого я разместил объекты так, чтобы Солнце находилось в начале координат, лампы располагались на равных расстояниях от него, Земля располагалась на таком расстоянии, чтобы Луна могла беспрепятственно пройти между Землей и Солнцем, а пустышка находилась в центре Земли.

Теперь главная задача — это соблюдение отношений периодов, а как мы знаем, они относятся как 365,25:27:1, но 365,25 — это не целое число, а так как мы делаем анимацию покадрово, мы не имеем возможности допустить такого. Тогда нам нужно увеличить количество кадров, за которое Земля сделает полный оборот вокруг своей оси. Я взял за это количество 12 кадров, чтобы анимация была не слишком быстрой, но и не слишком медленной. Тогда период обращения Луны равен 324 кадрам, а Земли — 4384 кадрам.

Дальше я переходил в 0, 12, 324, 1096, 2192, 3288 и 4384 кадры и вставлял ключи положения объектов так, как если бы они двигались по окружностям, после чего программа автоматически прописала анимацию, но Земля двигалась по квадрату, а не по окружности.

Для того чтобы это исправить я перешел на экран анимации и скорректировал кривые, отвечающие за перемещение Земли. На этом же экране я создал законченные циклы движения всех объектов.

Для того чтобы превратить это в видеофайл я ограничил длину анимации до 5000 кадров и сохранил каждый в виде растрового изображения формата PNG, чтобы не потерять их в непредвиденных случаях. Затем на экране монтажа я собрал их в единое целое и сохранил в конечном видеофайле формата MPEG.

Выводы


В практической части работы была создана модель движения Земли и Луны относительно Солнца, продемонстрирована ее работа на школьной научно-практической конференции, на уроках астрономии в 5, 11 классах нашей школы, на заседании астрономического кружка. Видео имеется в презентации, а также в приложении.

Таким образом, задачи практической части работы были полностью реализованы.


Заключение


В процессе выполнения данного проекта я закрепил основные знания о движении небесных тел, освоил основы создания 3D моделей и научился пользоваться основными инструментами программы Blender.

Гипотеза исследования подтвердилась. Цель работы достигнута.

Работа по данной теме для меня была увлекательной и познавательной.

По итогам работы были выполнены все поставленные задачи и итогом моей работы стала модель, на которой можно наглядно изучить движение планет и их спутников на примере Земли и Луны, а также смену фаз Луны и смену дня и ночи на Земле.


Перспективы развития проекта:

- распространение проекта посредством Интернет - ресурсов;

-дальнейшая деятельность по вопросу изучения космоса.

Источники информации

Методические материалы:

  1. Детская энциклопедия для среднего и старшего возраста, т.3 Вещество и энергия, – 3-е изд., М.: Педагогика, 1973.

  2. Большая энциклопедия. Космос и астрономия: вопросы и ответы, - М.: ОЛМА Медия Групп, 2013г.

  3. Воронцов-Вельяминов Б.А. Астрономия: Учеб. Для 11 кл. сред. Шк. – 18-е изд. – М.: Просвещение, 1989. – 159 с.

  4. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии: учебное пособие/ Под ред.В.В. Иванова. Изд.2-е, испр. М.: Едиториал УРСС, 2004.-544с. (Классический университетский учебник.)

Cправочные материалы, статьи:

  1. Шорыгина Т.А. О космосе. Серия «Педагогические беседы». – М.: Книголюб, 2005г.

2.Википедия — свободная энциклопедия (http://ru.wikipedia.org)

  1. Энциклопедический словарь юного физика / Сост.В.А.Чуянов. – 2-е изд., испр. и доп.- М.: Педагогика, 1991.

  2. Яворский Б.М., Детлаф А.А. Справочник по физике, М.: Наука, 1979

  3. Интернет ресурсы:

http://fb.ru/article/208275/solntse---eto-edinstvennaya-zvezda-solnechnoy-sistemyi

http://kvant.space/blog/zemlya

http://fb.ru/article/192651/luna---eto-planeta-otkuda-poyavilas-luna-i-chto-eto-takoe





































































































Приложение Рисунок1



Рисунок2

Рисунок3





Рисунок4





Рисунок5


























25



-60%
Курсы повышения квалификации
Продолжительность 108 часов
5900 руб.
2360 руб.
Подробнее


Скачать