Газ и пыль в Галактике

I. Цель урока: дать представление учащимся о составных частях нашей Галактики - межзвездной пыли и ГМО. Кругооборот вещества в галактике.

II. Основная воспитательная идея: формирование фундаментальных астрономических понятий о космических объектах – межзвездной среде и туманностях как объектах познания астрономии и о космических процессах образования звезд и звездных систем.

III. Комплексные задачи урока:
1. Доминирующие образовательные задачи.

• Знакомство с основными классами туманностей: гигантскими молекулярными облаками (ГМО); диффузными туманностями, темными туманностями и глобулами.

• Формирование понятий «состав Галактики». В состав Галактики входят звезды, звездные скопления, туманности, межзвездный газ и пыль. В пространстве между звездами есть очень разреженная диффузная материя (преимущественно водород), магнитные и гравитационные поля. Межзвездное пространство пронизывают потоки космических лучей и электромагнитное излучение.

2. Доминирующие воспитательные задачи.

Формирование научного мировоззрения:

• в ходе знакомства с физической природой звезд и звездных систем, туманностей и космической среды;

• при изучении материала об образовании звезд и звездных систем как одного из проявлений космических космогонических процессов: образование звезд из межзвездной среды, образование планет и Земли из «вторичного» звездного материала после вспышек сверхновых звезд;

• при изучении космических процессов формирования звезд и звездных систем: образование звезд при прохождением ГМО сквозь волну плотности в Галактике (спиральную ветвь).

3. Доминирующие задачи развития.

Формирование умений анализировать информацию, схемы, объяснять свойства космических объектов на основе важнейших физических теорий, использовать обобщенные планы изучения космических объектов, космических процессов и космических явлений, делать выводы.

IV. Тип урока: комбинированный (смешанный).

V. Учебное оборудование: Планетарий (фотографии и иллюстрации, модели астрономических объектов), презентация учащихся «Туманности». Раздаточный материал каждому учащемуся.

VI. Межпредметные связи: физика (спектральный анализ, излучение термоядерный синтез, скорость света, элементарные частицы), обществоведение (материальность мира и его познаваемость, основные формы существования материи, движение материи), биология (познание сущности жизни на клеточном и молекулярном уровнях).

VII. План урока:

VIII. Задание на дом: по материалу учебников:

• 28, вопросы к параграфу.

IX. Методические указания.

Учащиеся в процессе урока должны познакомиться с развернутым определением «галактика».

Необходимо подчеркнуть недостаточность определения Галактики как звездной системы (или «звездного острова»), поскольку в состав Галактики входят не только звезды. Следует заметить, что центр Галактики, скрытый непрозрачными пылевыми облаками и доступный наблюдениям в инфракрасном, радио-, рентгеновском и гамма-диапазонах, представляет собой одну из самых загадочных и при этом достаточно близких от нас областей Вселенной. В настоящее время путем анализа движения ближайших звезд доказано, что в центре Галактики находится черная дыра.

Учащиеся в процессе урока должны научиться отличать диффузные туманности от планетарных туманностей, различать темные туманности и глобулы.

Раздаточный материал для учащихся

В состав нашей Галактики входят не только звезды. Основная масса межзвездной среды приходится на разреженный газ.

Диаграмма энергетических уровней атома водорода и переходы, соответствующие различным спектральным сериям.

Изолированные атомы в виде разреженного газа испускают спектр, состоящий из отдельных спектральных линий – линейчатый спектр. Диффузные туманности имеют эмиссионные спектры с линиями излучения. У ярких туманностей бывает слабый непрерывный спектр.

Какие линии выделяются? Наиболее яркими являются линии водорода Н_ и Н_.

Около туманностей всегда можно найти звезду спектрального класса О или В, обладающую мощным ультрафиолетовым изучением с температурой около 20000-30000К. Она и является причиной свечения диффузной туманности. Поглощенная атомом туманности энергия ультрафиолетового кванта звезды большей частью идет на ионизацию атома. Атомы туманности переизлучают в менее энергичных квантах видимого диапазона.

Газ в межзвездной среде может быть либо ионизован, либо нейтрален. Первые области называют областями Н II, вторые – областями Н I.

Пространство между звездами заполнено разреженным веществом (пыль, газ), излучением и магнитным полем. В межзвездной среде открыты огромные холодные области (молекулярные облака) с температурой 5–50 К и очень горячий газ с температурой 10⁶ К – корональный газ. По температуре и плотности межзвездные облака делят на четыре разных типа.

Среди молекулярных облаков выделяются гигантские молекулярные облака с массами 10⁵–10⁶ М. Температура таких облаков от 5 до 30 К. В галактическом диске более 6000 таких облаков, и в них содержится 90 % всего молекулярного газа. Гигантские молекулярные облака связаны с очагами звездообразования.

Параметры составляющих межзвездной среды

Тест к уроку «Межзвездная пыль и ГМО. Кругооборот вещества в галактик». Вариант № 1

1. Галактика – это:

а) система из 200 миллиардов звезд, межзвездной пыли, туманностей, звездных скоплений, и других космических тел, космических лучей и полей;

б) скопление звезд на Млечном Пути;

в) другое название Солнечной системы;

г) другое название Вселенной.

2. Диффузные туманности:

а) имеют непрерывный спектр с яркими линиями поглощения;

б) имеют эмиссионный спектр с линиями излучения.

3. Причина свечения диффузной туманности:

а) красный сверхгигант с температурой фотосферы 3000 К;

б) звезда главной последовательности спектрального класса G с температурой около 6000 К (типа Солнца);

в) голубой сверхгигант спектрального класса О или В.

4. Наиболее массивными объектами межзвездной среды являются:

а) планетарные туманности;

б) гигантские молекулярные облака;

в) глобулы.

5. Наиболее холодными объектами межзвездной среды являются:

а) облака Н I, области неионизованного водорода;

б) облака Н II, области ионизованного водорода (диффузные туманности);

в) глобулы.

6. Источниками наиболее интенсивного сбора пыли в Галактику являются:

а) сверхновые звезды и красные гиганты;

б) планетарные туманности;

в) вспышки новых звезд.

7. Какие линии излучения водорода, как правило, являются наиболее яркими в эмиссионных спектрах ярких туманностей:

а) Наиболее яркими являются линии водорода Н_ ( = 410 нм) и Н_ ( = 434 нм).

б) Наиболее яркими являются линии водорода Н_ ( = 652 нм) и Н_ ( = 486 нм).

в) Наиболее яркими являются линии водорода Н_ ( = 652 нм) и Н_ ( = 434 нм).

8. Подпишите на схеме, как происходит кругооборот вещества в Галактике.

Тест к уроку «Межзвездная пыль и ГМО. Кругооборот вещества в галактик». Вариант № 2.

1. Галактика – это:

а) система из 200 миллиардов звезд, звездных скоплений, туманностей, межзвездного газа и пыли. В пространстве между звездами есть очень разреженная диффузная материя (преимущественно водород), магнитные и гравитационные поля. Межзвездное пространство пронизывают потоки космических лучей и электромагнитное излучение;

б) название Вселенной;

В) скопление звезд на Млечном Пути;

в) другое название Солнечной системы;

2. Планетарные туманности:

а) имеют непрерывный спектр с яркими линиями поглощения;

б) имеют эмиссионный спектр с линиями излучения.

3. Причина свечения планетарной туманности:

а) красный сверхгигант с температурой фотосферы 3000 К, окруженный яркой, стационарной газовой оболочкой;

б) Звезда относится к типу RV Тельца и планетарная туманность – это оболочка, которую звезда сбрасывает с себя;

в) Звезда теряет массу в виде солнечного ветра, имеющего скорость до 30км/с.

г) причиной может быть один из перечисленных пунктов.

4. Наиболее массивными объектами межзвездной среды являются:

а) планетарные туманности;

б) гигантские молекулярные облака;

в) глобулы.

5. Наиболее холодными объектами межзвездной среды являются:

а) облака Н I, области неионизованного водорода;

б) облака Н II, области ионизованного водорода (диффузные туманности);

в) глобулы.

6. Источниками наиболее интенсивного сбора пыли в Галактику являются:

а) сверхновые звезды и красные гиганты;

б) планетарные туманности;

в) вспышки новых звезд.

7. Какие линии излучения водорода, как правило, являются наиболее яркими в эмиссионных спектрах ярких туманностей:

а) Наиболее яркими являются линии водорода Н_ ( = 410 нм) и Н_ ( = 434 нм).

б) Наиболее яркими являются линии водорода Н_ ( = 652 нм) и Н_ ( = 434 нм).

в) Наиболее яркими являются линии водорода Н_ ( = 652 нм) и Н_ ( = 486 нм).

8. Подпишите на схеме, как происходит кругооборот вещества в Галактике.

10