Солнце. Определение основных характеристик

Урок

Тема: Состав атмосферы Солнца, Фотосфера, ее градуированность и пятна

Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний о природе небесных тел, спектральном анализе.

Цель: продолжить формирование знаний учащихся о природе Солнца

Развивающие задачи урока:

Развитие творческих способностей обучающихся

Воспитательные задачи урока:

Формирование активного отношения к изучению материала

Содействие формированию мировоззренческой идеи о познаваемости мира..

План урока:

Организационный момент

Опрос дом.задания

Изучение нового материала

Закрепление новых знаний

Домашнее задание.

Итог урока

Ход урока

Организационный момент.

Опрос домашнего задания

Понятие о законах излучения .

Физическая природа небесных тел, спектральный анализ

Изучение нового материала

Если Солнце погаснет, то не пройдет и минуты, как на Земле воцарится тьма. Луна и планеты светят отраженным солнечным светом, и поэтому их сразу же станет не видно. Землю будет освещать только слабый свет звёзд. Всю поверхность Земли заключит в свои «объятия» космический холод. Не пройдет и недели, как тропики окажутся погребенными под снегом, остановятся реки, моря и океаны постепенно замерзнут на всю глубину, прекратится ветер. Всё вокруг погрузится в кромешную тьму и холод. И даже если человечеству удастся в течение некоторого времени использовать накопленные запасы топлива, это не спасет его от гибели.

Именно поэтому Солнце во всех отношениях является источником жизни на Земле и заслуживает самого пристального внимания. Солнце – одна из миллиардов звёзд, не выделяющаяся ни величиной, ни температурой. Но наша планета Земля в качестве спутника Солнца находится от него на расстояниях в миллиарды раз более близких, чем от других звёзд. Солнце видно нам под довольно большим углом в 32′.

Земля, как и другие планеты, движется вокруг Солнца. Среднее расстояние от Земли до Солнца (149,6 млн км) принимается за астрономическую единицу длины (1 а.е.). Свет преодолевает это расстояние примерно за 8,5 минут. Диаметр Солнца равен 1,391 млн км, что в 110 раз больше диаметра Земли. Иными словами, в объем, занимаемый Солнцем, поместилось бы более 1 млн 300 тысяч планет с объёмом, равным объёму Земли. Масса Солн- ца в 330 тыс. раз больше массы Земли. Поверхность Солнца имеет температуру около 5800 °С. Эта температура возрастает с приближением к центру Солнца и достигает примерно 15 млн градусов в его ядре.

Давление в центре Солнца достигает 200 млрд атмосфер. Средняя плотность вещества Солнца 1,41 г/см³. Солнце является гигантским огненным шаром, но газ, из которого он состоит, находится в состоянии, называемом плазмой. Материя, находящаяся в этом состоянии, состоит в основном из ионизированных газов и свободных электронов.

Такая высокотемпературная плазма имеет непрерывный спектр излучения, но при этом излучение Солнца, проходя через слои его атмосферы, поглощается различными атомами, и на фоне спектра Солнца появляются десятки тысяч темных линий поглощения Солнце, как и другие не- бесные тела, вращается вокруг своей оси, но дифференциально (из-за его га- зообразности) с периодом вращения, по экватору равным 25,4 суток, по полюсам – 28÷29 суток.

Солнечная постоянная и солнечная светимость. Солнечна постоянная – это количество солнечной энергии, падающее за 1 мин на площадку в 1 см², расположенную перпендикулярно солнечным лучам за пределами земной атмосферы.

Изучая это излучение, ученые установили, что её величина равна 2кал/( см² мин)

В международных единицах 1,4 ·10³ Вт/м²

Основная часть атмосферы Солнца, в которой образуется видимое излучение, называется фотосферой . Фотосфера при наблюдении Солнца в телескоп, при условии наибольшего спокойствия земной атмосферы, сильно отличается от равномерно яркого диска, который можно видеть невооруженным глазом. С помощью больших телескопов можно наблюдать отчетливую зернистую структуру фотосферы. Чередование ярких пятнышек, гранул, похожих на зерна риса («гранула» – зерно), окружённых темными промежутками, создает впечатление ячеистой структуры, грануляции, напоминающей пчелиные соты. В последние годы точные фотографии грануляции получены с помощью телескопов. Удалось получить много новых сведений о яркости гранул, их спектрах, времени их «жизни», что позволяет понять их физическую природу. В частности, грануляция – свидетельство о происходящей под фотосферой конвекции, перемешивании масс газа. В фотосфере кроме гранул наблюдаются и более яркие, образующие как бы цепочку структурные образования. Они называются солнечными факелами. За более чем четыре века, прошедших с тех пор, ученые добились существенного прогресса в определении причин возникновения пятен, их физической природы. Они возникают в областях факелов, когда напряженность магнитного поля в них резко возрастает.

В солнечных пятнах сосредоточены сильные магнитные поля. Солнечные пятна редко наблюдаются в виде отдельных пятен чаще в виде групп . В группах наблюдаются два крупных пятна с противоположной полярностью и примыкающие к ним пятна помельче. Температура пятен в среднем на 1500°–2500° ниже температуры фотосферы, поэтому на её фоне они кажутся тёмными образованиями.

Жизнь солнечного пятна может продолжаться от нескольких дней до одного-двух месяцев. Но пятен с такой долгой продолжительностью очень немного, чаще они исчезают гораздо раньше. Солнечные пятна локализуются, как правило, на широте от ±5° до ±40° гелиографической широты.

Одной из загадок физики Солнца является периодичность изменения количества солнечных пятен. Изучив и систематизировав материалы более чем 100-летних наблюдений за солнечными пятнами, швейцарский астроном Рудольф Вольф вычислил периодичность изменения количества пятен, равную 11,1 года. Солнечные пятна – проявление наиболее активных процессов в атмосфере Солнца, непосредственно связанных с другими проявлениями этой активности, поэтому период в 11,1 года называется периодом солнечной активности.

Закрепление новой темы :

1. Что называется фотосферой Солнца?

2. Какие объекты фотосферы можно наблюдать в условиях хорошей видимости?

3. Как выглядит гранулированная структура?

4. Расскажите об истории открытия пятен Солнца?

5. Почему на фотосфере пятна видятся тёмными?

6. Каковы магнитные свойства групп и отдельных пятен Солнца?

Домашнее задание:§20