М. А. Кунаш. Астрономия. Методические рекомендации. Урок № 15

Личностные: отстаивать собственную точку зре- ния о Солнечной системе как комплексе тел общего происхождения.

Метапредметные: сравнивать положения раз- личных теорий происхождения Солнечной системы; доказывать научную обоснованность теории проис- хождения Солнечной системы, использовать методо- логические знания о структуре и способах подтвер- ждения и опровержения научных теорий.

Предметные: формулировать основные положе- ния гипотезы о формировании тел Солнечной систе- мы, анализировать основные положения современ- ных представлений о происхождении тел Солнечной системы, использовать положения современной тео- рии происхождения тел Солнечной системы.

Современные методы изучения небесных тел Сол- нечной системы. Требования к научной гипотезе о происхождении Солнечной системы. Общие сведе- ния о существующих гипотезах происхождения Сол- нечной системы. Гипотеза О. Ю. Шмидта о происхо- ждении тел Солнечной системы. Научные подтвер- ждения справедливости космогонической гипотезы происхождения Солнечной системы.

Методические акценты урока. Урок обладает зна- чительным метапредметным потенциалом, так как направлен на формирование методологических на- выков анализа научных теорий. В структуре урока взаимосвязанно представлены следующие содержа- тельные этапы:

— обобщение знаний и научно обоснованных представлений учащихся о происхождении Солнеч- ной системы (данный этап позволяет оценить спра- ведливость или несостоятельность гипотез о проис- хождении тел Солнечной системы);

• современные методы изучения тел Солнечной системы, позволяющие получить достоверные науч- ные факты (выступает основой для подтверждения научной обоснованности теории);

• общие сведения о существовавших гипотезах происхождения Солнечной системы (этап позволя- ет создать основу для сопоставления и анализа раз- личных гипотез о происхождении Солнечной сис- темы);

• современные представления о происхождении Солнечной системы (концентрированно представля- ет существующую модель образования Солнечной системы в рамках непротиворечивой теории).

После анализа и разбора заданий контрольной ра- боты логичным переходом выступает активизация беседы с учащимися о тех знаниях, которые получе- ны с момента изучения систематического курса аст- рономии об особенностях Солнечной системы. В хо- де беседы должны быть сделаны акценты на следую- щей, уже имеющейся у учащихся системе научных представлений, позволяющей выдвинуть гипотезу о Солнечной системе как комплексе тел, имеющих об- щее происхождение.

1. Закономерности орбит планет Солнечной систе- мы: эллиптический характер с малым эксцентриси- тетом, примерное совпадение с экваториальной пло- скостью Солнца; одинаковое направление движения (учитель добавляет сведения о том, что направления вращения планет и Солнца совпадают).

2. Закономерности изменения расстояний планет от Солнца: подчинение закону Тициуса—Боде и ма- тематическое совпадение расчетов с законами Кеп- лера.

Учащимся предлагается ознакомиться с содержа- нием § 15 учебника и дополнить имеющиеся сведе- ния следующими.

1. Планеты делятся на две группы со сходными характеристиками (плотность, что вызвано химиче- ским составом и агрегатным состоянием вещества, скорость вращения, число спутников).

2. Учитель добавляет сведения о распределении момента импульса в Солнечной системе: 98% прихо-

дится на долю планет, 2% — на долю Солнца; масса Солнца составляет 99,87% массы всей Солнечной системы.

Подчеркнув, что выдвигаемая гипотеза о проис- хождении тел Солнечной системы должна не только логично объяснять приведенные выше особенности, учитывать физические законы и закономерности, характеризующие динамику движения тел нашей планетной системы, согласовываться и результата- ми новых астрономических исследований, но и

«предсказывать» характеристики тел Солнечной си- стемы, на сегодняшний день еще не открытых, сле- дует остановиться на конкретизации астрономиче- ских методов изучения тел Солнечной системы. Основа представленных методов частично, на озна- комительном уровне, рассматривалась в курсе физи- ки, частично — в ходе изучения астрономии на пре- дыдущих уроках. С учащимися организуется беседа для обобщения значимости трех групп методов аст- рономических исследований (наблюдения, измере- ния, космический эксперимент):

• спектральный анализ (необходимо указать лишь основу метода — исследование излучения не- бесных тел, основанное на явлении дисперсии), включая учет эффекта Доплера; получаемые с помо- щью метода сведения: химический состав атмосфер планет, давление и температура атмосферы на опре- деленной высоте, скорости удаления и приближения планеты к Земле, скорость осевого вращения;

• радиолокация планет; результат: исследова- ние относительно малых областей поверхности пла- нет;

• методы визуального наблюдения средствами наземных и космических обсерваторий (например,

«Кек-1», «Кек-2», «Кеплер», «Хаббл», «Гершель»,

«Чандра» и др.; результаты: фотографирование по- верхностей небесных тел);

• методы изучения химического состава, радио- логического анализа грунта Земли, а также грунта, доставленного спускаемыми АМС (например, «Ви- кинг», «Луна-16» и т. д.) с поверхностей различных

тел Солнечной системы — планет, их спутников, а также комет и астероидов.

Для ознакомления с одной из теорий происхожде- ния Солнечной системы учащиеся самостоятельно заполняют таблицу, используя материал § 15.

Результаты самостоятельной работы обсуждают- ся. Важно, чтобы учащиеся обнаружили, что данная теория в наибольшей мере позволяет объяснить рас- смотренные ранее особенности Солнечной системы. Завершить обсуждение данной теории необходимо указанием границ ее применимости и практическим значением. Проверка гипотезы затруднена тем, что сегодня отсутствует возможность сравнения нашей планетной системы с какими-либо другими планет- ными системами, несмотря на неоспоримые доказа- тельства их существования и открытие протопланет. Возможность же практического применения вызва- на «гравитационным разгоном»: при направлении АМС к более далеким планетам с недостаточной ско- ростью можно «разогнать» КА при прохождении

«мимо» более близких планет за счет получения гра- витационного импульса. Так, при направлении АМС к Юпитеру аппарат может «подтолкнуть» своим гра- витационным импульсом Марс.

В качестве итога урока предлагаются вопросы к § 16 учебника.

Домашнее задание. § 15, 16; практические зада- ния.

1. Традиционно в графические изображения Сол- нечной системы включают восемь планет и Солнце. Нередко к ним добавляют изображения нескольких комет, пояса астероидов и облако Оорта. Поясните, используя известные вам законы и закономерности, исходя из каких условий можно устанавливать гра- ницы Солнечной системы.

2. Закономерность относительных расстояний планет от Солнца выражается формулой а = 0,4 +

+ 0,3•2ⁿ. Пользуясь данным соотношением, вычи- слите (в а. е.) расстояния от Солнца до Венеры (n = 0); до Земли; до Марса. Укажите, какое значе- ние n необходимо использовать для вычисления рас- стояния до Юпитера; до Сатурна. Сравните получен- ные результаты с данными приложения VI учеб- ника.

Комментарии для учителя к решению задания 1: максимальное расстояние, на котором может дви- гаться тело малой массы, оставаясь спутником Солн- ца, является радиусом Солнечной системы. Для того чтобы упростить пути решения, Георг Хилл рассмо- трел модель систем (сферу Хилла), в которой одной тяготеющей точкой в центре Галактики взял все зве- зды, второй точкой было выбрано само Солнце и об- ращающееся вокруг него тело малой массы. Так, космический корабль, выброшенный за пределы всех планетных орбит, будет обращаться вокруг Солнца до тех пор, пока его расстояние от светила не превысит 230 тыс. а. е. Это и есть радиус сферы Хил- ла для Солнца. За ее пределами большая доля грави- тационного влияния на нашу звезду будет принад- лежать тяготеющей массе звезд Галактики, собран- ных в единую точку в центре нашей звездной систе- мы. При сравнении радиуса сферы Хилла с расстоя- нием до ближайшей к Солнцу звезды (Проксима Центавра) оказывается, что сфера Хилла простира- ется на расстояние около 280 тыс. а. е., т. е. почти достигает звезды Проксима Центавра.

1. Полеты АМС к планетам Солнечной системы.

2. Сфера Хилла.

3. Теория происхождения Солнечной системы Канта—Лапласа.

4. «Звездная история» АМС «Венера».

5. «Звездная история» АМС «Вояджер». Интернет-ресурсы http://ukhtoma.ru/universe8.htm — Строение и

жизнь во Вселенной. Происхождение Солнечной си- стемы.

http://www.youtube.com/watch?v=eS_MXWj_ pbs — Образование Солнечной системы.

http://www.youtube.com/watch?v=GJNwPA63 GZs — Зарождение Солнечной системы.

http://mks-onlain.ru/model-solnechnoj-siste- my/ — Строение Солнечной системы.

1