М. А. Кунаш. Астрономия. Методические рекомендации. Урок № 21

Личностные: выдвигать предложения о способах защиты от космических объектов, сближающихся с Землей, и защищать свою точку зрения; проявлять уважительное отношение к мнению оппонента; вы- сказывать личностное отношение к четкости и высо- кой научной грамотности деятельности К. Томбо.

Метапредметные: аргументированно пояснять причины астероидно-кометной опасности; описы- вать возможные последствия столкновения Земли и других малых тел Солнечной системы при пересече- нии орбит.

Предметные: определять понятие «планета»,

«малая планета», «астероид», «комета»; характери- зовать малые тела Солнечной системы; описывать внешний вид и строение астероидов и комет; объяс- нять процессы, происходящие в комете, при измене- нии ее расстояния от Солнца; анализировать орбиты комет.

Астероиды и их характеристики. Особенности карликовых планет. Кометы и их свойства. Пробле- ма астероидно-кометной опасности для Земли.

Методические акценты урока. Наиболее эффек- тивно выстроить урок как диалог с обсуждением довольно известных фактов о малых телах Солнеч- ной системы с опорой на теоретическое содержание учебника, так как учащиеся обладают большим ко- личеством отрывочных сведений, которые необхо- димо систематизировать и подтвердить научными фактами. Результатом урока выступает таблица, обобщающая характеристики малых тел Солнечной системы.

В начале урока целесообразно использовать для актуализации знаний учащихся вопросы к § 19 учеб- ника. Далее учащимся предлагается сформулиро- вать свое мнение относительно следующего выска- зывания профессора МГУ Б. А. Арбузова, который писал: «Развитие науки происходит за счет по- вседневной, кропотливой работы… Одни старают- ся с максимальной точностью вычислить какой- нибудь эффект, другие — поточнее его измерить. Чаще всего эти два метода дают согласующиеся между собой результаты. Однако тем больший интерес вызывают небольшие, но твердо уста- новленные отклонения вычислений от опыта».

Совместно с учащимися актуализируются знания

о закономерностях в расположениях орбит планет Солнечной системы. После обсуждения учащимся

предлагается ознакомиться с малыми телами Сол- нечной системы, история исследования природы и движения которых созвучна высказыванию Б. А. Арбузова. Акцентируется внимание на нали- чии «пробела» между орбитами Марса и Юпитера, который и содержит большую часть первой группы малых тел — астероидов. Учащимся предлагаются задания.

1. Используя материал § 20.1 учебника, охаракте- ризуйте астероиды как группу малых тел Солнечной системы, заполнив соответствующий столбец таб- лицы.

После выполнения задания совместно с учащими- ся обсуждаются результаты, корректируются и до- полняются сведения в таблице. Необходимо сделать ряд акцентов.

— Поиски астероидов затруднены спецификой их наблюдения (малые размеры, особенности отраже- ния света), поэтому некоторые астероиды были от- крыты несколько раз. Осевое вращение большинст- ва астероидов происходит с большой скоростью (от 2,3 ч для Икара). Форма астероидов разнообразна — от почти сферической до неправильной обломочной. Масса варьируется, но своим притяжением астерои- ды не способны удержать атмосферу. Для определе- ния размеров астероидов используется метод лун- ных покрытий, а также исследование с помощью

непосредственной отправки зондов. Например, зонд

«Down» в 2011—2012 гг. побывал рядом с Вестой, а в 2015 г. — рядом с Церерой. На поверхности асте- роидов обнаружены кратеры.

• Некоторые астероиды имеют спутники (спут- ник Иды — Дактиль).

• По составу астероиды разнообразны: каменные, металлические, богатые углеродистым веществом.

• Большинство астероидов движутся между ор- битами Марса и Юпитера. Но ряд астероидов (Гер- мес, Адонис, Икар) заходят за орбиты планет земной группы и могут сближаться с Землей на сравнитель- но малые расстояния. Предполагается значительное количество астероидов в поясе Койпера.

Последнее положение позволяет перейти к следу- ющему классу тел — карликовым планетам. В каче- стве активизации внимания к рассмотрению особен- ностей карликовых планет можно представить уча- щимся следующие факты.

Попытки найти планету в транснептуновой обла- сти начались с момента открытия Нептуна в 1846 г. Но успех Клайда Томбо, который обнаружил плане- ту в 1930 г., состоял в том, что, во-первых, астроно- мы просматривали внимательно лишь узкую полосу неба шириной около 2 от эклиптики, так как все внешние планеты от Марса до Нептуна всегда видны в этой полосе. Плутон же оказался на расстоянии 4 от эклиптики. Во-вторых, исследователю достался новый трехлинзовый астрограф с достаточно боль- шим полем зрения. В-третьих, Клайд Томбо следо- вал четкой последовательности анализа полученных ночных экспозиций звездного неба. После года кро- потливой работы Плутон был открыт. Отправлен- ный к Плутону в 2006 г. КА «Новые Горизонты» сблизился с ним 14 июля 2015 г., сфотографировав с расстояния 18 тыс. км. Сегодня КА направляется к поясу Койпера: спустя 72 года после открытия Плу- тона в этой области был обнаружен Квавар — ледя- ная планета, составляющая половину Плутона, а по объему больше, чем все астероиды Главного пояса.

Далее учащиеся переходят к следующему этапу выполнения задания с таблицей.

1. Используя материал § 20.2 учебника, охаракте- ризуйте карликовые планеты как группу малых тел Солнечной системы, заполнив соответствующий столбец таблицы.

По итогам его выполнения в беседе делают акцент на следующем:

• физические характеристики на сегодня от- крытых планет-карликов сходны: массы отличают- ся не более чем в 20 раз, размеры — не более чем в 3 раза;

• некоторые карликовые планеты имеют спутни- ки. Так, Плутон и Харон считают двойной планетой. Сам Харон имеет «двусмысленный» характер: в пе- ригелии своей орбиты у него появляется газовая ат- мосфера и хвост. Его относят к кентаврам. Большин- ство кентавров «обитают» между орбитами Сатурна и Урана;

• орбиты карликовых планет вытянутые. На- пример, кандидат в карликовые планеты Седна, об- наруженная за пределами пояса Койпера в периге- лии подходит к Солнцу на 76 а. е., а в афелии удаля- ется на 961 а. е. Предполагается, что Седна — первый представитель внутренней части облака Оорта;

• Плутон значительно отличается от всех пред- ставителей группы. Он единственный обладает вре- менной атмосферой, когда пересекает орбиту Непту- на, и теряет ее, когда она замерзает и выпадает в ви- де снега на поверхность планеты.

Последнее свойство атмосферы Плутона внешне схоже с процессами, связанными с кометами.

После общей беседы относительно первичных знаний о кометах учащимся предлагается заверша- ющее задание — работа с таблицей.

1. Используя материал § 20.3 учебника, охаракте- ризуйте кометы как группу малых тел Солнечной системы, заполнив соответствующий столбец таб- лицы.

По итогам выполнения задания в беседе выделя- ют следующее:

• кометы резко отличаются не только внешним видом, но и формой орбит (сильно вытянутые эллип- сы), сравнительно большими размерами и бурным

развитием. Для определения массы объекта наблю- дают за возмущениями орбит комет, вызванными приближением к массивным планетам;

• ядро кометы и пыль, входящая в состав головы и хвоста, светят отраженным и рассеянным солнеч- ным светом. Флуоресценция возникает под действи- ем солнечного излучения;

• кометы, принадлежащие Солнечной системе, называют периодическими. Короткопериодические кометы имеют небольшие эксцентриситеты (комета Энке — 3,3 года, комета Галлея — 76 лет). При этом направление движения вокруг Солнца может быть обратным (как у кометы Галлея). Более сотни корот- копериодических комет образуют семейство Юпите- ра, так как афелии орбит этих комет расположены вблизи орбиты Юпитера. Аналогичные семейства существуют и у других планет-гигантов;

• ряд комет не принадлежат Солнечной систе- ме — они проходят вблизи Солнца по параболиче- ской или гиперболической орбите и уходят в меж- звездное пространство;

• при приближении к Солнцу испаряются легко- плавкие компоненты. Силикатные и железные пы- линки остаются, и на поверхности появляется пыле- вая корка, защищающая внутренние области ядра от чрезмерного нагрева. Непосредственно распад про- изошел у кометы Биэлы (1846). Спустя несколько лет Земля, пересекая ее орбиту, попала в метеорный дождь;

• обнаружено, что в составе комет встречаются радикалы, не существующие в природных условиях на Земле из-за высокой химической активности (ОН, СН, СН₂, NН₂).

После завершения рассмотрения особенностей малых тел Солнечной системы целесообразно со- вместно с учащимися сделать следующие выводы.

1. С уменьшением размеров небесных тел возра- стает их число в Солнечной системе.

2. Большое количество астероидов и карликовых планет, согласно современной гипотезе, может быть сосредоточено в поясе Койпера, в облаке Оорта со- средоточена большая часть кометных ядер.

3. Орбиты астероидов и комет имеют значитель- ный эксцентриситет и могут пересекать орбиту Зем- ли. Движение многих из них затруднительно наблю- дать на удалении от Земли из-за слабой отражатель- ной способности тел малых размеров.

Последнее положение активизирует обсуждение проблемы возможного столкновения Земли с астеро- идом или кометой. Обсуждение данного вопроса можно организовать как мозговой штурм, в ходе ко- торого выделяется три этапа.

1. Выдвижение аргументов, опровергающих асте- роидно-кометную опасность.

2. Выдвижение аргументов, подтверждающих ас- тероидно-кометную опасность.

3. Выдвижение идей по защите Земли от астеро- идно-кометной опасности.

В ходе обсуждения педагогу важно занять ней- тральную позицию, позволив учащимся обосновать собственную позицию. Но при этом важно подчерк- нуть, что на сегодня выполнены исследования неко- торых комет и астероидов космическими аппарата- ми, например астероида Итокава в 2005 г. (аппарат

«Hayabusa»), кометы Галлея в 1986 г., кометы Чу- рюмова—Герасименко в 2014 г. (зонд «Philae»), про- демонстрировать кадры столкновения Юпитера с кометой Шумейкера—Леви. Выслушав мнения уча- щихся, важно подвести их к мысли о недостаточно- сти информации о том, как часто происходит пересе- чение орбит малых тел Солнечной системы и Земли. Эти вопросы и будут рассматриваться на следующем уроке.

В конце урока целесообразно обсудить вопросы

№ 1—5 к § 20 учебника и решить задание 4 из упраж- нения 16 учебника.

Домашнее задание. § 20.1—20.3; практическое задание.

Астероид Икар в перигелии оказывается внутри орбиты Меркурия и каждые 19 лет сближается с Землей. Его большая полуось составляет 1,8 а. е. Определите звездный период его обращения.

1. Современные способы космической защиты от метеоритов.

2. Космические способы обнаружения объектов и предотвращение их столкновений с Землей.

3. История открытия Цереры.

4. Открытие Плутона К. Томбо.

5. Характеристики карликовых планет (Церера, Плутон, Хаумея, Макемаке, Эрида).

6. Гипотеза Оорта об источнике образования ко- мет.

http://www.astrolab.ru/cgi-bin/galery.cgi?id=1& move.x=11&move.y=1&no=1697 — Астролаб. Асте- роид Гаспар.

http://v-kosmose.com/asteroidyi-i-kometyi/astero- idov/ — В космосе. Астероиды.

http://v-kosmose.com/karlikovyie-planetyi/ — В космосе. Карликовые планеты.

http://v-kosmose.com/kometyi-solnechnoy-siste- myi/ — В космосе. Кометы.

http://www.sai.msu.su/ng/solar/comets/main. htm — Кометы и метеорные тела.

http://www.astro.websib.ru/sun/Comet — Солнеч- ная система. Кометы.

http://ency.info/earth/o-planetah/39-samiye-kra- siviye-nebesniye-tela-kometi — Школьная энцикло- педия. Кометы.

http://sinij-karlik.ru/novye-gorizonty-missiya-na- krayu-solne.html — Фото Плутона с борта автомати- ческой космической станции «Новые Горизонты».

http://mks-onlain.ru/articles/solnechnaya-siste- ma-articles/karlikovye-planety-zhemchuzhiny-solne- chnoj-sistemy/ — Карликовые планеты.

1