Определение расстояний до звезд

ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАССТОЯНИЙ ДО ЗВЕЗД

Аннотация. Разработка урока направлена на развитие познавательного интереса к предмету «астрономия», на раскрытие творческих способностей личности и чувства прекрасного.

Ключевые слова: звезды, термоядерные реакции, температура, видимая звездная величина, годовой параллакс, астрономическая единица, парсек.

Цель.

1.Научиться определять расстояния до звёзд с помощью годичного параллакса.

2.Формирование и развитие у учеников научных знаний и умений.

3.Формирование научного мировоззрения и диалектического мышления.

4.Развитие логического мышления, развитие умения решать задачи, развитие творческих способностей и чувства прекрасного.

Тип урока. Интегрированный (астрономия-литература).

Ход урока.

Учитель

Звёздное небо!.. Наверное, нет человека, которого бы не поражало его утончённое совершенство, его непостижимая красота и таинственность.

Звёзды являются самым распространенным типом небесных тел во Вселенной. Невооружённым глазом на небе можно разглядеть несколько тысяч звёзд, такие как Сириус, Вега, Фомальгаут, Полярная, Алголь.

Звёзды – это горячие самосветящиеся газовые шары в недрах которых протекают термоядерные реакции. Общее количество звёзд во Вселенной оценивается в 10 ^22, т.е. в среднем в каждой галактике находится 100 млн. звёзд. В нашей Галактике их количество превышает эту среднюю величину в 1500 раз. Температура большинства звёзд колеблется от 3000 до 30 000 К.

У немногих звёзд температура около 100 000 К.

Ярким звездам древние арабы дали собственные имена: Вега в созвездии Лиры (декабрь), Альтаир в созвездии Орла (январь), Сириус в созвездии Гончих Псов (октябрь).

Астрономы в настоящее время делят звёзды по размерам на несколько классов: сверхгиганты, нормальные гиганты, субгиганты, нормальные карлики и карлики.

Диаметры самых больших звёзд превосходят диаметр Солнца в десятки и сотни раз. Из известных астрономам, самой большой считается звезда Цефея с поперечником в 1000 раз больше солнечного. Сверхгиганты образованы из очень разрежённых газов с плотностью менее плотности воздуха в тысячи раз. Они получили название « газовых пузырей ».

Звёзды – карлики имеют размеры Земли и меньше. На их долю в нашей Галактике приходится примерно 100 млрд. звёзд. Плотность вещества в них бывает весьма велика. Примером такой звезды может служить спутник Сириуса. В Древнем Египте появление Сириуса перед восходом Солнца и сопутствующего ему разлива Нила знаменовало начало нового года.

Смотреть на звёздное небо равнодушно, не переживая, нельзя. Взгляните, какая роскошь! Какая необъятность! Какая беспредельность! Какая грация! Какой восторг! Сливаясь со звуками и образами увиденного, понимаешь, что у человека есть крылья. Они у него в душе. Что может быть прекраснее, чем лавина космической красоты, обрушивающаяся на тебя в тишине ночи.

(Звучит мелодия “Лунной сонаты” Л.В.Бетховена.)

Поэзия и космос всегда находятся в нашем сознании рядом. Высоты поэзии действительно чем-то сродни космическим высотам.

Ученик. Я долго стоял неподвижно,

В далёкие звёзды вглядясь ,-

Меж теми звёздами и мною

Какая-то связь родилась.

Я думал…не помню, что думал;

Я слышал таинственный хор,

И звёзды тихонько дрожали,

И звёзды люблю я с тех пор…

А Фет

Учитель.

Кто из нас не испытывал состояния душевной тревоги, печали, когда скрывается за горизонтом Солнце, наступают сумерки и, ожидая тайной яснозвёздной ночи, готовим мы себя к космическим свиданиям!

Ученик. Горит звезда, дрожит эфир,

Таится ночь в пролёте арок,

Как не любить весь этот мир,

Невероятный твой подарок?

Ты дал мне пять неверных чувств,

Ты дал мне время и пространство,

Играет в мареве искусств

Моей души непостоянство,

И я творю из ничего

Твои моря, пустыни, горы,

Всю славу Солнца твоего,

Так ослепляющего взоры.

И разрушаю вдруг шутя

Всю эту пышную нелепость,

Как рушит малое дитя

Из карт построенную крепость.

В.Ходасевич

Учитель. Удивительный мир предстаёт пред нашим взором в очертаниях причудливых узоров созвездий. То, что одни звёзды более, а другие менее яркие, было замечено давно. Классифицируя звёзды по их блеску, Гиппарх ввел понятие видимой звёздной величины. Самые яркие звёзды он выделил в группу звёзд 1-ой величины, менее яркие – в группу звёзд 2-ой величины, а еле заметные - 6-ой величины. Звёздная величина обозначается буквой “m”. Звёздная величина не имеет никакого отношения к “истинным размерам” звёзд. Она обозначает световой поток, приходящий на Землю от звезды.

Звёзды 6^m ровно в 100 раз слабее звёзд 1^m .Самых ярких звёзд с величинами ярче 1^m насчитывается всего 13, от 1^m до 2^m - 27, а всех звёзд до 6^m около 6000. Видимая звёздная величина Солнца m = 26.8 ^m .

Определить расстояние до звезды можно, зная годовой параллакс π – угол, под которым со звезды был виден радиус земной орбиты. Для этого звезду фотографируют с помощью телескопа через каждые 6 месяцев, то есть из двух противоположных точек земной орбиты. На фотографиях близкая звезда несколько меняет своё положение относительно других, более удалённых. Если это смещение таково, что его можно измерить, то вычислив соответствующий угол, можно рассчитать расстояние до звезды по формуле r = a / sin π , где а - средний радиус земной орбиты , r - расстояние до звезды , π - её годичный параллакс.

Если углы малые, то можно считать, что значение синуса этого угла равно величине самого угла : r = a / π . В данном случае звезда находится от нас очень далеко, поэтому угол π очень мал.

Поскольку расстояние между астрономическими объектами огромны, пользоваться обычными единицами длины (метры, километры) неудобно. Поэтому в астрономии приняты особые единицы измерения расстояний : астрономическая единица (а.е.), равная среднему расстоянию Земли от Солнца (149 600 000 км), и парсек (пк), от слов «параллакс» и «секунда»-

расстояние, из которого средний радиус земной орбиты видно под углом 1''

(секунда дуги): 1 пк = 206 265 а.е.

Эта формула упрощает вычисления расстояний в парсеках: r =1 / π .

Чтобы удобнее было решать задачи, вспомним связь некоторых величин.

1 а.е. = 1,496 × 10⁸ км.

1 пк = 206 265 а.е. = 206 265 × 1,496 × 10⁸ км = 3,08 × 10¹³ км.

Световой год – это расстояние , которое проходит свет за год .

1 св.год = 3 × 10⁵ км/с × 365,25 × 24 × 3600 с = 9,46 × 10¹² км.

1 пс = 3,26 св.лет.

Разберём решение следующей задачи: « Годичный параллакс самой близкой к нам звезды Проксима Кентавра - 0,762″. Каково до неё расстояние (в пк, св.годах, км). »

Дано: Решение:

π = 0,762″ r_пс = 1 / π = 1 / 0,762 пк = 1,31 пк ,

г_пс - ? r_свг. = 3,26 св.лет × 1,31 = 4,27 св.лет ,

r_св._г - ?

r - ? r = 4,27 × 9,46 × 10¹² км = 40,39 × 10¹² км,

или

r = 1,31 × 3,08 × 10¹³ км = 40,39 × 10¹² км.

Ребята, теперь сами решите такую задачу: «Найти расстояние до звезды Альдебаран, имеющей годичный параллакс 0,05″.»

Ученик (решает задачу и записывает решение на доске).

Дано: Решение:

π = 0,05″ r _пс = 1 / π = 1 / 0,05 пк = 20пк ,

г _пс - ? r _свг. = 3,26 св.лет × 20 = 65,2 св.лет ,

r_св._г - ?

r - ? r = 65,2 × 9,46 × 10¹² км = 616,792 × 10¹² км.

Учитель. Всё верно.

В глубокой древности наши пращуры обожествляли кормившие их реки, леса, Солнце. Может быть, и не только от невежества своего, но и от глубокой человеческой благодарности за счастье жить. Не эту ли благодарность, идущую из тьмы веков, ощущаем мы сейчас, глядя на могущественное Солнце в полдень и вспоминая его лучистый свет тёмной ночью?

Солнце – центральное светило в Солнечной системе, типичная жёлтая звезда среди миллиардов других, населяющих нашу Галактику. Солнце – источник жизни на Земле.

Ученик. СОЛНЦЕ

Святое око дня – тоскующий гигант!

Я сам в своей груди носил твой пламень пленный,

Пронизан зрением, как белый бриллиант,

В багровой тьме рождавшейся вселенной.

Но, ты всезрящее, покинуло меня,

И я внутри ослеп, вернувшись в чресла ночи.

И вот простерли мы к тебе – истоку дня-

Земля свои цветы и я – слепые очи.

Невозвратимое! Ты гаснешь в высоте,

Лучи призывные кидая издалёка,

Но я в своей душе возжгу иное око

И Землю поведу к сияющей мечте!

М.Волошин

Учитель. Ночное небо – звездное море и, глядя на него, мы осознаем, что между теми глубинами и нами нет ни корня, за который можно было бы ухватиться, ни крыши, ни ветви дерева, и мы медленно, словно ныряя в море, падаем в бездну. Вокруг господствует темнота, а в небе загораются миллионы звезд. Небо всегда над нами. Времена меняются, население растет, появляются новые города, новые страны, начинаются и заканчиваются войны. Только небо над нами - вечно. Оно помнит сотворение мира и лишь загадочно молчит, усеянное то звездами, то облаками, молча наблюдая за историей развития человечества. Ослепленные дневным солнцем, занятые мелочами дня, мы отвыкли восхищаться звёздным небом. Жизнь не стоит на месте . Всё течет , всё изменяется. Рождаются новые звёзды, умирают старые . Вращается Земля. Сменяют друг друга созвездия на её небосклоне. Ребята, почаще поднимайте свои глаза к небу. Может быть, ощутив учащённое биение своего сердца, почувствовавшего великолепие, вы поймёте, зачем живёте на Земле. Может быть, вы поймёте, какими вы должны быть, что должно являться основой вашего поведения , вашей жизни. Время не останавливается . Годы идут за годами, века за веками, тысячелетия за тысячелетиями… Но неумолимо сквозь толщу лет доходят до нас истинные ценности человеческой души.

Мы заканчиваем наш урок … Так уж устроен человек,: не может быть в одиночестве , люди собираются вместе, чтобы поделиться друг с другом мыслями, сказать искренние слова, задуматься о вечном , о звёздах, оставляющих неизгладимый и волнующий след в каждом из нас . Мы надеемся, что сегодня , выйдя на улицу вы посмотрите на небо . Может быть, вы отыщите там свою звезду.

Литература.

1. Астрономия. Учебник для 10 класса средней школы. (Издание 15-ое). Издательство: Москва "Просвещение" Год: 1983., 145 страниц.

2. Статья: Анализ поэзии А.А. Фета – автор Криницын А.Б.

3. Strofa.su . Стихи великих русских поэтов.

4