Студопедия
Новини освіти і науки:
Контакти
 


Тлумачний словник






Урок 16. Малі тіла Сонячної системи.

Мета: ознайомити учнів з правилом Тиціуса — Боде; дати учням відомості про астероїди, комети та їхні основні характеристики; сформувати уявлення учнів про астероїдну небезпеку.

Основні поняття: астероїд, пояс астероїдів, комета, ядро, кома, хвіст, метеор, метеорит, болід, метеоритний дощ, астроблема.

Обладнання: фотографії комет.

Учні повинні мати уявлення про: природу та історію відкриття малих тіл сонячної системи.

Учні повинні знати: основні характеристики малих тіл Сонячної системи.

Учні повинні вміти: дати пояснення появі комет, виникненню астероїдної небезпеки.

Структура та зміст уроку

І. Перевірка домашнього завдання

Тест

 

1. Яка з планет не належить до земної групи?

а) Марс; б) Меркурій; в) Плутон; г)Венера.

2. На якій планеті є Велика Червона Пляма?

а) Земля; б) Марс; в) Уран; г)Юпітер.

3. Яка з названих планет має найменше супутників?

а) Марс; б) Сатурн; в) Земля; г) Уран.

4. Хто відкрив планету Уран?

а) Галілей; б)Гершель; в) Ньютон; г)Гюйгенс.

5. На якій із планет розташований вулкан Олімп?

а) Марс; б) Меркурій; в) Земля; г)Венера.

6. Яка з планет розташована між Юпітером і Ураном?

а) Марс; б) Плутон; в) Нептун; г) Сатурн.

7. Уміст якої речовини в атмосфері спричиняє парниковий ефект?

а) Кисень; б) вуглекислий газ; в) метан; г) етиловий спирт.

8. Яка із планет не є планетою-гігантом?

а) Марс; б) Уран; в) Нептун; г) Сатурн.

9. Яка планета є найбільшою у Сонячній системі?

а) Сатурн; б) Юпітер; в) Земля; г) Нептун.

10. Який супутник є найбільшим у Сонячній системі?

а) Ганімед; б) Місяць; в) Титан; г) Фобос.

11. Яку особливість має супутник Титан?

а)Має найменшу масу; б) має атмосферу; в) має озера та річки; г) має свій супутник.

12. Рік відкриття якого супутника невідомий?

а) Фобоса; б) Нереїди; в) Місяця; г)Міранди.

ІІ. Вивчення нового матеріалу

Розповідь учителя про комети та астероїди можна замінити заслуховуванням доповідей учнів, які готували відповідні реферати.

У 1766 році німецький фізик та математик Й. Тиціус (1729-1796) запропонував емпіричне правило, згідно з яким наближено визначались відстані від Сонця до планет. Завдяки працям німецького астронома Й. Боде (1747-1826) ця закономірність стала загальновідомою. Правило Тиціуса — Боде:

а. о.

Для Меркурія n = - ∞, для Венери n = 0, для Землі n = 1. і т.д.

Згідно з правилом Тиціуса — Боде, на відстані 2,8 а. о. від Сонця (для n = 3) мала б рухатися планета. У 1789 році розпочалися інтенсивні пошуки ще однієї планети між Марсом та Юпітером, які швидко увінчалися успіхом. 1 січня 1801 року італійський астроном Дж. Піацці (1746-1826) виявив у телескоп зореподібний об'єкт 7-ї зоряної величини, який рухався сузір'ям Тельця. Орбіта світила виявилася планетною. Піацці назвав відкриту планету Церерою. 28 березня 1802 року німецький астроном та лікар В. Ольберс (1758-1840) виявив ще одну малу планету — Палладу. Ще за п'ять років бу­ли відкриті Юнона та Веста. Малий блиск вказував на відносно незначні роз­міри виявлених об'єктів. їх назвали малими планетами або, за пропозицією Вільяма Гершеля, астероїдами (від грецького aster зоря, eidos вигляд).

 

До 1890 року візуальними методами відкрили близько 320 астероїдів. У 1891 році німецький астроном М. Вольф (1863-1932) запропонував фотографічний метод пошуків: при 2-3 годинній експозиції зображення зір на фотоплівці виходили точковими, а слід рухомого астероїда — невеликою рискою. Відтоді кількість відкритих малих планет різко зростає. Зараз відомо понад 15000 астероїдів, але вчені вважають що в Сонячній системі їх сотні тисяч. Зауважимо, що астрономи Кримської астрофізичної обсерваторії відкрили понад 550 малих планет.

 

Переважна більшість (98%) малих планет рухається між орбітами Марса та Юпітера, на середніх відстанях від Сонця від 2,06 до 4,30 а. о., утворюючи пояс астероїдів. За однією гіпотезою, ці астероїди — рештки великої планети, що рухалась між Марсом і Юпітером, і була зруйнована чи то гравітацією Юпітера, чи то катастрофічними зіткненнями з великим космічним тілом. Гіпотетична планета навіть отримала назву Фаетон. Все ж переважає думка про неможливість формування великої планети поблизу Юпітера через його припливні сили.

 

Сумарна маса всіх астероїдів, імовірно, не перевищує 0,001 М9. Найбільшу масу має Цербера — 1,5 1021 кг. Розміри більшості малих планет незначні. Найбільшими є Церера (діаметр до 1000 км), Паллада (610 км), Веста (540 км) і Гігія (450 км). Тільки 14 астероїдів мають розміри понад 250 км.. Усі астероїди (можливо, за винятком найбільших) мають неправильну форму, тобто є брилами твердого матеріалу. Усі астероїди слабкіші за 6m, їх видно лише в телескоп. Найяскравішою з малих планет є Веста (6,5m).

Є багато астероїдів, траєкторії яких не лежать між Марсом та Юпітером. Зокрема, унікальну орбіту має Ікар — у перигелії він долітає до Сонця удвічі ближче, ніж Меркурій (нагріваючись до +730o С), а в афелії віддаляється за орбіту Марса. Астероїд Гідальго, навпаки, у перигелії перебуває біля Марса, а в афелії добирається аж за Сатурн.

 

Жодна з малих планет не має атмосфери, але, виявляється, є астероїди, які мають супутники (американська міжпланетна станція «Галілей» у 1993 році передала зображення малої планети Іди (поперечником 56 км), біля якої обертається супутник — півторакілометрова брила).

1 листопада 1977 року американський астроном Ч. Коуелл виявив астероїд Хірон, незвичайний тим, що рухається між Сатурном і Ураном. У 1990-х відкрили ще кілька подібних тіл, що рухаються між орбітами далеких планет. Ці об'єкти назвали «кентаврами». До січня 2000 року було відомо 16 таких астероїдів, 5 із них, досліджені найкраще, отримали назви: Хірон, Фол, Несе, Асбол та Харікло.

 

30 серпня 1992 року астрономи обсерваторії Мауна-Кі (Гаваї, США) сфотографували малу планету, орбіта якої розташована зовні плутонової. Згодом виявили цілий рій подібних тіл — пояс Койпера. До листопада 2000 року було відомо понад 400 планетоїдів (так ще називають астероїди поясу Койпера) — достатньо великих, укритих метановим льодом, брил. На початку 2001 року перший планетоїд отримав ім'я Варуна. Цей астероїд діаметром понад 1000 км рухається навколо Сонця з періодом 285 років майже в одній площині з Плутоном (нахил орбіти Варуни до екліптики 17,2°). 1 липня 2001 року виявили величезний планетоїд 2001КХ76. За даними Міжнародного астрономічного союзу від 11 серпня 2001 року, КХ76 є найбільшою відкритою малою планетою Сонячної системи. Розміри цього астероїда від 1200 до 1400 км, тобто більше половини діаметра Плутона. Пояс Койпера починається за орбітою Нептуна і простягається на відстань понад 150 а. о. Відкриття величезних планетоїдів поставило під сумнів належність Плутона до великих планет. Деякі вчені схильні називати дев'яту велику планету лише найбільшим астероїдом з поясу Койпера. Дослідження тривають.

Комети (від грецького kometes довговолосий) — один із класів малих тіл Сонячної системи. Далеко від Сонця у комет нема атмосфери і вони нічим не відрізняються від астероїдів. При наближенні до Сонця, на відстані близько 11 а. о. у них з'являється газова оболонка неправильної форми — кома. Кому разом з ядром комети називають головою комети. На відстанях 3-4 а. о. від Сонця у комети під дією сонячного вітру утворюється хвіст, який стає добре помітним (див. рис.).

Є комети, які не належать Сонячній системі. Вони, рухаючись по параболічній траєкторії, пролітають біля Сонця і зникають у міжзоряному просторі. Такі комети називають параболічними.

Комети, що належать Сонячній системі, називають періодичними. Вони рухаються навколо Сонця по еліптичних орбітах із різноманітними ексцентриситетами і нахилами до площини екліптики. Зараз відомо близько 330 таких об'єктів.

На відміну від планет та більшості астероїдів, які мають стабільні еліптичні траєкторії, орбіти більшості комет не є ідеально еліптичними. Гравітація планет, особливо Юпітера і Сатурна, повз які пролітає комета, суттєво змінює її орбіту. Тому реальна траєкторія цих об'єктів у міжпланетному просторі складна, і методи небесної механіки дають можливість встановити тільки середню, наближену орбіту комет.

Залежно від періоду обертання навколо Сонця комети поділяють на дві групи:

• короткоперіодичні (період менший ніж 200 років);

• довгоперіодичні (період більший ніж 200 років).

Усі короткоперіодичні комети є членами кометно-планетних сімей. Найбільшу сім'ю має Юпітер — це комети (їх близько 150), у яких афелійна відстань (найбільше віддалення від Сонця) близька до великої півосі орбіти Юпітера (5,2 а. о.). Найвідоміші комети з цієї сім'ї — Енке, Темпеля-2, Понса - Віннеке, Фая та інші. До речі, комети мають такі назви, бо їх прийнято називати за прізвищами вчених, які відкрили чи досліджували ці об'єкти. Зараз відомо близько 20 комет сім'ї Сатурна (Тутля, Неуймша-1, Ван-Бісбрука, Гейла та інші), кілька об'єктів сім'ї Урана (Креммеліна, Темпеля-Тутля та інші) і приблизно 10 комет сім'ї Нептуна (Галлея, Ольберса, Понса-Брукса тощо).

З усіх відомих комет найменший період має комета Енке — 3,3 роки.

Найяскравішою частиною комети є ядро, яскравість коми зменшується до периферії, а найменшу яскравість має хвіст. Густина коми і хвоста така мала, що крізь них просвічуються зорі.

Маси комет різноманітні — від кількох тонн до 1011 – 1012 тонн. Майже вся маса комет сконцентрована в ядрах, які складаються з водяного льоду, у який вкраплені замерзлі гази, пил, кам'яні та металеві частинки різних розмірів.

 

Діаметри ядер невеликі— усього кілька кілометрів, іноді десятків кілометрів. Наближаючись до Сонця, ядра нагріваються й інтенсивно сублімують. Утворюється кома, розміри якої можуть сягати 200 000 км (у масивних яскравих комет). Довжина хвоста при цьому сягає 150 000 000 км (1 а. о.). Хвіст комети виникає з коми під дією тиску Сонячного світла і сонячного вітру. Форма кометних хвостів залежить від співвідношення сили гравітації Сонця і сили тиску його світла на частини хвоста. Як правило, хвіст комети напрямлений від Сонця (див. рис.).

Іноді комета має аномальний хвіст, напрямлений до Сонця. Він складається з відносно великих частинок, пилинок, на яких відштовхування сонячним світлом та вітром не проявляється. У деяких комет одночасно може бути кілька хвостів.

 

Після проходження перигелію комети летять від Сонця хвостом уперед. Із віддаленням нагрівання ядра слабшає, інтенсивність виходу пилу і газів спадає, хвіст поступово зменшується і десь за орбітою Юпітера комета стає непомітною.

Яскраві комети з'являються на небі доволі рідко (у середньому раз на 20 років). Слабкі ж об'єкти (до 18m - 19m) фіксуються часто — по кілька щороку. Першим досліджував комети англійський астроном Е. Галлей (1656-1742) За порадою І. Ньютона він визначив і опублікував у 1705 році елементи орбіт 24 яскравих комет, які з'являлися від 1337 до 1698 року. Виявивши збіг траєкторій комет 1531, 1607 та 1682 років (яку сам спостерігав), учений дійшов висновку, що у ці роки з'являвся один і той же об'єкт. Галлей передбачив, що ця комета з'явиться знову у 1758 році. І справді, 25 грудня 1758 року Г. Паліч виявив її. Відтоді цю яскраву комету, що обертається навколо Сонця з періодом 78 років, називають кометою Галлея. Востаннє вона наближалася до Сонця 1986 року. Чергове повернення комети Галлея в перигелії відбудеться у листопаді 2061 року.

 

У 1984 році були запущені радянські автоматичні міжпланетні станції «Вега-1»та «Вега-2» (скорочено від Ділера — Галлея). Вони послідовно у 1985 році досягай Венери, скинули в її атмосферу блоки з науковою апаратурою і попрямували до комети Галлея. До цієї комети були послані ще дві космічні станції — японська «Суісей» (з японської «комета») та західноєвропейська «Джотто». Першою до комети Галлея наблизилась «Вега-1», пройшовши на відстані 9 000 км від ядра. Через два тижні «Вега-2» наблизилась на 8 000 км до ядра. Дані про рух радянських станцій дозволили скоректувати траєкторію «Джотто» і цей апарат пройшов через голову комети на відстані 600 км від ядра. Апаратура міжпланетних станцій передала надійні дані про комету Галлея.

Про походження комет є кілька гіпотез. Одна з них, запропонована нідерландським астрономом Я. Оортом (1900-1992), полягає у тому, що на околицях Сонячної системи є хмара комет — так звана хмара Оорта. Вони сформувалися з залишків протопланетної хмари. У хмарі Оорта на відстані 100 — 150 тис. а. о. від Сонця перебувають сотні мільярдів комет. Унаслідок збурень у русі комети покидають хмару і наближаються до Сонця. Одні, промайнувши раз, назавжди покидають Сонячну систему, а інші під дією гравітації великих планет приєднуються до їхніх кометних сімей і періодично обертаються навколо Сонця.

При кожному наближенні до Сонця комети втрачають частину своєї речовини і з часом руйнуються. Наприклад, підраховано, що у момент проходження перигелію з комети Галлея щосекунди випаровується 45 тонн газу 5-8 тонн пилу. Зараз маса ядра комети близько 6∙1011тонн. Цієї речовин ймовірно, вистачить ще на 120 000 років, за які комета зробить приблизно 1600 обертів.

Якщо у ядрі є тверда кам'яна брила, то, втративши льодову оболонку, комета, напевно, стає астероїдом (виявлено кілька астероїдів із траєкторіям схожими на кометні). Коли комета цілком руйнується, то утворюється рій дрібних частинок, розпорошених уздовж кометної орбіти.

При потраплянні в атмосферу Землі дуже швидкої частинки (11-73км/с) спостерігається короткочасний спалах — метеор (від грецького meteoraатмосферні і небесні явища). Безхмарної ночі неозброєним оком можна помітити в середньому до 10 метеорів за годину, а радіолокаційними методами за добу реєструють близько 1 млн. метеорів.

Переважна більшість метеорних частинок має дуже малу масу (0,01 - 0,001 г) і руйнується на висотах 80-110 км. Що більша маса і розміри метеорної частинки, то яскравішим є метеорний спалах.

Дуже яскраві метеори (яскравіші — 3m) називаються болідами (від грецького bolidosметальна зброя). Болід виникає при вторгненні в атмосфер; метеорної частинки значної маси (понад 100 г). Болід має яскравий хвіст з іонізованих газів і пилових частинок. Політ боліда часто супроводжується котом, свистом, сюрчанням і закінчується падінням метеорита.

Метеорити — кам'яні або залізні тіла, що падають на Землю з міжпланетного простору. Метеорити є залишками метеорних тіл, що не повністю зруйнувалися в атмосфері при русі, під час якого пеня поверхня нагрівається до 2500 - 3000°С, плавиться і випаровується. Дрібні частинки руйнуються повністю, а більші, втративши до 90% маси, падають на поверхню Землі. Дотепер у світі зібрано близько 3000 метеоритів масою від кількох грамів до кількох десятків тонн.

Щороку на поверхню Землі падає близько 500 метеоритів, але в середньому лише 20 із них знаходять. Узагалі більшість метеоритів знайдені випадково. Найбільший залізний метеорит Гоба знайдений у 1920 році на території Намібії (прийнято називати метеорити за назвою населеного пункту, н ближчого до місця падіння). Маса цього метеорита 60 тонн, а форма схожа плиту 3м ´ 3м ´ 1м.

Наука, яка вивчає хімічний і мінералогічний склад метеоритів, називається метеоритикою. За її даними, метеорити складаються з таких елементів: Fе, Ni Sі, С, Аl, Мg, S, Са, О тощо.

За хімічним складом метеорити поділяють на три групи:

• кам'яні (їх випадає 92%);

• залізно-кам'яні (2%);

• залізні (6%).

Найчастіше метеорити знаходять в Антарктиді та у сухих кам'янистих пустелях Австралії і Намібії. Винятково рідкісним явищем є падіння гігантських метеоритів масою 105-106 тонн. Маючи величезну кінетичну енергію, ці тіла проходять крізь атмосферу і вибухають, вдарившись у Землю. На місці падіння утворюється метеоритний кратер величезних розмірів — астроблема.

Дотепер на Землі виявлено понад 230 великих метеоритних кратерів діаметром до 65 км. Наприклад, діаметр Аризонського метеоритного кратера 1207 м, глибина 174 м, а висота оточуючого валу 40-50 м.

Крім окремих метеорних частинок, навколо Сонця рухаються цілі їх рої. Вони породжені кометами, які руйнуються або вже зруйнувалися. Що старший потік, то більше він розтягнутий по орбіті. Кожен метеорний рій обертається навколо Сонця з періодом, що дорівнює періоду комети, яка його породила.

Іноді Земля зустрічається з такими роями. У ці дні кількість метеорів значно зростає, а якщо метеорний рій компактний, то спостерігаються метеорні, або зоряні дощі. Тоді у невеликій частині неба за хвилину спалахують сотні метеорів і здається, що всі вони вилітають з однієї точки — радіанта.

Метеорні потоки називають відповідно до сузір'їв, у яких лежать їхні радіанти.

Найпомітнішими потоками є Ліриди (20-24 квітня), Аквариди (1-9 травня), Персейи (5-18 серпня) (див. рис.), Драконіди (10 жовтня), Оріоніди (20-24 жовтня), Леоніди (15-17 листопада), Гемініди (10-16 грудня).

Підраховано, що за добу на Землю випадає близько 100 тонн метеорної речовини.

III. Домашнє завдання

Опрацювати §16.

Для допитливих

30 червня 1908 року о 7 годині в районі ріки Підкам'яна Тунгуска вибухнуло величезне тіло, яке називають Тунгуським, або сибірським метеоритом. Лише через 13 років почалось дослідження місця падіння. Встановлено, що в атмосферу Землі зі швидкістю близько 30 км/с влетіло, найімовірніше, ядро невеликої комети масою понад 106 тонн, створивши перед собою потужну ударну хвилю. Переважна частина його маси випарувалась при польоті через атмосферу, а залишок масою 105 тонн вибухнув на висоті 7 км над поверхнею Землі. Гаряча ударна хвиля обпалила й обламала гілки дерев під місцем вибуху і повалила в усі боки дерева в радіусі до 30 км. У ґрунті виявлені залишки метеорита — дрібненькі оплавлені силікатні й металеві кульки діаметром 0,02-0,3 мм.

Деякі вчені вважають, що зразу після формування земна поверхня була дуже сухою (як зараз місячна), і що практично вся вода та інші леткі сполуки принесені на планету потоком комет, які у той час ринули на Землю. До речі, комети могли принести не лише воду, а й складні органічні сполуки, виникнення яких у земних умовах, як дехто вважає, було малоймовірним. Можливо, це й було передумовою зародження найпростіших організмів. Хоча це тільки гіпотеза, але, крім Тунгуського явища, є й інші факти, які доводять падіння на поверхню Землі ядер комет у минулому.

Наприклад, одне з наймасовіших вимирань флори і фауни відбулося 65 млн. років тому. Тоді зникло 2/3 усіх організмів, включаючи динозаврів. Цьому періоду відповідає шар геологічних відкладів, збагачених рідкісним для Землі хімічним елементом — іридієм. Підвищення вмісту цього елемента могло бути результатом падіння великого кометного ядра (діаметром до 10 км), у якому було багато іридію. Вчені навіть виявили кратер відповідного віку та розмірів. Це кратер Чіксулуб діаметром 180 км, розташований на півострові Юкатан у Мексиці.

Але причиною вимирання живих організмів тоді була не підвищена концентрація іридію, а колосальний вибух, зумовлений зіткненням кометного ядра з поверхнею Землі. Він зумовив викидання в атмосферу величезної кількості пилу. Пил екранував сонячне світло і температура на поверхні планети знизилася більше як на 10°С. Таке зменшення температури тривало приблизно 1 рік (так званий ефект «ядерної зими») і стало причиною катастрофічного вимирання живих організмів.

Нещодавно відбулося зіткнення комети з планетою. Йдеться про падіння на Юпітер фрагментів комети Шумейкера — Леві 9. З 16 липня до 22 липня 1994 року на зворотний бік Юпітера впали 20 уламків комети розмірами 1-10 км. Сліди вибухів у вигляді величезних темник плям і кільцевих ударних хвиль (за діаметром сумірних із Землею) на фоні юпітеріанської атмосфери спостерігали в усіх обсерваторіях світу. Найкращі ж фотографії зроблені за допомогою орбітального телескопа «Габбл».

Урок 17. Формування нашої планетної системи.

Мета: Ознайомити учнів із закономірностями будови Сонячної системи. Сучасні уявлення про її походження.

Основні поняття: планетезималі, парниковий ефект.

Учні повинні мати уявлення про: Особливості будови Сонячної системи, етапи формування протопланетного диска.

Учні повинні знати: будову Сонячної системи і її закономірності.

Учні повинні вміти: пояснювати в основних рисах походження Сонячної системи.




<== попередня сторінка | наступна сторінка ==>
Загальна структура та зміст уроку | Структура та зміст уроку

Не знайшли потрібну інформацію? Скористайтесь пошуком google:


 

© studopedia.com.ua При використанні або копіюванні матеріалів пряме посилання на сайт обов'язкове.


Генерація сторінки за: 0.004 сек.