Дата публикации: 31.05.18

ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ профессиональноеОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕГОРОДА МОСКВЫ

«Колледж сферы услуг №3»

Исследовательскаяработа по астрономии

«От художественных образов

к астрономическим явлениям»

Учебные дисциплины: астрономия и литература

Выполнил: преподаватель

физики и астрономии Шнырева Л. Н.

Москва, 2018 год

Пояснительная записка……………………………………………………..3

Глава 1. Роль образного мышления как основного ключа к познанию……5

Глава 2. «Точки соприкосновения» астрономии и литературы.

2.1Наука и искусство – две грани одного и того же процесса – творчества…………………………………………………………..7

Глава 3. Экспериментальная часть.

Выводы……………………………………………………………………….29

Список использованной литературы……………………………………….30

Приложение 1………………………………………………………………..31

Пояснительная записка.

Актуальность и обоснование выбора темы:

Еще с давних времен астрономия была составной частью обучения. Связано это с важным значением астрономических знаний для развития цивилизации. У астрономии были две основные задачи: научить человека ориентироваться в пространстве и во времени и задача определения места и роли человека во Вселенной.

К сожалению, на изучение астрономии в школе отводится мало времени, поэтому изучить глубоко этот предмет очень сложно, но влюбиться в восхитительный мир планет и звезд, окутанный мифами и легендами, загадками и тайнами можно с первого урока, с первой странички учебника.

Однажды урок астрономии наша преподаватель Шнырева Людмила Николаевна,начала со сказки С.Маршака «От чего у месяца нет платья». Вспомнили, что Луна может находиться в различных фазах, а это значит, что не всегда мы будем видеть серп Луны и т. д. Возникла идея написать работу.

У менявозникла мысль систематизировать стихотворения по изучаемым темам. Ведь действительно для того, чтобы разнообразить различные формы урока, вызвать интерес у учащихся к предмету, привлечь их внимание к увиденному и услышанному, дать им возможность самим описать различные явления одним из способов является метод, предложенный в моей работе, а именно изучение астрономии в стихах.

Умение мыслить образами - это умение видеть объектыцельно, опосредованно, во взаимосвязи. Основным фактором творческой личности является именно умение мыслить образно. Без хорошо сформированного наглядно-образного мышления невозможно перейти к понятиям в мышлении.

Современная наука не может развиваться без способностик образному мышлению. Известно, что воспитываетсяобразное мышление искусством. Художественную литературу относят к одному из видов искусства.

Затем, проанализировав учебную, научную и художественную литературу, проконсультировавшись с работниками планетария, я не только нашел много погрешностей (их еще можно назвать литературные курьезы), то есть расхождения научных данных с текстом в художественной литературе. Так появилась эта работа.

Проблема:

Недостаток образного мышления затрудняет глубокое понимание астрономических явлений и процессов.

Гипотеза:

Мы предполагаем, что через образы и эмоциональные сопереживания обучающийся более полно усваивает знания астрономических явлений.

Цель:

Доказать, что образы, формируемые художественной литературой, способствуют более глубокому усвоению астрономических явлений и процессов при изучении астрономии.

Задачи:

Изучить научную литературу о формировании образного мышления;

Изучить художественную литературу, в которой отражены астрономические явления и процессы;

Научиться анализировать прочитанное

Подобрать эпиграфы и цитаты из художественной литературы к соответствующим темам астрономии, изучаемым на уроке;

Объект исследования:

художественная литература, отражающая астрономические явления и процессы.

Предмет исследования:

Художественная литература

Метод исследования:

(теоретического исследования)

Изучение и анализ художественной литературы, отражающей астрономические явления и процессы, обобщение, систематизация.

Формы представления результатов:

представление электронной презентации.

Межпредметные связи: астрономия, литература.

Глава 1. Роль образного мышления как основного ключа к познанию.

Наше познание окружающей действительности начинается с ощущений и восприятия и переходит к мышлению. Функция мышления – расширение границ познания путем выхода за пределы чувственного восприятия. Мышление позволяет с помощью умозаключения раскрыть то, что не дано непосредственно в восприятии.

Задача мышления – раскрытие отношений между предметами, выявление связей и отделение их от случайных совпадений. Мышление оперирует понятиями и принимает на себя функции обобщения и планирования.

Мышление – наиболее обобщенная и опосредованная форма психического отражения, устанавливающая связи и отношения между познаваемыми объектами.

Известно, что человек, выросший в полной изоляции от человеческой культуры, так никогда и не сможет научиться правильному, с нашей точки зрения, мышлению. Таким образом, навыки и способы мышления развиваются у человека в онтогенезе при воздействии среды - человеческого общества.

С развитием общества мышление эволюционирует и все более переходит к обобщенному, теоретическому уровню, к понятиям. Появляются и развиваются абстракции числа, пространства и времени. Так же как развитие технического потенциала общества приводит к оперированию явлениями, не поддающимися восприятию нашими органами чувств, и мышление переходит к оперированию понятиями, не имеющими не только чувственных, но и вообще каких-либо представлений.

1.2. От образа к понятию.

Формирование понятий - одна из самых важных когнитивных функций человека. Расположение элементов в химии, разработка филогенетической классификации в биологии, классификация видов памяти в когнитивной психологии - все это примеры формирования понятий , способствовавшие лучшему пониманию предмета.

Прежде всего, процесс познания начинается с процесса восприятия объектов и явлений реальности. Процесс восприятия осуществляется с помощью органов восприятия: прежде всего зрения, а также слуха, осязания и других. Органы восприятия дают человеку чувственную информацию о признаках наблюдаемых объектов. На самых первых этапах жизни человека эти признаки объектов не образуют устойчивых взаимосвязанных комплексов, т.е. целостных образов объектов. Но опыт взаимодействия человека с реальными объектами приводит к выявлению взаимосвязей между признаками.

Переход же от чувственной ступени познания к логическому мышлению характеризуется прежде всего как переход от восприятий, представлений к отражению в форме понятий .

Иногда образное мышление соотносят к детским и называют его допонятийным . Но, помимо образов восприятия есть образы воображения . Именно с последними связывают творческое, эвристическое мышление. Поэтому, нас, конечно, в большей мере интересуют образы воображения – операции их синтеза, интеграции, анализа, отношения между ними, отношения между образами и их денотатами.

Очевидно, не бывает каких-либо образов без чувственных прообразов. Любой образ воображения опирается на некоторые образы восприятия. Образы восприятия – первичны , образы воображения - вторичны . Первые являются «строительным материалом» для вторых.

Глава 2. «Точки соприкосновения» астрономии и литературы.

Прежде всего, наука и искусство – две грани одного и того же процесса – творчества. Цель у науки и искусства одна – торжество человеческой культуры, хотя достигается она разными путями. «И в науке и в литературе творчество не просто радость, смешанная с риском, - это жестокая необходимость, - говорит американский писатель, физик по образованию Митчелл Уилсон, – И ученый, и писатель, в какой бы обстановке они не росли, в конце концов находят свое призвание, словно под влиянием той же силы, которая заставляет подсолнечник поворачиваться к солнцу».

Глубокая общность науки и искусства определяется и тем, что оба этих творческих процесса ведут к познанию истины. Стремление же к познанию генетически заложено в человеке. Известны два способа познания: первый основан на выявлении общих признаков познаваемого объекта с признаками других объектов; второй на определении индивидуальных отличий познавательного объекта от других объектов. Первый способ познания

Не только искусство притягивает науку, но и наука постоянно притягивает искусство. Замечательного русского поэта и ученого Валерия Брюсова можно назвать родоначальником «научной поэзии». В предисловии к своему сборнику стихов «Дали» Брюсов писал: «…поэт должен по возможности стоять на уровне современного научного знания и вправе мечтать о читателе с таким же миросозерцанием. Было бы неправильно, если бы поэзия навеки должна была ограничиться, с одной стороны, мотивами о любви и природе, с другой – гражданскими темами. Все, что интересует и волнует современного человека, имеет право на отражение в поэзии».

Взаимоотношение науки и искусства – сложный и трудный процесс. В науке, где требуется ум, нужна и фантазия, иначе наука становится сухой и вырождается в схоластику. В искусстве, где требуется фантазия, нужен и ум, ибо без систематическогопознания профессионального мастерства настоящее искусство невозможно.

Наука описывает явления и процессы окружающей действительности. Она дает человеку возможность:

Пронаблюдать и проанализировать процессы и явления,

Выяснить на качественном уровне механизм их протекания,

Ввести количественные характеристики;

Предсказать ход процесса и его результаты

Искусство, к области которого относится и художественная литература отражает мир в образах - словесных, визуальных.

Оба названных способа отражения реального мира взаимно дополняют и обогащают друг друга. Это связано с тем, что человеку от природы присуще относительно независимое функционирование двух каналов передачи и переработки информации - вербального и эмоционально-образного. Это обусловлено свойствами нашего мозга.

Наука и искусство по-разному отражают общественное сознание. Язык науки – понятия, формулы. Язык искусства – образы. Художественные образы вызывают в сознании людей стойкие, яркие, эмоционально окрашенные представления, которые, дополняя содержание понятий, формируют личностное отношение к действительности, к изучаемому материалу. Формулы, соотношения, зависимости могут быть красивы, но это нужно уметь почувствовать, тогда учеба вместо суровой необходимости может стать трудным, но приятным делом. В художественных произведениях нередки картины астрономических явлений в природе, описания различных технических процессов, конструкций, материалов, сведений об ученых. В научной фантастике отражены многие научные предположения и гипотезы. Особое видение мира, владение словом и умение обобщать позволяет писателям добиваться в своих произведениях удивительно точных, легко представимых описаний.

Описание научных знаний встречается как в классической литературе, так и в современной. Особенно же востребованы такие описания в жанре фантастики, поскольку он по своей сущности как раз базируется на изложении различных научных гипотез, излагаемых языком художественной литературы.

Глава 3. Экспериментальная часть.

С древнейших времён люди для того, чтобы донести до следующих поколений красоту природы, использовали знания, относящиеся к астрономии. Особенно ярко связь с астрономией в поэзии. Поэтические образы, пропитанные астрономическими явлениями, придают наглядность и естественность мыслям и чувствам поэтов. Какие только поэты не обращались к астрономическим явлениям. Может быть, некоторые из них сами, не ведая того, описывали их.

Трудно найти такого поэта в мировой художественной литературе, который бы хоть раз не написал произведения о земле и небе, о солнце и звёздах, о грозе и молнии, о планетах и затмениях. (Приложение 1)

Николай Гумилёв «В небесах»

Ярче золота вспыхнули дни,
И бежала Медведица-ночь.
Догони её, князь, догони,
Зааркань и к седлу приторочь!
Зааркань и к седлу приторочь,
А потом в голубом терему
Укажи на Медведицу-ночь
Богатырскому Псу своему.
Мёртвой хваткой вцепляется Пёс,
Он отважен, силён и хитёр,
Он звериную злобу донёс
К медведям с незапамятных пор.
Никуда ей тогда не спастись,
И издохнет она наконец,
Чтобы в небе спокойно паслись
Козерог, и Овен, и Телец.

Увлекательный стих Гумилева говорит нам о простой вещи: человеческая фантазия поселила на небе зверей и птиц, людей и неодушевлённые предметы. С каждым из них связана какая-то история, миф или легенда. Этот материал можно использовать при изучении созвездий.

В. Брюсов. «Месяца свет электрический»

Месяца свет электрический
В море дрожит, извивается;
Силе подвластно магической,
Море кипит и вздымается.
Волны взбегают упорные,
Мечутся, дикие, пленные,
Гибнут в борьбе, непокорные,
Гаснут разбитые, пенные…
Месяца свет электрический
В море дрожит, извивается;
Силе подвластно магической,
Море кипит и вздымается.

Что за магические силы, под действием которых море кипит и вздымается?
Это стихотворение напоминает нам о том, что на явление приливов и отливов действует сила гравитационного притяжения Луны.
Но мы знаем, что Луна не светится сама, тем более «электрическим светом», а отражает свет Солнца.

М. Цветаева. «Август – астры»

Месяц поздних поцелуев,
Поздних роз и молний поздних!
Ливней звездных -
Август - Месяц
Ливней звездных!

Ежегодно, в августе месяце, наблюдается метеорный поток «Персеиды», явление которого в народе называют «августовским звездопадом».

М. Цветаева. «Комета»

Косматая звезда,
Спешащая в никуда
Из страшного ниоткуда.
Между прочих овец приблуда,
В златорунные те стада
Налетающая, как Ревность -
Волосатая звезда древних!
(1921)

Как верно заметила М. Цветаева, комета в переводе означает «косматая звезда».

Константин Бальмонт

По яйцевидному пути
Летит могучая комета.
О чем хлопочет пляской света?
Что нужно в мире ей найти?
Она встает уж много лет,
Свой путь уклончивый проводит,
Из неизвестного приходит,
И вновь ее надолго нет.
Как слабый лик туманных звезд,
Она вначале появленья -
Всего лишь дымное виденье,
В ней нет ядра, чуть тлеет хвост.
Но ближе к Солнцу - и не та.
Уж лик горит, уж свет не дробен,
И миллионы верст способен
Тянуться грозный след хвоста.
Густеет яркое ядро,
И уменьшается орбита.
Комета светится сердито.
Сплошной пожар - ее нутро.
(1908 год)

Из этого стихотворения мы можем узнать о траектории полета кометы, о существовании ядра - центральная часть головы называется ядром, диаметр которого 0,5-20 км, масса 1011-1019 кг, ядро представляет собой леденистое тело. А главное, из стиха мы можем подчеркнуть, что на значительных расстояниях от Солнца комета выглядят как слабо светящиеся пятнышки овальной формы, а с приближением к Солнцу у них появляются «голова» и «хвост».

«Космическая пыль» К Л.Татьяничева

Как глобус, шар земной пылится.
Оставив в небе тонкий след,
Летят к нам быстрые частицы
Иных миров, иных планет.
Тех, что за облачною дымкой
Горят в космической дали,
Стремясь хоть малою пылинкой
Коснуться жителей земли.

Действительно, по современным представлениям, космическая пыль состоит из частиц размером около 1 мкм с сердцевиной из графита или кремня, поэтому в стихотворение совершенно справедливо сказано о частицах.

«Вот это сон!» Виктор Трошенков

Первый раз приключилось такое.
Видно, Солнцем, проникся насквозь.
Мне с полярным сияньем цветное
Сновиденье увидеть пришлось.
То стремительным вихрем крученым,
То "короной", то снова "дугой"
С фиолетовым спектром,
зеленым простиралось оно надо мной.
Удержать бы такие мгновенья.
Но часы просыпаться велят.
Помню только жалел в сновиденье,
Что для съемки не взял аппарат...

Прекрасное стихотворение напоминает нам о простом, но удивительном свечении разреженных слоев воздуха на высотах 90-1000 км под действием протонов и электронов, которые действительно изменяют свои цвета и форму.

«Лунное» Валентин Берестов

Две стороны, как у медали,
У нашей спутницы Луны.
Но лишь недавно увидали
Луну с обратной стороны.
Из века в век на небосклоне
Блестит знакомый лунный лик.
Как плохо, как односторонне
Мы знаем спутников своих!

Думаю, что это стихотворение не только прекрасно из-за своего философского и очень правильно подмеченного окончания, но в нем с астрономической точки зрения много полезной информации. Во-первых, у Луны действительно две стороны, она ведь круглая, во-вторых, это было окончательно доказано лишь в 1959 году, когда Луна-3, советская межпланетная станция совершила облет вокруг нее, а с многолетним развитием астрономии, это действительно недавно. В-третьих, как односторонне мы знаем спутников своих сравнивается с односторонним знанием Луны и плохими знаниями о второй стороне, что совершенно верно.

М. Лермонтов:

Посреди небесных тел
Лик Луны туманный,
Как он кругл и как он бел
Точно блин в сметане.

А С. Есенин написал:
Золото холодное Луны
Запах олеандра и левкоя,
Хорошо бродить среди покоя
Голубой и ласковой страны.

Эти два отрывка из стихотворений обращают наше внимание на то, что цвет Луны, мы можем наблюдать разный: белый или желтый. Красновато-желтый цвет Луны мы можем наблюдать при лунном затмении, ее нахождении над горизонтом. Белый цвет возможно увидеть при полнолуние.

«Свет для души» Виктор Трошенков.

Если б Солнце не знало вспышек,-
Не смогла бы Земля сиять,
Не издали бы ярких книжек,
В небе чудо не стали бы ждать.

В этом отрывке говорится о солнечных вспышках, что действительно происходит и здесь можно предложить ученикам целый ряд вопросов.

3.2 Литературные курьезы, встречающиеся в произведениях.

- Звезды

В сочинениях Козьмы Пруткова есть такие стихотворные строки:

Но вот уж меркнет солнца луч,
Выходит месяц из-за туч
И освещает на пути
Все звёзды Млечного Пути.

Свет Луны полностью затмевает слабое свечение Млечного Пути.

У Александра Блока есть такие строки:

О, край небес - звезда омега,
Весь в искрах, Сириус цветной.
Над головой - немая Вега
Из царства сумрака и снега
Оледенела над землей.
Вега бывает видна вблизи зенита летом, тогда как Сириус можно видеть только зимой.

В стихотворение "Южный Крест" В.Я.Брюсова:

Я долго шёл, и, выбрав для ночлега
Холм ледяной, поставил гибкий шест.
В полярной тьме не Сириус, не Вега-
Как знак любви, сверкает Южный Крест...

Прекрасные стихи, но увы - с астрономической точки зрения неграмотные. Вега из Антарктиды не видна: светило со склонением +38° южнее параллели 52° южной широты не восходит. Иное дело Сириус, склонение которого -17°: южнее 73° южной широты он станет незаходящим, да и в прибрежной части материка Сириус находится над горизонтом большую часть суток. Если бы герою стихотворения удалось приблизиться к полюсу, он обязательно увидел бы эту ярчайшую из звёзд.

У современного поэта Ивана Олейникова есть такие строки:

На Камчатку из Владивостока
Нас ведёт Полярная звезда,
И глядит Вселенная стооко,
Как в ночи беснуется вода.

Камчатка не только севернее Владивостока, но и значительно восточнее него. (Долгота Владивостока - 132°, долгота самой западной точки полуострова Камчатка - 155°). К северу от Владивостока лежит материк, и плыть из этого порта в направлении Полярной звезды просто невозможно.

Из стихотворения В. Бабешко:

Кариатидами звезд расцвечено мирозданье
И розовый Млечный Путь соединяет века.
Кометы пылят во мгле, заглатывая расстоянье.
Галактикам молодым, почесывая века.

Млечный Путь назван был так потому, что светлой полосой проходит по небу. А у комет, как заметил автор, действительно бывают не только газовые, но и пылевые хвосты.

- Солнце

У Алексея Константиновича Толстого есть такие строки:

По-прежнему сияет правды сила,
Её сомненья боле не затмят;
Неровный круг планета совершила
И к солнцу снова катится назад,
Зима прошла, природа зеленеет,
Луга цветут, весной душистой веет!

("Я вас узнал, святые убежденья...")

Конечно, эллиптическую орбиту нашей планеты можно условно назвать "неровным кругом". Однако смена сезонов года определяется не положением Земли на её орбите, а взаимной ориентацией её радиус-вектора и оси вращения. Ведь в то самое время, когда в северном полушарии наступает весна, в южном, наоборот, вступает в свои права осень!

Перигелий - ближайшую к Солнцу точку своей орбиты - Земля проходит в начале января, и к моменту наступления весны в северном полушарии наша планета не приближается к Солнцу, а удаляется от него!

У Николая Грибачёва в стихотворении "В предосеннем поле" есть такие строки:

Но я припомнил небо над экватором,
Где всё в природе то же день за днём.
Такое ж солнце полное в зените,
В листве бессменной рядом цвет и плод,
Не надо шубы - ситчик в заменителе,
Вода не знает, что такое лёд...

На экваторе Земли Солнце можно наблюдать в зените, но отнюдь не "день за днём". Точно через зенит светило проходит только в дни равноденствий, когда оно пересекает экватор небесный и склонение его равно нулю. В другие дни высота полуденного Солнца над горизонтом изменяется в широких пределах - от 66,5° до 90°.

Планеты

У Николая Гумилёва в стихотворении "CREDO" есть такие строки:

Мне всё открыто в этом мире -
И ночи тень, и солнца свет,
И в торжествующем эфире
Мерцанье ласковых планет.

Планету можно отличить от звезды по ровному, без мерцаний, свечению.

В стихотворении Михаила Светлова "В разведке" рассказывается, как двое разведчиков-красноармейцев вечером видят Меркурий и беседуют об этой планете.

последняя строфа стихотворения звучит так:

Ночь звенела стременами,
Волочились повода,
И Меркурий плыл над нами -
Иностранная звезда.

Меркурий не может быть виден в полночь. Даже при самых благоприятных условиях он виден всего час-полтора вечером на западе или утром на востоке в лучах зари.. А также, Меркурий не является звездой, это планета.

Стихотворение Поля Верлена "Благословенный час" в переводе Валерия Брюсова начинается так:

Луна ала на тёмных небесах;
Качается туман; луг холодеет
И спит в дыму; в зелёных тростниках
Лягушка квакает; прохлада реет...

Проснулись совы; то впёред, то прочь,
На тяжких крыльях, лёт бесшумный, мерный
Свершают; у зенита свет неверный,
И, белая, Венера всходит: Ночь!

На самом деле восход Венеры предвещает наступление утра. Если же планета видна вечером, значит, она вскоре зайдёт.

Современный поэт Валерий Хатюшин склонен к философии:

Воронки,
воронки...
На Марсе, на Сатурне, на Луне...
Почему мы решили,
что это кратеры вулканов?
А может быть, это
воронки от разрывов бомб?..

На Луне и на Сатурне вулканических кратеров нет - только ударные.
А на Сатурне нет и не может быть кратеров, т.к. эта планета состоит преимущественно из газов и не имеет видимой твёрдой поверхности.

Поэт Гумилев написал:

На далекой звезде Венере
Солнце пламенней и золотистей.
На Венере, ах, на Венере
На деревьях синие листья.

Ошибка Гумилева в том, что он назвал планету Венеру звездою. Кроме того, температура на Венере достигает примерно 750К, значит никакой формы жизни там не может быть – не может быть деревьев.

- Луна

Стихотворение Константина Бальмонта "Чары месяца" начинается строками:

Между скал, под властью мглы,
Спят усталые орлы.
Ветер в пропасти уснул,
С моря слышен смутный гул.

Там, над бледною водой,
Глянул месяц молодой,
Волны тёмные воззвал,
В море вспыхнул мёртвый вал..,

Вот уж с яркою звездой
Гаснет месяц молодой.
Меркнет жадный свет его,
Исчезает колдовство.

Скучным утром дышит даль,
Старой башне ночи жаль,
Камни серые глядят,
Неподвижен мёртвый взгляд...

В первом фрагменте действительно описан молодой месяц, но чтобы утром "погаснуть" на фоне зари вместе со звёздами, месяц должен быть старым.

Стихотворение Зинаиды Гиппиус "Мудрость" начинается так:

Сошлись чертовки на перекрёстке,
На перекрёстке трех дорог.
Сошлись к полночи, и месяц жёсткий
Висел вверху, кривя свой рог...

Рог молодого месяца заходит задолго до полуночи, а рог старого месяца восходит перед рассветом.

У Маргариты Алигер читаем:

Проходит ночь - от света и до света.
И сутки - от луны и до луны.
Ни на один вопрос мне нет ответа,
а все они тревогою полны...

На самом деле между восходом Луны и следующим её восходом проходит больше суток (в среднем 24 часа 50 минут), поскольку за сутки Луна вследствие орбитального движения смещается среди звёзд на 13о.

	Название темы или раздела по астрономии
	Солнечная система	Наша Солнечная система! В пространстве космическом воздуха нет И кружат там девять различных планет. А Солнце - звезда в самом центре системы, И притяжением связаны все мы. Солнце-светило клокочет вулканом, Бурлит, как кипящий котел, непрестанно, Протуберанцы взлетают фонтаном, Жизнь и тепло дарит всем неустанно. Солнце-звезда преогромнейший шар Свет излучает, как будто пожар. Ну а планеты тот свет отражают, Солнце-светило они обожают! Много планет вокруг Солнца летают. Может быть, люди на них обитают? Давай-ка, в ракету мы сядем с тобой, Помчимся от Солнца во тьме голубой! Может, Меркурий порадует нас? И приведет нам друзей целый класс! (Ж. Парамонова)
	Строение Солнечной системы	Как плоская истёртая монета, На трёх китах покоилась планета. И жгли учёных-умников в кострах, Тех, что твердили «дело не в китах». (Наум Олев)
	Система Земля-Луна	Сквозь волнистые туманы Пробирается луна, На печальные поляны Льет печально свет она. По дороге зимней, скучной Тройка борзая бежит, Колокольчик однозвучный Утомительно гремит. (А. Пушкин) Луна Верный спутник, ночей украшенье, Дополнительное освещенье. Мы, конечно, признаться должны: Было б скучно Земле без Луны! (Р. Алдонина) Лунный зайчик Когда уходит Солнце спать За синий лес, за елей рать, Лишь только зеркальцу Луны Лучи его видать… И тысячи подлунных лет Нам по ночам его привет Шлёт Зайчик Солнечный с небес, Рождая лунный свет. Да вот беда - никто кругом Свет солнечный не видит в нём, И, двери заперев ключом, Уходят люди в дом. С ним не играет детвора. Уходят гуси со двора, И Зайчик бродит, одинок. Вздыхая до утра. Ему лишь кроха-соловей Выводит трели средь ветвей О беге дней, красе полей, И о любви своей… Да речка, волнами блестя, Его качает, как дитя… И Зайчик спит счастливым сном Весь день под шум дождя. (В. Топоногова) Стихи о луне Чёрное небо, и в нём луна Серпиком тонким повисла. Вёдро! Ни капельки не прольёт Жёлтое коромысло. *** Тёмная скатерть и дыни ломоть. Манит ароматная мякоть, Сулит наслажденье душистая плоть, – Вот бы кусок оттяпать!:-) *** Ночью слышна мышей возня, – Что-то покоя лишило их: Вместо луны глядит на меня Сырный кусочек в дырочках. *** Мир засыпает. День погас. Звёзды по небу рассыпались. Уютно поскрипывая в поздний час, Луны колыбелька выкатилась. (М. Даценко) Чья Луна? – Ты слышал – в Киеве Луна Прекрасна, точно в Риме? – Она, должно быть, не Луна, Хоть носит это имя. А может, в Киеве видна Сестра Луны, а не Луна?.. Луна в ответ сказала так: – Да что я вам, ночной колпак? Нет, я для всех сияю. До рубежей мне дела нет. Дарю Парижу ясный свет, Каиру и Шанхаю, Гляжу на Кубу и Тунис, И мне в пути не надо виз! (Джанни Родари, перевод С. Маршака) Естественный спутник Земли - Луна Ну а спутница Луна Круглолица и бледна. Но, пока с Землей вращается, Диск ее перемещается. Потому мы видим в ночь (толь сестра Земли, толь дочь) В разных фазах появляется, А народ ей улыбается: «То блином, а то серпом! Может спрятаться потом! И появится опять Ночь на небе сиять!» Она ведь не просто на небе сияет, Луна всей водой на Земле управляет. Приливы, отливы морей ей подвластны, Ее же сухие пейзажи ужасны. В лунных «морях» нет ни капли воды, Всюду видны разрушенья следы, Кратеры, цирки - огромные ямы, И атмосферы она не имеет. Жизни там нет! Все об этом жалеют! «Лунатиков» нет на Луне. Очень жаль! Мчится ракета в безбрежную даль. К Марсу теперь свой направим полет, Глядишь, с «марсианами» нам повезет! (Ж. Парамонова)
	Общие сведения о Солнце	Для того, чья могучая мысль поспевает за Солнцем, весь день - утро. (Генри Торо) Что такое Солнце Солнце - монетка, - скупой проворчал. Нет, сковородка! - обжора вскричал. Нет, каравай, - хлебопёк произнёс. Компас, - сказал убеждённо матрос. Солнце- звезда, - астроном объявил. Доброе сердце, - мечтатель решил. (А. Еськова) Откуда солнышко идёт… Откуда солнышко идёт Когда мы спим в кроватках? Откуда солнышко плывёт По небу без оглядки? Быть может, у него есть дом И там стоит кроватка Хотя гуляет солнце днём А ночью спит в ней сладко К нему в тот дом приходят сны В снах речка в травах вьётся Который день всё ждёт весны А солнце не проснётся А солнце ленится зимой Вставать как я с постели Расшевелят его покой Сосульки и капели (С. Карпеев ) Зачем, под вечер, солнышко… Зачем, под вечер, солнышко Торопится сбежать? Наверное, у солнышка Желанье полежать? Наверное, у солнышка Есть мягкая кровать? Наверное, там солнышку Ужасно мягко спать! Быть может, просто солнышко Нам устает светить И очень нужно солнышку Себя подзарядить? Спокойной ночи, солнышко! Мы можем подождать, А завтра с первым лучиком Ты к нам придешь опять! (Н. Родивилина)
	Источники энергии и внутреннее строение Солнца	Там огненны валы стремятся И не находят берегов, Там вихри пламенны крутятся, Борющись множество веков; Там камни как вода кипят, Горящи там дожди шумят. (Михаил Ломоносов)
	Физическая природа звезд	Хотел бы я знать, зачем звезды светятся… («Маленький принц» Антуан де Сент-Экзюпери)
	Происхождение и эволюция галактик и звезд. Эволюция Вселенной	Все изменяется, ничто не исчезает.
		Планеты Солнечной системы По порядку все планеты Назовёт любой из нас: Раз - Меркурий, Два - Венера, Три - Земля, Четыре - Марс. Пять - Юпитер, Шесть - Сатурн, Семь - Уран, За ним - Нептун. Он восьмым идёт по счёту. А за ним уже, потом, И девятая планета Под названием Плутон. (А. Хайт) Какие светила называются планетами? На небе есть звёзды, но странные очень. Гуляют по небу они между прочих Других, настоящих, мерцающих звёзд. И звёзды ль они? - Нас волнует вопрос. По небу блуждающий странник-звезда - Совсем не звезда, а планета она! Планеты, в отличье от звёзд, холодны - Не светят, лишь свет отражают, увы! И свет этот ярок, но разных оттенков. Они отличаются чем-то, наверно. Различны поверхности - вот в чём секрет. Изучим планеты - поищем ответ. (Т. Тверитинова)
		Сатурн У каждой планеты есть что-то своё, Что ярче всего отличает её. Сатурн непременно узнаешь в лицо - Его окружает большое кольцо. Оно не сплошное, из разных полос. Учёные вот как решили вопрос: Когда-то давно там замёрзла вода, И кольца Сатурна из снега и льда. (Р. Алдонина) Планета Сатурн Там в ожерелье жемчужных колец Тускло мерцает Сатурн молодец. Назван он так в честь бога судьбы, Только не слышит людской он мольбы. Нет атмосферы и вечно зима. Жизни там нет. Ведь кромешная тьма! Колечко Сатурна - загадка природы - Серебряный свет восхищает народы. А это кусочки, покрытые льдом, И всевозможных размеров при том. А ширина у кольца - боже мой! Может катиться наш шарик Земной! Опять неудача, и снова в полет! К холодным мирам наш летит звездолет. (Ж. Парамонова)
		Планета Юпитер Юпитер - царь планет! В тельняшке облаков Вращаться не спешит - Уж нрав его таков! Двенадцать на Земле, А здесь лишь год пройдет! Уж очень он тяжел И медленно плывет. А на груди его Есть «красное пятно». Откуда появилось? Пока не решено! А если б мы с тобойПри использовании материалов ссылка на первоисточник обязательна. Организатор конкурса "Педагогика XXI век. Инновации в действии" Всероссийское СМИ " Педагогика XXI век. Инновации в действии ". Свидетельство о регистрации ЭЛ № ФС 77 - 64909 от 16.02.2016 г., выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций. Учредитель и главный редактор Артемьев А.В., адрес редакции: Курганская обл., Кетовский р-н, с. Менщиково, ул. Солнечная, д. 3

Методика проведения 1 урока
"Методы астрономических исследований"

Цель: знакомство учащихся с методами астрономических исследований.

Задачи обучения:

Общеобразовательные: формирование понятий:

О методах астрономических исследований: астрономических наблюдениях (визуальных, фотографических, фотометрических, спектроскопических и т.д.), астрономических измерениях и космических экспериментах;
- о классификации методов астрономических исследований в зависимости от их задач и используемых инструментов;
- об условиях проведения и особенностях астрономических исследований;

- об астрономических формулах, позволяющих рассчитывать основные физические характеристики космических объектов на основе данных астрономических наблюдений;
- о применении физических приборов в астрономических исследованиях, их назначении, устройстве и принципе действия.

Воспитательные: формирование научного мировоззрения учащихся в ходе знакомства с методами астрономических исследований. Патриотическое воспитание при ознакомлении с ролью российской науки и техники в развитии астрономических и космических методов исследования Вселенной. Политехническое образование и трудовое воспитание при изложении сведений о практическом применении физики для создания астрономических методов исследования, приборов и средств космонавтики.

Развивающие: формирование умений анализировать информацию, составлять классификационные схемы, решать задачи на расчет основных физических характеристик космических тел по данным астрономических наблюдений.

Ученики должны знать :

Основные методы астрономических исследований: наблюдения (визуальные, фотографические, фотометрические, спектроскопические и т.д.), измерения и космические эксперименты; в том числе, наиболее подробно - о применении спектрального анализа для определения основных физических характеристик космических объектов (химического состава, светимости, температуры, массы, размеров, скорости и направления движения и т.д.);
- условия проведения и особенности астрономических наблюдений;
- о применении законов физики для определения основных физических характеристик космических объектов и взаимосвязи этих характеристик;
- некоторые формулы, позволяющих рассчитывать основные физические характеристики (массы, размеры, светимость и т.д.) космических объектов (звезд и планет) на основе данных астрономических наблюдений (о блеске и параллаксе) космических объектов;
- о применении физических приборов (электрофотометров, ФЭУ, фотоаппаратуры, спектрометров) в астрономических исследованиях, их назначении, устройстве и принципе действия.

Ученики должны уметь : составлять классификационные схемы, пользоваться вышеперечисленными приборами.

Наглядные пособия и демонстрации:

- фотографии , диапозитивы , схемы и рисунки крупнейших обсерваторий мира;
- диафильмы "Что изучает астрономия"; "Развитие представлений о Вселенной"; "Методы астрофизических исследований";
- кинофильмы (фрагменты кинофильмов): "Астрономия и мировоззрение"; "Практические применения астрономии";
- таблицы : "Методы астрономических исследований"; "Спектральные исследования"; "Спектральный анализ";
- приборы : электрофотометр (люксметр), ФЭУ, спектроскоп, высотомер, теодолит.

Задание на дом:

1. По материалу учебников:

- Б.А. Воронцов-Вельяминова : повторить §§ 1(1, 2), 2 (2), изучить § 14; упр. 14.
- Е.П. Левитана : повторить § 1; вопросы к параграфу.
- А.В. Засова, Э.В. Кононовича : повторить § 1(1-5), изучить§§ 12, 14; упр. 14.5 (1,2).

2. Выполнить задания из сборника задач Воронцова-Вельяминова Б.А. : 238; 240.

3. Дополнительные задачи для учащихся физико-математических классов: выполнить задания из сборника олимпиадных задач В.Г. Сурдина : 11.7; 11.8; 11.11; 11.16.

План урока

Этапы урока		Методы изложения	Время, мин
	Актуализация астрономических знаний; повторение материала по физике и астрономии	Беседа
	Изложение нового материала: 1. Методы и инструменты астрономических исследований. Особенности астрономических наблюдений. 2. Классификация методов астрономических исследований в зависимости от их задач и используемых инструментов; 3. Применение физических приборов в астрономических исследованиях, их назначение, устройство и принцип действия; 4. Применение законов физики для определения основных физических характеристик космических объектов и взаимосвязи этих характеристик	Лекция, беседа, рассказ учителя	20-25
	Закрепление изученного материала. Решение задач	Работа у доски, самостоятельное решение задач в тетради
	Подведение итогов урока. Домашнее задание

Методика проведения урока:

В начале урока проводится повторение и проверка знаний, приобретенных ранее на уроках астрономии и физики и актуализируется предназначенный к изучению материал. Ученикам задают вопросы:

1. Что такое астрономия? Какие разделы астрономии вы знаете? Что они изучают?
2. Как развивалась астрономия? Какие ученые внесли наибольший вклад в ее развитие?
3. Как применяются людьми знания по астрономии?
4. Какие методы астрономических исследований вы знаете? Каковы их особенности?
5. Какие астрономические инструменты вам известны? Как и для чего они применяются?

В ходе опроса учитель дополняет, исправляет и обобщает знания учащихся. Знаниям учеников о методах астрономических исследований (с. 13) уделяется особое внимание.

Затем с опорой на знания по физике о шкале электромагнитных волн, характеристиках и свойствах ее основных диапазонов и о спектрах излагается материал:

Анализ электромагнитного излучения космических объектов дает астрономам свыше 90 % сведений об их физической природе, основных характеристиках и особенностях, о космических явлениях и процессах.

До середины XIX века астрономия была исключительно оптической: все наблюдения велись в узком (400-760 нм) диапазоне длин волн видимого света, затем исследования распространились на инфракрасный и ультрафиолетовый диапазоны, а к середине ХХ века астрономы могли исследовать почти весь диапазон теплового излучения. Космонавтика позволила вести изучение космических объектов во всем диапазоне длин волн электромагнитного излучения.

Современная астрономия является всеволновой наукой.

Наземные исследования электромагнитного излучения космических объектов имеют свои особенности, определяемые прозрачностью земной атмосферы для разных длин волн электромагнитного излучения (рис. 84).

Земная атмосфера имеет два "окна прозрачности": в диапазоне радиоволн длиной от 1 мм до 15-30 м и в оптическом диапазоне (0,3 мкм < l < 1,5-2 мкм). Остальное излучение поглощается или рассеивается молекулами и атомами воздуха.

Рис. 84

Энергия квантов света () тем выше, чем меньше длина волны. Поэтому, хотя человеческий глаз видит в диапазоне от 4× 10 -7 до 7,6× 10 -7 м, лучше всего он воспринимает волны желто-зеленой части спектра (l = 555 нм) - часть спектра солнечного излучения, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости Солнца и наименее поглощаемой земной атмосферой. С уменьшением освещенности земной поверхности - в сумерках, ночью, - глаз становится более чувствительным к более энергичным лучам сине-фиолетовой части спектра (l = 507 нм). Тренированный глаз способен различать цвета (участки спектра) с разностью длин волн в 2× 10 -9 м.

По той же причине земные растения равнин окрашены в зеленый цвет, а высокогорные имеют голубовато-синий оттенок: чем больше солнечной энергии падает на их листья, тем интенсивнее идет процесс фотосинтеза.

Сведения о применении спектрального анализа для изучения физических характеристик космических объектов привлекают внимание учеников своей высокой результативностью, интригуют их, создают положительные мотивы к изучению материала по физике и астрономии. К началу изучения раздела школьники уже должны изучить материал о спектральном анализе в рамках соответствующего раздела физики; однако желательно в ходе небольшой беседы повторить и актуализировать знания учащихся, задавая им вопросы: "Что такое спектр? Какие виды спектров вы знаете? Какие объекты, в каком состоянии дают линейчатые? Полосатые? Сплошные спектры? Как по спектру объекта определить его химический состав? Температуру? Скорость и направление движения? В случае массового затруднения следует дать ученикам необходимые разъяснения.

Открытие основ спектрального анализа в середине XIX века произвело подлинную революцию в астрофизике. Спектральный анализ позволил установить основные физические характеристики космических тел: температуру, скорость движения по лучу зрения, наличие магнитного поля, химический состав и т. д., позволил судить о процессах, протекающих в атмосферах и на поверхности космических тел.

Первые спектральные наблюдения космических тел производились визуально, при помощи спектроскопа, вмонтированного в окулярный узел телескопа. Затем спектры космических тел стали фотографироваться.

В настоящее время ученые могут изучать спектры космических объектов на всем протяжении шкалы электромагнитных волн: от радио- до g -диапазона, исследуя не только тепловое излучение тел, испускаемое веществом за счет внутренней энергии движения его молекул и атомов, при переходе электронов с одного энергетического уровня на другой и их рекомбинации (10 -9 < l < 10 -3 м), но и нетепловое излучение (l < 10 -9 м и l > 10 -3 м), возникающее при ускоренном движении электронов, атомном распаде и других процессах.

Механизм и особенности излучения определяются из характера непрерывного спектра.

Основное число спектральных линий лежит в пределах диапазона длин волн оптического излучения (10 -11 -10 -2 м). С помощью специальных светофильтров ученые могут "вырезать" определенный участок спектра и подробно исследовать излучение в очень узком (до 1-2× 10 -9 м) диапазоне длин волн, свойственном какому-либо отдельному химическому элементу. По спектру космических тел можно определить их температуру.

Рис. 85

По закону Вина: длина волны, на которую приходится максимум спектральной плотности энергетической светимости, обратно пропорциональна температуре тела: , где в = 2,898× 10 -3 м× К - постоянная Вина.

Для многих космических объектов максимум энергетической светимости лежит в невидимой части спектра. У планетных тел он находится в основном в инфракрасной и радиоволновой части спектра: для Земли l max » 0,01 мм; для высокотемпературных звезд может смещаться в ультрафиолетовую область и т.д.

По ширине спектральных линий можно судить о светимости космических тел.

По спектру космических тел можно определить их химический состав. Сравнивая положение линий (полос) поглощения или излучения в спектре космического тела и эталонных спектрах различных химических элементов и соединений, ученые определяют качественный химический состав, а по яркости (интенсивности) линий и полос судят о количественном (процентном) содержании каждого элемента или соединения.

По спектру космических тел можно судить о степени ионизации и состоянии его вещества, концентрации вещества, давлении и массе газа в туманностях и звездах.

По спектру космических тел можно судить о наличии и мощности их магнитных полей, воздействующих на электромагнитные волны; в результате каждая линия в спектре "расщепляется" на 2 или более линии-близнеца (эффект Зеемана-Штарка).

По спектру космических объектов, наблюдаемых как единое целое даже в мощнейшие телескопы, можно установить, какие из них на самом деле являются системами космических тел и какие тела с какими характеристиками входят в эти системы: спектры их просто "накладываются" один на другой.

По спектру космических тел можно определить характеристики их движения: наличие и скорость вращения, направление и скорость перемещения в пространстве относительно наблюдателя, а в ряде случаев и расстояние до них.

По принципу Доплера для оптики, при сближении наблюдателя с источником излучения длины волн излучения укорачиваются (линии в спектре равномерно сдвигаются) в фиолетовую часть спектра; при удалении объекта спектральные линии сдвигаются в красную часть спектра.

Вращение космических тел обнаруживается по регулярному смещению линий в оба конца от среднего положения. По лучевым скоростям отдельных областей внутри галактик из их спектров узнают о внутренних движениях и распределении масс вещества; по интенсивности эмиссионных линий - о количестве горячего газа, особенностях его распределения и скоростях движения внутри галактики. Для далеких галактик величина "красного смещения" спектральных линий пропорциональна их удаленности: , где l 0 - длина волны спектральной линии при неподвижном источнике, v л - скорость по лучу зрения.

Первые фотографические наблюдения космических объектов начались в 40-х годах прошлого века сразу после изобретения фотографии. Астрономы высоко ценят преимущества астрофотографии перед визуальными наблюдениями: интегральности - способности фотоэмульсии постепенно накапливать световую энергию (с помощью обычного фотоаппарата на установке с часовым механизмом за 15 минут экспозиции можно получить снимки звезд до 9 m , за 1 час - до 11 m); моментальности; панорамности; объективности - на нее не влияют личные особенности наблюдателя. Фотография является своеобразным документом: многие астрономические открытия были сделаны или уточнены, доказаны с помощью фотографий, сняты десятки лет назад, поэтому негативы астрофотонаблюдений хранятся в специальных архивах обсерваторий. Обычная фотоэмульсия более чувствительна к сине-фиолетовому излучению, однако в настоящее время астрономы применяют при съемке космических объектов фотоматериалы, чувствительные к различным частям спектра электромагнитных волн, не только к видимым, но и к инфракрасным и ультрафиолетовым лучам. Чувствительность современных фотоэмульсий составляет десятки тысяч единиц ISO. Широкое применение в астрономии в последние десятилетия получила также киносъемка и видеозапись, применение телевидения.

Телескопы, предназначенные для проведения фотографических наблюдений, называются астрографами .

Одним из основных методов астрофизических исследований является астрофотометрия , определяющая энергетические характеристики объектов путем измерения энергии их электромагнитного излучения. Основными понятиями астрофотометрии являютсяблеска и звездной величины небесного светила.

В ходе краткого опроса (беседы) актуализируем знания учеников о блеске небесных светил, шкале звездных величин, формуле Погсона и основных фотометрических понятиях (освещенности и законах освещенности). Напоминаем, что определяемая звездная величина зависит от спектральной чувствительности приемника излучения. Вводим понятия:

Визуальная звездная величина (m v) определяется прямым наблюдениями и отвечает спектральной чувствительности человеческого глаза (максимум чувствительности вблизи l ~ 555 мкм).

Фотографическая звездная величина (m р) определяется измерением освещенности светилом на фотопластинке (при фотографических наблюдениях), чувствительной к сине-фиолетовым и ультрафиолетовым лучам.

Болометрическая звездная величина (m в ) определяется прибором болометром и отвечает полной, просуммированной по всему спектру излучения, мощности излучения светила. "Нулевая" болометрическая величина (m в = 0 m) равна световому потоку 2,54× 10 -8 Вт/м 3 и создает освещенность 2,77× 10 -7 Лк.

Для протяженных, имеющих большие угловые размеры объектов определяется интегральная (общая) звездная величина, равная сумме блеска его частей.

Для сравнения энергетических характеристик космических объектов, удаленных на разные расстояния от Земли, ведено понятие абсолютной звездной величины.

Абсолютная звездная величина (М ) - звездная величина, которой обладало бы светило на расстоянии 10 парсек от Земли:

Где p - параллакс светила, r - расстояние от светила. 10 пк = 3,086× 10 17 м.

Абсолютная звездная величина ярчайших звезд-сверхгигантов около -10 m .

Абсолютная звездная величина Солнца + 4,96 m .

До середины XIX века фотометрия космических объектов была исключительно визуальной: для измерения световых характеристик космических объектов использовался человеческий глаз.

В визуальных фотометрах блеск светила сравнивается с яркостью искусственного источника света, изменяемого с помощью дымчатого клина или системы поляризаторов. Точность измерений достигает 0,02 m .

В фотографической фотометрии измеряются размеры и степень почернения негативного изображения космического объекта, с точностью до 0,1 m -0,2 m .

С начала ХХ века применяются фотоэлектрические фотометры, обеспечивающие точность измерения до 0,1 m . Принцип их действия основан на применении светочувствительных фотоэлементов.

Основным инструментом современной астрофотометрии являются фотоэлектрические умножители (ФЭУ) (рис. 86).

Рис. 86. Схема ФЭУ

В ФЭУ поток квантов света, падающий на фотокатод К, выбивает из него электроны (явление внешнего фотоэффекта), ускоряемые электрическим полем и попадающих на эмиттер Э 1 , выбивая из него новые электроны, которые ускоряются и падают на второй эмиттер и т. д.; поток электронов падает на анод, возникший электрический ток регистрируется гальванометром. Точность измерений составляет свыше 0,01 m (до 0,003 m).

Электрофотометры способы уловить разницу в блеске менее 0,001 m (рис. 87).

Напоминаем принятое в физике (фотометрии) понятие светимости и применяем его для описания энергетических характеристик космических объектов:

Светимость (L ) - количество энергии, излучаемой поверхностью светила в единицу времени. Светимость звезд выражается в абсолютных (энергетических) единицах или в сравнении со светимостью Солнца (L ¤ или L Ä ).

, L ¤ = 3,86× 10 33 эрг/с.

Светимость светил зависит от их размеров и температура излучающей поверхности. В зависимости от приемников излучения различают визуальную, фотографическую и болометрическую светимость светил.

Светимость светила связана с видимой и абсолютной звездной величиной светила:

Коэффициент А (r ) учитывает поглощение света в межзвездной среде.

Осуществляем пропедевтическое знакомство школьников с астрономическими формулами, позволяющими рассчитывать основные физические характеристики космических объектов на основе данных астрономических наблюдений. Ученикам (пока) необязательно запоминать эти формулы: им достаточно знать об их существовании.

Светимость космических объектов тесно связана с их температурой: , где R * - радиус светила, s - постоянная Стефана-Больцмана, s = 5,67× 10 -8 Вт/м 2× К 4 .

Так как площадь поверхности шара , а по уравнению Стефана-Больцмана , .

По светимости звезд можно определить их размеры:

По светимости звезд можно определить массу звезд:

Отражательную способность светил характеризует их альбедо . Альбедо равно отношению потока излучения, рассеянного по всем направлениям, к падающему на эту поверхность потоку излучения.

Для фотометрии планетных тел: , где Е 0 - освещенность на Земле, создаваемая планетой в полной фазе, Е - освещенность белого экрана размером с планету.

Альбедо зависит от химического состава космических тел и рельефа их поверхности, ее физического состояния и размеров тел. Сравнивая отражательную способность земных пород, минералов и различных химических соединений в разных физических состояниях с отражательной способностью поверхности планетных тел, можно сделать некоторые выводы о физической природе и химическом составе этих космических объектов.

Альбедо Земли равно 0,47; альбедо Венеры, из-за высоких отражательных свойств плотной атмосферы, равно 0,6; альбедо поверхности Луны, сложенной относительно темными горными породами, составляет 0,07.

Желательно хотя бы на чисто качественном уровне проследить цепочку обретения астрономических знаний (например, об основных параметрах звезд):

1) астрономические наблюдения и измерения блеска и годичного параллакса звезды, фотографирование ее спектра.
2) расчет расстояния до звезды;
3) расчет ее абсолютной звездной величины;
4) расчет ее светимости;
5) определение по вышеперечисленным формулам других физических характеристик звезды: ее температуры, размеров, массы.
6) определение по спектру звезды ее химического состава, скорости и направления движения, осевого вращения, магнитного поля и других внутренних и внешних параметров.

Следует отметить, что возможность определения ряда физических характеристик звезд (массы, размеров, светимости и т.д.) несколькими независимыми способами (на основе фотометрических данных, изучения спектров и т.д.) позволяет проверять и уточнять вышеупомянутые параметры, свидетельствует как об истинности и объективности и единстве законов физики для всей известной нам части Вселенной.

Изученные сведения закрепляются и обобщаются в ходе выполнения заданий по составлению классификационных схем и таблиц:

1. Составьте таблицу, отражающую применение спектрального анализа для определения физические характеристики основных типов космических тел (планетных тел, звезд, туманностей) и космических систем (планетных систем, звездных систем, галактик).

2. Составить классификационную схему методов астрономических исследований.

Задания выполняются сообща, всем классом, в ходе массового обсуждения под руководством и контролем учителя. Другой вариант выполнения заданий предусматривает работу по группам; вершиной ее должно стать обсуждение каждого группового варианта таблиц учащимися всего класса, а затем, на основе анализа и обобщения, построение итоговой таблицы.

Результатом деятельности учащихся должны стать табл. 13 и схема на рис. 88 (верхняя часть).

Космические объекты	Физические характеристики	Тип и особенности спектра	Физические законы и способы определения характеристик объектов
Планетные тела: планеты; спутники планет; астероиды; кометы (эмиссионный спектр)	Химический состав	Линии и полосы поглощения на фоне спектр отражения звезды (Солнца)	По интенсивности и ширине спектральных линий и полос различных соединений с учетом температуры
	Температура
	Давление и плотность атмосфер
	Движение в пространстве: направление и относительная скорость		По эффекту Доплера
	Осевое вращение: направление и период
Звезды	Температура		По интенсивности и ширине линий различных элементов
	Давление (плотность)
	Химический состав		По интенсивности линий с учетом температуры
	Светимость		По ширине линий (обычно водородных) и сравнительной интенсивности некоторых линий. По эмпирически установленным зависимостям
	Вращение звезды и турбулентные движения вещества в ее верхних слоях		По эффекту Доплера эти движения расширяют линии, одновременно делая их профиль более "мелким"
	Движение звезды в пространстве: направление и относительная скорость		По эффекту Доплера
	Наличие и характеристики (индукцию) магнитного поля		По эффекту Зеемана-Штарка, приводящего к расщеплению спектральных линий
Туманности	Температура	Эмиссионные спектры	По относительной интенсивности линий отдельных элементов
	Плотность
	Химический состав
	Электронная концентрация и масса газа		По яркости туманности в непрерывном спектре
	Внутренние движения вещества и движение туманности как единого целого (направление, скорость)		По эффекту Доплера
Планетные системы	Существование планетной системы у звезды		По периодическим колебаниям всех линий и полос в спектре звезды
	Массы и периоды обращения планет		По характеристикам данных периодических смещений
Двойные звездные системы	Существование двойных и кратных систем звезд		В этом случае происходит периодический сдвиг или расщепление линий спектра
	Период обращения компонент
Галактики	Интегральный звездный состав		По наблюдаемым линиям в спектре поглощения и их интенсивности, а также по непрерывному спектру галактики
	Расстояние до галактики		По эффекту Доплера: лишь для далеких галактик по величине "красного смещения"
	Внутреннее движение вещества в галактике и распределение масс		По лучевым скоростям отдельных областей внутри галактики по эффекту Доплера и характеристики перемещения галактики как единого целого
	Количество "горячего" газа в галактике и особенности его распределения (состав)		По интенсивности эмиссионных линий в спектре различных участков галактики

Альтернативной методикой проведения урока среди сильных учеников, в физико-математических классах может быть лекция, позволяющая изложить материал более глубоко и подробно. Можно предложить им, помимо предложенных заданий, в оставшееся до звонка время решить задачи на применение законов физики для расчета основных характеристик космических тел (звезд). Условия задачи были предложены В.М. Ступниковым : 1. Максимум излучения в спектре Ригеля приходится на длину волны 193 нм, а у Капеллы – на длину волны 483 нм. Какова температура этих звезд?
2. Чему равен диаметр звезды, если ее температура 10 4 К, а светимость 6× 10 3 L ¤ ?
3. Задача, предложенная учащимся на городской астрономической олимпиаде (г. Магнитогорск):

Можно ли с помощью фотометра, установленного на телескопе, наблюдать звезды 12 m звездной величины, если от звезды 7 m такого же спектрального класса регистрируется 4000 квантов в секунду, а уровень шума фотометра составляет 100 квантов в секунду. Объясните ваши вычисления.

В пособии "Методика преподавания астрономии в средней школе" [, с. 67-73] рекомендуется следующая методика изложения сведений о применении спектрального анализа в астрономии:

Последовательность изложения материала: 1) сообщить, что лучи света, создающие ощущение разного цвета, отличаются между собой только длиной волны электромагнитных колебаний; 2) показать простейший путь получения спектра с помощью спектроскопа и цветные фотографии спектров; 3) объяснить, при каких условиях (в газовой среде) возникают линии спектра. Чем выше плотность газа, тем он непрозрачнее, тем выше яркость сплошного спектра. Линии появляются при прохождении света через более холодную атмосферу звезды и т.д. 4) Рассказать об эффекте Доплера-Физо и его применении в астрономии. Рекомендуется обратить внимание на особенности изучения радиоспектров и "окна прозрачности" земной атмосферы.

Статья А.Д. Марленского, Ф.М. Порошина "Изучение спектрального анализа в курсе астрономии средней школы" почти не содержит астрономического материала. Для учащихся XI класса предлагаемая методика формирования понятий достаточно сложна, но может применяться в педвузах в работе со студентами физико-математического факультета.

- наблюдения - лабораторные работы - практические работы - учебная программа - учебные пособия - лекции - педагогический эксперимент - дидактика - контрольные работы - задача

См. также: Все публикации на ту же тему >>

Министерство образования, науки и молодежи Республики Крым
Малая академия наук «Искатель»
Направление: астрономия, космонавтика
Космический проект современности
«Чу - Ге - Завр» или комета 67Р/Чурюмова - Герасименко
Работу выполнила:
Ермакова Полина Анатольевна,
ученица 8 класса муниципального общеобразовательного учреждения «Стальновская школа» Джанкойского района
Научный руководитель:
Ермакова Марина Сергеевна,
учитель физики муниципального общеобразовательного учреждения «Стальновская школа» Джанкойского района

.
Джанкойский район – 2016
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ……………………………………………………………………3
ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
РАЗДЕЛ 1
1.1. Кометы - «капсула времени»……………………………………..5
1.2. История кометы 67Р/Чурюмова – Герасименко…………………7
РАЗДЕЛ 2
2.1. Цели и задачи проекта……………………………………………..9
2.2. Программа и длительность проекта……………………………...12
2.3. Техническое обеспечение проекта……………………………….14
2.4. Реализация проекта ………………………………………………..18
РАЗДЕЛ 3
3.1. Достижения и результаты проекта………………………………...25
ВЫВОДЫ………………………………………………………………………28
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ…………………………30
ПРИЛОЖЕНИЯ………………………………………………………………..33
ВВЕДЕНИЕ
Комета «Чу –Ге – Завр»
Величественная, таинственная, музыкальная
Путешествует, светится, тает
Есть ли на комете вода и жизнь?
Космическая миссия
Объект исследования: комета 67Р/Чурюмова – Герасименко
Предмет исследования: химический состав, активность ядра кометы
Цель данной работы: исследовать и рассказать о космическом проекте, целью которого является проверка гипотезы происхождения и эволюции Солнечной системы, происхождение жизни на Земле
Задачи исследования: проанализировать имеющуюся информацию о комете 67Р/Чурюмова – Герасименко, собрать и обобщить информацию о ходе и результатах космической миссии «Rosetta» с помощью информационной системы космических сайтов Национального управления по аэронавтике и изучению космического пространства (NASA) и Европейского космического агентства ЕКА, Роскосмоса, DLR , европейского космического центра ESOC (European Space Operations Centre) в Дармштадте
Гипотеза: кометы занесли на Землю воду и жизнь.
Актуальность: космический проект находится на стадии завершения. Посадка на комету считается «третьим эпохальным событием» в освоении космоса после полета Юрия Гагарина и высадки астронавтов США на поверхности Луны.
Методы исследования: сбор, анализ, систематизация, обобщение информации о ходе и результатах космической миссии «Rosetta» с помощью информационной системы космических сайтов Национального управления по аэронавтике и изучению космического пространства (NASA) и Европейского космического агентства ЕКА, Роскосмоса, ESOC (European Space Operations Centre) в Дармштадте
Практическая значимость исследования: благодаря спуску на поверхность ядра кометы будет получен доступ к реликтовому веществу Солнечной системы, что позволит проверить гипотезу о возможности переноса кометами воды и макромолекул органики.
Исследования дадут возможность пролить свет на то, как зарождалась жизнь во Вселенной.
РАЗДЕЛ 1
1.1. Кометы - «капсула времени»
По мнению учёных, ядра комет несут в своём составе «исходное вещество» в том виде, в котором оно находилось при возникновении Солнечной системы. Есть основания считать, что кометы являются самыми старыми её объектами - они формировались на периферии протопланетного облака и могли занести на древнюю Землю воду и органические соединения, из которых впоследствии образовалась жизнь. Множество фундаментальных вопросов о возникновении и эволюции комет до сих пор не имеют ответа, поэтому данная экспедиция крайне важна. В том числе и потому, что помогает раскрыть тайны прошлого нашего собственного дома.
Вещество кометы - первичное, из него 4,5 млрд. лет назад образовалась Солнечная система, образовались планеты. А кометы сохранили это вещество в первозданном виде. Планеты его переработали, потому что из-за силы тяжести это вещество сжималось. Солнце тоже из первичного вещества. Но термоядерные реакции в недрах Солнца изменили это вещество до неузнаваемости, и там мы видим в основном водород и гелий.
Есть и другие малые примеси.А в кометах ничего не изменилось, там, как в холодильнике, сохранилось вещество в замороженном виде. Что дали Земле кометы? Они принесли на Землю воду, ведь 3–4 млрд. лет назад была мощная бомбардировка планеты кометами. Они сыпались как из рога изобилия. А в кометах около 80% - это лед. Кое-что испарялось, а кое-что заполняло впадины на планете, и на Земле образовались океаны. То, что источником воды на Земле были кометы, подтверждается изотопным составом воды в ядрах комет и воды на нашей планете.
Кометы имеют сложную органику. Например, глицин - это аминокислота. А без нее ни одно живое существо не обходится. Осталось найти аминокислоты, из которых образуется ДНК-аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (T) - и из которых состоят спирали наших молекул ДНК. Это спираль, т. е. периодическая структура, и когда она делится, то любая часть этой спирали воспроизводится, и она бессмертна, пока есть на Земле вода, кислород, тепло. Так на Земле зародилась жизнь. Трудно сказать, как это произошло, вероятность очень маленькая, но, тем не менее, это случилось. И кометное вещество стало источником жизни на Земле.

Рис. 1.1. Кометы - первичное вещество строения Солнечной системы
1.2. История кометы 67Р/Чурюмова – Герасименко

Рис. 1.2. Комета 67Р/Чурюмова – Герасименко
Комета Чурюмова - Герасименко была открыта 23 октября 1969 года советским астрономом Климом Чурюмовым в Киеве на фотопластинках другой кометы - 32P/Комас Сола, снятых Светланой Герасименко в сентябре в Алма-Атинской обсерватории (первый снимок, на котором видна комета, был сделан 20 сентября 1969 года). Он обнаружил ещё одну комету возле края фотоснимка, однако вначале посчитал её фрагментом кометы Комас Сола. При изучении последующих фотоснимков было выяснено, что этот объект двигался по иной траектории и таким образом является самостоятельной кометой.
Индекс 67P означает, что это 67-я открытая короткопериодическая комета.
Она относится к группе короткопериодических (ее период обращения равен 6,6 года), размеры большой полуоси орбиты составляют немногим более 3,5 астрономических единиц, линейные размеры ядра имеют порядок нескольких километров.

Рис. 1.3. Клим Чурюмов и Светлана Герасименко, 1975 год
Комета 67Р относится к периодическим, к семейству Юпитера
При расчётах траектории кометы Чурюмова - Герасименко было выявлено, что её орбита менялась. До 1959 года перигелий кометы находился на расстоянии около 2,7 а. e. от Солнца. Затем, в результате гравитационного воздействия Юпитера это расстояние сократилось до 1,29 а. е., каковым и остаётся по сей день.

РАЗДЕЛ 2
2.1 Цели и задачи проекта «Розетта»
Главной целью миссии является изучение кометы Чурюмова - Герасименко для сбора информации о том, как зарождалась и эволюционировала Солнечная система.
Проект Rosetta - плод работы над новыми направлениями исследований, проводимой совместно Национальным управлением по аэронавтике и изучению космического пространства (NASA) и Европейским космическим агентством ЕКА в конце 1980-х - начале 1990-х годов. Американцы планировали выполнить пролёт астероида и встречу с кометой, европейцы прорабатывали аппарат для возвращения на Землю образцов ядра.
Проект, утверждённый Комитетом научных программ ЕКА 4-5 ноября 1993 года, получил название Rosetta в честь Розеттского камня - плиты, найденной в Египте в 1799 году солдатом армии Наполеона. На плите обнаружились три идентичных по смыслу текста, два на древнеегипетском языке (один - иероглифами, другой - демотическим письмом), а третий - на древнегреческом. Насколько трёхъязычная надпись позволила основателю египтологии Жану-Франсуа Шампольону (Jean-Francois Champollion) проникнуть в тайну древнеегипетской письменности, настолько данные, принесённые зондом Rosetta, должны были помочь раскрыть историю происхождения Солнечной системы.
12 марта 2003 года, в рамках подготовки миссии ЕКА «Розетта», с помощью космического телескопа «Хаббл» были сделаны фотоснимки кометы, по которым было построено её трёхмерное изображение. Были определены размеры ядра кометы - 3×5 км.
Космический аппарат «Розетта» стартовал 2 марта 2004 года. Главной целью миссии является изучение кометы Чурюмова - Герасименко для сбора информации о том, как зарождалась и эволюционировала Солнечная система. «Розетта» достигла кометы летом 2014 года, став первым космическим аппаратом, который вышел на орбиту кометы.
Место посадки зонда на «голове» кометы, утверждённое 14 октября 2014 года, получило название «Агилкия» (лат. Agilkia) - по названию острова на Ниле, на который были перенесены культовые древнеегипетские сооружения с острова Филы перед затоплением последнего при строительстве Асуанской плотины.
Основной целью экспедиции, которая планировалась на 2003 год, назначалась комета 46P/Виртанена, открытая 17 января 1948 года американцем Карлом Виртаненом (Carl Alvar Wirtanen) на снимке, сделанном в Ликской обсерватории. Однако по причинам, связанным с сомнениями в надёжности ракеты-носителя, запуск отложили. К комете Виртанена зонд уже не успевал, и его переориентировали на комету 67P/Чурюмова - Герасименко, а время старта перенесли на 2004 год. Цели и задачи программы в общем не изменились: зонд сближается с кометой и высаживает на её ядро посадочный аппарат. Последний определяет параметры и исследует химический состав ядра, а также вместе с обращающимся неподалёку пролётным зондом изучает изменения активности кометы со временем.
Когда надёжность носителя была подтверждена, в марте 2004 года Rosetta стартовала. За месяц до этого, 5 февраля, посадочный зонд получил новое имя «Филы» (Philae) - так называется остров на Ниле вблизи города Розетта, где был найден обелиск с иероглифической надписью, упоминающей царя Птолемея VIII и цариц Клеопатру II и Клеопатру III. Эти имена стали для Шампольона ключом к расшифровке иероглифов. Хотя латинское название острова звучит как «Фила́е», участники программы произносят имя посадочного аппарата как «Филе́й».

Рис.2.1. Миссия « Rosetta»
2.2. Программа и длительность проекта
2.2.1. Программа проекта: Программа полёта:
Запуск (март 2004)
Первый пролёт мимо Земли (март 2005);
Пролёт мимо Марса (февраль 2007);
Второй пролёт мимо Земли (ноябрь 2007);
Встреча с астероидом Штейнс (5 сентября 2008);
Третий пролёт мимо Земли (13 ноября 2009);
Встреча с астероидом Лютеция (10 июля 2010);
Бездействие (май 2011 - январь 2014);
Приближение к комете Чурюмова - Герасименко (январь - май 2014);
Картографирование кометы (август 2014);
Посадка спускаемого аппарата (12 ноября 2014);
Исследование кометы (ноябрь 2014 - декабрь 2015);
Прохождение перигелия (август 2015);
Окончание миссии (декабрь 2015).
Задачи Розетты:
Пролет планеты Марс, астероидов, спутник кометы, посадка на ее поверхность (19)
Запуск:
2 марта 2004 года 07:17:00 UMC
Пролет: планеты Марс, астероидов Лютеция и Штейнс.
Стартовая площадка: космодром Куру, Франция, Гвиана
Ракета – носитель: Ариан – 5
Длительность полета: 12 лет, 2 месяца и 22дня
Технические характеристики: масса 3000 кг, мощность 850 Вт. 192.2.2. Схема программы проекта "Розетты"
1 – март 2004 года: запуск КА
2- март 2005 года: первый пролет у Земли
3 – февраль 2007 года: пролет у Марса
4 – ноябрь 2007 года: второй пролет у Земли
5 – сентябрь 2008 года: сближение с астероидом Штейнс6 – ноябрь 2009 года: третий пролет у Земли
7 – июль 2010 года: сближение с астероидом Лютеция
8 – июль 2011 года: перевод КА в режим сна
9 – январь 2014 года: пробуждение КА
10 – август 2014 года: выход на орбиту кометы
11 – ноябрь 2014 года: посадка спускаемого аппарата на поверхность кометы
12 – декабрь 2016года: завершение проекта. 19
Рис.2. 2. Схема программы проекта "Розетты"
2.2.3. Миссия Rosetta по изучению кометы Чурюмова-Герасименко продлена до сентября 2016 года.
Европейское космическое агентство (ЕКА) в июне 2016 года приняло решение продлить миссию Rosetta по изучению кометы Чурюмова-Герасименко ещё на девять месяцев.
Запуск Rosetta состоялся более 10 лет назад - 2 марта 2004 года. А летом 2014-го аппарат достиг намеченной цели - кометы 67P/Чурюмова-Герасименко. В ноябре на поверхность космического объекта был сброшен зонд Philae, но из-за неудачной посадки он оказался в тени и за 57 часов исчерпал запас энергии, перейдя в спящий режим. Однако около полутора недель назад Philae подал признаки жизни, связавшись со станцией Rosetta. Это вселило в специалистов ЕКА надежду на возможность проведения новых экспериментов. Программа Rosetta продлена до сентября 2016 года. Ранее завершить миссию планировалось в декабре 2015 года.
2.3. Техническое обеспечение проекта
2.3.1. Конструкция и дизайн
«Розетта» была собрана в чистой комнате в соответствии с требованиями COSPAR. Стерилизация была не так важна, так как кометы не рассматриваются в качестве объектов, где можно найти живые микроорганизмы, зато на них надеются найти молекулы-предшественники жизни.
Электрическую энергию аппарат получает от двух солнечных батарей общей площадью 64 м² и мощностью 1500 Вт (400 Вт в спящем режиме).
Главная двигательная установка состоит из 24 двухкомпонентных двигателей с тягой в 10 Н. Аппарат имел на старте 1670 кг двухкомпонентного топлива, состоящего из монометилгидразинаа (горючего) и тетраоксида азота (окислителя).
Корпус из ячеистого алюминия и разводку электрического питания по борту изготовила финская компания Patria. Финский метеорологический институт изготовил приборы зонда и спускаемого аппарата: COSIMA, MIP (Mutual Impedance Probe), LAP (Langmuir Probe), ICA (Ion Composition Analyzer), прибор поиска воды (Permittivity Probe) и модули памяти (CDMS/MEM).

Рис.2.3.Схема космического зонда Rosetta
Внешне Rosetta похожа на обычный геостационарный спутник связи: характерный «ящик» размером 2,8 × 2,1 × 2,0 м с двумя панелями солнечных батарей (их размах в раскрытом состоянии достигает 32 м). Межпланетная станция стартовой массой 3065 кг оснащена двигательной установкой с запасом топлива 1719 кг, которая обеспечивала все манёвры на траектории и выход на орбиту вокруг ядра кометы.
Научная аппаратура массой 165 кг включает 11 приборов и инструментов:
комплекс OSIRIS (Optical, Spectroscopic, and Infrared Remote Imaging System) для детальной съёмки ядра и газопылевой оболочки кометы, а также астероидов;
видовой ультрафиолетовый (УФ) спектрометр ALICE для анализа газового состава комы (части головы кометы) и хвоста, включая нахождение скорости образования H2O, CO и CO2;
картирующий спектрометр видимого и теплового инфракрасного (ИК) диапазона VIRTIS (Visible and Infrared Thermal Imaging Spectrometer) для исследования свойств грунта и выделяющихся газов;
микроволновой зонд MIRO (Microwave Instrument for the Rosetta Orbiter) для определения подповерхностной температуры ядра кометы и астероидов, а также измерения газовых компонентов комы (H2O, CO, NH3, CH3OH) и скорости их образования;
спектрометр ионов и нейтральных атомов ROSINA (Rosetta Orbiter Spectrometer for Ion and Neutral Analysis) для определения элементного, изотопного и молекулярного состава комы;
масс-спектрометр вторичных ионов COSIMA (Cometary Secondary Ion Mass Analyser) для определения элементного и изотопного состава пылинок, происходящих из ядра кометы, анализа неорганической и органической фазы в них;
датчик пылевой обстановки MIDAS (Micro-Imaging Dust Analysis System) для определения плотности пыли, размера и формы пылинок;
анализатор кометной пыли GIADA (Grain Impact Analyser and Dust Accumulator);
плазменный комплекс PRC (Rosetta Plasma Consortium) для определения свойств ядра и внутренней части комы, мониторинга активности и изучения взаимодействия с солнечным ветром;
излучатель радиозонда CONSERT (Comet Nucleus Sounding Experiment by Radiowave Transmission) для изучения крупномасштабной структуры ядра;
аппаратура точного радиоконтроля орбиты RSI (Radio Science Investigation) для навигации вблизи кометы, определения массы и плотности ядра, зондирования комы и солнечной короны методом радиозатмения.
2.3.2. Научное оборудование спускаемого аппарата
Общая масса спускаемого аппарата - 100 кг. Полезная нагрузка массой 26,7 кг состоит из десяти научных приборов. Спускаемый аппарат спроектирован для в общей сложности 10 экспериментов по изучению структурных, морфологических, микробиологических и других свойств ядра кометы. Основу аналитической лаборатории спускаемого аппарата составляют пиролизёры (для исследования химического и изотопного состава ядра кометы «Филы»), газовый хроматограф (способных анализировать различные смеси органических и неорганических веществ) и масс-спектрометр (для анализа и идентификации газообразных продуктов пиролиза). 19
Рис.2.4.Схема лендера Philae
Маленький шестигранный посадочный аппарат Philae размерами
1,0 × 1,0 × 0,8 м имел массу 100 кг, из которых 21 кг приходится на 10 научных приборов:
спектрометр альфа-частиц и рентгеновского излучения APXS (Alpha Proton X-ray Spectrometer) для определения элементного состава грунта;
комбинированный газовый хроматограф и масс-спектрометр COSAC (COmetary SAmpling and Composition) для анализа образцов горных пород и оценки содержания в них летучих компонентов;
газовый хроматограф Ptolemy для измерения соотношения долей стабильных изотопов в ключевых летучих компонентах ядра кометы;
комплекс из шести микрокамер CIVA для панорамной съёмки поверхности и спектрометр для изучения образцов грунта;
камера ROLIS (Rosetta Lander Imaging System) для съёмок во время спуска, с разрешением 1024 × 1024 пикселя;
приёмник и ретранслятор радиозонда CONSERT для изучения крупномасштабной структуры ядра;
датчики MUPUS (MUlti-PUrpose Sensors for Surface and Sub-Surface Science) для измерения плотности, температурных и механических свойств поверхности;
магнитометр и детектор плазмы ROMAP (Rosetta Lander Magnetometer and Plasma Monitor) для изучения магнитного поля ядра кометы и его взаимодействия с солнечным ветром;
комплект из трёх приборов SESAME (Surface Electric Sounding and Acoustic Monitoring Experiments) для анализа физических и электрических свойств грунта, акустического зондирования и измерения оседающей пыли;
подсистема SD2 (Drill, Sample, and Distribution subsystem) для бурения, забора и распределения грунта
2.4. Реализация проекта
2.4.1. Полет
25 февраля 2007 года «Розетта» пролетала вблизи Марса. Во время пролёта спускаемый аппарат «Филы» впервые работал в автономном режиме, с питанием от собственных аккумуляторов. Приборами спускаемого аппарата с расстояния в1000 км была проведена съёмка планеты, получены данные о магнитном поле Марса.
8 ноября 2007 года обнаружен «астероид» 2007 VN84, который, вероятно, способен столкнуться с Землёй. Астроном Денис Денисенко первым сообщил, что тревога ложная: это всего лишь «Розетта» готовится к гравитационному манёвру близ Земли.
4 августа 2008 года астероид Штейнс попал в зону видимости космического аппарата. 14 августа 2008 года была произведена коррекция траектории полёта, что обеспечило 5 сентября пролёт в 800 км от астероида Штейнс.
6 сентября «Розетта» передала снимки астероида с близкого расстояния. На его поверхности обнаружены 23 кратера диаметром более 200 метров. Узкоугольная камера NAC (Narrow-Angle Camera) переключилась в безопасный режим за несколько минут до сближения, и съёмка была проведена широкоугольной камерой WAC (Wide-Angle Camera), что существенно ухудшило разрешение снимков.
Вечером 10 июля 2010 года космический аппарат сблизился с астероидом Лютеция. «Розетта» сделала множество снимков астероида.
10:00 по UTC (11:00 CET) 20 января 2014 года космический аппарат «Розетта» «проснулся» от внутреннего таймера. Сигнал от аппарата был принят в 18:17 UTC (19:17 CET). Началась подготовка к встрече с кометой Чурюмова - Герасименко.
2.4.2. Работа аппарата близ кометы
В июле 2014 года «Розетта» получила первые данные о состоянии кометы Чурюмова - Герасименко. Аппарат определил, что ядро кометы, которое имеет «неправильную» форму, ежесекундно выпускает в окружающее пространство около 300 миллилитров воды.. 3 августа 2014 года с расстояния в 285 км было получено изображение с разрешением 5,3 метра/пиксель.
7 августа 2014 года «Розетта» приблизилась к ядру кометы на расстояние около 100 км.
2.4.2.1. «Успешная посадка»
Изображения поверхности кометы получены при помощи системы OSIRIS (научной системы обработки изображений, установленной на «Розетте»). В начале сентября 2014 года после анализа снимков была составлена карта поверхности с выделением нескольких областей, каждая из которых характеризуется особой морфологией. Кроме этого, спектрограф ультрафиолетового излучения Alice не обнаружил спектральные линии, которые бы указывали на наличие участков поверхности кометы, покрытых льдом; в то же время фиксируется наличие водорода и кислорода в коме кометы.
Принято решение осуществить посадку на поверхность ядра кометы 12 ноября 2014 года. Местом посадки выбрана область Агилкия.
15 октября 2014 года специалисты ЕКА подтвердили основное место посадки аппарата «Филы». «Розетта» находилась на круговой орбите, в 10 км от центра четырёхкилометрового ядра кометы. Это позволило более детально осмотреть основное и резервное места посадки, чтобы закончить оценку опасностей (включая ограничения, вызванные наличием валунов).
12 ноября 2014 года ЕКА сообщило об отстыковке аппарата «Филы» от зонда «Розетта», сигнал об этом поступил в 10:03 по местному времени в Европейский центр управления космическими полетами в Дармштадте. Спуск на поверхность ядра кометы занял у него около семи часов. На протяжении этого времени аппарат делал снимки как самой кометы, так и зонда «Розетта». Посадка модуля осложнялась отказом ракетного двигателя прижимающего аппарат к грунту, что повысило риск отскока от кометы. Кроме того, не сработали гарпуны, которые должны были закрепить «Филы» на поверхности кометы. В 16:03 UTC произошла посадка аппарата.
14 ноября 2014 года спускаемый аппарат «Филы» выполнил свои основные научные задачи и передал через «Розетту» на Землю все результаты от научных приборов ROLIS, COSAC, Ptolemy, SD2 и CONSERT. Кроме этого, аппарат был приподнят на 4 см и повёрнут на 35° в попытке увеличить освещённость солнечных батарей.

2.4.2.2. «Связь утеряна…»
15 ноября 2014 года «Филы» переключился в режим энергосбережения (все научные приборы и большинство бортовых систем выключены) из-за исчерпания заряда батарей на борту (контакт потерян в 00:36 UTC). Освещённость солнечных батарей (и, соответственно, вырабатываемая ими мощность) была слишком мала для зарядки аккумуляторов и выполнения сеансов связи с аппаратом. По предположению ученых, по мере приближения кометы к Солнцу количество вырабатываемой энергии должно было возрасти до величин, достаточных для включения аппарата - такое развитие событий было учтено при проектировании аппарата.
2.4.2.3. «Фили откликнулся…»
13 июня 2015 года «Филы» вышел из режима пониженного энергопотребления, была установлена связь с аппаратом.
Семь месяцев спустя, 13 июня 2015-го, Philae подал признаки жизни: двустороннюю связь удалось установить на 78 секунд. Второй контакт с зондом был осуществлён 14 июня: в этот день сеанс общения длился около четырёх минут, постоянно прерываясь. Далее последовали контакты 19 июня (почти 19 минут с прерываниями), 20 июня (31 минута с многочисленными прерываниями) и 21 июня (примерно 11,5 минуты с длительным перерывом).
В последний раз сигнал от Philae удалось получить 24 июня: тогда «общение» продолжалось 17 минут и 11 секунд с многочисленными сбоями соединения. После этого зонд замолчал.
Попытки установить связь с зондом были совершены в конце октября, когда станция Rosetta приблизилась к комете Чурюмова–Герасименко. Однако шансы на то, что Philae восстановит работу, были не слишком велики.
13 августа 2015 года, комета 67P/Чурюмова-Герасименко достигла перигелия - точки своего максимального сближения с Солнцем. Исследователям удалось провести несколько сеансов связи. Но впоследствии зонд снова замолчал, и пока никаких сигналов от него нет.
В точке максимального сближения с Солнцем комета и станция Rosetta оказались на удалении около 186 млн. км от нашего светила. В этой области космический объект оказывается раз в шесть с половиной лет - именно столько длится период обращения кометы вокруг Солнца.
Сейчас 67P/Чурюмова-Герасименко и Rosetta движутся со скоростью приблизительно 34,2 км/с. Пара находится на расстоянии около 265,1 млн. км от Земли.
Научная программа Rosetta продлится до сентября 2016-го. Это позволит собрать массу важной научной информации в дополнение к той, которая уже получена.
Современное положение и траекторию движения кометы 67Р и космического модуля Rosetta можно увидеть на интерактивной карте:
интерактивная карта полета Розетты , интерактивная схема орбитального движения Розетты .
2.4.2.4. «Philae умер, Rosetta жива!»
Попытки пробудить зонд Philae на комете Чурюмова-Герасименко прекращены.
Станция Rosetta будет разбита о комету Чурюмова-Герасименко.
Германский центр авиации и космонавтики (DLR) 12 февраля 2015 года, официально сообщил о прекращении попыток установления связи с зондом Philae на комете Чурюмова-Герасименко.
Комета отдаляется от нашего светила, из-за чего температура на ней опускается ниже минус 180 градусов Цельсия. Philae попросту не рассчитан на работу в таких условиях. К тому же за время пребывания на космическом теле солнечные панели зонда покрылись пылью, что затруднило и без того недостаточную выработку энергии.
«К сожалению, вероятность установления связи с Philae практически равна нолю, и мы больше не будем посылать аппарату какие-либо команды», - сообщили в DLR.
Что касается станции Rosetta, то она пока исправно функционирует. Но до завершения миссии осталось чуть больше полугода: в сентябре Rosetta будет спущена на поверхность кометы.
Участники миссии Rosetta по изучению кометы Чурюмова-Герасименко определились с дальнейшей судьбой этого космического аппарата. Завершить миссию Rosetta изначально планировалось в декабре 2015-го, но затем научная программа была расширена до сентября 2016 года. После этой даты станция слишком сильно отдалится от Солнца и выработка энергии в нужном количестве станет невозможной.
После завершения миссии станция Rosetta будет разбита о поверхность кометы Чурюмова-Герасименко. Однако этому будет предшествовать длительный спуск, в течение которого бортовая аппаратура станции соберёт и передаст на Землю ряд научных показателей.
По сути, именно Rosetta выполнит часть задач, которые изначально возлагались на модуль Philae. Последний, подав признаки жизни минувшим летом, так и не смог восстановить работоспособность.
Дополнительное время позволит провести ряд новых экспериментов, некоторые из которых окажутся довольно рискованными. Станции предстоит пролететь на расстоянии менее 10 км от поверхности кометы для получения детальных снимков, которые, возможно, помогут в установлении точного местоположения зонда Philae.
13 августа комета окажется на минимальном расстоянии от Солнца, после чего начнёт удаляться. Это позволит Rosetta собрать информацию о постепенном затухании активности и изменении характера процессов, протекающих на комете. К концу сентября 2016-го станция окажется слишком далеко от нашего светила, из-за чего выработка энергии солнечными панелями в необходимом количестве станет невозможна. Предполагается, что после этого Rosetta будет спущена на поверхность кометы. Миссия станции Rosetta завершится в сентябре 2016-го, поскольку из-за удаления от Солнца выработка энергии в нужном количестве окажется невозможной. Финалом программы станет падение аппарата на поверхность кометы.
РАЗДЕЛ 3
3.1. Достижения и результаты проекта
3.1.1. Химический состав газов, выбрасываемых из комы (облако, окружающее ядро)
Комета источает «ароматы» тухлых яиц (сероводород), конюшни (аммиак), формальдегида и синильной кислоты. Плюс к этому обнаружены следы метанола и сернистого газа.
Комета 67P/Чурюмова-Герасименко удивляет обилием различных «запахов». Изначально исследователи полагали, что по мере приближения объекта к Солнцу будут испускаться прежде всего наиболее летучие молекулы, в частности, двуокись углерода и окись углерода.
Учёные Европейского космического агентства (ЕКА) обнаружили «высокое содержание» кислорода в облаке пыли и газа, окружающем комету Чурюмова-Герасименко (67P), однако пока не могут объяснить его происхождение. Вызвавшее удивление учёных присутствие молекул кислорода на ледяной комете, было обнаружено после получения данных, отправленных с зонда Розетта.
Ошеломлённые учёные не ожидали встретить на комете молекулы кислорода, так как, несмотря на то, что этот элемент находится на третьем месте по распространённости во Вселенной, его молекулы очень легко образуют соединения с другими элементами, в результате чего получается, например, вода или диоксид углерода.
ЕКА называет находку неожиданной, так как «не так уж и много на сегодняшний день имеется примеров обнаружения межзвёздного O2».
Катрин Альтвегг (Kathrin Altwegg) из Бернского университета, участник команды исследователей заявила, что кислород мог быть включён в комету в момент её формирования, возможно в результате столкновения, но эта теория идёт вразрез с существующей моделью формирования Солнечной системы.
Выяснилось, «пещер» внутри 67P/Чурюмова- Герасименко нет. Комета имеет пористую структуру; она содержит в четыре раза больше пыли, нежели льда.
Ранее также было установлено, что 67P/Чурюмова-Герасименко является одним из самых тёмных объектов в Солнечной системе. Альбедо кометы составляет всего 6 %. Для сравнения: соответствующий показатель Луны равен 12 %, Земли - примерно 37 %.
«Розетта» записала колебания электромагнитного поля кометы, частота которого составляет от 40 до 50 мГц. Преобразованием частоты эти колебания были приведены в звуковой диапазон, который может воспринимать человеческое ухо – «голос кометы».

3.1.2.Характеристики кометы
Комета имеет пористую структуру и 75-85% её объема составляет пустота. Температура на освещённой стороне колеблется между −183 и −143 °C. Магнитное поле на комете отсутствует.
Сила тяжести на ядре примерно в 50 тысяч раз меньше, чем на Земле, и земные 100 кг превратились... в 2 г..
Ядро имеет неправильную форму, и в первом приближении может быть описано как состоящее из двух скреплённых между собою частей. Размеры этих фрагментов оцениваются как 4,1×3,2×1,3 км (бо́льшая часть) и 2,5×2,5×2,0 км (меньшая часть), объём - в 25 км³. Такая форма связана с происхождением кометы в результате слияния двух других небесных тел. Части кометы образовались по отдельности, после чего столкнулись между собой. По мнению учёных, столкновение произошло при небольшой относительной скорости двух тел - около 1,5 м/с.
В публикациях ЕКА форма ядра кометы сравнивалась с игрушечной резиновой уточкой. Согласно последним оценкам, масса кометы составляет 1013 кг (10 миллиардов тонн) с погрешностью 10 %, период вращения - 12 часов 24 минуты.
Южный полюс, который на протяжении большей части орбиты кометы (5,5 лет) находится в состоянии полярной ночи, богат водой и углекислым газом.
В 2014 году с помощью «Розетты» специалисты обнаружили на комете молекулы 16 органических соединений, в том числе угарный и углекислый газы в коме, четыре из которых - метилизоцианат, ацетон, пропаналь и ацетамид - ранее на кометах не встречались. Также «Розетта» показала наличие полимерных молекул на поверхности кометы, образовавшихся под действием радиации, и отсутствие ароматических соединений. На комете более сотни образований изо льда, который превращается в пар с частицами пыли при приближении кометы к Солнцу. В 2016 было объявлено, что на комете найден иней. Учёные, проанализировав свыше 3 тысяч образцов, захваченных в окрестностях кометы, пришли к выводу, что в коме кометы содержится молекулярный кислород.
Состав водяного пара на комете отличается от состава земного водяного пара. В мае 2015 года учёные обнаружили на комете так называемые балансирующие скалы. Поверхность кометы разделена на 19 регионов, названных в честь древнеегипетских богов и богинь.
3.1.3. Характеристики орбиты:
Эксцентриситет (е) – 0,64102
Большая полуось (а) – 3,4630 а.е.
Перигелий (q) -1,2432 а.е.
Афелий(Q) – 5,6829 а.е.
Период обращения (Р) – 6,44 лет
Наклонение орбиты – 7,0405""
3.1.4. Физические характеристики:
Масса - 10 13 кг Средняя плотность – 0,47гсм3 Размеры – 4,1 x3,2 x 1,3 км (большая часть)
2,5 x 2,5 x 2,0 км (меньшая часть) .
ВЫВОДЫ
В результате полученных данных можно сделать следующие выводы:
Кометы - замороженный «строительный мусор», оставшийся после формирования Солнечной системы, в самом деле оказались смесью водяного льда и пыли. Если всё вещество ядра сжать, оно было бы плотнее воды, но в реальности Rosetta зарегистрировала гораздо меньшую плотность и заставила ведущих учёных задуматься: а не пронизана ли «капсула времени» пещерами и кавернами?
Теперь можно считать, что эта тайна раскрыта: комета 67P - не кубик льда, а, скорее, пирожное-безе, достаточно твёрдое, но в то же время очень лёгкое, склеенное из мириад порошкообразных пылинок.
Вычисленная масса кометы 67P/Чурюмова - Герасименко оказалась чуть меньше 10 млрд т. Для разработки математических моделей формы использовались изображения с камеры OSIRIS, которые позволили определить объём ядра примерно в 18,7 км3, а это означает, что плотность составляет 533 кг/м3 (примерно как у сухой древесины).
Анализ показал: по химическому составу кометная вода отличается от земной - это во многом противоречит гипотезе о том, что воду на Землю и другие планеты Солнечной системы доставили кометы.
Закрывать последнюю страницу грандиозной эпопеи Rosetta (общую стоимость миссии оценивают в 1,3 млрд евро) рано, но подвести промежуточные итоги стоит. Несомненным результатом полёта - и одним из величайших достижений космонавтики - стала первая мягкая посадка на столь специфическое небесное тело, как ядро кометы.
По мнению генерального директора ЕКА Жан-Жака Дордена (Jean-Jacques Dordain), научно-исследовательская программа Rosetta по изучению кометы 67Р/Чурюмова - Герасименко достойна Нобелевской премии. «Я надеюсь, что будут присуждены Нобелевские премии по результатам осуществления исследовательских программ космическими аппаратами Rosetta и Philae».
Благодаря спуску на поверхность ядра получен доступ к реликтовому веществу Солнечной системы, что позволило проверить гипотезу о возможности переноса кометами воды и макромолекул органики. Исследования позволяли пролить свет на то, как зарождалась жизнь во Вселенной.
Учёные продолжают анализировать данные, полученные от посадочного модуля, в частности о температуре на поверхности кометы, о составе слагающих её материалов. Так выяснилось, что объект имеет пористую структуру, на поверхности и в газопылевом облаке вокруг ядра, называемом комой, наличествуют органические молекулы, вода, угарный и углекислый газы.
После анализа информации был сделан вывод о том, центральное тело является однородным, но весьма рыхлым. Учёные подсчитали, что оно на 75% состоит из частиц пыли и на 25% из водяного льда.
В целом миссия завершилась успешно.
За время пребывания исследовательских аппаратов на поверхности
и около кометы 67P/Чурюмова - Герасименко собран
огромный массив научных данных, анализ которых показал,
что ледяное тело кометы, являющееся остатками материала, из
которого сформировались объекты Солнечной системы, имеет
более разнообразную природу и более сложное строение,
нежели учёные считали ранее.
Понятно, что это далеко не все результаты миссии - на их полное изучение и анализ уйдут годы. Не исключено, что впереди - новые открытия, которые помогут лучше понять историю Солнечной системы и нашей планеты.
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
1.Официальный сайт «Розетты»
1.http://rosetta.esa.int2.http://www.esa.int/spaceinvideos/content/search?SearchText=rosetta&SearchButton=Go2.Блог проекта
http://www.livejournal.com/magazine/478322.html3.Википедия
https://ru.wikipedia.org/wiki/67P/Чурюмова_-_Герасименко4.Новости проекта
http://www.3dnews.ru/9042185. Новости проекта
http://www.3dnews.ru/916101?from=related-grid&from-source=9185926. Новости проекта
http://www.3dnews.ru/9205487.Новости проекта
http://www.3dnews.ru/9068978.Новости проекта
http://www.3dnews.ru/subjects/kometachg9.Новости проекта
http://www.3dnews.ru/92161210.Новости проекта
http://www.3dnews.ru/92276311.Новости проекта
http://www.3dnews.ru/92308012.Новости проекта
http://www.3dnews.ru/92802513.Новости проекта
http://www.3dnews.ru/92833814.Новости Вскрытие «капсулы времени»
Игорь Афанасьев, Дмитрий Воронцов, Александр Ильинhttp://www.3dnews.ru/92840515.Новости Вскрытие «капсулы времени» Игорь Афанасьев, Дмитрий Воронцов, Александр Ильинhttp://www.3dnews.ru/928405/page-2.html16. Сайт - http://www.3dnews.ru http://www.3dnews.ru/offsyanka17.Новости проекта
http://www.3dnews.ru/92841118.Новости проекта
http://www.3dnews.ru/928411/page-2.html19. Космический аппарат Розетта https://ru.wikipedia.org/wiki/Розетта_(космический_аппарат)20. Сайт Розетты https://commons.wikimedia.org/wiki/Category:Rosetta_(spacecraft)21. Песня кометы http://astronews.ru/cgi-bin/mng.cgi?page=news&news=666322. Анимация движений кометы https://ru.wikipedia.org/wiki/67P/Чурюмова_-_Герасименко#/media/File:NavCam_Comet_67P_animation_20140806_(cropped).gif23. Видео о комете: https://www.youtube.com/watch?v=WORqSa1Dh_U&index=7&list=PLgx5PMpgonqUD1aO3g0bZ_a7VKg8VGTeS Посадка на комету https://www.youtube.com/watch?v=tya-Jc28Fj8Как это было https://www.youtube.com/watch?v=VV5gaTDvIe0 Басни и сказки о кометах https://www.youtube.com/watch?v=NGCQN6xVYbk24..Интерактивная карта полета Розетты http://sci.esa.int/where_is_rosetta/25. Интерактивная схема орбитального движения Розетты: http://wpc.50e6.edgecastcdn.net/8050E6/mmedia-http/download/public/videos/2014/08/006/1408_006_AR_EN.mp4http://wpc.50e6.edgecastcdn.net/8050E6/mmedia-http/download/public/videos/2014/10/013/1410_013_AR_EN.mp426.Сайт DLR
http://www.dlr.de/dlr/en/desktopdefault.aspx/tabid-10002/27. ESOC (European Space Operations Centre) в Дармштадте
http://www.esa.int/About_Us/ESOC ПРИЛОЖЕНИЯ

Ракета – носитель -42Р

Комета Виртанена – первоначальная цель проекта

Станция Нью – Норшия

Географическая карта кометы

Космический зонд Rosetta, посадочный модуль Philae и комета 67Р

Посадочный модуль Philae и комета 67Р

Комета 67Р/ Чурюмова - Герасименко

Районная научная конференция младших школьников

Секция «Физика»

Небесные тела

ученица 2 «А» класса

ГБОУ СОШ № 2 с. Приволжье

Руководитель: Тумановская Татьяна Николаевна

учитель начальных классов

ГБОУ СОШ № 2 с. Приволжье

с. Приволжье

	Введение………………………………………………………………..
	Основная часть
	Глава 1. Теоретическая часть:
	1.1. Телескоп……………………………………………………
	1.2. Как пользоваться телескопом…………………………….
	1.3. Астрономический бинокль……………………………….
	1.4. Что такое звёзды…………………………………………...
	1.5. Что такое созвездие………………………………………..
	1.6. Сокровища Солнечной системы………………………….
	Глава 2. Практическая часть:
	2.1. Наблюдение небесных объектов разными способами….
	2.2. Как устранить выявленную проблему…………………..
	Заключение……………………………………………………………..
	Литература……………………………………………………………...

I. Введение

Я, Ревина Ксения, учусь во 2 «А» классе. По своей натуре я очень любознательный человек. Еще на уроках окружающего мира в 1-м классе меня заинтересовали темы про звездное небо. Огромный интерес к данной теме у меня вызвал друг нашей семьи, учитель физики и астрономии - Владимир Николаевич Асташин. При каждом приезде к нам в гости, он привозит телескоп и ведёт наблюдение за отдельными объектами небосвода, и фотографирует эти объекты.

Для меня изучение небесных тел стало актуальным, т.к. в школьной программе в последние годы отсутствует предмет астрономии и данную тему возможно изучать только самостоятельно или на кружке.

Объект исследования: звёздное небо в районе ул. Лермонтова с. Приволжья в разное время суток.

Предмет: небесные тела.

Цель исследования: ознакомительная.

Задачи, которые необходимо решить для реализации цели:

изучить назначение астрономического бинокля и телескопа;

научиться правилам пользования телескопом;

провести сравнительное наблюдение небесных тел разными способами (невооруженным глазом, с помощью астрономического бинокля и с помощью телескопа);

оформить фотоотчет по наблюдаемым объектам в виде презентации;

провести беседу с учащимися класса по результатам работы.

Гипотеза исследования : можно предположить, что проведенная мною работа вызовет интерес к изучению и наблюдению за звёздным небом у других учащихся.

В свой работе я использовала следующие методы.

Методы исследования:

сбор информации из книг, ресурсов Интернета;

беседа с учителем физики и астрономии, с библиотекарем;

наблюдение с использованием астрономического бинокля и телескопа Селестрон;

фотосъёмка;

обобщение полученных данных.

II . Основная часть

Глава 1. Теоретическая часть

Путешествия на другие звезды - заветная мечта человечества. Но даже от ближайших светил нас отделяют такие гигантские расстояния, что космическая экспедиция пока кажется совершенно нереальной.

Много интересного можно узнать, если наблюдать за звездным небом.

Наука, изучающая звезды, называется астрономия (от греч. астра – «звезда»).

1.1. Телескоп

Чтобы наблюдать за звездами был изобретен специальный прибор – телескоп . С греческого телескоп переводится как «далеко вижу» - инструмент, который помогает в наблюдении удаленных объектов путем сбора электромагнитного излучения (например, видимого света).

Телескоп представляет собой трубу (сплошную, каркасную), установленную на монтировке, снабжённой осями для наведения на объект наблюдения и слежения за ним. Визуальный телескоп имеет объектив и окуляр. Задняя фокальная плоскость объектива совмещена с передней фокальной плоскостью окуляра. В фокальную плоскость объектива вместо окуляра может помещаться фотоплёнка или матричный приёмник излучения. Телескоп фокусируется при помощи фокусера (фокусировочного устройства). Кроме того, для наблюдений за Солнцем профессиональные астрономы используют специальные солнечные телескопы, отличающиеся конструктивно от традиционных звездных телескопов.

Существуют телескопы для всех диапазонов электромагнитного спектра: оптические телескопы, радиотелескопы, рентгеновские телескопы, гамма-телескопы.

1.2. Как пользоваться телескопом

Для начала нужно произвести настройку телескопа.

Перед дальнейшей работой с телескопом нужно убедиться, что он стоит на ровной поверхности, и рядом с ним нет источников крошек и пыли, которые могут нанести урон оптике устройства.

Прежде чем в первый раз посмотреть в телескоп, важно проверить наличие солнечного фильтра. Работа с телескопом без него крайне опасна и чревата ухудшением зрения. С осторожностью наблюдайте за Солнцем, и не фокусируйтесь на нем долгое время, иначе могут перегреться и прийти в негодность чуткие к температурам детали оптики телескопа.

Если вы используете устройство для фиксации своих наблюдений, то всегда выполняйте настройку заново после подключения и отключения камеры.

Если телескопом пользуется ребенок до 15 лет, то рядом с ним обязательно должны находиться взрослые.

1.3. Астрономический бинокль

Астрономический бинокль (бинокуля́р) - бинокль, предназначенный для наблюдения астрономических объектов: Луны, планет и их спутников, звёзд и их скоплений, туманностей, галактик и т. д.

Бинокль легко навести на нужный небесный объект, поэтому они широко используются для наблюдения ночного неба даже при наличии телескопа.

Стереоскопического изображения не получается даже для удалённых наземных объектов, но использование сразу двух глаз облегчает наблюдение звёздного неба (в частности, не надо жмуриться). Любители астрономии обычно используют призменные бинокли, полевые или военные. В отличие от телескопов, окуляры астробинокля несъёмные.

С помощью телескопов астрономы на специальных станциях, обсерваториях, наблюдают и изучают звездное небо.

1.4. Что такое звёзды

Звезда – это излучающий свет массивный газовый шар.

Ближайшая к Земле звезда – Солнце .

Солнце во много раз больше земного шара. Если представить Землю в виде зернышка проса, то Солнце будет размером с крупный арбуз.

Земля и Солнце (фотомонтаж с сохранением соотношения размеров)

Эт о часто встречающееся желтая звезда, которую ученые назвали Солнце, в честь древнего римского имени. Вот почему наша система планет называется Солнечной системой . Есть триллионы других звезд во В селенной, такие же, как наше Солнце. Многие из этих звезд имеют свои собственные системы планет, спутники, астероиды и кометы. Солнечная система состоит из планет, которые вращаются вокруг нашего Солнца. В дополнение к планетам, Солнечная система также состоит из спутников, комет, астероидов, малых планет, пыли и газа.

Свет от Солнца, может достигнуть Земли всего за 8 минут! Это и есть скорость света. Солнце находится на расстоянии от Земли почти 93 миллиона миль (это около 145 млн км) .

1.5. Что такое созвездие

Давным-давно люди, рассматривая звездное небо, заметили, что некоторые скопления звезд напоминают фигуры людей, мифических героев, животных, предметы, и такие скопления звезд астрономы назвали созвездиями.

Знание созвездий – это азбука астрономии, но она необходима не только астрономам. По звездам часто ориентируются летчики, моряки, туристы, путешественники, разведчики.

1.6. Сокровища Солнечной системы

Рассмотрим некоторые небесные объекты, на которые в практической части моей работы мы обратили особое внимание и сделали их фотографии.

Луна является попутчицей Земли в космическом пространстве. Это единственный естественный спутник и ближайшее к нам небесное тело. Среднее расстояние до Луны – 384000 километров. Ежемесячно Луна совершает полное путешествие вокруг Земли. Она светится только светом, отраженным от Солнца, так что постоянно одна половина Луны, обращенная к Солнцу, освещена, а другая погружена во мрак. Какая часть освещенной половины Луны видна нам в данный момент, зависит от положения Луны на ее орбите вокруг Земли. По мере движения Луны по орбите ее форма, как нам кажется, постепенно, но непрерывно меняется. Различные видимые формы Луны называются ее фазами. В некоторые дни Луна совсем не видна на небе. В другие дни она имеет вид узкого серпа, полукруга и полного круга. Луна подобно Земле является темным, непрозрачным круглым телом. Полный цикл фаз заканчивается и начинает повторяться через каждые 29,59 суток. Луна вращается относительно Солнца с периодом, равным синодическому месяцу, поэтому день на Луне длится почти 1.5 суток и столько же продолжается ночь. Не будучи защищена атмосферой, поверхность Луны нагревается днем до + 110 о С, а ночью остывает до -120° С. Даже невооруженным глазом на Луне видны неправильные темноватые протяжённые пятна, которые были приняты за моря; название сохранилось, хотя и было установлено, что эти образования ничего общего с земными морями не имеют. Телескопические наблюдения, которым положил начало в 1610 Г. Галилей, позволили обнаружить гористое строение поверхности Луны.

Луна (реальный снимок с телескопа Селестрон 26.07.2015)

Земля и Луна (фотомонтаж с сохранением соотношения размеров)

Следующая остановка в нашем путешествии по Солнечной системе – одна из самых захватывающих. Планета Сатурн является самой дальней планетой, которую можно увидеть с Земли без телескопа.

Это шестая планета от Солнца, огромный и яркий газовый гигант, который окружают тысячи сверкающих колец. Интересно, что, чем ближе к планете – тем больше можно разглядеть. То, что изначально могло показаться двумя большими кольцами – на самом деле состоит из тысяч маленьких и в совокупности является системой Сатурн. Вокруг всей этой красоты есть система из 62 лун, от карликовых спутников до гигантов. Семь из них достаточно велики, чтобы вызвать интерес для нашего исследования. Всё это планета Сатурн с его загадочной системой колец и спутников.

Сатурн (фотомонтаж)

Бесспорно, самой яркой чертой системы Сатурна являются его кольца. Весь этот комплекс – большое скопление частичек льда. Их величина варьируется от пылинок до больших льдин, размером с автомобиль. Несмотря на то, что их окружность – 282 000 километров, толщиной они всего около мили. Именно из-за этого, если смотреть со стороны, колец не видно. Впервые кольца Сатурна в 1610 году заметил в телескоп Галилео Галилей. Первые исследования показали, что у планеты только два кольца. Но позже, благодаря экспедициям в Солнечную систему, выяснилось, что колец гораздо больше. Последние наблюдения показывают, что все это очень сложная структура из толстых и тонких областей и спиралевидных скоплений. Кроме того, выяснилось, что некоторые кольца находятся на одном месте благодаря силе притяжения малых спутников, которые принято называть Спутниками Пастухами.

Сатурн (реальный снимок с телескопа Селестрон 26.07.2015)

Орбита некоторых малых лун Сатурна проходит или внутри колец, или очень близко к ним. Их гравитация выстраивает кольца в ровные линии, они же – причина промежутков между кольцами. Именно эти спутники называют Спутниками Пастухами, из-за эффекта собирать вместе кольца.

Глава 2. Практическая часть

2.1. Наблюдение небесных объектов разными способами

Беседа и работа совместно с учителем физики и астрономии МБОУ Лицей авиационного профиля № 135 - Владимиром Николаевичем Асташиным.

В ходе наблюдения за небесными телами у меня возникало много вопросов, на которые мне Владимир Николаевич давал исчерпывающие ответы. Он рассказал, что такое телескоп и показал, как с ним правильно работать.

Для сравнения я наблюдала небесные объекты в разное время суток несколькими способами:

невооруженным глазом;

с помощью астрономического бинокля;

с помощью телескопа.

Для себя я сделала очень интересные выводы. Например, мы видим невооруженным глазом на небе 1 звезду, а на самом деле это может быть двойная звезда, которую можно разглядеть только через телескоп (это звезда Альбирео).

В дневное время мы наблюдали с помощью телескопа пятна на Солнце.

Вечером и ночью мы рассматривали лунную поверхность, на которой отчетливо видны кратеры и «моря». Я увидела, как выглядит планета Сатурн; Туманность Андромеды - ближайшая к Млечному Пути большая галактика.

Мы рассматривали звёздные скопления: Плеяды и шаровое звёздное скопление М-13 в Геркулесе.

Еще я познакомилась с новыми созвездиями:

созвездие Геркулес;

созвездие Персей;

созвездие-астеризм Кассиопея одно из самых примечательных не только в северном полушарии, но и на всем звездном небе. Кассиопея имеет характерный вид латинской буквы W или же перевернутой М;

Теперь я знаю самые яркие звёзды: Вега, Арктур, Денеб, Альтаир.

В ночь с 12 на 13 августа 2015 года мы наблюдали такое явление, как «звездопад» - Персеи́ды - метеорный поток, ежегодно появляющийся в августе со стороны созвездия Персея. Образуется в результате прохождения Земли через шлейф пылевых частиц, выпущенных кометой Свифта-Туттля. Мельчайшие частицы, размером с песчинку, сгорают в земной атмосфере, образуя звёздный дождь. Сначала он «проливается» с наибольшей силой, затем постепенно слабеет.

Во время наблюдений в ночное время, я заметила, что на участке неба в районе нашей улицы Лермонтова проходят авиалинии: над нами пролетели несколько самолётов как в одну, так и в обратную сторону. Оказывается, ночью также можно наблюдать большое количество движущихся спутников, в том числе и МКС (Международная космическая станция).

По результатам наблюдений в приложении мною составлен фотоотчёт в виде презентации.

2.2. Как устранить выявленную проблему

Беседа с библиотекарем Центральной детской библиотеки Мещерековой Ниной Васильевной.

В ходе исследования мне понадобилось изучение дополнительной специальной литературы. Я обратилась в Центральную детскую библиотеку с. Приволжья к библиотекарю Мещерековой Нине Васильевне.

Вот, что она ответила на мои вопросы:

1. Много ли книг о космосе есть в детской библиотеке?

- К сожалению, по данной тематике в фонде нашей библиотеки находится небольшое количество книг.

2. Как часто дети обращаются за специальной литературой о звёздном небе?

- Очень редко.

Следовательно, возникла проблема : малый интерес детей к изучению специальной литературы и наблюдению за звёздным небом.

Как устранить выявленную проблему?

Я считаю, что необходимо:

Обратить внимание учащихся на актуальность тем о космосе. Вокруг нас много интересных небесных объектов, которые мы можем наблюдать ежедневно, но очень мало о них знаем.

Подготовить и провести для учащихся начальных классов классный час «Загадки звёздного неба».

III . Заключение

На одном из классных часов я провела беседу с учащимися класса по результатам моей работы. Я задала им несколько вопросов:

Вы любите смотреть на звезды? И запрокинув голову отыскивать знакомые созвездия, звёзды и планеты? (Все ответили – да).

Понравился ли вам мой рассказ о наблюдениях звёздного неба?

Большинство ребят ответили, что им очень понравился мой рассказ, и они захотели также почитать книги о небесных телах, но больше всего им захотелось посмотреть в телескоп, что подтверждает мою гипотезу , выдвинутую в начале работы.

В заключение своей работы мне хотелось бы отметить следующее.

Звёздный купол над нами – это безграничный мир, полный тайн и загадок. А изучение его - это необыкновенно интересный и потрясающий воображение процесс.

Мне очень понравилось вести наблюдение за небесными объектами, узнавать что-то новое о них. Я надеюсь, что и в дальнейшем у меня будет возможность также наблюдать с помощью специальных астрономических приборов. И, возможно, в следующий раз я расскажу об одном из небесных тел более подробно.

IV . Работая над темой, я познакомился со следующей литературой:

Космос: [энциклопедия: для мл. шк. возраста] / [авт. : Житомирский С. В. [и др.] ; сост. А. В. Волкова; худож. А. Г. Данилова [и др.]. - М.: РОСМЭН, 2010. - 95 с.: цв. ил. - (Моя первая энциклопедия). - Указ. : с. 94-95.

Левитан Е. П. Сказочная Вселенная: увлекательная энциклопедия для будущих астрономов и космонавтов, а также для всех любознательных ребят: [для мл. шк. возраста] / Ефрем Левитан; [худож. Т. Гамзина-Бахтий]. - М.: Изд. дом Мещерякова, 2010. - 503, с. : цв. ил.

Необыкновенные приключения Пети в космосе: [для чтения взрослыми детям] / [текст А. Иванова, М. Малороссияновской; рис. К. Елькиной]. - М. : Клевер-Медиа-Групп, 2011. - с. : цв. ил.

Порцевский К. А. Моя первая книга о космосе: [для мл. шк. возраста] / К. А. Порцевский; [ил. А. И. Безменова, А. Г. Даниловой, Н. В. Данильченко и др.; оформл. серии Л. Д. Андреева]. - М. : РОСМЭН, 2011. - 95 с. : цв. ил. - (Моя первая книга). - Указ.: с. 94-95.

Ранцини Ж. Космос. Сверхновый атлас Вселенной: ил. справ. с картами созвездий / Жанлука Ранцини; [пер. с итал. Г. Семеновой]. - М. : Эксмо, 2010. - 216 с. : цв. ил. – Слов.: с. 213-214. - Алф. указ.: с. 215-216.

Фарндон Д. Детская энциклопедия космоса: [для детей дошк. возраста ] / Джон Фарндон; пер. с англ. Н. Конча. - М.: Эксмо, 2011. - 144 с.: цв. ил. - Слов. : с. 138-142. - Указ.: с. 143-144.

Фантазеры. Путешествие в космос [Электронный ресурс] : [развивающая программа: для детей от 5 лет] / авт. программы: И.Л. Туйчиева, О.Н. Горницкая, Т.В. Воробьева, А.Ю. Кремлева. - М. : Новый Диск, 2011. - 1 электрон. опт. диск (СD-ROM) : зв., цв. - (Творческая мастерская для детей).

Брашнов Д. Удивительная астрономия: [из серии: О чем умолчали учебники] / Дмитрий Брашнов. – ЭНАС-книга, 2014. – 200 с.: цв. ил. 61.

Среди методов астрономии, иначе методов астрономических исследований, можно выделить три основных группы:

• наблюдения,
• измерения,
• космический эксперимент.

Сделаем небольшой обзор этих методов.

Астрономические наблюдения

Замечание 1

Астрономические наблюдения - это основной способ исследования небесных тел и событий. Именно с их помощью регистрируется то, что происходит в ближнем и дальнем космосе. Астрономические наблюдения - главный источник знания, полученного экспериментальным путём

Астрономические наблюдения и обработка их данных, как правило, проводятся в специализированных научно-исследовательские учреждениях (астрономических обсерваториях).

Первая российская обсерватория была построена в Пулково, под Санкт-Петербургом. Составление звезд каталогов звезд, имеющих высочайшую точность, заслуга Пулковской обсерватории. Можно сказать, что во второй половине 19 века, негласно, ей было присвоено звание «астрономической столицы мира», а в 1884 году Пулково претендовало на нулевой меридиан (победил Гринвич).

Современные обсерватории оснащены наблюдательными инструментами (телескопами), светоприёмной и анализирующей аппаратурой, различными вспомогательными приборами, высокопроизводительными ЭВМ и т.д.

Остановимся на особенностях астрономических наблюдений:

• Особенность №1. Наблюдения весьма инертны, поэтому, как правило, для них требуется достаточно длительные сроки. Активное влияние на космические объекты, за редкими исключениями которые даёт пилотируемая и непилотируемая космонавтика, затруднено. В основном, многие явления, взять хотя бы трансформирование угла наклона оси Земли к орбитальной плоскости, могут быть зафиксированы лишь благодаря наблюдениям на протяжении нескольких тысяч лет. Следовательно, астрономическое наследие Вавилона и Китая тысячелетней давности, несмотря на некоторые несоответствия современным требованиям, до сих пор актуально.
• Особенность №2. Процесс наблюдения, как правило, происходит с земной поверхности, в тоже время Земля осуществляет сложное движение, поэтому земной наблюдатель видит только определённый участок звёздного неба.
• Особенность №3. Угловые измерения, выполняемые на основе наблюдений, являются основой для расчетов, определяющих линейные размеры объектов и расстояния до них. А так как угловые размеры звёзд и планет, измеряемые с помощью оптики, не зависят от расстояния до них, расчеты могут быть довольно неточными.

Замечание 2

Основной инструмент астрономических наблюдений - оптический телескоп.

Оптической телескоп обладает принципом действия, определяемым его типом. Но независимо от вида, главная его цель и задача заключается в сборе максимального количества света, испускаемого светящимися объектами (звёздами, планетами, кометами и др.), для создания их изображений.

Виды оптических телескопов:

• рефракторы (линзовые),
• рефлекторы (зеркальные),
• а также зеркально-линзовые.

В рефракторном (линзовом) телескопе, изображение достигается результатом преломления света в линзе объектива. Недостаток рефракторов - ошибка в результате размытости изображения.

Особенность рефлекторов - использование в астрофизике. В них главное не то, как свет преломляется, а как отражается. Они совершеннее линзовых, и более точны.

Зеркально-линзовые телескопы сочетают в себе функции рефракторов и рефлекторов.

Рисунок 1. Малый оптический телескоп. Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

Астрономические измерения

Так как измерения в астрономических исследованиях осуществляются с помощью различных приборов и инструментов, проведём их короткий обзор.

Замечание 3

Основные из астрономических измерительных приборов - это координатно-измерительные машины.

Данные машины измеряют одну или две прямоугольные координаты с фотографического изображения или диаграммы спектра. Координатно-измерительные машины оснащены столом, на который помещаются фото и микроскопом с измерительными функциями, применяемым для наводки на светящееся тело или его спектр. Современные приборы могут иметь точность отсчёта до 1 мкм.

В процессе измерения могут возникнуть ошибки:

• самого инструмента,
• оператора (человеческий фактор),
• произвольные.

Ошибки инструмента возникают от его несовершенства, следовательно, должна быть, предварительно осуществлена, его проверка на точность. В частности, проверке подлежат: шкалы, микрометрические винты, направляющие на предметном столе и измерительном микроскопе, отсчётные микрометры.

Ошибки, связанные с человеческим фактором и случайностью, купируются кратностью измерений.

В астрономических измерениях происходит широкое внедрение автоматических и полуавтоматических измерительных приборов.

Автоматические приборы работают на порядок быстрее обычных, и имеют в два раза меньшую среднюю квадратическую ошибку.

Космический эксперимент

Определение 1

Космический эксперимент - это множество связанных между собой взаимодействий и наблюдений, дающих возможность получения необходимой информации об исследуемом небесном теле или явлении, осуществляемых в космическом полете (пилотируемом или непилотируемом) с целью подтверждения теорий, гипотез, а также совершенствования различных технологий, могущих принести вклад в развитие научных знаний.

Основные тенденции экспериментов в космосе:

1. Изучение протекания физико-химические процессов и поведения материалов в космическом пространстве.
2. Изучение свойств и поведения небесных тел.
3. Влияние космоса на человека.
4. Подтверждение теорий космической биологии и биотехнологии.
5. Пути освоения космического пространства.

Здесь уместно привести примеры экспериментов, проводимых на МКС российскими космонавтами.

Эксперимент по выращиванию растений (Veg-01).

Задача эксперимента – изучить поведение растений в орбитальных условиях.

Эксперимент "Плазменный кристалл" - изучение плазменно-пылевых кристаллов и жидких веществ при микро гравитационных параметрах.

Было проведено четыре его этапа:

1. Исследовалась плазменно-пылевая структура в газоразрядной плазме при высокочастотном емкостном разряде.
2. Исследовалась плазменно-пылевая структура в плазме при тлеющем разряде с постоянным током.
3. Исследовалось как воздействует ультрафиолетовый спектр космического излучения на макрочастицы, которые могут быть заряжены фотоэмиссией.
4. Исследовались плазменно-пылевые структуры в открытом космосе при действии солнечного ультрафиолета и ионизирующего излучения.

Рисунок 2. Эксперимент "Плазменный кристалл". Автор24 - интернет-биржа студенческих работ

А всего российскими космонавтами на МКС было проведено более 100 космических экспериментов.