Разработка программы элективного курса «Загадки планет»

Элективный курс "Загадки планет" предназначен для учащихся 5-х классов, рассчитан на 11 часов в триместре.

Базой данного курса является программа по астрономии Е.П. Левитана. Элективный курс "Загадки планет" тесно связан с изучением учащимися естествознания и опирается на ранее изученные материалы.

Цель курса: создание условий для формирования у учащихся современной научной картины мира и развития представлений о строении Солнечной системы.

Задачи: вызвать интерес к изучению астрономии и естествознания, расширить эрудицию учащихся, увеличить познавательный интерес к строению Солнечной системы, развить творческие способности учащихся.

Уроки проводятся с использованием мультимедийных средств, что позволяет наглядно представлять информацию о планетах Солнечной Системы. Я считаю, что астрономический материал необходим учащимся 5-х классов как с познавательной, так и с нравственной точки зрения, способствует многостороннему и полноценному развитию личности.

В работе возможны следующие виды деятельности:

• самостоятельные исследования;
• устные сообщения учащихся с последующей дискуссией;
• подготовка презентаций;
• работа со справочной литературой, энциклопедиями.

Учащиеся получают зачет в конце изучения курса при условии:

• выполнения не менее трех обязательных работ, с соблюдением требований к оформлению;
• выступления с устным сообщением;
• участия в заключительном занятии.

 Тематический план

Рекомендации по содержанию и проведению занятий

Строение Солнечной системы

Солнце – огромный газовый шар, но по своим размерам относится к карликовым звездам.

Основной загадкой Солнца являются знаменитые пятна. Самым ранним упоминанием о наблюдении солнечных пятен невооруженным глазом считаются записи Гань Дэ, одного из трех первых известных астрономов Древнего Китая, жившего в IV веке до н.э. В истории науки принято считать, что первым европейским астрономом, наблюдавшим пятна на Солнце, был Галилео Галилей. Что касается солнечных пятен, то первое упоминание о них в европейской литературе встречается в работе Эйнгарда “Жизнь Карла Великого” (807 г.). Позднее их наблюдали арабские ученые Абу-ль-Фадль Джафар ибн аль-Муктафи в 840 г. и Ибн-Рушд в 1196 г., а также итальянские астрономы в 1457 г. Нидхэм насчитал 112 случаев наблюдения солнечных пятен, зарегистрированных в официальных китайских летописях с 28 г. до н. э. по 1638 г. В других китайских источниках также содержатся сотни записей о наблюдении солнечных пятен.

В Солнечной системе находятся планеты с их спутниками, карликовые планеты, кометы, астероиды, метеоры и метеориты, удерживаемые притяжением Солнца. Если не говорить о Солнце, то основными обитателями Солнечной системы являются планеты. Планеты – самые массивные тела, движущиеся вокруг Солнца по орбитам. Если расстояние от Солнца до Земли принять за условную единицу, то расстояние до самой далекой планеты составит условные 40 единиц!

Планеты в Солнечной системе делятся на две группы: планеты земной группы (они получили свое название за сходство с нашей планетой Земля) и планеты-гиганты. Посмотрим, чем же эти две группы друг от друга отличаются.

В древности планетам давали имена в честь мифических героев и божеств: Меркурия, Венеры, Марса, Юпитера и Сатурна.

Меркурий – первая по удаленности от Солнца планета

Меркурий – наиболее близко расположенная к Солнцу планета. Меркурий, как и другие планеты Солнечной системы, назван по имени одного из богов античного пантеона, в данном случае – римского бога торговли (соответствует греческому Гермесу). Меркурий – достаточно сложная для наблюдения с Земли планета. Будучи внутренней по отношению к Земле, планета никогда не удаляется от Солнца дальше, чем на 28°, и потому видна недолго на фоне утренней или вечерней зари. Поэтому в древности Меркурий часто принимался за два различных светила (утреннее и вечернее). В древнем Египте эти две ипостаси Меркурия имели названия Сет и Гор, в древней Индии – Будда и Рогинея, в древней Греции – Аполлон и Гермес.

Меркурий – самая маленькая планета земной группы. Его радиус составляет всего 2439 км, что меньше радиуса спутника Юпитера Ганимеда и спутника Сатурна Титана. Средняя плотность Меркурия довольно велика – 5,43 г/см³, что лишь незначительно меньше плотности Земли. Учитывая, что Земля больше по размерам, значение плотности Меркурия указывает на повышенное содержание в его недрах металлов.

Близость к Солнцу и довольно медленное вращение планеты, а также отсутствие атмосферы приводят к тому, что на Меркурии наблюдаются самые резкие перепады температур в Солнечной системе. Предполагается, что в недрах Меркурия находится металлическое ядро радиусом 1800–1900 км содержащее более половины массы планеты.

Венера. Проблема “парникового эффекта”

Венера – вторая по удаленности от Солнца планета Солнечной системы и третий по яркости объект на небе; ее блеск уступает только блеску Солнца и Луны.

Венера – внутренняя планета. Она относится к числу планет, известных человечеству с древнейших времен. Среднее расстояние Венеры от Солнца 108 млн км. Венера вращается вокруг своей оси, наклоненной к плоскости орбиты, с востока на запад, т. е. в направлении, противоположном направлению вращения большинства планет. Один оборот вокруг оси занимает 243,02 суток. Величина солнечных суток на планете 116,8 земных суток.

По размерам Венера довольно близка к Земле. Радиус планеты равен 6051,8 км. Хотя Венера является самой близкой к Земле планетой, исследование ее поверхности началось совсем недавно, так как от взгляда земного наблюдателя поверхность планеты скрыта облачным покровом.

Атмосфера Венеры состоит в основном из углекислого газа (96 %) и азота (почти 4 %). Водяной пар и кислород содержатся в ней в следовых количествах (0,02 % и 0,1 %). Температура на поверхности Венеры около 475 °C, она превышает температуру поверхности Меркурия, находящегося вдвое ближе к Солнцу. Причиной высокой температуры на Венере является парниковый эффект, создаваемый плотной углекислотной атмосферой. Благодаря парниковому эффекту возле поверхности Венеры исключено всякое существование жидкой воды.

На поверхности планеты выявлены многочисленные кратеры.

Внутреннее строение Венеры.

На Венере имеется три оболочки. Первая – кора – толщиной примерно 16 км. Далее – мантия, простирающаяся на глубину порядка 3300 км до границы с железным ядром, масса которого составляет около четверти всей массы планеты.

Атмосферу на Венере открыл М.В. Ломоносов 6 июня 1761 г.

Марс – красная планета

Современные исследования развенчали миф о так называемых “каналах”, которые якобы имеют искусственное происхождение и предназначены построившими их марсианами для транспортировки воды с полярных шапок в экваториальные области. Марс оказался безводной холодной пустыней, больше похожей на Луну, чем на нашу Землю. Однако впоследствии на снимках Красной Планеты были обнаружены образования, напоминающие русла рек. Неизвестно, как долго длились благоприятные для существования жидкой воды условия на поверхности Марса, были ли русла результатом длительного воздействия протекавшей воды или же их возникновение объясняется некими катастрофичными кратковременными воздействиями огромных масс воды, прошедшей по каким-то причинам из одного места в другое.

Российские и американские астрономы обнаружили наиболее веское на сегодня доказательство наличия воды на Марсе. В опубликованной в июне 2007 года в журнале “Сайнс” статье говорится, что планетологи нашли слой вечной мерзлоты в районе марсианского Северного полюса, и этот слой почти наполовину состоит изо льда. Эта статья появилась в очень удачное время, потому что именно сейчас целая плеяда новых исследовательских аппаратов находится в полете к Красной планете. Данные для анализа поступили с американского зонда “Марсианский Одиссей”, находящегося на орбите вокруг Красной планеты уже два года.

Планета Марс почти вдвое меньше Земли по размерам и в девять раз – по массе. На среднем расстоянии в 228 млн. км от Солнца она обращается вокруг него за 687 земных суток. Период вращения планеты вокруг оси равен 24 часам 37 минутам 22,7 секунды. Плоскость экватора наклонена к плоскости орбиты под углом 25^?, благодаря этому здесь происходят регулярные смены времен года.

Две трети поверхности Марса занимают светлые области, получившие в прошлом названия материков, около одной трети – темные участки, названные морями. Вблизи полюсов осенью образуются полярные шапки, исчезающие в начале лета. Температура на экваторе колеблется от +30^?С в полдень до   –80^?С в полночь. Вблизи полюсов она достигает –143^?С.

У Марса два спутника – Фобос и Деймос, обращенные к Марсу всегда одной стороной.

Юпитер – повелитель неба

Юпитер – пятая планета от Солнца – в отличие от маленьких Меркурия, Венеры, Земли и Марса, представляет собой огромный газовый шар. Юпитер в 318 раз превосходит земную массу, а его диаметр в 11,2 раза длиннее. Полный круг по орбите самая большая планета Солнечной системы совершает за 11,86 лет. Вокруг гиганта движется множество спутников: Адрастея, Метида, Амальтея, Фива, Ио, Лиситея, Элара, Ананке, Карме, Пасифе, Cинопе, Европа, Ганимед, Каллисто, Леда, Гималия, их число растет. Юпитер обладает кольцом шириной 20000 км.

Из-за нетвердого состояния широты Юпитера вращаются с огромной скоростью. Бешеное вращение планеты вокруг оси приводит и к тому, что в атмосфере “гуляют” шальные ветры. В облаках Юпитера наблюдаются так называемые вихревые пятна, самое большое из которых – Большое Красное пятно, его ученые обнаружили 300 лет назад. Это пятно – одна из загадок планеты-гиганта.

Предполагают, что ядро Юпитера состоит не только из водорода и гелия, но и каменистых пород. Атмосфера, состоит из газообразных водорода и гелия. Строение Юпитера незначительно отличается от Солнца.

Сатурн – властелин колец

Сатурн, наверное, наиболее красивая планета, если смотреть на нее в телескоп. Сказочные кольца Сатурна нельзя спутать ни с какими другими объектами Солнечной системы.

Планета известна с самых древних времен. Эта планета – значительно слабее по блеску, чем Венера, Юпитер и Марс. Его тусклый свет, имеющий матово-белый оттенок, а также очень медленное движение по небу создали планете дурную славу: рождение под знаком Сатурна издревле считалось плохим предзнаменованием. Светло-желтый Сатурн внешне выглядит скромнее своего соседа - оранжевого Юпитера. Как и Юпитер, Сатурн в основном состоит из водорода и гелия. Сатурн имеет одну интересную особенность: он – единственная планета в Солнечной системе, чья плотность меньше плотности воды. Если бы было возможно создать огромный океан, Сатурн смог бы в нем плавать Сатурн, как и большинство планет, вращается с запада на восток. Ветра дуют, большей частью, в восточном направлении. Красное пятно на Сатурне окружено темным кольцом. Ученые ожидали найти на Сатурне условия, сравнимые с условиями на Юпитере, поскольку в явлениях обеих планет наблюдается нагрев за счет внутреннего источника тепла, а не поглощения солнечной энергии.

Южное полушарие Сатурна. "Ураган Дракона", он хорошо виден на этом изображении. Ученые обнаружили, что "Ураган Дракона" является причиной таинственных вспышек. Возможно, мы видим гигантскую грозу на Сатурне.

В центре планеты находится массивное ядро (до 20 земных масс) из камня, железа и, возможно... льда. Откуда взяться льду в центре Сатурна, где температура около 20 тыс. градусов? Ведь хорошо знакомая нам кристаллическая форма воды – обыкновенный лед – плавится уже при температуре 0 С. Пока это загадка.

Планета, “открытая на кончике пера” – Уран

В течение многих веков астрономы Земли знали только пять “блуждающих звезд” – планет. 1781 год был ознаменован открытием  Урана. Это произошло, когда английский астроном Уильям Гершель приступил к составлению полного обзора звездного неба. В перерывах между уроками музыки Гершель шлифовал металлические зеркала для телескопов, вечерами давал концерты, а ночи проводил за наблюдением звезд.

В ходе второго планомерного обзора 13 марта 1781 г. в 10 часов вечера Гершель заметил любопытный объект, который явно не был звездой: его видимые размеры менялись в зависимости от увеличения телескопа, а главное, менялось его положение на небосводе. Гершель первоначально решил, что открыл новую комету (его доклад на заседании Королевского общества 26 апреля 1781 так и назывался – “Сообщение о комете”), но от кометной гипотезы вскоре пришлось отказаться. Через 4 месяца российский астроном А.И. Лексель доказал, что это планета. В благодарность Георгу III, назначившему Гершеля королевским астрономом, последний предложил назвать планету “Георгиева звезда”, однако, чтобы не нарушать традиционной связи с мифологией, было принято название “Уран”, предложенное И. Боде. Окончательно данное название было утверждено в 1850 г.
В отличие от газовых гигантов – Сатурна и Юпитера, состоящих в основном из водорода и гелия, в недрах Урана отсутствует металлический водород, но зато много высокотемпературных модификаций льда. Основу атмосферы Урана составляют водород и гелий. Это самая холодная планетарная атмосфера Солнечной системы с минимальной температурой в –224 ?C.

Так же, как и у других планет-гигантов Солнечной системы, у Урана имеется система колец и 27 спутников. Ось вращения Урана лежит как бы “на боку” относительно плоскости обращения этой планеты вокруг Солнца.

Нептун – властелин морей

Нептун – восьмая по удаленности от Солнца планета Солнечной системы.

Ночью 23 сентября 1846 Иоганн Галле и Гейнрих д'Арре, проводя наблюдения на обсерватории в Берлине, обнаружили планету, рассчитанную в 1846 году французским астрономом Урбеном Леверье на основании данных о движении Урана. Немного менее точное предсказание английского астронома Джона Адамса, сделанное на год раньше, было опубликовано только после открытия планеты. Планета получила название Нептун по имени бога моря римской мифологии, которое предложил Леверье сразу же после открытия. Интересно, что рассчитанная Леверье и Адамсом орбита Нептуна очень быстро отклонялась от действительной орбиты планеты, и если бы поиски затянулись на несколько лет, то по этим вычислениям найти планету уже было бы нельзя.

Космический аппарат "Вояджер-2" 25 августа 1989 обнаружил Большое темное пятно в южном полушарии планеты. К 1994 г. космический телескоп им. Хаббла обнаружил новое Большое темное пятно в северном полушарии.

У Нептуна, как и у других планет-гигантов, нет твердой поверхности. Атмосфера Нептуна на 98–99% состоит из водорода и гелия. В ней содержится также немного метана. Перистые облака в атмосфере Нептуна, скорее всего, состоят из кристаллов замерзшего метана. На Нептуне дуют ветры со скоростями до 2400 км/час, направленные против вращения планеты. Это самые сильные ветры в Солнечной системе. Полагают, что Нептун имеет ядро из расплавленных скальных пород.

У Нептуна известно 13 спутников, крупнейший из них – Тритон.

Вокруг планеты существуют пять колец: два ярких и узких и три более слабых. Внутреннее яркое кольцо имеет ширину всего 15 км. Одно из широких колец расположено на расстоянии 42 тыс. км, другое – между яркими кольцами и третье, по-видимому, заполняет пространство между внутренним широким кольцом и планетой. Возможно, кольца состоят из метанового льда, потемневшего под действием излучения Солнца.

Интересные факты

Галилей, при наблюдениях спутников Юпитера 28 декабря 1612 г. и 28 января 1613 г., обнаружил изменение относительного положения двух звезд. Только через 366 лет, в 1979 г. выяснилось, что одной из этих “звезд” был Нептун.

Плутон – карликовая планета

На XXVI Ассамблее Международного астрономического союза (МАС) принято решение впредь называть Плутон "карликовой планетой". Собравшиеся в Праге 2500 астрономов со всего мира приняли это решение голосованием.

Карликовыми планетами будут считаться Плутон, Харон (прежде называвшийся спутником Плутона), астероид Церера, обращающийся между орбитами Марса и Юпитера, а также объекты так называемого пояса Койпера Зена и Седна, находящиеся еще дальше от Солнца, чем Плутон.

Плутон был официально признан планетой Международным астрономическим союзом в мае 1930 года. Открытие Плутона не было случайным. Еще за четверть века до этого известный американский астроном Персиваль Ловелл (1855–1916) начал изучать остававшиеся после открытия Нептуна отклонения в движении Урана. Ловелл приписывал их воздействию на Уран некоей “планеты X”, находящейся за орбитой Нептуна. Расчеты и первый этап поисков этой планеты завершились в 1916 году безрезультатно. В 1929 году Клайд Томбо возобновил поиски и 18 февраля 1930 года нашел планету всего в 3? от положения, предсказанного Ловеллом.. Чтобы отметить роль Ловелла в открытии Плутона, сообщение о новой планете было задержано до 13 марта – дня 75-летия Ловелла, а самой планете было присвоено обозначение PL, что представляет собой монограмму не только из первых двух букв названия планеты, но и из инициалов Персиваля Ловелла.

Расстояние от Солнца примерно 40 а. е., период обращения – 248 лет.

Литература

1. Энциклопедия для детей “Астрономия”, том 8. М., Издательский центр “Аванта”, 2002.
2. Энциклопедия в картинках “Мир вокруг тебя”. М., Издательство “Махаон”, 2000.
3. Журналы “Наука и жизнь”, 2008 (№№ 3–12).