Планеты Солнечной системы

Посвящается памяти ученика 9-го класса Иванюкович Юрия

Дидактические цели

Главной целью образования является развитие ребенка как компетентной личности, путем включения его в различные виды ценностно-ориентировочной деятельности: учеба, познания, коммуникации, профессионально-трудовой выбор, личностное саморазвитие, ценностные ориентации, поиск смыслов жизнедеятельности. С этих позиций обучение рассматривается, как процесс овладения не только определенной суммой знаний и системой соответствующих умений, но и как процесс овладения компетенциями. Это и определило цели работы.

Освоение знаний о методах научного познания природы, современной физической картине мира:

• свойства вещества и поля;
• пространственно-временные закономерности;
• о строении и эволюции Вселенной.

Овладение умениями:

• проводить наблюдения; планировать и выполнять эксперименты;
• применять полученные знания для объяснения разнообразных физических явлений;
• практического использования физических знаний;
• оценивать достоверность естественно-научной информации.

Развитие познавательных интересов, интеллектуальных и творческих способностей в процессе приобретения новых знаний по физике с использованием разных источников информации и современных информационных технологий.

Воспитание:

• убежденности в возможности познания законов природы и использование достижений физики на благо развития человеческой цивилизации;
• готовности к морально-эстетической оценке использования научных достижений; чувства ответственности за защиту окружающей среды.

Использование полученных знаний и умений для решения:

• практических задач повседневной жизни;
• обеспечения безопасности собственной жизни;
• рационального природопользования и охраны окружающей среды.

Введение

Физика, как наука о наиболее общих законах природы, выступая в качестве учебного предмета в школе, вносит существенный вклад в систему знаний об окружающем мире. Она раскрывает роль науки в экономическом и культурном развитии общества, способствует формированию современного научного мировоззрения. Для решения задач формирования основ научного мировоззрения, развития интеллектуальных способностей и познавательных интересов школьников в процессе изучения физики основное внимание уделяется не передаче суммы готовых знаний, а знакомству с методами научного познания окружающего мира, постановке проблем, требующих от учащихся самостоятельной деятельности по их разрешению.

Кроме главной педагогической цели этой работы — формирования разных ключевых компетентностей — рассмотрены общие учебные умения и навыки, которые формируются в процессе проектной деятельности.

Представленная работа состоит из двух разделов:

• статьи «Планеты Солнечной системы»;
• презентации «Во сне или наяву? Путешествие по планетам Солнечной системы».

Работа выполнена по теме: «Строение и эволюция Вселенной». Она определена поурочно-тематическим планированием рабочей программы, составленной на основе программы «Физика для общеобразовательных учреждений, рекомендованной «Департаментом образовательных программ и стандартов общего образования МО РФ».

Поэтому её цель — не только оказать методическую помощь учителю в процессе подготовки и проведения урока по рассматриваемым ниже темам. Эта работа может быть полезна студентам и школьникам 7-11 классов при подготовке их к занятиям в домашних условиях. Она ориентирована на работу учителей, работающих как с учебниками Г.Я. Мякишева, Б.Б. Буховцева (М.:Просвещение), С.В. Громова (М.:Просвещение), А.В. Перышкина, Е.М. Гутниник (М.:Дрофа), так и с учебником В.А. Касьянова (М.:Дрофа).

Кроме этого, в основе этой работы легли особенности преподавания физики для детей-инвалидов, обучающихся на дому и при школе. Это связано с учетом психофизического состояния детей, которые или плохо видят, или плохо слышат, или малоподвижны и не имеют возможности ни общения с другими детьми, ни посещения библиотек.

Эта работа может быть полезна при подготовке внеурочного материала. Дополнительные сведения и сообщения помогут разнообразить материал, как в классах гуманитарного профиля, так и для учащихся, изучающих физику на профильном уровне; могут быть использованы и в сочетании с другими учебно-методическими пособиями.

Хочется надеяться, что эта работа, действительно, поможет и ученику и педагогу.

Наша Солнечная система.

1. Общие сведения

В центре солнечной системы расположено Солнце, на которое приходится 99,9% от её массы. Вокруг Солнца вращаются десять планет и множество более мелких небесных тел — астероидов и комет. Все они удерживаются на своих орбитах притяжением Солнца. Аналогичным образом вокруг большинства планет вращаются один или несколько спутников. У четырех газовых планет-гигантов есть ещё и кольца, самые крупные из которых — у Сатурна (см. стр. 13).

Все планеты движутся в одном направлении и примерно в одной плоскости. Их орбиты представляют собой вытянутые окружности, эллипсы. Поэтому расстояние между планетой и Солнцем постоянно изменяется. Например, от Марса: до него бывает максимум 249 млн км и минимум 207 млн км . Орбиты комет более вытянутые. Некоторые из них то пролетают рядом с Солнцем, то удаляются от него в ледяную бездну.

Орбиты четырех ближайших к Солнцу планет лежат близко друг к другу, а орбиты четырех газовых гигантов разделены огромными расстояниями. Девятая планета, Плутон, вращается по такому вытянутому эллипсу, что иногда оказывается ближе к Солнцу, чем Нептун.

Тысячи лет люди наблюдали за движением небесных тел невооруженным глазом. Четыре века назад в Европе изобрели телескоп, и астрономы получили возможность более подробно рассмотреть наших соседей по космосу. Начиная с 60-х годов, космические аппараты сообщают много нового: о красном марсианском грунте, о буре на Нептуне, об извержении вулканов на спутнике Юпитера Ио.

Видимо, у космоса будет в следующем тысячелетии сложная роль. До наших дней он в основном был астрономическим музеем: мы обращались к небу, чтобы изучать и учиться. Сейчас космос постепенно становится лабораторией, химико-биологической, там мы ставили и будем ставить опыты. В перспективе же космос превратится в «деловой двор» человечества, в пригород планеты-сада, именуемой Землей, в космос будут выведены производства опасные, вредные, пыльные, жаркие…

Конечно, это проблемы очень отдаленного будущего; их начнут решать к концу XXI века, а может и позже.

Веками люди считали свою планетную систему единственной, но недавно ученые обнаружили планеты, которые вращаются вокруг других звезд, похожих на Солнце.

2. Образование Солнечной системы

По одной из распространенных версий Солнечная система, а стало быть, и наша планета Земля, сформировались из того облака космической материи, которую выбросил в мировое пространство «Взрыв сверхновой звезды» (рис. 1.) и дал начало времени и пространству. Используя специальный космический телескоп, астрономы уловили угасающее эхо Большого взрыва — события, считающегося рождением Вселенной. До него не было не звезд, ни галактик, ни планет, ни даже атомов с их элементарными частицами.

Рис.1. «Взрыв сверхновой звезды» Образование солнечной системы

Каким же образом «ничто» превратилось в пространство, заполненное сложно устроенным веществом? Это остается величайшей тайной.

Ученым удалось только рассчитать, что Большой взрыв произошел примерно 12-15 млрд лет назад, то есть край Вселенной расположен от нас примерно на расстоянии в 12 - 15 млрд световых лет.

После взрыва облако начало быстро сплющиваться, превращаясь в линзу, в центре которой оказалась сосредоточенной почти вся масса этого вещества, около 98,7%. Затем межзвездный газ, уплотняясь, превратился в шар, а когда температура в нем достигла многих миллионов градусов, началась термоядерная реакция, и Солнце зажглось. Из остальной массы межзвездной пыли и газа, составляющей не более 1,3%, благодаря вращению и силе тяжести на эллиптических орбитах возникли сгустки вещества, зародыши планет, впоследствии быстро превратившиеся в те планеты, которые существуют и сейчас. По мнению ученых, процесс слипания частиц космической пыли и газа в более крупные, протекал стремительно, и к рубежу 4,6 млрд лет назад наша Земля сформировалась, как Планета.

Но как бы там ни было, химический состав Земли оказывается своеобразным «слепком, отпечатком» тех невообразимо далеких событий, которые происходили во Вселенной.

Вселенная все еще расширяется, и ее будущее зависит от количества в ней вещества. Возможно, его хватит, чтобы замедлить расширение - тогда положение Вселенной станет более устойчивым. Она будет расширяться с прежней скоростью, все звезды, в конце концов, догорят, и останется безбрежный океан с рассеянными в нем частицами, на которые рассыплется вещество.

3. Солнце

Macca: 2*1030 кг.

Диаметр: 1392000 км .

Плотность: 1,416 плотности воды

Температура поверхности: +5500 °С

Период обращения по орбите (год): 88 земных суток

Светимость: 3,86*1023 кВт

Ускорение свободного падения: 274 м/с²

Солнце — это обычная звезда, возраст ее около 5 млрд лет. В центре Солнца температура достигает 14 млрд градусов. В солнечном ядре происходит превращение водорода в гелий с выделением огромного количества энергии. На поверхности Солнце имеет пятна, происходят яркие вспышки и можно увидеть взрывы колоссальной силы. Солнечная атмосфера имеет толщину 500 км и называется фотосферой. Поверхность Солнца - пузырчатая. Эти пузыри называются Солнечной зернистостью, и разглядеть ее можно только через солнечный телескоп. Благодаря конвекции в солнечной атмосфере, тепловая энергия из нижних слоев переносится в фотосферу, придавая ей пенистое строение. Солнце вращается не как твердое небесное тело вроде Земли. В отличие от Земли различные части Солнца вращаются с различными скоростями. Быстрее всего крутится экватор, делая один оборот за 25 дней. При удалении от экватора скорость вращения снижается, и в полярных областях поворот занимает уже 35 дней. Солнце будет еще существовать 5 млрд лет, постепенно нагреваясь и увеличиваясь в размерах. Когда весь водород в центральном ядре израсходуется, Солнце будет в 3 раза больше, чем теперь. В конце концов, Солнце остынет, превратившись в белого карлика. Химический состав: водород (92%), гелий (8%), остальные элементы менее 0,1%. Солнце удалено от центра нашей галактики на 33000 световых лет.

Положение в Солнечной системе

4. Каменные планеты.

4.1. Меркурий

Macca: 3,3*1023кг (0,055 массы Земли)

Диаметр: 4870 км (0,38 диаметра Земли)

Плотность: 5,43 плотности воды

Длина суток: 58,65 земных суток

Расстояние от Солнца (среднее): 0,387 а.е. (58 млн км)

Период обращения по орбите (год): 88 земных суток

Скорость вращения по орбите: 47,9 км /с

Ускорение свободного падения: 3,7 м/c²

Меркурий - бог торговли.

Меркурий - самая близкая к Солнцу планета, поэтому Солнце на него светит и греет в 7 раз сильнее, чем на Землю. На дневной стороне Меркурия страшно жарко, там вечное пекло. Измерения показывают, что температура там поднимается до 400 градусов выше нуля. Зато на ночной стороне должен быть всегда сильный мороз, который, вероятно, доходит до 200 градусов ниже нуля. Итак, Меркурий - это царство пустынь. Одна его половина - горячая каменная пустыня, другая половина - ледяная пустыня, быть может, покрытая замерзшими газами. В состав крайне разреженной атмосферы Меркурия входят Ar, Ne, He. Когда Меркурий находится достаточно далеко от Солнца, его можно разглядеть, он стоит низко над горизонтом. Меркурий никогда не бывает виден на темном небе. Лучше всего наблюдать его в вечернем небе или перед рассветом осенью. У Меркурия спутников не имеется. 80% массы Меркурия содержится в его железном ядре. Давление у поверхности планеты примерно в 500 млрд раз меньше, чем у поверхности Земли. Оказалось также, что Меркурий обладает слабым магнитным полем. Меркурий принадлежит к планетам земной группы.

Важные открытия:

• 7 ноября 1631 г.- Астрономы впервые наблюдали проход Меркурия по диску Солнца. Это явление было предсказано Иоганном Кеплером.
• 1974-1975 гг.- Космический корабль "Маринер - 10" делает первые фотосъемки поверхности.

Положение в Солнечной системе

4.2. Венера

Macca: 4,87*1024кг (0,815 массы Земли)

Диаметр: 12100 км (0,949 диаметра Земли)

Плотность: 5,25 плотности воды

Температура поверхности: максимум +480 °С

Длина суток: 243 земных суток

Расстояние от солнца (среднее): 108 млн км

Период обращения по орбите (год): 224,7 земных суток

Скорость вращения по орбите: 35 км/с

Ускорение свободного падения: 8,9 м/c²

Венера-богиня любви и красоты.

Венера - вторая планета от Солнца, имеет почти круговую орбиту. Она подходит к Земле ближе, чем какая-либо другая планета. Но плотная, облачная атмосфера не позволяет непосредственно видеть ее поверхность. Атмосфера: СО2 (97%), N₂ (около 3%), H₂O (0,05%), примеси газов и кислот. Благодаря парниковому эффекту, на Венере стоит ужасная жара. Атмосфера, представляющая собой плотное одеяло из углекислого газа, удерживает тепло, пришедшее от Солнца. В результате скапливается такое количество тепловой энергии, что температура атмосферы гораздо выше, чем в духовке. Снимки, сделанные с помощью радара, демонстрируют очень большое разнообразие кратеров, вулканов и гор. Поверхность Венеры покрыта сотнями тысяч вулканов. Есть несколько очень больших: высотой 3 км и шириной 500 км . Но большая часть вулканов имеет 2-3 км в поперечнике и около 100 м в высоту. Излияние лавы на Венере происходит гораздо дольше, чем на Земле. Давление на поверхности около 107 Па. Поверхностные породы Венеры близки по составу к земным осадочным породам. Венера подходит к Земле на расстояние 45 млн км .

Найти Венеру на небе проще, чем любую другую планету. Ее плотные облака прекрасно отражают свет Солнца, делая планету яркой.

Каждые семь месяцев в течение нескольких недель Венера представляет собой самый яркий объект в западной части неба по вечерам. Три с половиной месяца спустя она восходит на три часа раньше Солнца, становится сверкающей "утренней звездой" восточной части неба. Венеру можно наблюдать через час после захода солнца или за час до восхода. У Венеры нет спутников.

Важные открытия:

• 1610 г.- Галилей наблюдает и описывает фазы Венеры.
• 1639 г.- Первые наблюдения прохождения Венеры по диску Солнца.
• 1958 г.- Радиоизмерения указывают на высокую температуру поверхности.
• 1961 г.- Радаром измерен период обращения вокруг оси (243 земных суток).
• 1962 г.- "Маринер - 2" первый космический корабль, прилетевший к Венере; он подтвердил предположение о высокой температуре поверхности.
• 1967 г.- "Венера - 4" провела первые прямые исследования атмосферы Венеры.
• 1970 г.- "Венера - 7" совершает посадку и посылает на Землю данные.
• 1974 г.- "Маринер - 10" делает 4000 изображений облаков Венеры.
• 1975 г.- "Венера - 9" и "Венера - 10" передали первые изображения поверхности.
• 1982 г.- Посадка "Венера - 13" и "Венера - 14". Анализ поверхностных пород.
• 1990 г.- Космический корабль "Магеллан" начинает детальное радарное картографирование.

 Положение в Солнечной системе

4.3. Земля

Macca: 5,976*1024 кг

Диаметр: 12756 км

Температура поверхности:

• максимальная +58 °С,
• минимальная 90 °С.

Длина суток: 23 часа 56 минут 4,1 с

Расстояние от Солнца (среднее): 1а.е., то есть, 150 млн км

Период обращения по орбите (год): 365,24219 суток

Площадь поверхности: 510,2 млн км

Скорость вращения 29,8 км /с

Земля - третья от Солнца планета. Наклон земной оси к плоскости эклектики 66 3'22''. У Земли есть спутник - Луна. Земля обладает магнитным и электрическим полями. Земля образовалась 4,7 млрд лет назад из рассеянного в протосолнечной системе газопылевого вещества. В составе Земли преобладают: железо (34,6%), кислород (29,5%), кремний (15,2%), магний (12,7%).

 Давление в центре планеты - 3,6*1011Па, плотность около 5,5 плотности воды.

Большую часть поверхности занимает Мировой океан (361,1 млн км², это 70,8%); суша составляет 149,1 млн км² и образует шесть материков и острова. Она поднимается над уровнем мирового океана в среднем на 875 м (наибольшая высота 8848 м – г. Джомолунгма). Средняя глубина океана около 380 м, наибольшая – 11022 м (Марианский желоб в Тихом океане), объем воды 1370 млн км³, средняя соленость 35 г/л. Атмосфера Земли состоит из воздуха - смеси азота (78,1%) и кислорода (21%), остальные - водяной пар, углекислый газ и другие газы.

Положение в Солнечной системе

4.4. Марс

Macca: 6,4*1023 кг (0,107 массы Земли)

Диаметр: 6670 км (0,53 диаметра Земли)

Плотность: 3,95 плотности воды

Температура поверхности: 23 °С на основной поверхности, 150 °С на экваторе.

Длина суток: 24,6229 часа

Расстояние от солнца (среднее): 1,5237а.е. или 228 млн км .

Период обращения: 687 земных суток.

Скорость вращения по орбите 24 км /с.

Марс - бог войны.

Марс - четвертая планета от Солнца, похожая на Землю, но меньше по величине и холоднее. На Марсе имеются глубокие каньоны, гигантские вулканы и обширные пустыни. Вокруг Красной планеты, как еще называют Марс, летают два спутника: Фобос и Деймос. Марс - это следующая за Землей планета, если считать от Солнца, и единственный, кроме Луны космический мир, который уже можно достичь при помощи современных ракет. Для астронавтов это путешествие длиной в четыре года могло бы явиться следующим рубежом в исследовании космического пространства. Вблизи экватора Марса, в районе, называемом Тарсис, расположены вулканы колоссальных размеров. Тарсис - название, которое астрономы дали возвышенности, имеющей 400 км в ширину и около 10 км в высоту. На этом плато расположены четыре вулкана, каждый из которых просто гигант в сравнении с любым земным вулканом. Самый грандиозный вулкан Тарсиса - Гора Олимп, он возвышается над окружающей местностью на 27 км . Около двух третей поверхности Марса представляет собой горную местность с большим количеством кратеров, возникших от ударов и окруженных обломками твердых пород. Вблизи вулканов Тарсиса змеится обширная система каньонов длинной около четверти экватора. Долина Маринер имеет ширину 600 км , а глубина ее такова, что гора Эверест целиком опустилась бы на ее дно. Отвесные скалы высятся на тысячи метров, от дна долины до плато наверху.

Ученые считают, что поверхностные воды хранятся в виде захороненных в грунте ледяных глыб, особенно, в полярных областях.

На Южном и Северном полюсах Марса лежат ледяные шапки. Но этот лед состоит не из воды, а из застывшего атмосферного углекислого газа. Он застывает при температуре минус сто градусов.

В древние времена на Марсе было много воды, по поверхности этой планеты текли большие реки. Состав атмосферы: CO₂(95%), N₂(2,5%), Ar (1,5 - 2%), CO (0,06%), H₂O (до 0,1%); давление на поверхности 5-7 гПа. Всего к Марсу было послано 25 кораблей.

Важные открытия:

• 1605 г.- Иоганн Кеплер доказал, что орбита Марса является эллипсом, в одном из фокусов которого находится Солнце.
• 1636 г.- появляется первый рисунок с изображением поверхности Марса в астрономической книге.
• 1656-1659 гг.- наблюдения дают возможность определить характерные черты поверхности и установить, что период обращения Марса вокруг оси равен примерно 24 часам.
• 1666 г.- Астроном Кассини более точно измерил период обращения Марса вокруг оси, результат равен примерно 24 часам 40 минутам.
• 1704 г.- обнаружены полярные шапки.
• 1777-1783 гг.- Уильям Гершель делает предположение, что полярные шапки представляют собой толстый слой льда и снега.
• 1837 г.- первые подробные карты.
• 1877 г.- открыты спутники Фобос и Деймос.
• 1877 г.- Джованни Скиапарелли описывает сеть из примерно 40 четких линий, проходящих через марсианские пустыни, и дает им название "каналов".
• 1894 г.- Персиваль Лоуэлл строит обсерваторию во Флагстафе, Аризона (США), главным образом для наблюдения Марса. В течениие10 лет он создает серию карт с обширной сетью каналов. Лоуэлл утверждал, что Марс обитаем, а каналы имеют искусственное происхождение.
• 1930 г.- после проведения длительных наблюдений Юджин Антониади отвергает предположение о существовании каналов на Марсе.
• 1965 г.- "Маринер - 4" передает на Землю 21 изображение Марса, на котором видны кратеры, но нет никаких признаков каналов.
• 1971-1972 гг.-"Маринер- 9" передает на Землю 7329 фотографий Марса.
• 20 июля 1976 г.- "Викинг - 1" совершает посадку на Марс, а вслед за ним 3 сентября, на Марс садится "Викинг - 2". Орбитальные комплексы "Викингов", в конечном счете, создают подробные карты большей части поверхности Марса. Посадочные комплексы исследуют почву в местах приземления, не находя никаких признаков жизни, и посылают первые фотографии с Марсианской поверхности.

Положение в Солнечной системе

5. Газовые планеты- гиганты.

5.1. Юпитер

Macca: 1,9*1027кг. (318 массы Земли)

Диаметр: 143760 км . (11,2 раз диаметра Земли)

Плотность: 1,31 плотности воды

Температура границ верхних облаков: 160 °С.

Длина суток: 9,93 часа

Расстояние от солнца (среднее): 5,201а.е., то есть, 778 млн км

Период обращения по орбите (год): 11,86 земных лет

Скорость вращения по орбите: 13,1 км /с.

Ускорение свободного падения: 25,8 м/с²

Юпитер-бог громовержец.

Юпитер - пятая планета от Солнца, самая большая планета Солнечной системы. Юпитер - не твердая планета. В отличие от четырех твердых планет, ближе других расположенных к Солнцу, Юпитер представляет собой газовый шар. Состав атмосферы: H₂(85%), CH₄, NH₃, He (14%). Газовый состав Юпитера очень похож на солнечный. Юпитер - мощный источник теплового радиоизлучения. Юпитер имеет 16 спутников (Адрастея, Метида, Амальтея, Фива, Ио, Лиситея, Элара, Ананке, Карме, Пасифе, Cинопе, Европа, Ганимед, Каллисто, Леда, Гималия), а также кольцо шириной 20000 км , почти вплотную примыкающее к планете. Скорость вращения Юпитера настолько велика, что планета выпячивается вдоль экватора. Кроме того, такое быстрое вращение является причиной очень сильных ветров в верхних слоях атмосферы, где облака вытягиваются длинными красочными лентами. В облаках Юпитера имеется очень большое количество вихревых пятен.

Самое большое из них - так называемое Большое Красное пятно, превосходит по своим размерам Землю.

Большое Красное пятно представляет собой огромных размеров бурю в атмосфере Юпитера, которую наблюдают вот уже 300 лет. Внутри планеты под огромным давлением водород из газа превращается в жидкость, а дальше из жидкости в твердое тело. На глубине 100 км расположен безбрежный океан жидкого водорода. Ниже 17000 км водород, оказывается, сжат настолько сильно, что его атомы разрушаются. И тогда он начинает вести себя, как металл; в этом состоянии он легко проводит электричество. Электрический ток, протекающий в металлическом водороде, создает вокруг Юпитера сильное магнитное поле.

Важные открытия:

• 1664 г.- в Оксфорде Роберт Гук описывает и зарисовывает Большое Красное пятно.
• 1675 г.- первое правильное измерение скорости света, произведенное хронометрами, спутников Юпитера.
• 1932 г.- в атмосфере Юпитера обнаружены метан и аммиак.
• 1951 г.- высказано предположение, что водород на Юпитере обладает свойствами металла.
• 1955 г.- случайное открытие радиоволн, излучаемых Юпитером.
• 1973 г.- первый космический зонд "Пионер - 11", пролетел вблизи Юпитера.
• 1979 г.- встреча "Вояджера" с Юпитером. Обнаружено вращение Большого Красного пятна, обнаружена небольшая система колец, открыты полярные сияния, получены великолепные фотографии Юпитера и всех его спутников.
• 1989 г.- запущен космический зонд "Галилей".
• 1994 г.- столкновение кометы с Юпитером.

Положение в Солнечной системе

5.2. Сатурн

Macca: 5,68*1026кг. (95 массы Земли)

Диаметр: 120420 км (9,46 диаметра Земли)

Плотность: 0,71 плотности воды

Температура верхних облаков:150 °С

Длина суток: 10,54 часа

Расстояние от Солнца: 9,54а.е., то есть, 1427 млн км

Период обращения по орбите: 29,46 земного года

Скорость вращения по орбите: 9,6 км /c

Ускорение свободного падения: 11,3 м/c²

Сатурн - бог земледелия.

Сатурн, шестая от Солнца планета, имеет удивительную систему колец. Из-за быстрого вращения вокруг своей оси шар Сатурна как бы сплюснут у полюсов и раздут вдоль экватора. Скорость ветров на экваторе достигает 1800 км /час, что вчетверо больше скорости самых быстрых ветров на Юпитере. Ширина колец Сатурна 400000 км , но в толщину они имеют всего несколько десятков метров. Внутренние части колец вращаются вокруг Сатурна быстрее, чем наружные. Кольца в основном состоят из миллиардов мелких частиц, каждая из которых обращается по орбите вокруг Сатурна как отдельная микроскопическая луна. Вероятно, эти "микролуны" состоят из водяного льда или из камней, покрытых льдом. Размер большинства из них - около метра, в общем, их размеры колеблются от нескольких сантиметров до десятков метров. В кольцах имеются и более крупные объекты - каменные глыбы и обломки до сотен метров в поперечнике. Щели между кольцами возникают под действием сил тяготения восемнадцати спутников (Гиперион, Мимас, Тефия, Титан, Энцелад и др.), которые вынуждают кольца расщепляться. В состав атмосферы входят: CH₄, H₂, NH₃.

Важные открытия:

• 1610 г.- первое наблюдение Сатурна в телескоп Галилеем. Его телескоп был недостаточно мощным, чтобы разглядеть кольца, и Галилей записал, что Сатурн состоит из трех частей.
• 1633 г.- самая ранняя зарисовка Сатурна.
• 1655 г.- Христиан Гюйгенс открывает Титан.
• 1656 г.- Христиан Гюйгенс сообщает о наличии кольца у Сатурна.
• 1675 г.- Кассини обнаруживает щель в кольцах.
• 1837 г.- Открытие щели астрономом Энке.
• 1876 г.- открытие заметного белого пятна.
• 1932 г.- в атмосфере обнаружены аммиак и метан.
• 1979 г.- сближение "Пионера - 11" с Сатурном.
• 1980 г.- "Вояджер - 1" получает изображения Сатурна и Титанa.
• 1981 г.- полет к Сатурну "Вояджера - 2".
• 1990 г.- наблюдение Сатурна при помощи космического телескопа "Хаббл".

Положение в Солнечной системе

5.3. Уран

Macca: 8,7*1025 кг (14,5 массы Земли)

Диаметр: 51300 км (4 диаметра Земли)

Плотность: 1,27 плотности воды

Средняя температура: 220 °С

Длина суток: 17,23 часа

Расстояние от Солнца (среднее): 19,2а.е., или 2,86 млрд км

Период обращения по орбите (год): 84 года

Скорость вращения по орбите: 6,8 км /c

Ускорение свободного падения: 9 м/c²

Уран-бог неба.

Уран - седьмая от Солнца планета. Состав атмосферы: водород (83%), гелий (15%),метан (2%). Ось вращения Урана наклонена на угол 980. Уран имеет 20 спутников: Миранда, Ариэль, Умбриэль, Титания, Оберон, Корделия, Офелия, Бианка, Крессида, Дездемона, Джульета, Порция, Розалинда, Белинда, Пэк и систему колец. В центре Урана находится ядро, состоящее из камня и железа. Твердой поверхности, как у остальных планет-гигантов, у него нет. Он как бы лежит на боку (угол его наклона девяносто восемь градусов), окруженный узкими темными кольцами диаметром от 10 см до 10м.

 Важные открытия:

• 1690г.-Уран впервые был описан, но в качестве звезды.
• 13 марта 1781г.- Уильям Гершель открыл Уран как планету.
• 1787г.- Уильям Гершель обнаружил два спутника Урана.
• 1977г.- открыты кольца Урана.
• 1986г.- сближение "Вояджера - 2" с Ураном. Открыты новые луны. Когда мимо пролетал аппарат, то Южный полюс планеты был обращен к Солнцу, а Северный не был освящен, и поверхность Урана выглядела ровной, сине-зеленой. После того, как Северное полушарие вышло из зимней ночи, «Хаббл» зафиксировал признаки бурь.

Положение в Солнечной системе

5.4. Нептун

Macca: 1*1026кг (17,2 массы Земли)

Диаметр: 49500 км (3,9 диаметра Земли)

Плотность: 1,77 плотности воды

Температура: 213 °С

Длина суток: 17,87 часа

Расстояние от Солнца (среднее): 30а.е., то есть, 4,5 млрд км

Период обращения по орбите (год): 165 земных лет

Скорость вращения по орбите: 5,4 км /c

Ускорение свободного падения: 11,6 м/c²

Нептун - это предпоследняя планета в солнечной системе. Ее орбита пересекается с орбитой Плутона в некоторых местах. Комета Галилея еще пересекает ее орбиту, в отличие от Плутона. Ее экваториальный диаметр такой же, как и у Урана, хотя расположена она на 1627 млн км дальше Урана (Уран расположен в 2869 млн км от Солнца). Исходя из этих данных, можно сделать вывод, что эту планету не смогли заметить в XVII веке.

 Одним из ярких достижений науки, одним из свидетельств неограниченной познаваемости природы было открытие планеты Нептун путем вычислений "на кончике пера". Уран - планета, следующая за Сатурном, который много веков считался самой из далеких планет, была открыта В. Гершелем в конце XVIII в. Уран с трудом виден невооруженным глазом. К 40-м годам XIX в точные наблюдения показали, что Уран едва заметно уклоняется от того пути, по которому он должен следовать с учетом возмущений со стороны всех известных планет. Таким образом, теория движения небесных тел, столь строгая и точная, подверглась испытанию.

Астрономы Леверье (во Франции) и Адамс (в Англии) высказали предположение, что, если возмущения со стороны известных планет не объясняют отклонение в движении Урана, значит, на него действует притяжение еще неизвестного тела. Они почти одновременно рассчитали, где за Ураном должно быть неизвестное тело, производящее своим притяжением эти отклонения. Они вычислили орбиту неизвестной планеты, ее массу и указали место на небе, где в данное время должна была находиться неведомая планета. Эта планета и была найдена в телескоп на указанном ими месте в 1846г. Ее назвали Нептуном. Нептун не виден невооруженным глазом.

Так, разногласие между теорией и практикой, казалось, подрывавшее авторитет материалистической науки, привело к ее триумфу.

В состав атмосферы входят водород, гелий и метан. Нептун имеет 6 спутников, самый крупный из которых, Тритон, на котором извергаются гейзеры. Остальные спутники активности не проявляют.

Нептун - в римской мифологии бог морей.

Важные открытия:

• 23 сентября 1846г.- открытие Нептуна Иоганном Галле.
• 24 августа 1989г.- "Вояджер - 2" проходит вблизи Нептуна, открывает кольца и 6 спутников. По его данным, эта похожая на Уран планета, такая же холодная и синяя, имеют некоторые отличия. Нептун - тоже шар из водорода, гелия и метана. Но наклон его оси близок к земной, поэтому смена сезонов там не такая резкая, как у его соседа. Здесь бывают мощные бури. Аппарат сфотографировал антициклон, названный Большим Темным Пятном, и быстро летящее облако из кристаллов метана Скутер. Вихри развиваются и стихают годами. Очевидно, их вызывает внутреннее тепло Нептуна.

Сообщение 1.

Все четыре планеты-гиганты образованы газами, как и Солнце, но, в основном, жидкими или застывшими из-за низкой температуры. Они окружены толстой и плотной водородно-гелиевой атмосферой.

Положение в Солнечной системе

6. Плутон

Macca: 1,3*1022кг (0,0022 массы Земли)

Диаметр: 2324 км

Плотность: 2,1 плотности воды

Температура: 230 °С

Длина суток: 6,4 земных суток

Расстояние от Солнца (среднее): между 29,65 а.е. (мин) и 49,28а.е. (макс); (39,4а.е.), на сильно вытянутой эллиптической орбите.

Период обращения по орбите (год): 247,7 лет.

Скорость вращения по орбите: 4,7 км /c

Плутон-бог подземного мира.

Плутон - девятая планета от Солнца, открытая Клайдом Томбо в 1930г. Она состоит, в основном, из камня и льда. Лед на поверхности Плутона состоит из замершего метана и азота с примесями углеводорода. Этим он отличается от каменных планет и газовых гигантов. Ученые его считают особым телом солнечной системы и называют ледяным планетезималем. Такие планеты формировались, вероятно, в поясе Койпера - области за орбитой Нептуна. Оттуда большинство из них засасывалось газовыми гигантами во внутреннюю часть Солнечной системы.

Некоторые из них при столкновениях разбивались или превращались в спутники планет. Другие выбрасывались еще дальше, на периферию, где образовали облако Оорта или становились кометами. (4).

Астрономы не исключают, что один из планетезималей стал Плутоном. Приближаясь к светилу, Плутон нагревается и окутывается атмосферой. Удаляясь, он остывает до -238 С. При такой температуре вся атмосфера его превращается в лед и снег на его поверхности. У Плутона существует спутник или планета-близнец Харон. Слой атмосферы на Плутоне очень тонок. Плутон в греческой мифологии - бог подземного мира.

Важные открытия:

• 1877 г.- первые поиски (США).
• 1905 г.- тщательные фотопоиски Лауэлла и Флагстафе, Аризона (США).
• 1919 г.- поиски при помощи большого телескопа в Маунт-Уилсон, Калифорния (США).
• 1930 г.- в январе Томбо открывает Плутон. Сообщение об этом было сделано 13 марта 1930года.
• 1978 г.- в обсерватории Военно-морских сил США открыт спутник Плутона, Харон.
• 1991 г.- космический телескоп "Хаббл" получает четкие изображения Плутона и Харона.

Положение в Солнечной системе

7. 2003 UB313

Найдена 10-я планета Солнечной системы. У нее странная орбита. Международное астрономическое общество подтвердило открытие десятой планеты Солнечной системы.

Она находится от Солнца на большем расстоянии, чем Плутон (в 2 раза) который ранее считался самой внешней планетой нашей системы.

Новая планета, которую наблюдали астрономы в Калифорнии и на Гавайских островах, пока имеет временное название 2003 UB313. Ее обнаружили еще в 2003 году, однако только сейчас удалось подтвердить, что это небесное тело является планетой.

Как указывает научный обозреватель Би-би-си Дэвид Уайтхаус, со времени открытия Нептуна в 1846г. эта планета стала самым крупным небесным телом, обнаруженным астрономами в Солнечной системе.

“Теперь мир знает, что Плутон не уникален. Есть и другие Плутоны, которые находятся на задворках Солнечной системы, где их трудно найти”, - Дэвид Рабинович, астроном.

Диаметр планеты составляет примерно три тысячи км . Она сложена, в основном, из горных пород и льда. Астрономы полагают, что в какой-то момент истории планеты гравитационное воздействие Нептуна выбросило ее на орбиту, повернутую на 44 градуса к плоскости эклиптики. В настоящее время планета находится на расстоянии 97 астрономических единиц от Солнца.

Нашли новую планету Майкл Браун из Калифорнийского технологического института, Чад Трухильо из обсерватории “Джемини” и Дэвид Рабинович из Йельского университета. В интервью Би-би-си Рабинович сказал: “Это удивительный день и удивительный год. 2003 UB313, возможно, больше Плутона. Она менее ярка, чем Плутон, но находится в три раза дальше, чем он”.

Чад Трухильо рассказал Би-би-си: “Мне страшно повезло быть одним из тех, кто совершил это замечательное открытие. Спектральные пробы, полученные в обсерватории Gemini, особенно интересны, потому что свидетельствуют о том, что поверхность этой планеты очень напоминает поверхность Плутона.

Другие планетные системы

Солнце не единственное светило, окруженное планетами. В октябре 1995г. астрономы обнаружили, что вокруг звезды с названием 51 Пегаса, вращается планета, которая по массе примерно вдвое меньше Юпитера. Потом было открыто еще более 20 планетных систем. Ученые считают, что множество звезд имеют такие системы.

Но наблюдать их непосредственно нельзя, так как трудно найти. Для нас они слишком близки к своим светилам и теряются в их сиянии. Ученые открывают планеты, следя за особенностями движений звезд, точнее — за изменениями их цвета, связанными с эффектом Доплера. Эти изменения вызваны тем, что планеты вращаясь вокруг звезды, своим притяжением заставляет её слегка смещаться вперед – назад. Чтобы современные телескопы смогли обнаружить такие колебания, они должны быть достаточно велики, поэтому, пока речь идет лишь об очень массивных планетах, находящихся рядом со светилами, более чувствительные приборы позволяют выявить планеты и размером с нашу Землю.

Обнаруженные планетные системы не похожи на нашу планету. В солнечной системе маленькие планеты вроде Земли кружатся вблизи Солнца, а такие гиганты, как Юпитер — гораздо дальше от него. В других планетных системах гиганты держатся рядом со светилом. Возможно, в ходе развития этих систем какое-то событие сдвинуло крупные планеты поближе к их звездам.

В любом случае астрономы надеются обнаружить небесные тела, напоминающие Землю. Не исключено, что на схожих с ней планетах обнаружится жизнь.

Сравнение планет солнечной системы с другими планетными системами.

Как выглядят планеты другой системы? Пока открыты только гиганты по массе сравнимые с Юпитером.

Ученые считают, что эти небесные тела похожи на него — тоже окружены облачными поясами и усеяны воронками вихрей.

Рис.2. Схема «Сравнение планет»

На схеме слева изображены несколько известных планетных систем рядом с нашей Солнечной системой. Например, у звезды «70 Девы» планета, в шесть раз массивнее Юпитера, находится от светила на таком же расстоянии, что и наш Меркурий. Возможно, что эти системы формировались не так, как наша Солнечная система.

Библиографический список

1. Горлова, Л.А. Нетрадиционные уроки 7-11 Л.А. Горлова. - М.: ВАКО, 2001.
2. Дайджит, Р. Атлас Вселенной / Р. Дайджит. — И., 2001
3. Касьянов, В.А. Физика. 10: учебник для общеобразовательных. учреждений / В.А. Касьянов. — 5-е изд., доработанное. — М: Дрофа, 2003.
4. Кэрол Варли, География: энциклопедия / Варли Кэ­рол. - М.: РОСМЭН, 1998.
5.  5. Мякишев, Г.Я. Физика. 11: учебник для общеобразовательных учреждений / Буховцев Б.Б. - М.: Просвещение, 2001.
6. Ненашева, Ю.И. Предметная неделя физики в шко­ле / Ю.И. Ненашева. - Ростов-на-Дону: Феникс, 2006.
7. Орлов, В.А. Физика в таблицах 7-11 / В.А. Ор­ лов. - М.: Дрофа, 2001.
8. Семке, А.И. Уроки физики. 9: развернутое планирование / А.И. Семке. - Я.: Академия развития, 2004
9. Энциклопедия для детей. — М.: Аванта+, 1995.
10. С.Л. Островский, Д.Ю. Усенков «Как сделать презентацию к уроку». — М.: Первое сентября, 2011 г.