Разработка урока по астрономии "Расстояние до звезд. Основные характеристики звезд"
учебно-методический материал по астрономии (10 класс)

Открытый урок по астрономии в 10 классе по теме «Расстояние до звезд. Основные характеристики звезд».

1 этап. Орг.момент (учитель проверяет готовность класса к учебному занятию). (1 мин.)

Учитель: Известный советский астрофизик И. С. Циолковский писал: "Если поставить наивный детский вопрос, какие из космических объектов являются самыми «главными», я, не колеблясь отвечу: звезды. Почему? Ну, хотя бы потому, что 97 % вещества в нашей Галактике сосредоточенно в звездах»

2 этап. Мотивация к учебной деятельности.(2 мин.)

Учитель: О чем же сегодня пойдет речь?

Ученики: О звездах.

Учитель: Для чего человеку изучать звезды?

Ученики предлагают свои варианты.

Учитель: Человека всегда тянуло к звездам. Их блеск завораживает. Изучение звезд позволяет нам больше узнать о том мире в котором мы живем. Сегодняшний урок позволит вам понять как разнообразен мир звезд.

3 этап. Актуализация знаний. (3 мин.)

Учитель: Для начала давайте вспомним что такое планета, и что такое звезда? В чем их главные различия? Для этого мы заполним таблицу.

Ученики распределяют высказывания на два столика. Затем даем общее определение планеты и звезды, записывают определения в конспекты.

4 этап. Изложение нового материала. (15 мин.)

Мысли о том, что звезды – это далекие Солнца, высказывались еще в глубокой древности.  Однако долгое время оставалось неясным, как далеко они находяться от Земли.

Для определения расстояний до звезд астрономы измеряют годичный параллакс, который связан с орбитальным движением Земли вокруг Солнца.   Расстояние от Земли до звезды определяется из прямоугольного треугольника CBS:

r = 1a.е./sinp ( т.к углы очень маленькие мы синус заменяем на значение самого угла)

Годичным параллаксом звезды p называют угол, под которым со звезды можно было бы видеть большую полуось земной орбиты (равную 1 а.е.), перпендикулярную направлению на звезду.

Расстояние до ближайшей звезды параллакс которой 0,75” составляет 270000 а.е.

Так как расстояния до звезд бывают очень большими астрономы применяют другие единицы измерения такие как парсек и световой год.

Парсек – это такое расстояние, на котором параллакс звезд равен 1”. (Пар- от слова параллакс, сек – от секунда)

Световой год – это такое расстояние, которое свет, распространяясь со скоростью 300000 км/с, проходит за год.

• 1 пк(парсек)=3,26 светового года=206265 а.е=3*1013 км

После того как астрономы получили возможность определять расстояния до звезд, выяснилось, что звезды, находящиеся на одинаковом расстоянии, могут отличаться по видимой яркости. Т.е. они имеют различную светимость. Какая звезда нам кажется наиболее яркой? (Солнце) Почему? (Потому что находится близко к нам).

Греческий астроном Гиппарх в II ст. до н.э. разделил все звезды по яркости на 6 классов — 6 звездных величин.  Самые яркие звезды были названы звездами 1-й звездной величины, а самые слабые, которые едва видно на  небе,  — 6-й (Слайд 5).

Английский астроном Норман Погсон дополнил определение звездной величины еще одним условием: звезды 1-й звездной величины должны быть в 100 раз ярче звезд 6-й величины. (Слайд 6)

Обозначают видимую звездную величину буквой m. Для  видимой и абсолютной звездных величин одной и той же звезды отношение яркостей будет выглядеть так:

I/I0=2,512M-m

За стандарт выбрали Полярную звезду, которая  имеет звездную величину m = +2m. Относительно этого стандарта самые слабые звезды, которые еще можно увидеть невооруженным глазом, имеют звездную величину  +6m. (Слайд 8)

Если разность видимых звездных величин равна 1, то отношение их яркостей ≈2,5.

Рассмотрев следующие таблицы, ответьте, пожалуйста на следующие вопросы:

1. Какая из представленных в таблице звезд имеет наибольшую видимую звездную величину?
2. Какая наименьшую?
3. У какой из звезд наибольшая абсолютная звездная величина?
4. У какой наименьшая?
5. Назовите абсолютную звездную величину Сириуса и Солнца.
6. Во сколько раз светимость Ригеля больше светимости Солнца?
7. По результатам этих двух таблиц охарактеризуйте Бельтельгейзе.

Всю информацию о звездах можно получить только на основе исследования приходящего от них излучения.

Спектры звезд – это их паспорт с описанием всех звездных закономерностей. По спектру звезды можно узнать ее светимость, расстояние до звезды, температуру, размер, химический состав ее атмосферы, скорость вращения вокруг оси, особенности движения вокруг общего центра тяжести.

Температуру наружных слоев звезды, от которых приходит излучение, определяют по распределению энергии в непрерывном спектре. Длина волны, на которую приходится максимум излучения, зависит от температуры излучающего тела. (Каждый цвет имеет свою длину волны, по-разному нагретые тела имеют разный цвет). По мере увеличения температуры положение максимума смещается от красного к фиолетовому концу спектра. Количественно эта зависимость выражается законом Вина: λmax=0,29/T

По ряду характерных особенностей спектров звезды разделили на 7 спектральных классов, которые обозначили буквами латинской азбуки: О, B, A, F, G, K, M.

Порядок спектров можно запомнить по терминологии: = Один бритый англичанин финики жевал как морковь.

Между каждыми двумя классами введены подклассы, обозначенные цифрами от 0 до 9.

Солнце по физическим параметрам относится к средним звездам — оно имеет среднюю температуру, среднюю светимость и т. д.

Астрономы решили проверить, много ли в космосе таких звезд, как наше Солнце. Для этой цели Э. Герцшпрунг (1873—1967) и Г. Рессел (1877—1955) предложили диаграмму, на которой можно обозначить место каждой звезды, если известны ее температура и светимость. Ее назвали диаграмма спектр-светимость, или диаграмма Герцшпрунга-Рессела. Она имеет вид графика, на котором по оси абсцисс отмечают спектральный класс или температуру звезды, а по оси ординат — светимость.

Сейчас мы с вами попытаемся построить эту диаграмму, используя некоторые звезды.

Ученики: по светимости и спектральному классу распределяют звезды. (найти таблицу, вырезать и раздать звезды)

Учитель: В результате мы обнаружили, что звезды не заполняют все поле, а образуют несколько групп, названных последовательностями. Наиболее многочисленной (примерно 90% всех звезд) оказалась главная последовательность, к числу звезд которой принадлежит наше Солнце. Самую высокую светимость имеют наиболее горячие звезды, а по мере уменьшения температуры светимость падает. Красные звезды малой светимости получили название красных карликов.

7.этап Рефлексия. Подведение итогов урока.

Учитель: Мы сегодня много говорили о звездах и том, какими разными они бывают. Теперь, чтобы визуализироать их разнообразие и масштабы мы посмотрим видео (включить видео масштабы вселенной).

Рассмотрев следующие таблицы, ответьте, пожалуйста на следующие вопросы:

1. Какая из представленных в таблице звезд имеет наибольшую видимую звездную величину?
2. Какая наименьшую?
3. У какой из звед наибольшая абсолютная звездная величина
4. У какой наименьшая?
5. Назовите абсолютную звездную величину Солнца.
6. Во сколько раз светимость Ригеля больше светимости Солнца?
7. По результатам этих двух таблиц охарактеризуйте Бельтельгейзе.