Познавательно-развивающее интегрированное мероприятие (физика + химия + астрономия) «Сказка о Б2ФХ, доказавших, что мы - инопланетяне»
методическая разработка (физика, 10 класс) по теме

Познавательно-развивающее интегрированное мероприятие (физика + химия + астрономия)

«Сказка о Б2ФХ, доказавших, что мы - инопланетяне»

Авторы разработки мероприятия: учителя МБОУ «Лицей №4» г.Воронежа -  учитель химии Шевченко Алла Вячеславовна, учитель физики Ветохина Татьяна Николаевна.

Цели мероприятия:

1. Повышение уровня развития учащихся, активизация их умственной деятельности.
2. Мотивация учащихся к изучению физики и химии: создание атмосферы заинтересованности.
3. Формирование у учащихся понятий, которые изучают науки – астрофизика, космохимия, ядерная астрохимия, демонстрация их взаимосвязи.
4. Показать важность изучения химического состава звезд при решении общенаучных проблем, таких, как происхождение химических элементов, эволюция звезд, происхождение и развитие Вселенной.
5. Развитие индивидуальных способностей учащихся, приобретение ими навыков публичных выступлений.
6. Формирование у учащихся интегративных умений проводить сравнительный анализ, устанавливать причинно-следственные связи, синтезировать и обобщать знания по предметам: “химия”,  “физика”, “астрономия”,грамотно пользоваться химическими и физическими языками.
7. Активизировать творческую деятельность учащихся, способствовать развитию у них коммуникативных качеств.

Оформление зала: стенгазеты на тему космоса(“Мечты о космосе”, “Хроника космической эры”, “Личности космического масштаба”, “Дело техники”, “Астрономия”, “Астрофизика и космология”, “Космическая биология и медицина”, “Взгляд из космоса”, “Школьникам о космосе”, “Космическая лирика”), экран, на котором с использованием ИКТ  выводятся фотографии ученых, диаграмма Герцшпрунга-Рассела, определения основных понятий, рассматриваемых в ходе мероприятия, снимки крабовидной туманности, сброшенной оболочки сверхновой звезды Симеиз, гравитационной модели Земли, космического аппарата-спутника GOCE и др.

     Мероприятие готовят учителя физики и химии совместно с учащимися 8-10классов.

Ход мероприятия.

Действующие лица.

1. Писатель, автор научных сказок и научно-фантастических романов Ник. Горькавый.
2. Королева Никки.

3,4. Любознательные дети: Галатея и Андрей.

5-8. 1-й Астрофизик;

       2-й Астрофизик;

      3-й Астрофизик;

       4-й Астрофизик.

9,10. 1-й Физик-ядерщик;

         2-й Физик-ядерщик.

11. Астроном-наблюдатель.

12.  Астроном-теоретик.

13-16.  1-й Космохимик;

            2-й Космохимик;

            3-й Космохимик;

            4-й Космохимик.

17-20.  1-й Специалист по ядерной астрохимии;

            2-й Специалист по ядерной астрохимии;

            3-й Специалист по ядерной астрохимии;

            4-й Специалист по ядерной астрохимии.

21. Радиоастроном

     Звучит завораживающая музыка(космическая тематика), на экране демонстрируется звездное небо.

     Писатель, автор научных сказок и научно-фантастических романов Ник. Горькавый:

     Вы слышите звуки атмосферы Земли. Эти сигналы зарегистрированы земными радиотелескопами. Если бы во времена М.Фарадея, заложившего в середине XIX века основы учения об электромагнетизме, какая-то цивилизация проводила поиски братьев по разуму, прослушивая электромагнитный эфир, то можно быть уверенным, что в районе Солнечной системы никаких признаков земной цивилизации не обнаружила бы.

     Электромагнитный эфир в наши дни настолько насыщен искусственными радиоизлучениями, что Международному союзу электросвязи пришлось “наводить порядок”, строго распределяя частотные диапазоны между различными потребителями.

     Послушайте(слышатся звуки атмосферы Земли), эти звуки действительно похожи на передачи от далеких цивилизаций, хотя они вполне земного происхождения. Данные звуки складываются из радио- и телевизионных сигналов, излучения сотовых телефонов, а также, шумов, производимых самолетами, аэродромами и прочим.

    Я – писатель. Зовут меня Ник. Горькавый. А вы знаете, что звезды могут “падать сами в себя”? Или, что звуковые волны существовали в космосе 13,7 млрд. лет назад, примерно через 5минут после Большого Взрыва. Или, например, что мы – инопланетяне? Герои моих научных сказок и научно-фантастических романов – королева Никки (она девочкой жила на астероиде, потеряв родителей в космической катастрофе) и любознательные дети – Галатея и Андрей. Они знают еще и не такое. И находят ответы на самые каверзные вопросы, открывая бескрайний и увлекательный мир науки. Сегодня они пришли к вам, ребята, чтобы рассказать научную «Сказку о Б2ФХ, доказавших, что МЫ – ИНОПЛАНЕТЯНЕ».

     Писатель Ник.Горькавый представляет королеву Никки и любознательных детей Галатею и Андрея.

     Галатея: «Сказка о Б2ФХ , доказавших, что мы – инопланетяне» – тут какая-то ошибка. Как можно доказать, что мы – инопланетяне, если мы – земляне!

     Королева Никки: Я выросла на астероиде под присмотром искусственного сверхинтеллекта, а потом попала в человеческое общество как жук в муравейник. Но я уже абсолютно акклиматизировалась и познакомилась с научными открытиями землян, связанными с космосом.

     Ну что ж, давайте разберемся в Б2ФХ. Но сначала нужно вспомнить кое-что из биологии и химии. Человек и животные на 15% состоят из водорода, а на 85% из кислорода, углерода, азота, серы, фосфора, кальция, железа и других элементов. В почве, воде, растительности их можно найти около сотни. Эти элементы несложно проанализировать.

     (На экране появляется схема «Классификация элементов в организме человека по распространенности и полезности»(приложение)).

     Тело человека состоит из 81 элемента – 4 основных (C, H, O, N), 8 макроэлементов, содержащихся в относительно больших количествах (Ca, Cl, F, K, Mg, Na, P, S) (основные и макроэлементы составляют 99% массы тела) и 69 микроэлементов(напомним, что к настоящему времени на Земле физики обнаружили 92 элемента).

     Микроэлементы – это это группа химических элементов, которые содержатся в организме человека в очень малых количествах, в пределах 10-3 – 10-12 % (при этом микроэлементы с содержанием ниже 10-5% иногда называют ультрамикроэлементами).

     По степени полезности для организма человека макро-микроэлементы можно разбить на следующие группы:

• Эссенциальные (жизненно-важные) – это все структурные элементы (H, O, N, C, Ca, Cl, F, K, Mg, Na, Р, S) + 8 микроэлементов (Cr, Cu, Fe, I, Mn, Mo, Se, Zn) – всего 20 шт.
• Условно-эссенциальные (жизненно-важные, но вредные в определеннных дозах) микроэлементы (Ag, Al, Au, B, Br, Co Ge, Li, Ni, Si, V) – 11 шт.
• Условно-токсичные микроэлементы и ультрамикроэлементы (As, Ba, Be, Bi, Cd, Ce, Cs, Dy, Er, Eu, Ga, Gd, Hf, Hg, Ho, In, Ir, La, Nd, Nb, Os, Pb, Pd, Pr, Pt, Rb, Re, Rh, Ru, Sb, Sc, Sm, Sn, Sr, Ta, Tb, Te, Th, Tc, Tl, Tm, U, W, Y, Yb, Zr) – всего 50шт.

    Считается, что ртуть (Hg) вредна для человека в любом количестве, поэтому ее можно назвать (безусловно) токсичным элементом.

     А из чего состоят звезды? Каким образом узнать их состав?

     Галатея (удивленно): Как узнать состав того, до чего нельзя даже дотянуться?

     Королева Никки: Тогда давайте обратимся за помощью к ученым: астрофизикам, астрономам-наблюдателям, астрономам-теоретикам, физикам-ядерщикам, астрохимикам.

     1-й Астрофизик: До XIX века считали, что определить состав звезд в принципе невозможно. Но в 1814 году немецкий физик Йозеф Фраунгофер обнаружил в спектре солнечного света темные линии – признаки наличия в атмосфере Солнца  знакомых элементов – водорода, кальция, натрия, железа – и еще одного, неизвестного на Земле. Этот элемент назвали гелием в честь греческого бога Солнца Гелиоса.

     1-й Специалист по ядерной астрохимии: В первой половине 20-го столетия физики, астрономы, астрофизики путем обобщения экспериментальных данных по спектрам светового излучения небесных объектов установили, что химический состав вещественной части материи во всей Метагалактике идентичен. Везде одни и те же химические элементы, известные землянам по таблице Менделеева. «Вселенское» единство вещества означало, что она либо имеет один и тот же источник, либо возникает всюду по одним и тем же законам.

     2-й Астрофизик: Действительно, к началу XX века ученые считали, что химический состав Солнца и Земли похож. Так полагал и Генри Рассел, крупнейший астроном и знаток эволюции звезд, один из создателей диаграммы Герцшпрунга-Рассела, которая демонстрирует изменение светимости и спектра звезд с их возрастом.

(На экране демонстрируется портрет Генри Рассела и диаграмма Герцшпрунга-Рассела)

     2-й Специалист по ядерной астрохимии: На диаграмме Герцшпрунга-Рассела звезды образуют отдельные группировки, имеуемые последовательностями. Самая густо населенная из них – главная последовательность – включает в себя около 90% всех наблюдаемых звезд (в том числе и наше Солнце).

    Справа над нижней частью главной последовательности располагается ветвь гигантов, объединяющая преимущественно красные звезды большого размера, светимость которых в десятки и сотни раз превосходит солнечную. Среди этих ярких звезд - звезда α Большой Медведицы.

     К звездам – сверхгигантам принадлежит, например, Полярная звезда. А внизу, в области высоких температур и низких светимостей, располагаются крошечные белые карлики – это так называемые вырожденные звезды.

     Цвет звезды зависит от ее температуры: чем звезда горячее, тем она голубе. Датский астроном Эйнар Герцшпрунг обнаружил, что голубые звезды в каждом скоплении имеют самую высокую яркость, а среди красных звезд можно выделить слабые и сравнительно яркие. В 1913 году американский астроном Генри Рассел сопоставил светимость различных звезд с их спектральными классами. С тех пор сходные по своему значению диаграммы цвет-светимость температура-светимость часто называют диаграммами Герцшпрунга-Рассела.

     3-й Астрофизик: В 1925 году к Расселу пришла молодая девушка Сесилия Пейн (в замужестве Пейн-Гапошкина). Ей удалось по спектру рассчитать количественный состав элементов Солнца Она сообщила знаменитому астроному, что, по ее вычислениям, на Солнце, в отличие от Земли, водорода в миллион раз больше, чем других элементов. Значит, на самом деле Солнце состоит в основном из водорода.

     Профессор ответил Сесилии что-то вроде: «Дорогая, выбросьте эту глупость из головы! »

     (На экране демонстрируется портрет Сесилии Пейн-Гапошкиной).

     Галатея: Неужели Рассел проверил расчёты Сесилии и нашёл ошибку?

     1-й Космохимик: Нет. Просто многие полагают, что они и без всяких расчётов знают истину, но им частенько приходится расплачиваться за самомнение. Так случилось и с Расселом: спустя несколько лет ему пришлось публично признать, что Сесилия права: звёзды состоят в основном из водорода.

     4-й Астрофизик: К тому времени английский астрофизик Артур Эддингтон уже предположил, что из водорода в звездах образуется гелий. То есть звёзды – термоядерные реакторы, работающие на водороде. А поскольку практически вся масса видимой Вселенной сосредоточена в звёздах, стало понятно, что основной её элемент – водород. Вероятно, во всех доступных нашему наблюдению звездах преобладает водород, но содержанием других элементов звезды очень сильно различаются: в некоторых звездах обнаружено такое высокое содержание отдельных элементов по сравнению с обычными звездами, что их даже так и принято называть в астрофизике: «магниевые», «кремниевые», «железные», «стронциевые», «углеродные» звезды. Не так давно обнаружены даже «литиевые» и «фосфорные» звезды. Эти таинственные различия в составах звезд еще ждут объяснения.

      (На экране появляется таблица «Химический состав звезд (относительные числа атомов)» (приложение)).

     В данной таблице приведены лишь примерные числа, но существуют звезды, имеющие повышенное содержание того или иного элемента.

Внимательно слушавший Андрей спросил: Откуда же на водородно-гелиевом Солнце появились элементы тяжелее гелия, например те, из которых состоит человек?

     Королева Никки: Очень хороший и точный вопрос. Но ответа на него долго не могли найти. Давайте вновь послушаем ученых.

     1-й Физик-ядерщик: Физик Георгий Гамов полагал, что все без исключения химические элементы возникли в момент зарождения Вселенной. С именем Георгия Антоновича Гамова связана одна из самых ярких и грандиозных астрофизических теорий – концепция Большого Взрыва, или теория горячей Вселенной. Гамов был первым, кому удалось соединить космологию с физикой микромира. Поражающая воображение картина взрывающейся, разлетающейся Вселенной, где в раскаленном котле ядерных реакций рождаются химические элементы, сначала казалась дерзкой, затем – убедительной, а сегодня она стала хрестоматийной.

     Астроном-теоретик: Астроном Фред Хойл высказывался против теории Гамова и в 1946 году предположил, что образование тяжелых элементов (нуклеосинтез) идет внутри звезд. Он считал,что в их недрах может быть такая высокая температура, при которой вступать в термоядерную реакцию станет даже гелий, и тогда три его ядра соединяются в одно ядро углерода.

(На экране демонстрируется текст:

Первый этап жизни звезды:

41Н→4Не

Синтез углерода и кислорода:

34Не→12С

44Не→16О)

Обосновать свою гипотезу Хойлу удалось лишь с соавторами, которыми стали астроном-наблюдатель Маргарет Бербидж, ее муж, астроном-теоретик Джеффри Бербидж, и физик-ядерщик Уильям Фаулер. В 1957 году они опубликовали ставшую знаменитой статью «Синтез элементов в звездах», после которой их стали упоминать по первым буквам фамилий: Б2ФХ.

     (На экране демонстрируется фотография, на которой авторы статьи «Синтез элементов в звездах» запечатлены вместе).

     2-й Космохимик: Б2ФХ, показали, что в массивных звездах не только из гелия получаются углерод и кислород, но и углерод превращается в неон, натрий и магний. С ростом температуры центра звезды от обычных десяти-двадцати миллионов градусов (примерно такая температура в середине нашего Солнца) до трех миллиардов градусов начинают сливаться ядра более тяжелых элементов, и каждая реакция добавляет звезде энергии. При «горении» кремния возникают самые прочные ядра железа. Они уже не горят, и в центре звезды начинает расти железная сердцевина. Давление внутри достигает такой огромной величины, при которой один кубический сантиметр сжатого звездного железа весит целую тонну. И в какой-то момент его ядра не выдерживают и начинают «крошиться» - снова распадаются на ядра гелия. Обратный процесс идет с затратой энергии, но у звезды ее накопилось очень много.

     (Определение понятия «термоядерная реакция» проецируется на экране, также демонстрируется механизм термоядерной реакции превращения водорода в гелий – протон –протонная ядерная реакция).

     2-й физик ядерщик: Термоядерная реакция – ядерная реакция синтеза легких атомных ядер (легче ядер железа) в более тяжелые. Протекает с выделением большого количества энергии. Ядро теряет прочность и под действием самогравитации «рушится» внутрь звезды. При этом высвобождается огромное количество уже не термоядерной, а гравитационной энергии – и звезда после «падения самой в себя» взрывается.

     Астроном-наблюдатель: С гигантским ускорением – в десятки тысяч раз большим, чем испытывает снаряд при выстреле из пушки,- звезда сбрасывает оболочку, одновременно сжимая раскаленную железную сердцевину в нейтронную звезду или черную дыру. На небе вспыхивает новая звезда с колоссальной светимостью, или сверхновая – так астрономы называют взорвавшиеся светила: в нашей Галактике каждые несколько десятилетий вспыхивает очередная сверхновая. Она сияет настолько ярче обычных звезд, что бывает видна даже днем! Оболочка, покинувшая сверхновую, образует расширяющее облако – туманность. Так, сверхновая, засиявшая на небосводе в 1054 году, сегодня уже погасла, но осталась порожденная ею Крабовидная туманность.

     (Слова астронома-наблюдателя комментируются на экране: появляются определения понятий «Сверхновая»; «Нейтронная звезда»; «Черная дыра»; демонстрируется фотография сброшенной оболочки сверхновой звезды Симеиз 147 спустя 40 тыс. лет после взрыва; на экран проецируются снимки Крабовидной туманности спустя 950 лет после взрыва сверхновой, вспышку от которого заметили на Земле в 1054 году).

     Сверхновая – массивная звезда, взорвавшаяся из-за нестабильности реакции термоядерного синтеза. Взрыв сбрасывает внешнюю оболочку, оставляя на месте сверхновой нейтронную звезду или черную дыру.

     Нейтронная звезда – тело размером в 20-30 км, состоящее из нейтронов и окруженное тонкой оболочкой из атомов железа и никеля. Средняя плотность нейтронной звезды в несколько раз превышает плотность атомных ядер.

     Черная дыра – массивный объект, тяготение которого не дает улететь с его поверхности никаким излучениям.

     3-й специалист по ядерной астрохимии: Отличить черную дыру от нейтронной звезды, если ее излучение не наблюдается, очень трудно. Поэтому о существовании черных дыр часто говорят предположительно. Тем не менее открытие массивных несветящихся тел ( с массами в несколько масс Солнца) – серьезный аргумент в пользу их существования.

     (На экране приводятся значения минимальных скоростей, необходимых для того, чтобы тело или излучение могло покинуть звезды различных типов, а также схема черной дыры).

     4-й специалист по ядерной астрохимии: Дейтерий, литий, бериллий, бор при высокой температуре, существующей внутри звезд, очень быстро реагируют с водородом и мгновенно разрушаются. Эти элементы в мироздании «варятся» в холодных «кухнях», возможно, на поверхности звезд в звездный атмосферах, где возникают мощные электрические и магнитные поля, ускоряющие частицы до сверхвысоких энергий.

( На экране появляется текст:

Термоядерный синтез:

n + p → D +γ,

D + p → 3He + γ,

2 3He → 4He + 2H + γ,

3He + 4He → 7Be + γ,

7Be + ē → 7Li + v

Здесь использованы общепринятые обозначения: n для нейтрона, р для протона, D для дейтерия, γ для фотона, v для нейтрино и т.д.

Нейтрино – элементарная частица с очень малой массой. Нейтрино крайне слабо взаимодействует с веществом и поэтому легко проникает сквозь его толщу, например свободно проходит сквозь Землю или сквозь Солнце. Поэтому зарегистрировать нейтрино очень сложно).

     Звездные «фабрики», где создаются элементы, ставят перед учеными странные загадки, связанные с таинственными частицами нейтрино. Ученые начинают подозревать, что роль этих неуловимых частичек-прираков далеко не так безразлична, как это казалось совсем недавно. Выяснилось, что возможны такие ядерно-химические процессы, при которых большая часть энергии, образующаяся в звезде, уносится не в виде излучения, а только с нейтрино, потому что эти частицы обладают удивительной способностью проникать через огромные толщи вещества, не задев ни одного атома.

     Но для звезды это означает катастрофу. Звезда существует в состоянии равновесия благодаря давлению звездного газа и световому давлению, которые уравновешивают силы тяготения. Если же энергия начинает уноситься из внутренности звезды только с нейтрино, которые пронизывают толщи звездных тел без сопротивления, со скоростью света, то звезда мгновенно будет сжата силами гравитационного притяжения.

      Быть может, так и образуются пока непостижимые звезды – белые карлики, плотность вещества в которых может достигать многих тысяч тонн на 1 см3. Быть может, такие процессы дают начало и тем гигантским катастрофам, при которых рождаются Сверхновые звезды.

      Но нет сомнения, что и эта, одна из величайших тайн природы, будет разгадана. Мы узнаем и тайну запасов водорода в звездах и в мировом пространстве, будут найдены процессы, ведущие к его образованию и к образованию «молодых» водородных звезд.

      Вопрос о появлении Сверхновых звезд а мироздании исключительно важен. Должна быть решена загадка, как рождается такое колоссальное количество энергии, которое способно разметать звезду и превратить ее в туманность.

     3-й космохимик: В момент взрыва сверхновой в ядра железа вбиваются дополнительные протоны и нейтроны. Так образуются ядра элементов тяжелее железа: вольфрама, золота, урана и других.

Сброшенная оболочка звезды движется в космосе со скоростью в тысячи километров в секунду. Она наталкивается на водородные облака, которые еще не успели стать звездами, и рассеивает в

них тяжелые химические элементы – от углерода до урана. Одновременно ударная волна звездного взрыва сжимает холодное водородное облако, и оно начинает разогреваться, рождая юную звезду.

В результате у умирающих светил появляются «дети». Звезды-«родители» сжигают свой водород и взрываются, порождая звезды нового поколения. Звезды-«дети» получают в наследство углерод, кислород, кремний и железо, а значит, они способны создавать твердые планеты и биологическую жизнь.

     Королева Никки: Наше Солнце – тоже звезда-«ребенок» (звезда второго поколения). Его масса слишком мала, чтобы возникли кислород и металлы. Но они уже попали в Солнечную систему в виде подарка от массивных «родительских звезд».

     Андрей: Постой! Ты хочешь сказать, что все вокруг нас и мы сами состоим из такого звездного материала? И ученые согласны с королевой Никки?

     1-й космохимик: Согласны. За исключением водорода и гелия, остальные химические элементы, образовавшие и планеты, и наши тела, прилетели из других звездных систем. Астрономы и космохимики, тщательно изучив тело человека, пришли к выводу, что мы – дети не одной звезды, а как минимум трех. Они когда-то взорвались и выбросили так нужные нам химические элементы.

     Андрей: А я знаю, что судьба звезды целиком зависит от размера, а точней от массы. Чтобы лучше представить себе массу звезды, можно привести такой пример. Если положить на одну чашу весов 333 тысячи земных шаров, а на другую Солнце, то они уравновесят друг друга. В мире звезд наше Солнце середнячок. Оно в 100 раз уступает по массе самым крупным звездам и  раз в 20 превосходит самые легкие: приблизительно как от кита (15 тонн) до кота (4 кг).

      Но звезды – не млекопитающие, их физические свойства гораздо сильнее зависят от массы. Сравнить хотя бы температуру: у кита и кота она почти одинаковая, а у звезд различается в десятки раз: от 2000 кельвинов у карликов до 50000 у массивных звезд. Еще сильнее – в миллиарды раз различается мощность их излучения. Именно поэтому на небе мы легко замечаем далекие гигантские звезды, а карликов не видим даже в окрестностях Солнца.

     2-й Космохимик: Звезды – изумительные и полезные машины, они не только синтезируют нужные нам химические элементы, но и сами доставляют их на Землю. Потом звезды второго поколения обогревают ту жизнь, которая закопошилась на твердых планетах.

     4-й Космохимик: кроме того, выяснилось, что в железных метеоритах  железа - 91,0%, кобальта - 0,6%, никеля - 8,4%.

      Если сравнить эти числа с относительным распространением этих элементов на земном шаре, приведенным выше, то получается совершенно поразительное совпадение: оказывается, что на Земле из этих трех элементов приходится на долю железа - 92%, кобальта - 0,5%, никеля - 7,5%,

т.е. и на Земле и в метеоритах эти элементы находятся приблизительно в одинаковых соотношениях. Эти и многие другие обнаруженные совпадения дали ученым основание сделать вывод: вещество на Земле и вещество в небесном пространстве одинаково. Оно состоит из одних и тех же элементов.

      Каждый из элементов и на Земле, и в метеоритах имеет почти одинаковый изотопный состав. Например, неоднократно проводившиеся анализы изотопного состава серы, добытой из пепла и лавы многочисленных вулканов, находящихся в различных частях земного шара, показали, что сера одинакова повсюду. Всюду отношение между количествами стабильных изотопов серы-32 и серы-34 одно и то же. Оно равно 22,200. Изотопный состав серы из метеоритов – единственных представителей Космоса, доступных прямому изучению, совершенно такой же, как и на Земле.

Далее оказалось, что наиболее распространенные элементы одни и те же. Даже соотношение между ними и тут, и там одно и то же. Чередование элементов с четными и нечетными порядковыми номерами в периодической таблице также соблюдается одинаково и тут и там. Можно было бы, конечно, привести еще очень много примеров, показывающих большое сходство в поведении химических элементов на Земле и в космическом пространстве, отметить еще очень много общих закономерностей.

     Может ли это быть случайным? Конечно, нет.

     Откуда бы ни прилетали к нам на Землю случайные гости из Вселенной – быть может, это части комет, принадлежавших Солнечной системе; быть может, это обломки малых планет; быть может, это вестники из чужого звездного мира,- важно одно: по своему химическому составу, по соотношению между элементами, по тем химическим соединениям, которые найдены в метеоритах, они сообщают нам, что действие великого закона Менделеева не ограничивается пределами нашей планеты. Он является единым для всей Вселенной, где могут существовать атомы с их электронной оболочкой. Из этого вывод: «Материя всюду едина».

     Андрей (рассматривая свою руку и темно-синие жилки на сгибе кисти): Трудно представить, что железо в моей крови родилось в далеких звездах и совершило долгое межзвездное путешествие. В наших жилах течет в буквальном смысле инозвездная кровь!

     3-й Космохимик: Да, атомы углерода и кислорода в мышцах, атомы кальция в костях и железо, делающее кровь красной, древнее не только пирамид, но и самого Солнца. Они десятки тысяч лет летели к нам из других областей Галактики. Человеческое тело на 85% состоит из вещества других звезд. Это означает, что мы почти все инопланетяне, а вернее – пришельцы из космоса!

     (Галатея и Андрей переглянулись и торжественно пожали друг другу руки).

     Писатель Ник. Горькавый: А вы знаете, что получена гравитационная модель Земли. Вот посмотрите (указывает на экран – на него проецируется гравитационная модель Земли, полученная на основе данных европейского спутника GOCE к марту 2011 года): в таком виде Земля не очень-то и круглая. Только не подумайте, что я – автор научных сказок и научно-фантастических романов все это придумал. Послушайте вновь, пожалуйста, ученых.

     4-й Астрофизик: Действительно, европейский спутник GOCE (Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer), проработавший на орбите два года, собрал данные, позволившие построить с большой точностью модель геоида - идеальной поверхности Мирового океана, формируемой только силой гравитации Земли, без учета течений и приливов. Подобная модель – отличная отправная точка для изучения океанской циркуляции, течений, уровня Мирового океана и динамики льдов.

     1-й Физик-ядерщик: Кроме того, ученые намерены использовать геоид для изучения климата, внутренней структуры Земли, физики процессов, связанных с землетрясениями и вулканической активностью. Например, на основе гравитационных данных уже получены новые знания о процессах, вызывающие катастрофы, подобные той, что случилась в 2011 году в Японии. Землетрясение было вызвано движением тектонических плит под поверхностью океана, и потому его нельзя было наблюдать из космоса напрямую. Однако землетрясения отражаются на картине гравитационного поля, оставляя на ней свой след. Его анализ помогает пониманию процессов, ведущих к катаклизму и, что самое главное, его предсказанию.

     (На экране идет демонстрация фотографий катастрофы, произошедшей11 марта 2011года в Японии).

     2-й Физик-ядерщик: Спутник GOCE Европейского космического агентства (ЕКА), запущенный на орбиту Земли в марте 2009 года с космодрома Плесецк, «пересылал» данные о гравитации в течение 12 месяцев. Благодаря исключительно низкой активности Солнца в этот период спутник мог работать на низкой орбите, поставляя данные с опережением графика на шесть недель. Это означает, что у него есть запас топлива для продолжения измерений до конца 2012 года, а значит есть возможность удвоить продолжительность миссии, что позволит получить еще более точные данные по гравитации Земли.

     Отметим, что для измерения гравитации Земли на борту спутника установлены высокочувствительные акселерометры, позволяющие после компьютерной обработки получать модель в 3D-формате.

     (На экране демонстрируется фото спутника GOCE, указывается длина европейского космического аппарата – 5 м).

      Королева Никки: Но давайте вернемся к Б2ФХ и к их работе, получили ли авторы знаменитой статьи «Синтез элементов в звездах» признание в научном мире?

     (На экран вновь выводится фотография ученых, где они показаны все вместе.)

     1-й Астрофизик: За свои работы в области звездного нуклеосинтеза американец Уильям Фаулер получил в 1983 году Нобелевскую премию по физике.

     Андрей: А почему Хойл и Бербиджи ее не получили? Ведь Хойл первый догадался про синтез углерода.

     2-й Астрофизик: Хойл был необычным человеком – он не только ученый, но и писатель, автор фантастических романов. Кроме того, он не признавал теорию Большого взрыва. Возможно, независимая позиция Хойла помешала ему стать нобелевским лауреатом.Маргарет Бербидж – первая женщина-астроном, бывшая в 1972-1974 годах директором Гринвичской обсерватории, получила вместе с мужем Джеффри Бербиджем золотую медаль Королевского общества.

     Галатея: И Сесилии тоже не дали Нобелевскую премию, а ведь она получила такой важный результат и утерла нос всем мужчинам-астрономам! Сесилия Пейн-Гапошкина (1900-1979) – одна из первых в мире женщин – профессоров астрономии, она установила преимущественно водородный состав Солнца (1925), опубликовала пять книг о звездах.

     3-й Астрофизик: Да, несправедливо. Наука долго считалась мужским занятием. До XX века женщин, окончивших университет, было очень мало. Это практически лишало их возможности заниматься наукой и получать заслуженные награды наравне с мужчинами.

      Андрей: А давайте еще раз вспомним суть теории Большого взрыва, которую не признавал британский астроном Фрейд Хойл.

      Радиоастроном: Отголоски Большого взрыва – это космическое электромагнитное излучение (реликтовое излучение), приходящее на Землю со всех сторон неба примерно с одинаковой интенсивностью и имеющее спектр, характерный для излучения абсолютно черного тела при температуре около 3 К (-270 оС). При такой температуре основная доля излучения приходится на радиоволны сантиметрового и миллиметрового диапазонов. Плотность энергии реликтового излучения 0,25 эВ/см3.Термин «реликтовые излучения» предложен русским астрофизиком И.С. Шкловским. Открытие реликтового излучения (в 1965 году) имело огромное значение для космологии; оно стало одним из важнейших достижений естествознания. 20 века, поскольку слабое реликтовое излучение несет нам сведения о первых мгновениях существования нашей Вселенной, о той далекой эпохе, когда вся Вселенная была горячей и в ней еще не существовало ни планет, ни звезд, ни галактик. Проведенные в последние десятилетия детальные измерения этого излучения с помощью наземных, стратосферных и космических обсерваторией приоткрывает завесу над тайной самого рождения Вселенной.

     (Слова радиоастронома комментируются на экране: идет демонстрация слайдов «Краткая теория Вселенной»; «Возникновение космического реликтового излучения»; «Вселенная»; «Большой взрыв: темная энергия и темная материя »; «Звуки космоса: остатки Большого взрыва»).

     3-й специалист по ядерной астрохимии: Сэр Фред Хойл после многих лет противостояния, в конце концов, был вынужден принять теорию Большого взрыва.

     Но обычные взрывы, как правило, не приносят порядка, напротив, они нарушают, разрушают и уничтожают существующий порядок. Вот как Фред Хойл очень наглядно описывает эту ситуацию: «Теория Большого взрыва утверждает, что Вселенная началась с единственного взрыва. Однако, как можно наблюдать, обычные взрывы просто разбрасывают и десистематизируют материю, тогда как Большой взрыв таинственным образом вызвал совершенно обратную реакцию – материи соединялись и стали способны сформировать галактики».

     (На экране демонстрируются ядерный и другие взрывы).

     Галатея: А я поняла, почему про человека говорят: у него горячая кровь! Ведь железо в нашей крови было когда-то раскаленной сердцевиной звезды.

     Андрей: А мы полетим к другим звездам? Ведь там наша космическая родина.

     Королева Никки: Конечно, полетим!

     (Звучит музыка, на экране демонстрируется старт космического корабля).

     На заключительной фазе мероприятия можно применить методику «Обратной связи»: провести обсуждение с учащимися (участниками и зрителями) содержания мероприятия, подходов к подаче материалов, понятий, с которыми познакомились ребята в ходе его подготовки и проведения.

     Учителя химии и физики обращаются к учащимся с предложением обменяться мнениями по поводу прозвучавших понятий, поделиться мыслями о важности и актуальности затронутых вопросов и проблем, сделать вывод – сформулировать отзыв о мероприятии, акцентируя внимание на следующих вопросах: «Что тебе понравилось?»; «Что тебя сбило с толку?»; «Что тебя возмутило?»; «Что тебя удивило?»; «Что тебе не понравилось?»; «На что ты обратил/а внимание?»; «О чем ты никогда не слышал/а?»; «Что тебя озадачило?»; «Что тебе показалось из услышанного самым сложным?»; «Как ты оцениваешь мероприятие?»; «О чем тебе еще хотелось узнать в рамках обсуждаемой темы?». Учителя призывают учащихся к сохранению позитивного отношения к различным точкам зрения, к конструктивным высказываниям.

     Участники и зрители выражают и поясняют свое мнение, сравнивают ожидание мероприятия с его реальным воплощением.

     Таким образом, достигаются поставленные учителями цели мероприятия, которое помогает учащимся приобрести новые знания.

Литература.

1. Научно-популярный журнал «Наука и жизнь», 2011г., №5.
2. Энциклопедия для детей том 8, «Астрономия» - М: ЗАО Издательский дом «Аванта +» 1997г.
3. Интернет-ресурсы.

Приложение

Схема: «Классификация элементов в организме человека по распространенности и полезности»

Таблица: «Химический состав звезд

(относительное число атомов)»