Физика. 11 класс
Конспект урока
Физика, 11 класс
Урок 33. Звёзды. Солнце
Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:
1) Основные физические характеристики Солнца;
2) Строение Солнца;
3) Источник энергии Солнца;
4) Спектральная классификация звёзд;
5) Эволюция звёзд
Глоссарий по теме
Звезда – раскалённый газовый шар;
Светимость звезды – энергия, которую излучает звезда за 1 секунду по всем направлениям;
Фотосфера Солнца – ближайший к поверхности, нижний слой атмосферы Солнца;
Ядро Солнца – центральная часть шара, в которой протекают термоядерные реакции;
Протуберанец – выплёскивающаяся с поверхности Солнца в атмосферу струя;
Протозвезда – звезда на раннем этапе своей эволюции;
Нейтронная звезда – звезда сверхбольшой плотности порядка плотности атомного ядра;
Чёрная дыра – звезда с таким соотношением массы и радиуса, что ни одно тело из сферы действия его гравитации и даже свет не могут покинуть его;
Основная и дополнительная литература по теме урока:
1.Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. С. 353 – 366
2. В.М. Чаругин. Астрономия. 10-11класс. М.: «Просвещение», 2017. С. 80 — 106
3. Саймон и Жаклин Миттон. Астрономия. М.: «РОСМЭН», 1995.
4.И.А. Климишин. Элементарная астрономия. М.: Наука. 1991.
Основное содержание урока
Наше изучение звёзд начинается с изучения Солнца, ближайшей к Земле, звезды.
Основные характеристики Солнца.
Первая величина, которая легко вычисляется для Солнца – это его радиус.
Угол, под которым видно Солнце с Земли, равен 16 секундам. Расстояние от Земли до Солнца — значение большой полуоси орбиты Земли. Радиус Солнца равен 700000 км.
Массу Солнца определим, используя третий обобщённый закон Кеплера:
подставив значения большой полуоси орбиты Земли, гравитационной постоянной и периода вращения Земли вокруг Солнца.
Масса Солнца равна 
Зная, что на 1 м 2 за 1 с приходится 1370 Дж энергии, можно найти светимость Солнца:
Химический состав Солнца: примерно 70% водорода, 29 % гелия;
Температура на поверхности Солнца 6000 К.
Атмосфера Солнца. Нижний слой, называющийся фотосферой, имеет небольшую высоту.
Внешняя часть, называющаяся короной, простирается на несколько радиусов Солнца.
В структуре фотосферы выделяют гранулы, протуберанцы, темные пятна.
С поверхности Солнца постоянно идёт поток заряженных частиц, называемый солнечным ветром.
Временами на Солнце происходят вспышки, увеличивающий поток частик и всевозможные излучения Солнца.
Основные характеристики звёзд.
Основные характеристики звёзд. Изучение звёзд затруднено тем, что они находятся далеко и освещенность, которую они создают на Земле очень мало. Проблему наблюдения за звёздами решают при помощи больших телескопов
Измерения температур поверхности звёзд показывают, что есть прямая связь между температурой звезды и видом её спектра.
В результате все звёзды разнесены по звёздным классам: O, B, A, F, G, K,
Э.Герцшпрунг и Г.Рессел составили диаграмму зависимости светимости всех известных звёзд от их спектрального класса.
По этой диаграмме все звёзды расположились в четырёх группах.
Главная последовательность диаграммы дает расположение большинства звёзд. Солнце является звездой данной группы звёзд.
Плотности звёзд данной группы примерно равны плотности Солнца.
Вторая и третья группы звёзд данной диаграммы – гиганты и сверх — гиганты.
Группа звёзд гигантов – звёзды красного цвета со светимостью примерно в сто раз больше Солнца, а размеры в десятки раз больше.
Сверх – гиганты также звёзды со светимостью в сотни тысяч раз больше солнечной, а размерами в сотни раз больше. Плотность сверх – гиганта Бетельгейзе составляет одну миллионную долю плотности воздуха.
Белые карлики – это группа звёзд, которая располагается на диаграмме внизу слева. Светимость белых
карликов в сотни и тысячи раз меньше солнечной и по размерам сравнимы с планетами. Однако, плотность достигает огромных значений.
Источник энергии Солнца и звёзд.
Источником энергии Солнца и звёзд является ядерная энергия, которая выделяется при синтезе ядер гелия из ядер водорода.
Это — так называемая термоядерная реакция.
Доказательством верности наших представлений о строении Солнца является результаты поиска и регистрации нейтрино, которые сопровождают термоядерные реакции в недрах Солнца и легко проникают от места реакции до самой Земли.
Рождение звезды происходит в процессе сжатия газопылевых облаков галактик. Сначала увеличивается плотность, растёт температура и начинается излучение в инфракрасном диапазоне. Облако на этом этапе называют протозвездой.
Любая звезда в своей жизни проходит определенные стадии своей эволюции: рождение, пребывание на главной последователь последовательности, расширение и превращение в гиганта или сверх — гиганта. В зависимости от массы звезды происходит дальнейшее преобразование — либо в белого карлика, либо в нейтронную звезду или черную дыру.
Разбор тренировочных заданий
Выберите одно утверждение о звёздах, которые соответствуют диаграмме.
1) «Жизненный цикл» звезды спектрального класса В главной последовательности более длительный, чем звезды спектрального класса G главной последовательности.
2) Температура поверхности звёзд спектрального класса F ниже температуры звёзд спектрального класса А.
3) Звезда Арктур имеет температуру поверхности 4100 К, следовательно, она относится к звёздам спектрального класса В.
4) Средняя плотность сверхгигантов существенно больше средней плотности белых карликов.
Анализ утверждения 1): Начало жизненного цикла звёзд – левый верхний угол главной последовательности диаграммы Герцшпрунга – Рессела. Поэтому длительность «жизни» звезды класса В меньше, чем звезды класса G.
Утверждение 1) неверно.
Анализ утверждения 2): На нижней линии диаграммы указаны спектральные классы звёзд, на верхней линии — соответствующие температуры. Классу F соответствует температура ниже, чем классу А.
Утверждение 2) верно.
Анализ утверждения 3): Звезда с температурой 4100 К относится к классу К, что противоречит утверждению.
Утверждение 3) неверно.
Анализ утверждения 4): Белые карлики имеют рекордно высокую плотность. Это противоречит утверждению.
Утверждение 4) неверно.
Ответ: Верное утверждение – 2)
2. Установите соответствие между элементами
1.Термоядерная реакция, протекающая в ядре Солнца – реакция синтеза ядер гелия из 4 ядер водорода с образованием 2-х позитронов и 2-х нейтрино.
2. Атмосфера Солнца состоит на 70% из водорода, около 30% из гелия.
3. Солнечный ветер – это поток заряженных частиц с фотосферы Солнца: ядра гелия, водорода, электроны и незначительное количество ионов.
Источник
СОЛНЦЕ –ближайшая к нам звезда
Описание презентации по отдельным слайдам:
СОЛНЦЕ –ближайшая к нам звезда
«…там огненны валы стремятся
И не находят берегов;
Там вихри пламенны крутятся,
Борющись множество веков;
Там камни, как вода кипят,
Горящи там дожди шумят.»
М.В. Ломоносов
В Древнем Египте Солнце почиталось главным божеством.
Персы, вавилоняне, китайцы, японцы почитали Солнце как источник жизни, первооснову всего сущего.
Многочисленные праздники Древней Руси – Ивана Купалы, Ярилы, Марьи Моревны – посвящены Солнцу.
Общие сведения
Возраст 4,7 млрд. лет
Продолжительность жизни 10 млрд.лет
Масса 330000 масс Земли
Радиус 109 радиусов Земли
Расстояние до Земли 149600000 км
Расстояние до центра Галактики 28000 св.лет
Скорость в Галактике 220 км/с
Строение Солнца
Ядро
Лучистая зона (зона радиации)
Зона конвекции
Хромосфера
Фотосфера
Солнечная корона
Протуберанец
Атмосфера Солнца
Внутреннее строение Солнца
Солнечное ядро – зона термоядерных реакций.
Плотность вещества 158 т/м3; температура 15,5 млн.градусов; давление 350 млрд. атмосфер.
Лучистая зона – зона переноса энергии излучением. В результате поглощения квантов и их переизлучения энергия выносится наружу.
Конвективная зона – зона переноса энергии циркулирующими потоками газа.
Фотосфера – нижний слой солнечной атмосферы, толщиной 300-400 км. Плотность вещества порядка 10-4кг/м3; средняя температура 60000.
Хромосфера – внутренняя часть солнечной атмосферы, толщиной 2500 км. В ней происходит интенсивное излучение атомарного водорода, температура повышается до 100 тыс.градусов.
Солнечная корона – верхний слой солнечной атмосферы, протяжённостью несколько миллионов километров. Температура 1-2 млн.градусов.
Химический состав
Определён по спектру Солнца.
Основные элементы: водород (около 75%) и гелий (около 25%).
На остальные элементы (их около 70) приходится менее 1%.
Источники энергии
В недрах Солнца происходят термоядерные реакции.
Цикл начинается со слияния двух ядер водорода. Серьёзным препятствием является отталкивание сближающихся протонов. Преодолеть его можно только в экстремальных условиях. Поэтому термоядерный синтез может протекать только в ядре Солнца, где и температура, и давление огромны.
Каждую секунду на Солнце
500 млн.т водорода
превращается в гелий.
Солнечная активность – совокупность явлений, периодически возникающих в атмосфере Солнца под действием магнитных полей.
Солнечная активность имеет 11-летнюю цикличность. В годы солнечной активности на Солнце много активных образований, в годы минимума – центров активности мало.
Проявления солнечной активности
пятна
вспышки
протуберанцы
Активные образования на Солнце
Солнечные пятна – активные образования в фотосфере Солнца.
Представляют собой трубки силовых линий магнитного поля. Магнитное поле подавляет конвективное движение газа. Поэтому температура в области пятна на 10000 ниже.
Пятна есть на Солнце постоянно, но в годы солнечной активности их размеры и количество значительно увеличиваются.
На фотографии показаны солнечные пятна по сравнению с Землёй.
Земля
По движению солнечных пятен Галилей установил, что Солнце вращается вокруг своей оси.
Активные образования на Солнце
Вспышки – один из самых быстрых и мощных процессов, происходящих в хромосфере Солнца.
Начинаются с того, что за несколько минут яркость в некоторой области сильно возрастает. Обычно появляются над пятнами, особенно над теми, которые быстро изменяются.
Причина: изменение магнитных полей, приводящее к внезапному сжатию вещества хромосферы. Происходит нечто подобное взрыву, и образуется направленный поток очень быстрых заряженных частиц и космических лучей.
Длительность: от нескольких минут до нескольких часов.
Сопровождаются мощным ультрафиолетовым, рентгеновским и радиоизлучением.
Развитие солнечной вспышки.
Активные образования на Солнце
Протуберанцы – гигантские облака раскаленных газов, протяжённостью в десятки километров.
Поражают разнообразием форм, богатой структурой, сложными движениями отдельных узлов и внезапными изменениями, которые сменяются периодами спокойного существования.
Протуберанцы плотнее и холоднее окружающей их короны и имеют примерно такую же температуру, как и хромосфера.
Земля
Фотография солнечной короны с коронарным выбросом.
Геофизические проявления солнечной активности.
Ионосферные проявления – ухудшение или временное прекращение радиосвязи.
Магнитные бури – кратковременные изменения магнитного поля Земли.
Полярные сияния – свечение атмосферы в полярных областях Земли.
Влияние на тропосферу, т.е. на погоду, природные катаклизмы, на самочувствие людей.
Земное эхо солнечных бурь
Так назвал советский геофизик А.Л.Чижевский влияние солнечной активности на нашу земную жизнь.
Чижевский собрал сведения о чумных и холерных эпидемиях с 430 г. до н.э. по 1899г. И сопоставил их с данными летописей о солнечной активности. Оказалось, что пики солнечной активности примерно совпали с наиболее сильными вспышками заболеваемости.
Наложение холерных эпидемий и пандемий на всём земном шаре (отрезки жирной кривой) на солнечную активность (тонкая кривая)
Изучая связь между эпидемиями холеры в России в период с 1823 по 1923 год Чижевский обнаружил достаточно выраженную связь последних.
После обширных статистических исследований был сделан вывод, воздействии изменяющейся активности Солнца на жизнедеятельность болезнетворных микробов.
Число заболевших холерой (жирная линия) в пределах солнечного цикла (тонкая линия).
Солнечные затмения
Во время полного затмения Луна закрывает весь диск Солнца. Наблюдается на небольшой территории.
Солнце
Луна
Полоса частного затмения
Полоса полной фазы
Луна в определённые моменты времени оказывается между Землёй и Солнцем и закрывает Солнце. На Землю падает тень Луны.
По обе стороны полосы полной фазы наблюдается частное затмение.
Периодичность солнечных затмений.
Сарос – промежуток времени, через который солнечные и лунные повторяются в определённом порядке.
Сарос составляет примерно 18 лет 11 дней. За это время происходит 42 солнечных и 28 лунных затмений.
Полные солнечные затмения в данном месте земли видны не чаще одного раза в 200-300 лет.
Продолжительность полного затмения – 2-3 минуты.
Наблюдение солнечной короны во время солнечного затмения.
Рождение и смерть Солнца
По высказываниям Пьера-Симона Лапласа, Солнце образовалось 4,7 млрд.лет назад в результате сжатия гигантского вращающегося газопылевого облака под действием собственной гравитации . Сжатие продолжалось 30 млн.лет. За это время ядро вращающегося облака нагрелось до температуры, при которой возможно слияние ядер водорода.
Результаты современного компьютерного моделирования говорят о том, что Солнце стабильно проживёт ещё 5 млрд.лет. Когда закончится запас ядерного горючего, сердцевина Солнца сожмётся, а внешние слои подвергнутся расширению. Солнце превратится в красный гигант с радиусом превосходящим орбиту Марса. Время жизни звезды-гиганта продлится не более нескольких сот миллионов лет. Затем, сбросив внешнюю оболочку, Солнце превратится в белый карлик. По размеру он будет сравним с Землёй, но плотность вещества будет превосходить 1 т/м3.
Эволюция Солнца.
Итоги:
В своей работе я попытался рассмотреть лишь некоторые вопросы, касающиеся Солнца – ближайшей к нам звезды.
Звезды, благодаря которой существует жизнь на нашей планете. Звезды, влияние которой ощущает всё живое на Земле.
Изучение природы Солнца необходимо человечеству.
Не нашли то что искали?
Вам будут интересны эти курсы:
Оставьте свой комментарий
В ОП предложили повысить стипендии студентам до прожиточного минимума
Время чтения: 1 минута
В Госдуме предложили ввести стипендии для школьников
Время чтения: 1 минута
В Рособрнадзоре рассказали о предварительных результатах ЕГЭ-2021
Время чтения: 3 минуты
Уральскому студенту снизили дипломную оценку за цветные волосы
Время чтения: 1 минута
Власти Москвы объявили об обязательной вакцинации работников сферы образования
Время чтения: 2 минуты
Минпросвещения планирует организовать форум Учителей года
Время чтения: 1 минута
Подарочные сертификаты
Ответственность за разрешение любых спорных моментов, касающихся самих материалов и их содержания, берут на себя пользователи, разместившие материал на сайте. Однако администрация сайта готова оказать всяческую поддержку в решении любых вопросов, связанных с работой и содержанием сайта. Если Вы заметили, что на данном сайте незаконно используются материалы, сообщите об этом администрации сайта через форму обратной связи.
Все материалы, размещенные на сайте, созданы авторами сайта либо размещены пользователями сайта и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Авторские права на материалы принадлежат их законным авторам. Частичное или полное копирование материалов сайта без письменного разрешения администрации сайта запрещено! Мнение администрации может не совпадать с точкой зрения авторов.
Источник