Тема урока: Планеты - гиганты
Цель: продолжить формирование знаний учащихся о планетах- гигантах и их спутниках.
Развивающие задачи урока:Развитие творческих способностей обучающихся
Воспитательные задачи урока:
Формирование активного отношения у изучению материала
Содействие формированию мировоззренческой идеи о познаваемости мира..
Тип урока: изучение и первичное закрепление новых знаний о планетах- гигантах
Ход урока
Организационный момент.
Опрос домашнего задания
Планеты земной группы
Меркурий
Венера
Земля.
Марс
Изучение нового материала
Юпитер. Самая большая из планет Солнечной системы загадочностью своей природы и внутреннегостроения всегда привлекала к себе внимание астрономов. Средний радиус Юпитера в 11 раз большерадиуса Земли. Эта гигантская планета обращается вокруг Солнца на расстоянии примерно 778 млн км.Скорость обращения планеты вокруг Солнца 13 км/с, один оборот вокруг Солнца она совершает за 12лет.
В отличие от планет земной группы, экваториальная часть Юпитера совершает один оборот вокруг осиза 9 часов 50 минут, быстрее, чем на широтах севернее и южнее экватора. Масса Юпитера в 318 разбольше массы Земли. Сила притяжения Юпитера по этой же причине в 2,5 раза больше силы земногопритяжения. На Юпитере есть объекты, до сих пор остающиеся загадкой. Это полосы шириной внесколько тысяч километров, которые параллельны экватору планеты.
К прочим загадочным особенностям планеты относится и открытое в 1878 году Большое КрасноеПятно. Это огромное овальное образование длиной в 30 000 км, а шириной в 13 000 км. Интересно, чтоБольшое Красное Пятно, участвуя в суточном вращении планеты, меняет к тому же своё положение,сдвигаясь на несколько градусов в разных на правлениях.
Атмосфера Юпитера состоит из водорода, гелия, метана и аммиака. Значительную часть атмосферысоставляют водород (90%) и гелий (9%).
Наличие водяных паров в атмосфере гигантской планеты стало большой неожиданностью: учёныепредполагали, что при температуре –130 °C и ниже вода должна была превратиться в лёд.
Гигантская планета обладает магнитным полем, захватывающим положительно и отрицательно заряженные частицы солнечного ветра и имеющим сложную структуру. В итоге это привело кпоявлению сильных поясов радиации, как у
Земли.
Юпитер расположен на расстоянии 5 а. е. от Солнца и поэтому получает от Солнца в 27 раз меньшееколичество энергии, чем Земля. Несмотря на это, вся поверхность планеты излучает энергию, главнымобразом в радио и инфракрасном диапазонах, в 2,5 раза большую, чем получает от Солнца. Наосновании последних данных о планете была построена математическая модель её внутреннегостроения. Согласно этой модели высота атмосферы планеты ≈104 км, ниже этой границы находитсямасса в виде жидкой фазы, в центре планеты ядро, состоящее из тяжёлых элементов. На поверхностипланеты атмосферное давление достигает нескольких десятков тысяч атмосфер, а температура 15 000–25 000 °C.
Юпитер вместе со своими спутниками образует семейство планет. Число его спутников, включаянебольшие, превышает 60. Самые большие спутники этого семейства в 1610 г. обнаружил Г. Галилей
В марте 1979 года на расстоянии 278 тысяч км от Юпитера прошла автоматическая станция США
«Вояджер1», затем и «Вояджер2», они внесли большой вклад в изучении Юпитера и его спутников.На снимках, сделанных «Вояджерами», видно большое, растянувшееся на 30 000 км полярное сияниепланеты и вспышки в атмосфере, подобные молниям. Помимо этого, на высоте 57 000 км от егоповерхности обнаружено кольцо шириной 8700 км и толщиной не более 30 км, похожее на кольцаСатурна.
Автоматическая станция прошла вблизи Ио, спутника Юпитера, на расстоянии 19 тыс. км и обнаружилана его поверхности извержение вулкана(высотой 160 км), гористые образования, растянувшиеся нанесколько сотен километров, и пропасти. Десятки обнаруженных на поверхности Каллисто, другогоспутника, ярких пятен можно предположительно считать кратерами. Один из кратеров Каллистоокружен концентрическими кольцами гор, рас- стояние между которыми в отдельных местах достигает1600 км
Сатурн. Сатурн уступает по величине только Юпитеру, его диаметр 120 800 км. Среднее расстояние отСолнца 9,5 а. е., то есть Сатурн находится от Солнца на расстоянии 1 427 млн км. Планета движетсяпо своей орбите со скоростью 9,6 км/с, обращаясь вокруг Солнца с периодом в 29 лет, 5 месяцев, 16дней. Так же, как и у Юпитера, скорость вращения Сатурна вокруг своей оси различна на разныхширотах планеты.
Экваториальная плоскость планеты составляет с плоскостью её орбиты угол 26°45′. У Сатурна имеетсякольцо шириной 60 000 км и толщиной от 10 до 15 км. Наличием кольца Сатурн по внешнему видурезко отличается от других планет.
Осенью 1980 года вблизи Сатурна прошла американская станция «Вояджер 1». Снимки, сделанныекамерами этой станции, показали, что имеются десятки, даже сотни отдельных колец Сатурна и что наих плоскости вокруг Сатурна обращаются достигающие 80 км в диаметре небольшие естественныеспутники.
Наблюдения показали, что температура на поверхности планеты –180 °C.
В атмосфере планеты, как и в атмосфере Юпитера обнаружен метан СН4 и аммиак – NН3. В 1974 году ватмосфере планеты был обнаружен этан С2 Н 6. Состав элементов планеты не отличается от составаЮпитера и состоит на 93% из водорода и на 6% из гелия. Атмосфера Сатурна простирается на 1000 км,ниже её находится слой водородно-гелиевой смеси. На глубине, равной половине радиуса планеты, температура достигает 1000 °C. давление около 3 млн
атмосфер. На глубине 0,7–0,8 планетного радиусаводород находится в металлической фазе.
Титан, самый большой спутник Сатурна (атмосфера которого состоит в основном из азота и метана),
находится на втором месте по величине после спутника Юпитера Ганимеда, диаметр которого – 5151км. Было доказано, что в атмосфере Титана имеется много водорода. «Вояджер-1» в 1980 годуобнаружил шесть новых спутников Сатурна. Внастоящее время известно более 60 спутников Сатурна.
Уран. Планета Уран была открыта музыкантом, а впоследствии знаменитым астрономом В. Гершелем в1781 г. Диаметр Урана – 50724 км, масса в 14,59 раз больше земной, средняя плот- ность 1,2 г/см2. Онанаходится от Солнца на расстоянии 19,2 а. е.
Орбитальная скорость Урана – 6,8 км/с, период обращения вокруг Солнца – 84 года. Однако вокругсвоей оси планета вращается достаточно быстро, период обращения – 10 ч. 49 мин.
На небосводе Урана Солнце видно под углом в 2′. Измерения оболочки Урана с помощью радиоволнпоказало, что его средняя температура составляет –200 °С.
Уран, состоящий в основном из водорода и гелия, содержит также метан.
Известен 21 спутник планеты. Два самых больших из них открыты Гершелем и названы Титания иОберон. Эти имена были использованы В. Шекспиром в комедии «Сон в летнюю ночь», они сталиизвестными и популярными. С тех пор все обнаруженные спутники Урана так- же носят именаперсонажей пьес Шекспира
Нептун. В 1820 г. парижский астроном А. Бювар составил очень точные таблицы движения Сатурна и Урана. Но спустя 10 лет Уран отклонился от ранее вычисленного положения на несколько десятков
секунд дуги.Было высказано предположение, что причиной таких отклонений является притяжение неизвестнойпланеты.За разрешение этой достаточно трудной математической задачи взялись независимо друг отдруга двое учёных французский математик У. Леверье и молодой английский астроном Дж. Адамс.Завершив в 1846 г. свои вычисления, Леверье направил в Берлинскую обсерваторию, известную своимиточными звёздными картами, сообщение о том, где, по его мнению, находится новая планета, ипопросил проверить. 23 сентября 1846 г., немецкийастроном профессор Галле обнаружил новую планету всего в 1° от указанного Леверье места. Планетебыло присвоено имя римского бога морей и океанов Нептуна.
Нептун немного меньше, чем Уран, его диаметр – 49 224 км. Плотность – 1,6 г/см3, расстояние отСолнца 30,1 а. е. Масса планеты в 17,2 раза больше массы Земли. Период обращения вокруг Солнца –164 года 280 дней. Один оборот вокруг своей оси Нептун совершает за 15,6 ч.
Спектроскопические наблюдения, сделанные с помощью «Вояджеров» указывают на наличие водородаи метана. Так как плотность на поверхности Нептуна выше плотности Юпитера и Сатурна, то быловысказано также предположение, что она содержит больше тяжелых элементов.
В 1846 г. астроном Лассел обнаружил большой спутник Сатурна, назвав его Тритоном.
Тритон расположен на расстоянии примерно 383 000 км от Нептуна, вращение происходит пообратному орбитальному движению. Этот спутник окружён достаточно плотной атмосферой. В 1949году Койпер обнаружил ещё один спутник Нептуна и назвал его Нереидой. Его диаметр всего 300 км.Обнаружено более 10 спутников планеты.
Экзопланеты. Сегодня чем глубже изучается космос, тем чаще у людей возникает вопрос: «Одни ли мыво Вселенной?» Но до сих пор нет убедительного ответа на этот вопрос. Изучая планеты Солнечнойсистемы, ни на одной из них следов жизнедеятельности не нашли. Поэтому есть основания считать, чтонаша цивилизация, т.е. планета с разумными существами, единственная в Солнечной системе.
Однако астрономам давно известно, что Солнце не единственная звезда во Вселенной и что таких звёздбесчисленное множество. Вокруг некоторых из миллиардов звёзд могут вращаться такие же спутники,как наша Земля. С большой вероятностью на некоторых из них будут условия, благоприятные длявозникновения и развития разумной жизни. Такие планеты, вращающиеся вокруг других звёзд,находящихся за пределами нашей Солнечной системы называются экзопланетами (с латинского «экзо» внешний) планет.
Первая планета была открыта ещё в 1995 году благодаря созданному астрономами Женевскойобсерватории М. Майором и Д. Квелосом сверхточному спектрометру, который мог определить незначительные смещения
линий спектра звёзд (примерно 13 м/сек). С 1994 года они изучали лучевые скорости 142 звёзд нашейГалактики и в спектре 51 звезды созвездия Пегаса из-за влияния его спутника обнаружили «колебания»с периодом 4,23 суток.
С помощью таких исследований до конца ХХ столетия было обнаружено более 20 экзопланет.Отправленный в космос в марте 2002 года космический аппарат «Кеплер» до настоящего момента обнаружил более 1000 экзопланет вокруг соседних звёзд. Самые большие экзопланеты похожи наЮпитер (их массы в пределах от 0,19 до 13 масс Юпитера) и состоят, в основном из водорода и гелия.Их называют «Юпитерами». В Солнечной системе такие планеты Юпитер и Сатурн. Намного меньшепо массе «Юпитеров» экзопланеты «Нептуны», массы которых от 7 до 60 масс Земли. В их составебыли обнаружены вода, аммиак, углекислый газ и скалистые породы. По многим характеристикам онипохожи на планеты Солнечной системы Уран и Нептун.
Самые маленькие экзопланеты «Земли» (массой меньше, чем 7 масс Земли) состоят из силикатов
металлов и других твёрдых частиц являются представителями планет земного типа.
В Солнечной системе планеты такого типа – Земля, Венера, Марс и Меркурий.
До апреля 2018 года количество обнаруженных экзопланет составило более 3750.
Домашнее задание
На основании конспекта составить таблицу: «Основные характеристики планет-гигантов»
| Планета | Среднее расстояние от Солнца, в а.е. | Звездный период обращения, в годах | Период вращения вокруг оси, в сутках | Масса планеты, в массах Земли | Радиус планеты, в радиусах Земли | Наличие магнитного поля | Число известных спутников |
| Юпитер | |||||||
| Сатурн | |||||||
| Уран | |||||||
| Нептун |