Тема: «Наша галактика».
Цель: формировать у учащихся представлений о Галактике, ее возникновении, составе, расстояниях между звездами, измеряемых с помощью астрономической единицы длины – светового года.
Оборудование: презентация «Наша Галактика».
Ход урока.
I. Организационный момент.
II. Проверка домашнего задания.
Фронтальная беседа.
1.Почему больше света и тепла от Солнца поступает на Землю?
2. Что показали измерения светимостей звёзд? Температур звёзд?
3. Перечислите основные группы звёзд, которые выделяют на диаграмме «спектр – светимость».
4. Дайте характеристику звёздам главной последовательности, красным гигантам, сверхгигантам, белым карликам.
5. Как измеряют массы звёзд?
6. Чем отличаются звёзды одного спектрального класса, но принадлежащие разным группам?
7. Что является источником энергии Солнца и звёзд?
8. Как определить время жизни Солнца?
III. Изучение нового материала.
В ясную безлунную ночь звездное небо представляет собой очень красиво зрелище. Широкая светлая полоса тянется через все небо. Древние греки называли эту полосу galaxias, что значит, молочный круг. Мы называем ее – Млечный путь. Уже первые наблюдения в телескоп, проведенные Галилеем, показали, что Млечный Путь – это скопление очень далеких и слабых звезд, общим числом около 100 миллиардов. Это множество звезд и газопылевых туманностей, в которые эти звезды погружены, образует гигантскую систему – Галактику. Звезды, которые мы видим на небе невооруженным глазом, - просто наиболее близкие к нам объекты этой системы.
Наша Солнечная система – маленькая частица громадной звездной системы, которую называют Галактикой. В Галактику входят все те звезды, которые мы видим в созвездиях и невооруженным глазом, и в телескоп. Наша Галактика называется Млечный Путь, часть её мы можем наблюдать ясной, звёздной ночью, протянувшейся подобно ожерелью из драгоценных камней от одного края неба до другого. Долгое время природа Млечного Пути оставалась неизвестной. Ученые думали, что это сияние в воздухе нашей планеты. Только в 1609 году Галилео Галилей с помощью телескопа обнаружил, что Млечный Путь состоит из множества звезд. В телескоп видно и скопление слабых, далеких звезд, и скопление ярких, близких звезд. “Галактика – это огромное скопление звезд, звездная система”. Существует миф древних греков, что Млечный Путь напомнил им молоко, брызнувшее из груди богини Геры.
Галактика – большая система из звѐзд, межзвѐздного газа, пыли, тѐмной материи, связанная силами гравитационного взаимодействия! От созвездия Лебедя до созвездия Центавра Млечный Путь выглядит раздвоенным. Отсутствие звёзд в тёмной части Млечного Пути объясняется наличием разряженной тёмной пылевой и газовой материи, концентрирующейся в пространстве к галактической плоскости. Эта материя поглощает и ослабевает свет далёких звёзд. Газ и пыль в Галактике распределены очень неоднородно. Помимо разреженных пылевых облаков, наблюдаются плотные тёмные облака пыли. Когда эти плотные облака освещены яркими звездами, они отражают их свет, и тогда мы видим отражательные туманности. Если около газопылевого облака имеется горячая звезда, то она возбуждает свечение газа, и тогда мы видим диффузную туманность.
Диффузная материя:
1) Межзвѐздная пыль и тѐмные туманности (200-300 пк) – поглощение света тем больше, чем:
а) дальше звезда; б) чем меньше ДВ! (красный цвет звѐзд!)
2) Светлые пылевые туманности: яркая звезда или светящийся разряженный газ.
3) Диффузные газовые туманности: Н, О (ионизированы); горячая ГЗ!
4) Нейтральный водород: радиоволны =21 см! (100 К)
Примером диффузных туманностей особого типа служат планетарные туманности – похожие на планетарные диски. В центре такой расширяющейся туманности находится звезда белый карлик, которая своим ультрафиолетовым излучением возбуждает свечение сброшенной оболочки. Планетарная туманность – «последний выдох» умирающей звезды типа нашего Солнца. Млечный Путь представляет собой уплощенный диск с выделяющимся ядром. Но диск не сплошной. Он состоит из спиральных ветвей, или рукавов один из которых мы и наблюдаем на звёздном небе. Наша Галактика – сильно сплющенная звѐздная система (ГЗО!) (>100 млрд. звѐзд!). Исследования распределения звёзд, газа и пыли показали, что наш Млечный Путь – Галактика представляет собой плоскую систему, имеющую спиральную структуру. Спиральные ветви состоят из звезд, газовых и пылевых туманностей, которые закручиваются вокруг ядра. Солнце находится в одном из рукавов диска галактики Млечный Путь. Среднее расстояние между звездами около 5 световых лет (т. е. примерно 50 трлн. лет). Но в центре Галактики, в её ядре плотность звёзд значительно выше и расстояние между звёздами в сотни раз меньше, чем среднее. Центр Галактики, который расположен в созвездии Стрельца, скрыт от нас большим количеством газа и пыли, поглощающих свет звёзд. В инфракрасном диапазоне, излучение которого газ и пыль поглощают плохо, ядро Галактики видно хорошо.
Мы находимся внутри Галактики, поэтому нам трудно представить её внешний вид, но во Вселенной есть много других похожих галактик и по ним мы можем судить о нашем Млечном Пути.
Галактика Млечный Путь находится в постоянном движении. Она вращается и одновременно “мчится” в космическом пространстве с огромной скоростью. Наша Солнечная система обращается вокруг центра Галактики. Солнце находится от центра Галактики на расстоянии около 8 кпк (26000 св. лет), обращается со скоростью 220 км/с вокруг центра Галактики, совершая один оборот за 200 млн. лет. Полная масса Галактики оценивается в несколько миллиардов солнечных масс. Скорость Солнечной системы вокруг Галактики – 800 тыс. км в час. Скорость нашей Галактики – 1 млн. 500 тыс. км в час.
Расстояние между звездами так велико, что его неудобно измерять в километрах. Поэтому астрономы пользуются особой единицей длины под названием световой год.
Световой год – это путь, который проходит свет за один год. Скорость света – 300 тысяч километров в секунду. За год свет преодолевает 10 триллионов километров.
Раньше считали, что между звездами - пустота. Но затем определили, что пространство между звездами заполнено разреженным газом и твердыми частичками – межзвездной пылью. Межзвездный газ состоит из водорода и гелия. Межзвездное вещество является тем материалом, из которого образуются новые звезды и планеты. Ученые считают, что наша Галактика возникла 12 млрд. лет назад из гигантского вращающегося облака, образованного в основном водородом и гелием.
Наблюдения за движением отдельных звёзд около центра Галактики показали, что там в небольшой области с размерами, сравнимыми с размерами Солнечной системы, сосредоточена невидимая материя, масса которой превышает массу Солнца в 2 млн. раз. Это указывает на существование в центре Галактики массивной чёрной дыры.
Наша Галактика заполнена космическими лучами – протоны, электроны, ядра атомов других химических элементов (при вспышках сверхновых звѐзд), движущимися со скоростями близкими к скорости света. Синхротронное излучение – нетепловое излучение быстрых электронов при их торможении.
Магнитное поле Галактики– 10-10 Тл, которое пронизывает всю Галактику, космические лучи двигаются по запутанным траекториям, не покидая Галактику. Релятивистские электроны космических лучей, двигаясь в магнитном поле, излучают радиоволны.
IV. Закрепление нового материала.
Беседа по вопросам.
- Что такое Млечный Путь?
- Что такое галактика?
- Каково строение нашей галактики?
- Как движется галактика?
- Что такое световой год?
- Из чего состоит межзвездное вещество Галактики?
V. Итог урока.
VI. Домашнее задание: §124.
