Конкурс «Я иду на урок»
А.А.Кузьмичёва,
МОУ СОШ № 1, г. Лебедянь, Липецкая обл.
a-kuzmichova@mail.ru
Астероиды и метеориты
Космический мемориал. Урок-семинар по астрономии. 11-й кл.
Цели урока: сформировать представление о малых планетах Солнечной системы (природа астероидов и метеоритов, особенности движения, химический состав); развивать навыки самостоятельной работы с научной литературой и периодическими изданиями, аналитическое и логическое мышление, творческую активность; воспитывать чувство уважения к ветеранам ВОВ, гордости за свою страну, освободившую мир от фашизма.
Оборудование: слайд-проектор, коллекция компьютерных изображений астероидов и их орбит, созданная на основе программы «Celestia», портреты героев ВОВ, именами которых названы малые планеты.
Подготовка к уроку. В классе создаются творческие группы: историки, физики, химики, журналисты. Каждый учащийся выбирает группу согласно своим интересам. Группы получают задания и необходимую для его выполнения литературу.
Задания
Историки. Когда и кем были открыты первые малые планеты? Сколько астероидов открыто в настоящее время? Как дают названия вновь открытым малым планетам? Герои Великой Отечественной войны, именами которых названы астероиды.
Физики. Физические характеристики астероидов: размеры, форма, температура. Имеются ли у малых планет спутники? Как движутся астероиды? Какие тела существенно влияют на их орбиты? Возможны ли столкновения астероидов с планетами? друг с другом?
Химики. Характеристика химического состава метеоритов.
Журналисты. Подготовить компьютерную презентацию, используя журналы «Земля и Вселенная» и компьютерную программу «Celestia».
Литература
Симоненко А.Н. Астероиды. – М.: Наука, 1985.
Гетман В.С. Метеоры и метеориты. – М.: Знание, 1984.
Левитан Е.П. Астрономия-11. – М.: Просвещение, 2004.
Коротцев О.Н. Их именами названы астероиды. – Земля и Вселенная, 1985, № 2. (Научно-популярный журнал АН СССР.)
Коротцев О.Н. Созвездие героинь. – Земля и Вселенная, 1985, № 3.
Ход урока
Учитель. Сегодня у нас урок-семинар на тему «Астероиды и метеориты», посвящённый тем, кто отдал свои жизни за свободу нашей Родины, чей подвиг во время Великой Отечественной войны вдохновил астрономов-первооткрывателей на создание уникального космического мемориала. Девиз семинара – слова поэта Владимира Маяковского: «Послушайте!//Ведь, если звезды зажигают –// значит – это кому-нибудь нужно?» Работа семинара будет проходить по следующему плану: 1. Открытие малых планет Солнечной системы. 2. Физические характеристики астероидов. 3. Движение малых планет. 4. Химический состав метеоритов. 5. Космический мемориал. Над этими вопросами работали несколько исследовательских групп: историки, физики и химики. Историки помогут нам ответить на первый вопрос семинара: «Когда и кем были открыты первые малые планеты?»
Историк. 1 января 1801 г. итальянский астроном Джузеппе Пиацци обнаружил в созвездии Близнецов слабую звёздочку, которая не была занесена ни в один звёздный каталог. В отличие от других «новенькая» постоянно изменяла свои экваториальные координаты. Почти две недели движение объекта было попятным (он смещался среди звёзд к западу), 12 января объект словно застыл на месте, а затем начал двигаться в восточном направлении. Такое поведение характерно для планет. Но ни видимого диска, которым должна обладать планета, ни туманного вида, обычного для комет, у странной «звёздочки» не обнаруживалось. Расчёт орбиты свидетельствовал, что она движется между орбитами Марса и Юпитера, на расстоянии 2,8 а.е. от Солнца. Именно там, где астрономы предполагали существование неизвестной планеты и долгое время искали. Необычную планету назвали Церерой.
Вильгельм Ольберс, немецкий врач и астроном, наблюдая за движением Цереры, 28 марта 1802 г. неподалеку от неё обнаружил ещё одну неучтённую в каталогах звёздочку. Она светила ещё слабее, но двигалась, как самая настоящая планета. Удивительно, что и её орбита располагалась на расстоянии 2,8 а.е. от Солнца. Ольберс дал планете название Паллада – в честь Афины Паллады.
Третью и четвёртую планетки между Марсом и Юпитером обнаружил немецкий астроном К.Гардинг. 1 сентября 1804 г. была открыта Юнона, а 29 марта 1807 г. – Веста.
Пиацци предложил именовать новых членов Солнечной системы планетоидами (планетоподобными) – по характеру их видимого движения, а Гершель – астероидами (звёздоподобными) – за отсутствие у них видимого диска. Закрепилось же название малые планеты, или астероиды. В настоящее время открыто более 10 тыс. астероидов.
Учитель. Какова природа этих необычных небесных тел? О физических характеристиках астероидов нам расскажут физики.
Физик. Неудивительно, что астрономы при наблюдениях в телескопы не смогли обнаружить у астероидов видимые диски, т.к. эти планетки очень малы. Радиус самого большого астероида не превышает 1000 км, а малых – менее 1 км. Фотографии, сделанные автоматическими межпланетными станциями, помогут нам познакомиться с ними. (Компьютерная презентация с показом слайдов и краткими комментариями о параметрах.)
Церера. По своему внешнему виду напоминает спутник большой планеты, например Луну. На неровной, каменистой поверхности видны возвышенности, складки, кратеры, следы ударов небольших метеоритов. Атмосфера отсутствует, т.к. слабая гравитация не в состоянии удержать частицы газа около поверхности.
Радиус 456,000 км
Сутки 9,075 ч
Температура 171 К
Слайд № 1. Церера
Паллада.
Радиус 260,000 км
Сутки 7,813 ч
Температура 185 К
Слайд № 2. Палада
Веста. Несмотря на свои солидные размеры, астероид имеет неправильную форму.
Радиус 265,000 км
Сутки 5,312 ч
Температура 159 К
Слайд № 3. Веста
Юнона
Радиус 120,000 км
Сутки 7,811 ч
Температура 158 К
Слайд № 4. Юнона
Гаспра. Крупные астероиды, как правило, имеют правильную шарообразную форму, а небольшие – бесформенные глыбы. Гаспра – типичный небольшой астероид, его размер 9,5 км.
Радиус 9,500 км
Сутки 7,012 ч
Температура 180 К
Слайд № 5. Гаспра
Клеопатра. Один из самых необычных по форме астероидов назван именем египетской царицы, славившейся своей красотой, – Клеопатра. Он имеет довольно внушительные размеры.
Радиус 109,000 км
Сутки 5,385 ч
Температура 149 К
Слайд № 6. Клеопатра
Ида. У некоторых малых планет есть спутники. На фотографии астероид Ида, размером 45 км, и его спутник Дактиль, размер которого всего 700 м.
Радиус 45,000 км
Сутки 4,634 ч
Температура 154 К
Слайд № 7. Ида
Ясон. В октябре 1977 г. был обнаружен первый ледяной астероид, самый крупный (радиус 600 км, средняя температура поверхности – 230 °С). [Мы не смогли найти данных об астероиде Ясон, но нашли данные об астероиде (малой планете) Иксион (Ixion), которые близки к описанию Ясона у авторов, да и на представленном слайде так и написано – Ixion. Астероид Иксион был зарегистрирован в 2001 г. под именем 2001 КХ76. Иксион – имя мифического царя лапифов. – Ред.]
Радиус 600 км
Сутки 30 ч
Температура 43 К
Слайд № 8. Ясон
Учитель. Как движутся астероиды? Какие тела существенно влияют на их орбиты?
Физик. Большая часть астероидов движется между Марсом и Юпитером, образуя пояс каменных астероидов. Открыто около 360 ледяных астероидов за орбитой Нептуна, образующих второе кольцо – пояс Койпера. Все открытые до сих пор малые планеты обладают прямым движением: они движутся вокруг Солнца в ту же сторону, что и большие планеты.
Орбита Цереры (вид слева) – типичная для астероидов орбита с малым эксцентриситетом и небольшим наклоном к плоскости эклиптики – от 5° до 10° (вид справа).
Орбита Иды. Большинство астероидов между Марсом и Юпитером движутся с линейной скоростью около 20 км/ч, затрачивая на один оборот вокруг Солнца от 3 до 9 лет.
Орбита Паллады. У небольшого числа астероидов орбита имеет значительный наклон к плоскости эклиптики. Например, 35° у Паллады.
Орбита Вакха. К началу 1983 г. было известно около 80 астероидов, глубоко проникающих внутрь орбиты Марса. Однако существуют астероиды, которые, путешествуя по Солнечной системе, пересекают орбиты Земли, Венеры и даже Меркурия, например Вакх. Ближе всех к Солнцу приближается астероид Икар: перигелий его орбиты находится на гелиоцентрическом расстоянии 0,19 а.е., от такой близости с Солнцем поверхность Икара раскаляется до 600 °С.
Орбита Ясона (вид слева). У одного из самых удалённых от Солнца ледяных астероидов орбита удивительно похожа на орбиту последней на сегодняшний день планеты – Плутона. Это особенно заметно на слайде с видом справа. Наверное, поэтому этот астероид претендовал на звание десятой планеты Солнечной системы.
Большая часть орбит, лежащих в пределах кольца, очень устойчива, и астероиды движутся по ним все 4,5 млрд лет, прошедших со времени формирования кольца. За пределами кольца астероиды долго жить на своих орбитах не могут. Там их подстерегают большие планеты. Гравитационные поля массивных планет буквально «вылавливают» астероиды или же «перебрасывают» на другие орбиты. Планетные возмущения приводят к непрерывному перемешиванию их орбит. Это делает возможным столкновения астероидов друг с другом. В результате крупные тела дробятся на части, которые называют метеорными телами.
Учитель. Земля вылавливает ничтожную долю астероидных обломков, но и большая часть выловленных не достигает поверхности. Земная атмосфера не только тормозит и дробит осколки, но и интенсивно нагревает их. Благодаря большой скорости (не менее 11 км/с) нагрев идет очень быстро: за доли секунды температура лобовой части осколка достигает нескольких тысяч градусов. Если часть осколка уцелеет, то на поверхность упадёт метеорит, который сможет рассказать о химическом составе родительского тела. Из каких веществ состоят астероиды? Слово нашим химикам.
Химик. Минеральный состав метеоритов гораздо беднее, чем земных горных пород. По своему составу метеориты делятся на каменные, железные и железокаменные. Железные метеориты в основном состоят из железа (90%) и никеля (8,5%). Каменные метеориты содержат соединения кислорода и кремния, но в них больше, чем в земной коре, магния, железа и никеля. В некоторых каменных метеоритах встречается углерод в виде круглых зёрен – хондр. Они содержат не только уголь и графит, но и углеводороды, примеси более сложных органических соединений, включая аминокислоты. Результаты изучения метеоритного вещества позволят ответить на многие вопросы.
Учитель. На протяжении 200 лет астрономы открывают все новые и новые малые планеты. Какие имена дают вновь открытым астероидам? Слово нашим историкам.
Историк. Вновь открытым астероидам, орбиты которых установлены, присваиваются порядковые номера, а некоторым дают имена. С древних времён в астрономии существует традиция присваивать небесным телам имена не только богов, но и великих людей, героев. Продолжая эту традицию, современные астрономы-первооткрыватели называют малые планеты именами достойнейших сынов и дочерей Отчизны. С 1971 г. создаётся космический мемориал героев Великой Отечественной войны. Сейчас в нём насчитывается более 40 планет-памятников. О некоторых из них мы расскажем.
Зоя – именем легендарной Зои Космодемьянской была названа первая малая планета, положившая начало созданию «звёздного памятника» защитникам Родины.
Зоя Космодемьянская (1923–1941)
Волошина (малая планета № 2009, открыта Т.М.Смирновой). Вера Волошина родилась в далёком сибирском городе Кемерово. Когда началась война, девушка была студенткой Московского кооперативного института (ныне Российская экономическая академия им. Г.В.Плеханова). С первых дней войны Вера решила, что самое главное сейчас – защитить Родину, а закончить учёбу можно после войны. Она решила стать разведчицей. В ноябре 1941-го в отряд разведчиков прибыло пополнение. В группу комсорга Веры Волошиной зачислили Зою Космодемьянскую. После одной из боевых операций подруги Вера и Зоя на базу не вернулись. Тяжело раненные, разведчицы были схвачены гитлеровцами и после зверских пыток повешены. Вера посмертно награждена орденом Отечественной войны 1-й степени.
Катюша (малая планета № 1900, открыта Т.М.Смирновой). Катя Зеленко родилась в 1916 г. в Курске. Как и многие сверстники, Катя с детских лет мечтала об авиации и настойчиво и целеустремленно шла к своей мечте: сначала она стала курсантом Воронежского аэроклуба, затем – Оренбургского военного училища. В 18 лет девушка получила право летать. Катя Зеленко была единственной лётчицей, воевавшей с белофиннами. За бои на Карельском перешейке она получила свою первую награду – орден Красного Знамени. С первых дней Великой Отечественной войны Катя на фронте. За образцовое выполнение боевых заданий её наградили орденом Ленина. Но эта награда так и не была вручена. 12 сентября 1941 г. семь фашистских истребителей атаковали бомбардировщик, за штурвалом которого была Катя. После короткой схватки один из истребителей загорелся. Отважная лётчица продолжала неравный бой, а когда закончились боеприпасы, пошла на таран. Удар винта по хвосту вражеского самолёта – и тот камнем стал падать вниз. В эту же самую минуту бомбардировщик с красной звездой на борту был прошит пулемётной очередью и, изрешеченный пробоинами, тяжело врезался в землю…
Катя Зеленко (1916–1941)
Качуевская (малая планета № 2015, открыта Л.В.Журавлёвым). Имя санинструктора 34-й гвардейской стрелковой дивизии Наташи Качуевской золотыми буквами высечено на граните Мамаева кургана в Волгограде. 20 ноября 1942 г., во второй день контрнаступления наших войск на южном фланге Сталинградского фронта, Наташа, спасая раненых, отстреливалась от наседавших фашистов. Закончились патроны, и она, не желая сдаваться, связкой гранат подорвала себя и окруживших её врагов. Когда к месту неравного боя прибыли наши бойцы, у маленькой безымянной высотки они насчитали десятки вражеских трупов.
Наташа Качуевская (1922–1942)
Руднева (астероид № 1907, открыт Н.С.Черных). Москвичка Женя Руднева со школьной скамьи мечтала стать астрономом, работать в обсерватории. Война помешала её планам. Закончив третий курс МГУ им. М.В.Ломоносова, где она училась на астрономическом отделении, Женя пошла в лётную школу. Став военным штурманом, Руднева в составе Таманского авиаполка ночных бомбардировщиков вылетела на Южный фронт, в район Северного Кавказа. За мужество и отвагу, проявленные при выполнении боевых заданий, гвардии старшему лейтенанту Евгении Рудневой посмертно было присвоено высокое звание Героя Советского Союза.
Женя Руднева (1920–1944)
Шапошников (астероид № 1902, открыт Т.М.Смирновой). Владимир Григорьевич Шапошников, астрометрист Симеизской обсерватории, был в числе первых добровольцев, явившихся в военкомат, чтобы с оружием в руках защищать свободу своей Родины. Его зачислили в расчёт зенитного орудия. Знания по астрономии и геодезии пригодились в военном деле. В октябре 1941-го в бою под Керчью он был ранен, его удалось переправить через Керченский пролив на Большую землю. Из госпиталя Владимир Григорьевич прислал в Ташкент директору Пулковской обсерватории отчёт о проделанных перед самой войной наблюдениях и план будущей научной работы. Но после госпиталя – снова фронт. В январе 1942-го шли тяжёлые кровопролитные бои под Харьковом. Гитлеровцы несколько раз занимали небольшое село Глазуновку, но наши бойцы снова и снова выбивали их. В одной из таких атак погиб В.Г.Шапошников. Похоронили его в братской могиле на окраине Глазуновки. Сейчас на этом месте возвышается на высоком постаменте фигура скорбящего воина. На мраморных плитах – имена тех, кто отдал свою жизнь за освобождение Родины от оккупантов. Среди них и имя В.Г.Шапошникова.
В.Г.Шапошников (1905–1942)
Имена ещё пяти малых планет хранят память о подвигах учёных-астрономов во время Великой Отечественной войны:
Куликов (№ 1774),
Каплан (№ 1987),
Паренаго (№ 2484),
Кукаркин (№ 1954),
Лавров (№ 2354).
Учитель. Жизнь и подвиги ушедших в бессмертие защитников Родины запечатлены в «звёздных памятниках». Маленькие звёздочки, зажигающиеся на ночном небе, будут всегда напоминать нам имена тех, кто отдал свою жизнь за свободу нашей страны, за наше с вами будущее.
И память нам покоя не даёт,
И совесть нас с тобой частенько гложет,
И тридцать лет, и триста лет пройдёт –
Никто из нас войны забыть не сможет…
Такими словами мне хочется завершить наш семинар, посвящённый 60-летию Победы в Великой Отечественной войне.
Алла Алексеевна Кузьмичёва более 20 лет работает в школе и всегда с нетерпением ждёт очередной номер газеты «Физика». Свежие идеи, интересные находки коллег, заочное знакомство с настоящими энтузиастами нелёгкой профессии учителя – всё это даёт импульс для собственного творчества. Ученикам нравится, когда на уроке не просто изучают новый материал, а исследуют неизвестное явление, когда урок построен нетрадиционно.