Параграф 13 - Естествознание. 10 класс. Габриелян О. С.

Естествознание для 10-го класса
Предмет:	Естествознание
Класс:	10 класс
Автор учебника:	Габриелян О. С.
Год издания:	2013
Издательство:
Кол-во заданий:	69
Кол-во упражнений:
Мы в социальных сетях
Телеграм • ВКонтакте

Комментарии, вопросы по параграфу можно добавить на странице обсуждения.

Звёзды. Солнце

Связь светимости, цвета и температуры звезды

• Покажите, как связаны между собой светимость, цвет и температура звезды.

Светимость, цвет и температура звезды определяют её спектральный класс.

Спектральный класс – это характеристика звезды, связанная с её температурой, светимостью, цветом и видом спектра.

Звёзды разделены на десять спектральных классов, которые обозначаются буквами W, O, B, A, F, G, K, M, L, T. В таблице ниже приведены спектральные классы звёзд, соответствующие этим классам цвет звезды и её температура.

Спектральная классификация звёзд

Спектральный класс	Цвет	Эффективная температура	Название звезды
W	голубой	80 000	γ Парусов
O	голубой	20 000	Спика, Беллатрикс
B	бело-голубой	15 000	Регул
A	белый	10 000	Сириус
F	бело-жёлтый	8 000	Альтаир
G	жёлтый	6 000	Солнце
K	оранжевый	4 500	Арктур, Альдебаран
M	красный	3 000	Антарес, Бетельгейзе
L	тёмно-красный	2 000	Kelu-1
T	коричневый	1 500	Gliese 229B

Связь между нейтронными звёздами и белыми карликами

• Объясните, какая существует связь между нейтронными звёздами и белыми карликами.

Белые карлики образуются из звезд, которые к концу жизни имеют массу меньше чем 1.44 массы Солнца. Белый карлик поддерживается в стабильном состоянии давлением вырожденного электронного газа, который противостоит гравитационному давлению.

Нейтронные звезды образуются в результате гравитационного коллапса более массивных звезд (но недостаточно массивных для образования черной дыры) . Они поддерживаются в стабильном состоянии давлением вырожденного нейтронного газа. Можно сказать, что гравитационное давление во время коллапса оказывается настолько большим, что давления вырожденного электронного газа оказывается не хватает для стабилизации сжимающейся звезды. Гравитационное давление "вдавливает" электроны в протоны, в результате чего образуются нейтроны. Получается, что нейтронная звезда состоит из одних нейтронов и намного меньше по размерам, чем типичный белый карлик, примерно в шестьсот раз, хотя и более массивна.

Типы звёздных скоплений

• Назовите типы звёздных скоплений, приведите примеры каждого типа.

Звёздные скопления представлены в двух разновидностях, рассеянные и шаровые.

Рассеянные объекты получили своё название из-за простого разрешения отдельных светил. К примеру, Гиады и Плеяды являются крайне близкими, поэтому отдельные звёзды можно без труда увидеть невооружённым глазом. Из-за расположения в области пыльных спиральных рукавов скопление звёзд называют галактическим скоплением. Формирование всех этих светил произошло из одного и того же облака молекул. Традиционно одно скопление способно вместить несколько сотен светил.

Звёздные скопления подразумевают наличие связи объектов между собой за счёт действия силы гравитации. Однако она является достаточно слабой. Происходит вращение скопления вокруг галактической группы, а на финальной стадии наблюдается рассеивание. Причиной тому – гравитационный контакт, формирующийся с объектами, имеющими большую силу.

Шаровые объекты, в свою очередь, способны вместить от нескольких тысяч до миллиона объектов, находящихся в гравитационной системе сферического типа. Они располагаются на «территории» ореолы и являются более древними светилами второго населения. Уровень их развития высок, однако металлические свойства – крайне низкие.

Такие звёздные скопления являются достаточно старыми, ведь каждая из звёзд уже смогла перешагнуть основную последовательность. В них наблюдается недостаточное количество пыли и газа из-за отсутствия формирования новых объектов. Их плотность значительно выше в отличие от участков, находящихся около Солнца.

В шаровых группах светила аналогично имеют общее происхождение. Однако этот тип более прочно удерживает объекты за счёт влияния силы гравитации, т. к. рассеивание звёзд не происходит. На «территории» Млечного пути располагается порядка 200 скоплений (шаровых). Такое гигантское скопление звёзд называется, например, 47 Тукана, M4, Омега Центавра. Хотя, вероятно, последний объект выступает в качестве сфероидальной галактики.

Созвездие Орион

• Подготовьте сообщение о каком-либо созвездии. Расскажите легенду, объясняющую название этого созвездия.

Созвездие Орион - снимок с телекскопа Hubble

Орион – это одно из наиболее ярких и популярных созвездий, расположенное на небесном экваторе. O нем знали ещё в древности. Именовалось также Охотником, потому что имеет связь c мифологией и отображает охотника Ориона. Часто его изображают стоящим перед Тельцом или же преследующим Зайца c двумя собаками (Большой Пёс и Малый Пёс). Созвездие Орион вмещает две из десяти ярчайших звезды – Ригель и Бетельгейзе, a также известную туманность Ориона (M42), Туманность Дел Mepaнa (M43) и Туманность Конская голова. Ниже здесь можно найти скопление Tpaпeции и один из самых заметных астеризмов – Пояс Ориона.

C площадью в 594 квадратных градусов созвездие Орион стоит на 26-й позиции по размеру. Охватывает первый квадрант в северном полушарии (NQ1). Его можно отыскать в широтах от +85° до -75°. Соседствует c Аридном, Близнецами, Единорогом, Тельцом и Зайцем.

Вмещает 3 объекта Meccьe: Meccьe 42 (M42, NGC 1976), Meccьe 43 (M43, NGC 1982) и Meccьe 78 (M78, NGC 2068), a также 7 звезд c планетами. Ярчайшая звезда – Ригель, чья визуальная величина достигает 0.18. Кроме того, она занимает 6-e место по яркости среди всех звезды. Вторая звезда – Бетельгейзе (0.4З), стоящая на 8-й позиции в общем списке. Есть два метеорных потока: Оринины (21 октября) и Чи Оринины. Созвездие входит в группу Ориона вместе c Зайцем, Единорогом, Большим Псом и Малым Псом. Рассмотрите схему созвездия Орион на карте звёздного неба.

Следует объяснить историю и название созвездия Орион. Охотник Орион считался самым прекрасным мужчиной. Это сын Посейдона и Эвдиалит (дочь Миноса). Гомер в «Одиссее» описывал его как высокого и несокрушимого. В одной из историй Орион влюбился в Плеяд (7 сестёр и дочки Атласа и Плейоны). Более того, он начал преследовать их. Зевс решил спрятать их на небе в созвездии Тельца. Ho даже сейчас можно заметить, что охотник продолжает следить за ними.

B другом мифе объектом его обожания стала Mepoпa (дочь короля Энoпoлa), которая не отвечала взаимностью. Однажды он напился и попытался добиться её силой. Тогда разъярённый царь ослепил его и выгнал из своих земель. Над мужчиной сжалился Гефест и отправил к нему одного из своих помощников, чтобы тот заменил глаза. Однажды Орион встретил Оракула. Тот сказал, что зрение вернется, если он прибудет на восток к восходу Солнца. И чудо свершилось.

Об Орионе знали ещё шумеры из мифа o Гильгaмeшe. У них был свои герои, вынужденный сражаться c небесным быком (Телец – GUD AN-NA). Они называли Ориона URU AN-NA – «свет небес».

В картах его часто изображали бьющимся с быком, но в мифологии этого сюжета нет. Птолемей описывал его как героя с дубиной и шкурой льва, что обычно связывают с Гераклом. Но так как само созвездие не слишком заметно, а у Геракла был подвиг с быком, то иногда между ними видят связь.

Практический все истории о его смерти вмещают скорпиона. В одной из них Орион похвастался Артемиде и ее матери Лето, что может уничтожить любое земное существо. Тогда она отправила к нему скорпиона, который убил смертельным ядом. Или же он пытался добиться любви Артемиды и тогда она также послала скорпиона. В другом сказании Орион умер от яда в попытке спасти Лето. Какой бы не была версия, финал один — укус скорпиона. Оба попали на небо, причем Орион заходит за горизонт на западе, будто убегает от своего убийцы.

Но есть и другая история. Артемида влюбилась в охотника. Но Аполлон не хотел, чтобы она отказалась от своего целомудрия. Он дал ей лук и стрелы и сказал выстрелить в небольшую цель. Она не знала, что ею был Орион, и убила желанного мужчину!

Орион популярен во многих культурах. В Южной Африке три звезды называют «Три короля» или «Три сестры», а в Испании — «Три Марии». В Вавилоне Ориона называли MUL.SIPA.ZI.AN.NA {Небесный пастырь), а в позднем бронзовом веке связывали с богом Ану. Египтяне полагали, что перед ними Осирис (бог смерти). Его также отображал фараон Пятой династии У нас, который поедал плоть врагов, чтобы стать великим. После смерти он отправился на небо в облике Ориона.

Фараоны воспринимались подчиненными как боги, поэтому большинство пирамид (в Гизе) построены так, чтобы отображать созвездие. У ацтеков рост звезд в небе символизировал начало церемонии Нового Огня. Этот ритуал был необходим, так как отодвигал дату конца света.

В мифах Венгрии это был Нимрод - охотник и отец близнецов Хьюнора и Магора. Скандинавы видели в нем богиню Фрейю, а в Китае - Шен (охотник и воин). Во втором тысячелетии до н.э. существовала легенда, созданная хеттами. Это история о богине Анат, влюбившейся в охотника. Он отказался одолжить ей свой лук, и тогда она послала человека украсть его. Но тот не справился и уронил его в море. Вот почему весной на два месяца созвездие опускается ниже горизонта.

Солнце – жёлтый карлик

• Докажите, что Солнце является жёлтым карликом.

Солнце – это огненный шар, в недрах которого беспрестанно идёт термоядерная реакция. В результате этого атомы водорода превращаются в атомы гелия, и выделяется огромная энергия. Её малая толика и даёт жизнь планете Земля. Огненный шар, образованный посредством термоядерного синтеза, называют звездой главной последовательности.

Наша родная звезда характеризуется как «жёлтый карлик». То есть в масштабах космоса это образование маленькое, а цвет у него жёлтый. Но человеческий глаз воспринимает его как белый. Продолжительность жизни жёлтого карлика до обидного мала. Она составляет всего каких-то 10 млрд. лет. По меркам Вселенной возраст смешной. Но именно столько времени требуется водороду, чтобы полностью превратиться в гелий.

Дополнительные вопросы параграфа

Опыты Исаака Ньютона по получению спектров солнечного излучения с помощью призмы

• Подготовьте сообщение об опытах Исаака Ньютона по получению спектров солнечного излучения с помощью призмы.

Как известно, Ньютон полученную картину цветных полос назвал дисперсией. В полученной им дисперсии он выделил цвета красный, оранжевый, жёлтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Эти цвета он назвал монохроматическими цветами и полагал, что "Все цвета относятся безучастно к любым границам тени, и поэтому различие цветов одного от другого не происходит от различных границ тени, вследствие чего свет видоизменялся бы различным образом, как думали до сих пор философы".

Пропустив разложенный первой призмой световой поток через вторую призму Ньютон полагал, что для всех выделенных им цветовых составляющих соблюдается закономерность – эти цветные составляющие имеют разный коэффициент преломления.

При этом заметим, что Ньютон с особой категоричностью отмечал, что полученную им дисперсию он осуществлял на весьма узком отверстии (вероятно, не больше диаметра булавки).

Выводы из опытов Ньютона:

1. Призма не меняет свет, а только разлагает его на составляющие.
2. Световые лучи, отличающиеся по цвету, отличаются по степени преломляемости; наиболее сильно преломляются фиолетовые лучи, менее сильно – красные.
3. Красный свет, который меньше преломляется, имеет наибольшую скорость, а фиолетовый - наименьшую, поэтому призма и разлагает свет.
4. Призма разлагает свет.
5. Белый свет является сложным (составным).
6. Фиолетовые лучи преломляются сильнее красных.
7. Цвет луча света определяется его частотой колебаний.
8. При переходе из одной среды в другую изменяются скорость света и длина волны, а частота, определяющая цвет остается постоянной.
9. Белый свет – это совокупность волн длинами от 380 до 760 нм.
10. Глаз воспринимает отраженные от предмета лучи определенной длины волны и таким образом воспринимает цвет предмета.

Созвездия древних карт, сохранившиеся до наших дней

• Назовите созвездия, которые были нанесены на древних картах звёздного неба и сохранили свои названия до наших дней.

На первом конгрессе Международного астрономического союза (МАС), это было в 1922 году, астрономы "навели порядок" на небе. Весь небосвод Северного и Южного полушарий Земли был разделен на 88 участков (созвездий) с точно указанными границами. С тех пор повсюду в мире в любом учебнике по астрономии или справочнике сообщается, что число созвездий на земном небе - 88 и только 48 из них являются древними.

Перечислим их: Большая Медведица, Малая Медведица, Дракон, Цефей, Боотес (Волопас), Северный Венец, Человек на коленях (Геркулес), Лира (или Падающий Ястреб), Птицы (или Лебедь), Кассиопея, Персей, Возничий, Офиух (Змееносец), Змея, Стрела, Орел, Дельфин, Малый Конь (Пегас), Андромеда, Голова Коня, Северный Треугольник; зодиакальные созвездия (Телец, Овен, Рыбы, Водолей, Козерог, Стрелец, Скорпион, Весы, Дева, Лев, Рак, Близнецы); Кит, Орион, Река Эридан, Заяц, Большой Пес, Малый Пес, Корабль Арго, Гидра, Чаша, Ворон, Алтарь, Кентавр (Центавр), Зверь (Волк), Южный Венец и Южная Рыба.

Культ Солнца у древних народов

• Объясните, почему у многих древних народов существовал культ Солнца и в чём он выражался (на примере древних египтян и древних славян).

Культ Солнца у древних египтян. Несмотря на главенство культа предков, и заупокойного культа, значительную роль в Древнем Египте играл Культ Солнца. «Солнце представлялось египтянам грозной стихией небесного огня, царившего в мёртвой пустыне, и одновременно началом тепла и света, которые необходимых для жизни человека».

В течение всей истории Древнего Египта одним из самых крупных религиозных центров был Гелиополь - «Город Солнца». Постепенно с централизацией Египетского государства в египетском пантеоне выделяется центральное божество - бог солнца Ра, часто изображающийся в виде сокола, змея, либо в виде человека с головой сокола.

Однако главным атрибутом изображения Ра являлся солнечный диск, обвенчанный Уреем (золотым змеем). Однако до признания Ра, как единого бога солнца в древнеегипетской мифологии возвышаются две ключевые фигуры - Атум и Хепри. Атум являлся богом первотворения, воплощая в себе женское и мужское начало, подобно остальным богам-демиургам. Атум считался вечерним, заходящим Солнцем. Хепри же являлся утренней ипостась солнечного бога, восходящим Солнцем. Его изображали в виде жука-скарабея.

В конечном итоге солнечный бог Ра стал главным солнечным богом, а Атум и Хепри его ипостась. Так в 17 главе Книги Мертвых Верховный Бог говорит о себе: Я - Атум, существующий, единый. Я - Ра в его первом восходе. Я - великий бог, создавший себя сам, создатель своего имени «владыки эннеады». Я был вчера; я знаю завтрашний день...

Его культ в Гелиополе стал усиливаться примерно со II династии фараонов, провозгласившей Ра солнечным богом. Фараоны IV династии считались воплощениями этого бога на земле и называли себя «сынами Ра». Почитание Ра ещё возросло при V династии, когда Ра стал государственным божеством и фараоны воздвигали особые пирамиды, обелиски и солнечные храмы в его честь. Правители V династии утверждали, что каждый из них рождается от самого Ра и жены гелиопольского первосвященника. Эти фараоны тратили громадные суммы на храмы Солнца. Тогда стали появляться первые Тексты пирамид, придававшие Ра всё больше значения в путешествие фараона через подземный мир.

В эпоху Среднего царства, Ра стали активно сочетать с другими важными божествами, особенно с Амоном и Осирисом.

Во время Нового царства, поклонение Ра стало сложнее и величественнее. Стены гробниц испещрялись подробными текстами, которые повествовали о путешествие Ра через подземный мир. В них уверяли, что Ра перевозит в своей лодке молитвы и благословения живых вместе с душами умерших.

Служение Ра сопровождалось гимнами, молитвами и заклинаниями с целью помочь этому богу и его солнечной лодке восторжествовать над змеем Апопом.

Утверждение христианства в Римской империи положило конец поклонению Ра в Египте. Культ Ра теперь стал возбуждать лишь академический интерес, даже среди египетских жрецов.

Культ Солнца у древних славян. Культ Солнца распространен у славян с давних времен. Существует мнение, что даже имя славян означает - тот, что происходит от Солнца, то есть указывает на давний миф о происхождение славян от Солнца.

Давние славяне воображали солнце небесным огнем, колесом, от которого зависит жизнь. О солнце говорили, как о живом существе. Жрецы, волхвы и прочие служители культа выступали от его имени. Ему посвящались праздники Ивана Купала, Коляды, руководств зимы. Разные племена Солнце называли по-своему – Дажьбог, Ярило, Купала, Коляда, Троян.

Ярило был богом весеннего солнца, Купало – богом пожилого солнца, Коляда – богом зимнего солнца. Дажьбог – один из главных богов языческой Руси. Под этим именем обожествлялось солнце. Название Дажьбог происходит от давнего – дождь – дать, то есть дай-бог, бог, который дает жизнь. Наименования Троян трактовали как трех солнца в одном, то есть три Яны. Ян был у славян также богом солнца. Божество солнца, таким образом, воображали триединым, будто три существа, связанные единством действий. Триединое божество признавалось многими религиями разных народов и славяне этого не минули.

Древнерусские проповедники призывали не называть Солнце и огонь богами. Поклонение небесному огню — Солнцу объясняется тем, что он творит «спорынью» и способствует созреванию зерна.

Почитанием Солнца обусловлено множество правил и запретов: не становись к Солнцу спиной даже во время работы в поле; не плюй в его сторону, иначе воцарится тьма, не показывай на него пальцем и т.д. После захода Солнца не давали ничего из дома в долг, особенно огня, чтобы счастье и достаток не покинули семью; не выбрасывали мусор на улицу; не починали новую ковригу хлеба.