Параграф 10 - 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.

Приборы и аппараты для изучения астрономических объектов

Открытия, сделанные учёными с помощью телескопа

• Назовите открытия, сделанные учёными с помощью телескопа

Изобретение телескопа сыграло важную роль в понимания расположения Земли в Солнечной системе и в космосе в целом. Есть свидетельства того, что принципы создания телескопов были известны еще в конце XVI века, но первый телескопа, а вернее зрительная труба, была создана в Нидерландах в 1608 году. Создатели очков Ханс Липперши, Захариас Янссен и Якоб Метиус независимо друг от друга создали первые в мире телескопы. Телескоп возник в результате технических инноваций, связанных с созданием очков, а также достижений в области науки об оптике (эти достижения в области оптики были сделаны Роджером Бэкон и рядом исламских ученых, в частности Аль-Кинди (ок. 801–873), Ибн Саль (ок. 940–1000) и Ибн аль-Хайсам (965–1040).

История наблюдений Галилея при помощи телескопа демонстрирует, как может кардинально изменить наше понимание космоса и нашего расположения в нём. Вскоре после своих первых наблюдений за небом при помощи телескопа Галилей начал делать научные заметки. Его наблюдения и интерпретация понимания звезд, Луны, Юпитера, Солнца и фаз Венеры сыграли решающую роль в понимания космоса. В марте 1610 года Галилей опубликовал первые результаты своих телескопических наблюдений в «Звездном вестнике» (Sidereus Nuncius), этот короткий астрономический трактат быстро распространился среди ученого сообщества.

Наблюдение за Луной

Гравюры Луны, созданные по детально нарисованным эскизам Галилея, представили обществу радикально иную точку зрения на Луну. Благодаря наблюдениям Галилей сделал вывода что на Луне есть горы и поверхность покрыта кратерами. По своим наброскам он оценивал их высоту и глубину. Эти наблюдения, которые были возможны только при увеличении изображения, ясно показали, что аристотелевская идея Луны как полупрозрачной совершенной сферы (или, как предположил Данте, «вечной жемчужины») ошибочна. Луна больше не была идеальным небесным объектом; теперь он явно имел особенности и топологию, во многом схожие с Землей.

Наблюдение за Юпитером

Благодаря телескопу стало понятно, что у Юпитера есть свои спутники. Когда Галилей направил свой телескоп на Юпитер и после нескольких дней наблюдения, он обнаружил. что ранее считавшиеся неподвижные звёзды на самом деле были спутниками юпитера, которые в свою очередь вращаются вокруг Юпитера. Таким образом Галилей открыл три самых больших спутника Юпитера.

Открытия Эдвина Хабла

Эдвин Хаббл доказал существование других галактик за пределами Млечного Пути, сделав фотографии с помощью телескопа Хукера. Эдвин Хабл сделал сравнение степени светимости между различными звёздами. В то время не было четкого представления о размере Млечного Пути, и благодаря своим исследованиям Хаббл смог оценить, что галактика Андромеда (которую в то время считали просто туманностью звёзд Млечного Пути) находилась на расстоянии почти 900,000 световых лет от Млечного Пути. , следовательно, это должно было быть отдельной галактикой. Позже было доказано, что Галактика Андромеда находится намного дальше, на расстоянии почти 2,48 миллиона световых лет. После этого открытия туманность Андромеды была переименована в Галактику Андромеды.

Последующие открытия на примере телескопа Хаббл

Телескоп Хаббл в открытом космосе

В XX веке стремительно развивались технологии, в частности были запущены амбициозные проекты по изучению космоса. Так в 1990 году был запущен международный проект НАСА и Европейского Космического с выводом телескопа Хаббл (Hubble).

Космический телескоп Хаббл – это телескоп вращающийся в открытом космосе на орбите Земли. Он был запущен на орбиту космическим шаттлом «Дискавери» 24 апреля 1990 года. Хаббл находится на орбите около 547 километров над Землей. По размерам он примерно как школьный автобус весом 11 тонн. Телескоп работает на солнечной энергии.

Хаббл делает качественные, широкоформатные снимки объектов во Вселенной, таких как планеты, звезды, туманности и галактики. За всё свою историю телескоп провел более миллиона наблюдений. Сюда входят подробные изображения рождения и смерти звезд, галактик на расстоянии миллиардов световых лет. Ученые узнали много нового об истории и эволюции Вселенной.

Основные открытия телескопа Хаббл

"Hubble Ultra Deep Field" показывает бесчисленное множество галактик находящихся в миллиардах солнечных лет от Земли.

Фотографии, сделанные телескопом Хаббл, помогли ученым оценить возраст и размер Вселенной. Ученые считают, что Вселенной почти 14 миллиардов лет. Хаббл помог ученым понять, как формируются планеты и галактики. Снимки под названием «Hubble Ultra Deep Field» показывает самые далекие галактики, которые когда-либо видели люди. Расстояние от Земли до них оценивается в 12 млрд. лет.

Телескоп сыграл ключевую роль в понимании образования звёзд, галактик, туманностей. И он раскрыл детали гамма-всплесков - мощных взрывов энергии, которые происходят при взрыве массивных звезд.

При помощи телескопа Хаббл изучают атмосферу других планет, вращающихся вокруг звезд, похожих на наше Солнце.

Астрономические инструменты

• Перечислите известные Вам астрономические инструменты

1. Алидада – (араб. al-hada) - (позднелат. alidada, от араб. аль-идада — линейка) деталь астрономических и геодезических угломерных инструментов (см. рис.), вращающаяся вокруг оси, проходящей через центр Лимба. С помощью двух Верньеров или микроскопов, расположенных на противоположных концах А., производятся отсчёты угловых делений лимба.
2. Астролябия – древние астрономы назвали астролябией прибор для измерения широты и долготы точки нахождения объектов, небесных светил. Он давал возможность определить высоту расположения звезд, Солнца над поверхностью планеты Земля, а также, благодаря полученным данным, рассчитать местоположение. В путешествиях такое изделие служило единственным ориентиром для определения координат, времени суток. Говоря кратко, астролябия стала одним из старейших средств измерения, придуманных людьми еще в античные времена.
3. Коронограф – (от лат. corona — венец) — телескоп, позволяющий наблюдать солнечную корону вне затмений. Известно, что солнечная корона излучает много слабее, чем диск Солнца, поэтому невооружённым глазом её можно увидеть только при полном солнечном затмении, когда диск Луны закрывает диск Солнца.
4. Инклинометр – это датчик, который измеряет величину наклона, крен, отклонения объекта относительно силы тяжести. Датчики измерения наклона бывают разных типов и размеров. Здесь мы обсудим все различные типы инклинометров, как они работают и для чего они используются.
5. Фотометр – прибор, который осуществляет измерение фотометрических величин: силы света и светового потока, степени освещённости, яркости и т. д., а также величин, связанных с инфракрасным и ультрафиолетовым излучениями. С его помощью измеряют степень плотности и светопропускающую способность. При этом фотометр может быть общим названием различных приборов для измерения фотометрических величин: например, цвет объекта измеряется колориметрами, яркость излучения — яркомерами, степень освещённости — люксметрами. Фотометр в астрономии измеряет силу света исходящую от звёзд.
6. Радио телескоп – астрономический инструмент для приёма собственного радиоизлучения небесных объектов (в Солнечной системе, нашей Галактике и Вселенной) и исследования их характеристик, таких как: координаты, пространственная структура, интенсивность излучения, спектр и поляризация. Радиотелескоп занимает начальное, по диапазону частот, положение среди астрономических инструментов для исследования электромагнитного излучения — более высокочастотными являются телескопы теплового, видимого, ультрафиолетового, рентгеновского и гамма излучения.
7. Космический телескоп – это телескоп, расположенный в открытом космосе для наблюдения за далекими планетами, галактиками и другими астрономическими объектами. Отличительной особенностью таких телескопов является то, что атмосфера Земли не препятствует наблюдением за космическим пространством. Самым знаменитым таким телескопом на сегодняшний день является телескоп Хаббл (см. выше).
8. Спектрометр – оптический прибор, который предназначен для накопления спектра, его количественной обработки и анализа. Для получения анализируемого спектра используется определенный вид излучения (рентгеновское, лазерное), а его регистрация происходит путем флуоресценции. Как правило, в ходе исследования измеряются интенсивность излучения, его длина, волна, частота, но могут быть определены и другие параметры. Приборы работают в диапазоне длин волн: от гамма до инфракрасного излучения. Благодаря спектрометру изучают свет звёзд и тем самым определяется их химический состав.
9. Телескоп –

• Иллюстрация астрономических инструментов
• 

  Алидада

• 

  Астролябия

• 

  Внезатменный солнечный коронограф

• 

  Инклинометр

• 

  Фотометр

• 

  Радио телескоп

• 

  Планируемый к запуску космический телескоп Джеймс Уебб

• 

  Спектрометр

• 

  Обычный телескоп

Схемы устройства и принципа работы линзового, зеркального и зеркально-линзового телескопов

• Рассмотрите схемы устройства и объясните принцип работы линзового, зеркального и зеркально-линзового телескопов.

Схема телескопа и прохождение света в нём

Телескоп – это инструмент, который астрономы используют, чтобы наблюдать за далекими объектами в космосе. Большинство телескопов и все большие телескопы используют изогнутые зеркала для сбора и фокусировки света исходящего от небесных тел (звезд, планет, комет и так далее).

Первые телескопы фокусировали свет с помощью кусков изогнутого прозрачного стекла, называемых линзами. Итак, почему мы используем зеркала сегодня? Потому что зеркала легче, и их легче сделать идеально гладкими, чем линзы.

Зеркала или линзы в телескопе называются «оптикой». Мощные современные телескопы могут собирать свет с очень тусклых и очень удалённых объектов, расположенных за миллионы километров, миллионы световых лет. Для этого оптика, будь то зеркала или линзы , должна быть действительно большой.

Чем больше зеркала или линзы, тем больше света может собрать телескоп. Затем свет концентрируется формой оптики. Этот свет мы видим, когда смотрим в телескоп.

Оптика телескопа должна быть почти идеальной. Это означает, что зеркала и линзы должны иметь правильную форму, чтобы концентрировать свет. На них не может быть пятен, царапин и других изъянов. Если у них действительно есть такие проблемы, изображение становится искаженным или расплывчатым.

Принцип работы радиотелескопа

• Объясните принцип работы радиотелескопа. Какие открытия в астрономии были сделаны с его помощью?

Принцип действия радиотелескопа основан на приеме и обработке радиоволн и волн других диапазонов электромагнитного спектра от различных источников излучения. Такими источниками являются: Солнце, планеты, звезды, галактики, квазары и другие тела Вселенной, а так же газ. Принцип работы радиотелескопа немногим отличается от принципа работы обычного радиоприемника, по которому уважаемые пользователи слушают, например, "Русское радио". Антенна - обработка сигнала - выходное устройство для снятия информации (в обычном радио это "динамик").

Действительно, скорость радиоволн равна скорости света, но это не значит, что мы не можем регистрировать излучение далеких объектов. Мы их видим, регистрируем, но такими, какими они были много лет назад. Если, например, расстояние до квазара равно 5 млрд. световых лет, то мы и видим его таким, каким он был 5 млрд. лет назад.

Первая, вторая и третья космические скорости

• Сформулируйте, что такое первая, вторая и третья космические скорости.

Анализ первой и второй космической скорости по Исааку Ньютону. Снаряды A и B падают на Землю. Снаряд C выходит на круговую орбиту, D — на эллиптическую. Снаряд E улетает в открытый космос.

В начале космической эры российские ученые ввели термин «космическая скорость» которое имело отношение к освоению космоса.

Первая космическая скорость – известная как орбитальная скорость, которая позволяет вывести ракету, спутник или другой объект на орбиту вокруг Земли. Если объект будет лететь медленнее, то он просто упадет обратно на Землю.

Вторая космическая скорость – это так называемая скорость, с которой можно покинуть Землю, которая равна 11,2 километра в секунду. Это скорость, при которой ракета может вырваться из гравитационного поля Земли и полететь к другим планетам.

Третья космическая скорость – это скорость, при которой движущийся объект сможет покинуть нашу Солнечную систему. Эта космическая скорость равно около 42 километров в секунду (или 0,014 процента скорости света в вакууме).

Существует также четвертая космическая скорость – это скорость, при которой объект сможет покинуть нашу галактику Млечный Путь. Эта скорость равна примерно 320 километрам в секунду.

Вопрос к тексту рассказа

• Прочитайте фантастический рассказ А. Кларка «Солнечный ветер». Ответьте, за счёт чего приводились в движение космические корабли, участвующие в гонках будущего.

Непосредственно название рассказа А. Кларка отражает принцип движения космических кораблей, т.е. они приводились в движение за счёт солнечной энергии в виде "солнечного ветра". Идея заключается в том, что космические корабли могут летать используя солнечный ветер точно также как корабли на море за счёт силы ветра. Высказывается идея, что космические корабли также могут выпускать огромные паруса, которые будут получать энергию солнечных лучей и приводится в движение.

Какая идея, высказанная Кларком в 1945 г., предвосхитила организацию глобальной системы связи и практически всех систем коммуникации, в том числе Интернета?

Сэр Артур Чарльз Кларк внес огромный вклад не только в литературу, но и в науку, в популяризацию космических полетов. Его идея создания системы спутников связи на геостационарных орбитах обеспечила создание во второй половине XX века практически всех глобальных систем коммуникации, в том числе Интернета.

Схема организации системы глобальной связи через ИСЗ, опубликованная Артуром Кларком в 1945 году, была реализована во второй половине прошлого века. Геосинхронная орбита получила название в честь фантаста — Орбита Кларка. Через девять лет после публикации этой статьи Кларк написал письмо директору отдела науки американского национального Бюро Погоды с предложением использовать спутники для предсказания погоды, идею позже реализовали.

Темы для рефератов

• История изобретения телескопа и первые открытия в астрономии, сделанные с его помощью.
• Космические телескопы «Комптон», «Чандра», «Спитцер» и их роль в исследовании астрономических объектов.
• Крупнейшие оптические телескопы на Земле
• Автоматические межпланетные станции и их вклад в изучение Вселенной
• Перспективы развития межзвёздных летательных аппаратов