Галактики и их характеристики - ОСНОВНЫЕ ОБЪЕКТЫ, ЯВЛЕНИЯ И ЗАКОНОМЕРНОСТИ МЕГАМИРА - ОСНОВЫ АСТРОНОМИИ

Задачи урока: ввести понятие о новом астрономическом объекте — галактике; охарактеризовать состав и строение галактик, описать их типичные свойства; ввести понятие о квазаре и представить его модель; обозначить экспериментальное открытие скоплений галактик; рассмотреть закон Хаббла и показать его значение.

План урока

Этапы урока	Время, мин	Приёмы и методы
I. Повторение	5—7	Фронтальный опрос по рисункам учебника
II. Изучение нового материала	20—25	Рассказ учителя. Доклады школьников. Записи в тетрадях
III. Совершенствование знаний. Подведение итогов	10	Демонстрация видеоматериалов с их обсуждением
IV. Домашнее задание	1	Сообщение учителя

I. Организуется фронтальное повторение изученного с помощью вопросов: что такое звезда? Каковы строение и характеристики типичной звезды — Солнца? Какие группы звёзд известны? Какие физические процессы происходят со звёздами? Почему период пульсара сравнительно мал (рис. 15.3 учебника)?

II. Предлагаем следующий план изучения нового материала.

1. Определение галактики как звёздной системы. Её характеристики: состав, движение, масса и др.

2. Типы галактик: эллиптические, спиральные, неправильные (рис. XI, XII, XIV, XVIII на цветной вклейке учебника). Вопросы для обсуждения по рисункам: к какому типу относится наша Галактика? Чем могут различаться спиральные галактики (рис. XI и XIV на вклейке учебника)? Чем различаются эллиптические и спиральные галактики? (Ответ. Формой, числом звёзд, их движением.)

3. О квазаре возможно краткое сообщение школьника (до 5 мин). Вопросы для рассмотрения: является ли квазар звездой? Где находятся квазары? (Ответ. В далёких, до 5 млрд св. лет, галактиках.) Почему их обнаружили экспериментально? (Ответ. Их светимость в сотни раз больше светимости целой галактики!) Что такое квазар? (Ответ. Ядро галактики сравнительно небольшое, одного порядка с размерами Солнечной системы; скопление вещества с массой, в миллионы раз большей массы Солнца; мощный источник оптического, радио- и рентгеновского излучений.) Можно ли экспериментально обнаружить структуру квазара? (Ответ. Пока это проблематично, так как геометрические размеры объекта очень малы, а расстояние до него велико.)

4. Группы галактик. Метагалактика как экспериментально фиксируемый мир галактик (их порядка сотни миллиардов), межгалактическая среда. Галактики в Метагалактике располагаются существенно плотнее, чем звёзды в галактике. Причём подсчёт числа галактик по разным направлениям свидетельствует об однородности и изотропности, т. е. одинаковом по направлениям пространственном распределении галактик. Экспериментально зафиксирована нестационарность галактик: активность, выбросы вещества, процессы звездообразования в них и др.

5. Экспериментальное изучение спектров галактик при их расшифровке привело к научному факту, свидетельствующему об их разбегании друг от друга, т. е. о нестационарности их распределения в пространстве. В 1912 г. американский астроном В. Слайфер обнаружил красное смещение спектральных линий в спектрах галактик, а в 1929 г. известный американский астроном Э. Хаббл сформулировал закон v = Hr, где Н — постоянная Хаббла, а r — расстояние между галактиками, т. е. чем дальше галактика от нас (или от любой другой галактики), тем больше скорость её удаления.

Целесообразно решить задачу на закон Хаббла.

1. Оцените расстояния от Земли до самых удалённых галактик.

Краткое решение.

Если знать значение H = (55—75) км/(с ∙ Мпк) и учесть существование предельной скорости движения объектов 3 ∙ 10⁸ м/с, то можно оценить возможные размеры Вселенной.

Например, при H = 55 км/(с ∙ Мпк) и предельной скорости 3 ∙ 10⁸ м/с получаем При другом значении постоянной Хаббла имеем тот же порядок величины.

Подчеркнём, что это предельная оценка. В реальности размеры наблюдаемого мира должны быть меньше. В настоящее время другими методами экспериментально измерено расстояние до одной из самых удалённых галактик: оно оказалось немногим более 5000 Мпк. Напомним, что расстояние 1 Мпк свет проходит примерно за 3,3 млн лет. Это — громадное расстояние! Школьники должны понимать сложности точного определения постоянных величин.

III. Выделение главного на уроке лучше всего организовать вокруг вопроса об изученных структурных образованиях Вселенной (планеты, звёзды, галактики, туманности, квазары, группы галактик, Метагалактика) с помощью доступного иллюстративного материала. Вопросы: известны ли планеты у других звёзд? Как они обнаружены: ведь размеры их малы, а сами они не светят? (Ответ. Методом изучения движения звезды, на которое планета оказывает гравитационное влияние.) Чем различаются планеты (звёзды, галактики)?

IV. Домашнее задание: § 106, 107; упр. на с. 396 (ЕГЭ); индивидуально — § 108*; напомнить о докладах.

Урок 8*. Решение задач (резерв учителя)