Позакласний захід з астрономії "Астрономічний ерудит"
Позакласні заходи » Астрономія Позакласний захід з астрономії
ПОЗАКЛАСНИЙ ЗАХІД З АСТРОНОМІЇ
АСТРОНОМІЧНИЙ ЕРУДИТ
Добрий день шановні знавці астрономії!
Сьогодні ми з вами визначимо: хто ж з нас найкраще володіє знаннями з астрономії!
Наш сьогоднішній шлях буде складатись з етапів, на кожному з яких ми будемо обирати найкращих.
I. «Ланцюжок»
Правила цього етапу – дати правильну відповідь на поставлене вчителем запитанням. Максимальна кількість балів – 5 балів ( ті учні , які отримують по 0 балів покидають гру ).
1. Чи можна на Місячній поверхні орієнтуватись за допомогою компасу?( ні)
2. Найближча планета до Сонця? (Меркурій )
3. На честь кого була названа планета Марс? ( Римський бог війни)
4. Ми знаємо, що Земля – магніт, чому Місяць - супутник Землі не падає на Землю?( Місяць обертається навколо Землі)
5. Яку форму набирає будь яка рідина в стані невагомості? ( кулі)
6. Що таке Галактика? ( скупчення мільйонів зірок)
7. Як називається наша Галактика? ( Молочний шлях)
8. Звідки на Місяці зявилися кратери? ( від зіткнення з метеоритами)
9. Як називається частина атмосфери Сонця, яку видно під час повних затемнень? ( корона)
10. Що означає слово «Комета»? ( волосяна)
11. Якого елемента найбільше входить до складу Сонця? ( водень)
12. Хто притягує Місяць сильніше – Земля чи Сонце? (Солнце притягивает Луну почти вдвое сильнее, чем Земля.)
13. Скільки часу буде горіти сірник на Місяці? ( ні буде взагалі)
14. Зірки мають однаковий колір? ( ні) .
II. « 100000 Чому? »
Правила цього етапу - дати відповідь на отримане питання, яке кожен отримує індивідуально,шляхом жеребкування. Максимальна кількість балів – 6 балів. ( час підготовки 5 хв),за порушення поведінки «–« 3 бали, неповна відповідь – 3 бали. Вибувають 3 учня , які набрали найменшу к-сть балів.
1. чому веселка має круглу форму?
Радуга образуется из-за преломления солнечных (или иных) лучей света
в круглых каплях воды, имеющихся в воздухе во время и после дождя
или от иных источников капель (например, от поливочного шланга).
Принципиальное значение имеет то, что капли круглые (сферические).
Нетрудно показать, что все лучи, параллельно приходящие от солнца
и падающие на сферическую каплю, испытывают преломление на её
поверхности и полное внутреннее отражение (то есть отражение от
внутренней поверхности капли), и по законам геометрической оптики
получают отклонение в пространстве на один и тот же определённый
угол. Таким образом, каждая из капель, освещаемых одним и тем же
источником света, преломляет все падающие на неё лучи и отражает
их обратно, подобно катафоту, таким образом, что они расходятся от
капли в пространстве вдоль поверхности конуса с определённым углом
раскрыва. При наблюдении массива из многих капель, свободно рас-
пределённых в воздухе, мы сможем увидеть отражённые лучи света от
тех из них, которые сами расположены под тем же углом относительно
нас и источника света (солнца). Очевидно, что такие капли, светящие
в нашу сторону, сами также будут располагаться в пространстве на
поверхности конуса с тем же углом раскрыва, что и отражённый свет
от каждой капли. Для наблюдателя (то есть для нас) конус светящихся
капель будет виден как круг, проецирующийся на более тёмное небо или
другой фон.
Поскольку свет при отражении от капли дважды проходит границу
сред (воздух — вода — воздух), то в силу преломления света, которое
имеет различнуюв еличину для разных цветов (т. е. для разных длин
волн света), разные цвета отклоняются каплями воды на несколько
разные углы. Красный свет отклоняется на 137 градусов 30 минут,
а фиолетовый на 139◦20_. Соответственно, если мы посмотрим в про-
тивоположнуюо т солнца сторону, то в круге, отстоящем от условного
центра («противосолнца») на 42◦30_ мы увидим капли, светящиеся крас-
ным светом, а в круге, отстоящем на 40◦40_ — фиолетовым. Все прочие
цвета расположатся между ними, и мы увидим собственно радугу, —
т. е. светящийся круг (или дугу), в котором снаружи внутрь идут цвета:
красный, оранжевый, жёлтый, зелёный, голубой, синий, фиолетовый.
Понятно, что поскольку чаще всего мы видим радугу от Солнца,
которое при этом всегда выше горизонта, то «противосолнце» нахо-
дится несколько ниже горизонта, и радуга получается только в виде
части полной окружности, т. е. в виде дуги. Для того, чтобы увидеть
круглуюра дугу, необходимо иметь освещённые капли воды ниже себя.
Это можно сделать либо с помощьюшла нга, либо с помощьюса молёта,
глядя на дождь сверху. В крайнем случае можно расположить ниже
себя источник света, но тогда уже, разумеется, не Солнце.
Если капли будут не вполне круглые (например, вытянутые при
крупном дожде) или будут сильно неоднородны по своим разме-
рам, то радуга будет получаться бледной и неоднородной по цветам,
т. е. не такой красивой, как иногда бывает.
Если организовать капли не из воды, а из какой-либо другой жидко-
сти, то изменится угол преломления света, соответственно, изменится
угловой размер видимой радуги.
Среди других красивых атмосферных явлений можно отметить
т. н. «гало», которые образуются на ледяных кристалликах и иногда
видны вокруг Луны или Солнца.__
2. Чому планети «ходять» вслід за Сонцем?
Солнечная система сильно сплюснута. Планеты крайне незначительно
отстоят от средней плоскости, в которой они обращаются вокруг
Солнца, причём все в одном направлении. Эта плоскость называется
эклиптикой. Поэтому наблюдателю на Земле и будет казаться, что пла-
неты и Солнце на фоне далеких звёзд движутся на небе по одной линии.
4. Чому нам «дозволено» милуватися тільки однією стороною Місяця? Чому саме цією стороною, а не іншою?
В движении Луны есть одна особенность, которая позволяет сказать,
что Луна в каком-то смысле «остановилась». Период её вращения
вокруг собственной оси точно синхронизован с её орбитальным пери-
одом вокруг Земли, и поэтому Луна всегда повернута к Земле одной
и тойж е стороной. Это явление носит название гравитационного
резонанса, и физическая причина его состоит в том, что из-за силь-
ного приливного возмущения, которое Земля порождала в теле Луны,
возникало торможение её (Луны) вращения, а энергия вращения при-
ливными силами переводилась частично в тепло, а частично в энергию
орбитального движения. Поскольку само тело Луны сильно несиммет-
рично (в направлении Земли оно выступает на величину около 1 км),
и к тому же именно на видимой стороне Луны преобладают более
плотные магматические «моря», то её «околоземный» бок «перевеши-
вает». Моменты инерции тела Луны относительно осей, направленных
на Землюи вдоль Лунной орбиты, различаются на весьма существен-
нуюв еличину: 0,02%. По-видимому, это и определило выбор той части
85
лунной поверхности, которая была предоставлена человечеству для
любования им на протяжении всей истории, вплоть до 7 октября 1959 г.
(в этот день советская станция «Луна–3» сфотографировала её обрат-
нуюстор ону).
5. Чому ми не бачимо, як народжуються зірки?
Звёзды рождаются при сжатии газо-пылевого облака, при достаточно
высокой степени сжатия, когда разогрев в центре достаточен для
«поджигания» термоядерных реакций. Смерть звезды наступает, когда
звезда перестает находиться в устойчивом состоянии при нормальных
параметрах (плотности, размерах, хоть как-то сопоставимых с солнеч-
ными). В этом смысле звёздам уготовано несколько видов смертей,
в зависимости от их начальной массы.
При M <1,4 массы Солнца звезда «умирает», становясь новым
белым карликом, при 1,4 нейтронной звезды как остатка взрыва сверхновой. ПриM >3,3 смерть знаменует образование чёрной дыры. Все случаи смерти можно наблю- дать, и все они — результат истощения ядерного топлива. Нейтронные звёзды и чёрные дыры проявляют себя по специфиче- скому виду спектра излучения и характеру воздействия на обычные звёзды-спутники. 6. Чому круглу форму мають крапельки? Капельки — это небольшие («кот наплакал») количества жидко- сти (например, воды), распылённой в инородной среде (например, в воздухе), и принимающие сферическую форму за счёт действия сил поверхностного натяжения. Все молекулы в жидкости притягиваются друг к другу, но те из них, которые находятся на поверхности жидко- сти, испытывают значительно большее притяжение внутрь (к молеку- лам более плотной жидкости), чем наружу (к молекулам разреженного воздуха). Поэтому поверхность жидкости ведёт себя подобно упругой плёнке, охватывающей жидкость со всех сторон, и стягивающей её. (Алергант Дима: «если какая-то часть выступает, то сила поверхност- ного натяжения возвращает эту часть ”на место“».) Поскольку именно сфера является поверхностьюс наименьшей площадью при заданном объёме (который поверхность должна ограничивать), то капельки ста- новятся круглыми. Это изменение формы прекрасно видно при отрыве висящей капли (в форме капли) и превращение её в шарик в полёте. Если капля становится слишком большой, то силы поверхностного натя- жения могут уже не справляться с «округлением» капли, и тогда она начнёт принимать сплющенные формы или распадаться на более мел- кие капельки (коэффициент поверхностного натяжения воды при 20 ◦С равен 0,0728 Н/м). Очень красиво наблюдать на примере фонтана, как силы поверхностного натяжения сначала формируют его струю на этапе подъёма и торможения, а затем разбивают её на отдельные всё более мелкие капли в падении. Неограниченно большие сферические капли (жидкие тела) можно получать в невесомости. При повышении тем- пературы поверхностное натяжение уменьшается. (Тонашевская Алек- сандра: «капельки имеют форму капли лишь тогда, когда отрываются от крыши, сначала масса воды перевешивает, а потом форма меня- ется».) 7. Чому круглу форму мають мильні пузирі? Мыльные пузыри — сложный физический объект, состоящий из некоторого количества воздуха (как правило, не более 10−3 м3), заклю- чённого внутри жидкой плёнки высококонцентрированного мыльного раствора. Форма мыльного пузыря также определяется силами поверх- ностного натяжения в плёнке поверхностно активного вещества (ПАВ). За счёт него создаётся повышенное давление внутри самого пузыря; соответственно, чтобы пузырь надуть, требуется некоторое физиче- ское усилие. И наоборот, можно наблюдать процесс уменьшения объёма 81 пузыря (и увеличения толщины его плёнки), если стравливать часть воздуха из него, например, через тонкуют рубочку. Очень красиво и поучительно наблюдать также процессы объёмных колебаний мыль- ных пузырей достаточно большого объёма. (Акимкин Тимофей: «форма шара, вследствие сил поверхностного натяжения, соответствует мини- муму энергии, а потому наиболее устойчива».) 8. Чому круглу форму мають повітряні кульки? Воздушные шары — отличаются от мыльных пузырей тем, что имеют оболочку из деформируемых (ткань) или растяжимых (резина) «твёрдых» материалов. Типичной ошибкой участников было утвержде- ние, что круглая форма определяется избыточным давлением внутри. Закон Паскаля, конечно же, верен, но проделайте один простейший опыт. Возьмите обыкновеннейший полиэтиленовый пакет и сильно надуйте его. Ну что, круглый? То-то. Сферическая форма шаров опре- деляется главным образом изначально заданной формой наполняемой оболочки, а не только избыточным давлением воздуха внутри. Шары могут иметь и инуюформ у (продолговатую, цилиндрическую, тетра- эдр, и т. д.). Если мыльный пузырь при выходе из него воздуха может поддерживать своюк руглую форму и избыток давления за счёт умень- шения своей поверхности (часть молекул с поверхности плёнки уйдёт вглубь жидкого слоя), то воздушный шар в этом случае просто потеряет своюф орму, т. е. сдуется. («Контрпримером будет дирижабль».) 9. Чому круглу форму має Місяць? Луна — естественный спутник Земли, одно из небольших тел в Сол- нечной системе (масса 7,35 • 1025 г, радиус 1738,2 км). Разница между радиусами Луны по направлениюк Земле, к полюсу, и вдоль её орбиты не превышает 1 км, т. е. несферичность Луны составляет 6 • 10−4 (не путать с горами на Луне высотой до 9 км). Вообще говоря, про- блема образования и ранней эволюции Луны до сих пор представляет собой одну из загадок планетной астрономии и космогонии. Единствен- ное, что мы сейчас можем сказать, это то, что сферическая форма Луны и других твёрдых тел, планет и спутников устанавливается на раннем этапе их формирования. При выпадении на поверхность образующих планетное тело фрагментов, состоящих из газа и пыли, оно разогрева- ется до плавления твёрдых пород и образования полужидкого лавового слоя. Под действием силы тяжести планета принимает сферическую форму (в случае достаточно быстрого вращения — форму эллипсоида вращения). 10. Чому круглу форму має Сонце? Солнце — типичная звезда, представляющая собой газовый (плаз- менный) шар. Главным фактором, определяющим форму Солнца, явля- ется сила тяжести (на поверхности ускорение свободного падения составляет 27398 см/с2 = 27,9g). Несферичность Солнца вызвана его вращением вокруг своей оси со скоростью 2,865 • 10−6 с−1. Разность видимых с Земли угловых радиусов Солнца в направлении на экватор и полюс составляет 0,05__, соответственно, наблюдаемая сплющенность Солнца составляет 5,2 • 10−5 (в 10 раз «круглее» Луны). Хотелось бы обратить внимание, что за исключением пельменей, которые не круглые, за круглуюфор му всех прочих перечисленных тел ответственны разные физические силы. Песчинки — сила трения, капельки и мыльные пузыри — сила поверхностного натяжения, воз- душные шары — сила Гука (упругости), колобки — давление (прямое формование), Луна и Солнце — сила тяготения. При этом сила тяжести на Земле никогда не образует круглой формы предметов, а в космосе, напротив, за счёт больш.их масс никакие другие силы не в состоянии конкурировать с силой всемирного тяготения, в редких случаях играя роль вспомогательных факторов. (Иванов Алексей: «идеально круглой формы не существует; перечисленные тела имеют разное происхож- дение, и их круглая форма не образовалась в результате одного про- цесса».). 11. Чому пісчинки мають круглу форму? Песчинки — это мелкий обломочный материал, образованный при разрушении твёрдых горных пород. Круглая форма песчинок обуслов- лена долговременным воздействием на них движущейся жидкой среды, прежде всего — действием волн в прибойной зоне. За счёт многократ- ного окатывания обломков, их соударений и трения друг о друга, обра- зуются всё более мелкие фракции щебня и гальки (ср. «в порошок сотру»). 12. Чому говорять « Світить, а не гріє? Про що так можна сказать і чому? Чи буває навпаки? «Светит, а не греет» — можно сказать про любой источник, который излучает в оптическом диапазоне на малой мощности. Наоборот можно сказать о мощных источниках электромагнитного излучения с макси- мумом спектра в инфракрасной области. Пример — утюг. 13. Чому вважають, що Всесвіт розширюється? Прежде всего, необходимо подчеркнуть, что использование термина «Вселенная», а также обсуждение её наблюдаемых свойств имеет смысл только начиная с масштабов пространства больше чем 100 Мпс, т. к. до расстояний в сотниМегапарсек ещё прослеживаются такие космические структуры, как скопления галактик (1 парсек = 3,085 • 1018 см). Наиболее впечатляющим наблюдательным фактом, говорящим о расширении видимой Вселенной, является закон Хаббла. Как было установлено, все линии в спектрах далёких галактик смещаются в сто- рону б.ольших длин волн, причём степень этого смещения прямо пропор- циональна расстояниюдо данной галактики. Красное смещение спек- тра1 интерпретируется как доплеровское смещение, связанное с удале- нием излучающей галактики от нас. Таким образом, скорость «убега- ния» всех далёких объектов в космосе увеличивается пропорционально расстояниюдо них. Коэффициент пропорциональности между скоро- стьюи расстоянием получил название постоянной Хаббла и составляет около 60 (км/с)/Мпс или 2 • 10−18 с−1. Расширение Вселенной равномерно и одинаково во все стороны. Принимая удаление галактик за расширение всего пространства, можно определить, что расстояние до объектов, удаляющихся от нас со ско- ростьюсвет а (т. н. «световой горизонт Вселенной»), составляет около 1,5 • 1028 см, а общее время, прошедшее с момента начала расширения Вселенной (т. н. «Большой Взрыв») составляет 10–20 миллиардов лет. Другим наблюдательным фактом, свидетельствующим о расши- рении Вселенной, является т. н. «реликтовое излучение». Оно было открыто в 1965 г., по сути случайно, при калибровках радиоаппаратуры, и представляет собой слабое фоновое радиоизлучение. Оно приходит к нам равномерно со всех сторон с очень высокой степеньюи зотроп- ности (до 10−5). Максимум этого излучения находится на длине волны 1 мм, а в целом его спектр соответствует планковскому распределению энергии при температуре 2,7 К. Нам не известны какие-либо космиче- ские объекты, которые могли бы создать такое излучение в современ- нуюэпо ху. Единственным объяснением этого феномена является излучение самой Вселенной в раннюю эпоху, когда её среда впервые стала прозрач- ной для излучения. Это произошло, по расчётам, около 106 лет после Взрыва при температуре 4•103 К и плотности материи 10−21 г/см3. В эту эпоху впервые электроны и протоны смогли объединяться в атомы, 1Наибольшие длины волн видимого диапазона соответствуют красному цвету. образовалось вещество, а электромагнитное излучение «отделилось» от него. За прошедшее с тех пор время Вселенная значительно расши- рилась (примерно в 1000 раз), длина волны реликтового излучения во столько же раз увеличилась, его температура — уменьшилась, а плот- ность вещества во Вселенной уменьшилась до современного значения — 10−29 г/см3. 14. Скільки зірок в ківші Великої Ведмедиці? Семь ярких звёзд северного неба, которые мы теперь знаем, как Ковш Большой Медведицы, всегда привлекали к себе внимание человека всех цивилизаций. Во все исторические эпохи они располагались возле север- ного полюса мира и являлись незаходящими звёздами. Во всех цивили- зациях они также объединены в одно созвездие, хотя и под разными именами. В Древнем Египте звёзды Ковша воспринимались в качестве бедра (задней ноги) быка, и так изображались на небе, например, в Ден- дерском зодиаке. В Китае семь ярких северных звёзд образовывали повозку, в которой Великий небесный император объезжает своюНебес- нуюимперию . У индейцев Америки звёзды в ручке Ковша были тремя охотниками, которые гоняются за добычей (медведем, волком или оленем). У славянских и мусульманских народов это созвездие также было повозкой либо хозяйственного, либо ритуального назначе- ния. Во многих случаях звёзды объединялись и в сугубо утилитарный предмет быта — ковш, корчагу для питья. Наконец, у древних гре- ков эти звёзды ассоциировались с холодным севером и живущими там медведями, поэтому в приполярной области неба и были созданы сна- чала Большая (Ursa Major, UMa), а затем и Малая Медведицы (Ursa Minor, UMi). От греков затем и все европейские культуры восприняли эту интерпретациюК овша. По традиции яркие звёзды каждого созвездия обозначаются бук- вами греческого алфавита (обычно по мере убывания их яркости; для Большой Медведицы — в порядке расположения звёзд в рисунке «ковша»). Однако, нетрудно заметить, что имена собственные у звёзд сохранились от астрономии арабов. Большая Медведица — одно из самых больших созвездий всего неба; в современных границах (с 1922 г.) она занимает 1280 квадратных гра- дусов и уступает по площади только Деве и Гидре. Естественно, что по мере уменьшения яркости звёзд их число на небе возрастает почти экспоненциально. III. «Інтерактивні питання » Правила цього етапу – ті учні , які залишились вчитель поділяє на дві команди, на інтерактивній дошці висвітлюються питання,на які команди відповідають по черзі, за правильну відповідь – 7 балів, незнання питання дає можливість команді - конкуренту отримати бали в свою користь ( всього 20 питань).Та команда, яка перемогла продовжує гру. IV. «Астрономічні означення» Правила цього етапу – прослухати підказку і дати правильну відповідь, максимальна кількість балів – 8 балів. Після проведенного етапу залишається 3 чоловіка з найбільшою кількістю балів. 1. Зоряна доба - це проміжок часу між двома послідовними верхніми кульмінаціями точки весняного рівнодення. 3. Зоряний час – це час s, який пройшов від початку зоряної доби до будь-якого моменту. 4. зв'язок прямого піднесення і год. Кута. S = α +t ,α – пряме піднесення, t- год.кут. 5. Середній сонячний час Tλ– це час, що минув від нижньої кульмінації середнього сонця. 6. Рефлектор - оптичний телескоп, що використовує як світлозбиральних елементів дзеркала. 7. Рефрактор - оптичний телескоп, в якому для збирання світла використовується система лінз, яка називається об'єктивом. 8. Аберація – відхилення ходу променів в ідеальній системі. 9. Головна оптична вісь – пряма, яка проходить через центр кривизни. 10. Кома – аберація, яка проявляється уже при невеликих кутах нахилу променів. 11. Аберація кривизни поля – наявність кривизни у поверхні поля. 12. Першокласна оптична система – якщо фронт хвилі після лінзового об’єктива відхиляється від сферичного не більше ніж ¼ діючої довжини хвилі. 13. Небесна сфера - уявна сфера довільного радіусу з центром в довільній точці простору якого є око спостерігача. На небесній сфері фіксуються основні лінії та точки по відношенню до яких проводиться відповідні вимірювання. 14. Площина матем. горизонту – велике коло небесної сфери площина якого перпендикулярна до ZOZ’. 15. Альмукантарат – мале коло небесної сфери, яке проходить через світило і площину яка паралельна до площини математичного горизонту. 16. Добова паралель – мале коло небесної сфери площина якого паралельна до площини небесного екватора і проходить через світило. V. «Дуель» І так ми дійшли до останнього етапу нашої гри. В нас залишилось 3 учасники, тому зараз ми визначимо найкращого! І так починаємо!!!!Кожному по черзі задаю по 5 питань , хто відповість на всі 5 питань – 1 місце, 4 питання – 2 місце, 2-3 питання – 3 місце. Черговість визначаємо жеребкуванням: Який юбілей в цьому році відзначає НПУ імені М.П.Драгоманова? ( 175- річчя) 1. Видима зоряна величина — величини в яких не враховується відстань до зірок. 2. Назвати супутники Марса ( Фобос, Деймос). 3. Назвати основні одиниці вимірювання відстаней до зір (а.о, св.р, пк ) 4. Складові частини астрономії: астрометрія, небесна механіка, астрофізика, зоряна астрономія, космогонія, позаатмосферна астрономія. 5. Назвати склад Сонячної системи 1. Календарем прийнято називати певну систему лічби проміжків часу з поділом їх на екремі періоди – роки, місяці, тижні, дні. Чому слово “календар” походить від латинських слів “калео” – проголошую і “календаріум” – боргова книга, що це означало? (Перше нагадує про те, що в Давньому Римі (звідки до нас прийшов календар) початок кожного місяця проголошувався окремо, а друге – що там першого числа кожного місяця сплачували проценти за борги. 2. Астероїд – льодовикам»яне тіло неправильної форми, яке порівняно з планетами має малі розміри. 3. Небесна сфера - уявна сфера довільного радіусу з центром в довільній точці простору якого є око спостерігача. 4. Астрономія — наука, що вивчає рух, будову, походження і розвиток небесних тіл і їх систем. 5. Назвіть дату астрономічної зими, як вона називається?(22 грудня, зимове сонцестояння) 1. Рефрактор - оптичний телескоп, в якому для збирання світла використовується система лінз, яка називається об'єктивом. 2. Масштаб камери µ=1/ F. 3. блиск - освітленість площадки перпендикулярна до променів небесного об’єкта 4. Що називається сонячною системою – с-сть небесних тіл, які обертаються навколо одного динамічного центра Сонця. 5. Назвіть дату початку астрономічної весни, як вона називається? ( 22 березня – день весняного рівнодення). VI. » Нагородження» І так я рада вітати Вас з завершенням нашої гри, хочу привітати переможця(ицю) » Астрономічного ерудита» _________________________ за 1 місце! _________________________ за 2 місце! _________________________ за 3 місце! ДЯКУЮ ЗА УВАГУ!!!