Супутники планет.

Мета.

Навчальна. Ознайомити учнів з супутниками планет, дати коротку характеристику найбільшим супутникам Сонячної системи.

Розвиваюча. Розвивати цікавість до пізнання, розширення знань.

Виховна. Виховувати культуру наукового мислення.

Тип уроку. Урок засвоєння нових знань.

Дидактичні матеріали:

• Підручник. Астрономія: 11 кл.: підручник для загальноосвіт. навч. закл.: рівень стандарту/ В. Сиротюк, Ю. Мирошніченко.-К.: Вид-во “Генеза”, 2018 -165 с.: іл.
• Презентація. Супутники планет
• Вікіпедія. Супутники планет
• Веб-документ. Супутники планет
• Відео. Супутники планет (час 10:11) Відео. Всі супутники Сонячної системи (час 46:58)
• Відео. Як влаштований Всесвіт? Супутники (час 43:49)
• Демонстрація. Глобус Місяця  Демонстрація. Телурій (діюча модель Сонце-Земля-Місяць)
• Відео. Навіщо нам Місяць? Відео. Таємниця Місяця

План

1. Актуалізація опорних знань.
2. Супутники планет.
3. Запитання до уроку.
4. Домашнє завдання.
5. Перевір себе.
6. Для допитливих.

Хід уроку

1. Актуалізація опорних знань.

Перевірка домашнього завдання.

2. Супутники планет.

Супутники планет. У Сонячній системі відомо 176 супутників у планет та карликових планет. Також існують супутники і у крупних астероїдів. Найпершим опублікованим відкриттям супутників, крім Місяця, було відкриття Галілео Галілеєм, чотирьох галілеєвих супутників у 1610 році.

Супутник — небесне тіло, яке рухається навколо планети або зірки.

Деякі планети зовсім не мають супутників, інші мають різну кількість. Меркурій і Венера зовсім не мають супутників. Шість з восьми планет Сонячної системи (окрім Меркурія і Венери) мають супутники. Із 5 карликових планет супутники мають 3 — Плутон (5), Хаумеа (2) та Ерида (1). Також виявлені супутники в деяких малих планет.

Вікіпедія. Супутники планет

Веб-документ. Супутники планет

Земля має тільки один - Місяць, і він в 4 рази менший Землі. У Плутона також один супутник - Харон, він за розмірами в 2 рази менший самої планети. Марс має 2 суптники - Фобос і Деймос. Інші планети мають багато суптників, але вони менші своїх планет. Майже кожного разу, коли біля них пролітає космічний апарат, він виявляє нові супутники невеликого розміру. Найбільші супутники - Титан (супутник Сатурна) і Ганімед (третій супутник Юпітера). Вони в 1,5 рази більші від Місяця і трохи більші Меркурія. Титан - єдиний супутник з потужною атмосферою, яка здебільшого складається з Азоту.

За допомогою автоматичних міжпланетних станцій вдалося отримати чіткі фотографії супутників Марса й багатьох супутників планет-гігантів, з близької відстані. На них добре видно численні деталі поверхні: кратери, тріщини, нерівності. Супутники Юпітера і більш віддалених планет укриті шаром льоду з пилом завтовшки десятки кілометрів. На супутнику Юпітера - Іо було сфотографовано кілька діючих вулканів. Всі супутники вкриті кратерами ударного (метеоритного) походження, навіть дуже малі як у Марса розміром близько 20 км. Багато супутників, як і Місяць, повернуті до своєї планети одним боком. Зоряні періоди їх обертання дорівнюють періодам обертання навколо своїх планет. Чотири найбільших супутники Юпітера, ми можемо побачити в призматичний бінокль. Якщо дивитися у телеском, то за декілька годин можна помітити, як вони переміщуються, іноді проходять між Юпітером і Землею, а іноді відходять за диск Юпітера, чи в його тінь.

Багато супутників планет цікаві своїм рухом; наприклад Фобос обертається навколо Марса втричі швидше, ніж сама планета обертається навколо своєї осі. Тому якщо спостерігати з Марсу, він двічі на добу буде сходити на заході й двічі повністю змінює всі фази, проносячись по небосхилу назустріч добовому обертанню зір. Супутники Марса знаходяться близько до поверхні планети. Фобос знаходиться на відстані меншій за діаметр планети. Далекі супутники Юпітера й Сатурна дуже малі, й мають неправильну форму. Деякі з них обертаються в протилежний бік обертанню самої планети. Площини орбіт супутників Урана близькі до площини екватора планети і, майже перпендикулярні до площини орбіти Урана.

Відео. Супутники планет (час 10:11)

Місяць – природний супутник Землі. Місяць – природний супутник Землі, єдине велике небесне тіло, що обертається навколо нашої планети. Приблизно 400 років тому Галілео Галілей, спостерігаючи за нашим супутником в телескоп, отримав перші відомості про Місяць.

Відстань від Землі до Місяця приблизно дорівнює 380 тис. км. Діаметр Місяця в 4 рази менший за діаметр Землі. Маса Місяця у 81 раз менша за масу Землі. Ніч і день на Місяці тривають приблизно 15 земних діб. Тобто, порівняно з добою на Землі, доба на Місяці дорівнює 720 годин.

Місяць не випромінює світла, але сонячні промені відбиваються від його поверхні, ніби від дзеркала. Тому Місяць світить відбитим світлом Сонця.

Періоди обертання навколо Землі та навколо своєї осі в Місяця майже збігаються. Тому він завжди обернений до Землі одним боком, а інший із Землі побачити не можливо.

На Місяця відсутня атмосфера (повітряна оболонка). Молекули газів легко долають її мале тяжіння. Через відсутність атмосфери перепад температур на Місяці дуже великий: від +130 °С на освітленій Сонцем поверхні до –170 °С на протилежній, затемненій. З цієї ж причини на Місяці не чути звуків та не буває вітру. Сонячні промені не розсіюються в атмосфері, як це відбувається на Землі. Тому небо над Місяцем чорне, і навіть удень над частиною його поверхні, освітленою Сонцем, видні зірки.

Місяць, як і Земля, притягують усі предмети, які знаходяться на поверхні. Проте тяжіння Місяця приблизно в 6 разів слабкіше, ніж тяжіння Землі.

Поверхня Місяця неоднорідна. На ній виділяються моря – рівнини без води (якої на Місяці немає). Вони вулканічного походження, покриті лавою, що вилилась із надр супутника. Ці ділянки місячної поверхні виглядають як темні плями. Поверхня Місяця вкрита також великими круглими западинами – кратерами, діаметр яких сягає до 500 км, є невисокі гори та западини.

З Землі ми бачимо зміни форми Місяця: від повного кола до маленького серпа. Це фази Місяця. Місячні фази повторюються через кожні 27,3 доби. Коли ми бачимо освітленим увесь обернений до Землі бік нашого природного супутника, говоримо про повний Місяць, або повню. Якщо освітлено половину оберненого до нас боку Місяця, то наступають фази першої або останньої чвертей. Коли Місяць обернений до Землі неосвітленим боком, цей стан називають молодиком, або новим місяцем. Місяць у деяких фазах нагадує блискучий серп. За 27,3 доби Місяць здійснює один оберт навколо Землі.

Діаметр Сонця в 400 разів більший за діаметр Місяця, проте Місяць у 400 разів ближчий до нас, ніж Сонце. Тому Сонце і Місяць видаються людям майже однакових розмірів.

Коли центри Землі, Місяця й Сонця опиняються на одній прямій лінії і Місяць знаходиться між Землею й Сонцем і частково чи повністю закриває від нас сонячний диск, настає повне або часткове сонячне затемнення.

Коли Земля опиняється на одній прямій між Сонцем і Місяцем, тінь від Землі падає на Місяць, тоді настає місячне затемнення. За один рік буває три місячних затемнення.

Місяць - природний супутник Землі. Місяць — єдиний природний супутник планети Земля. Другий за яскравістю об'єкт на земному небосхилі після Сонця і п'ятий за величиною супутник планет Сонячної системи. Станом на 2017 перший і єдиний позаземний об'єкт природного походження, на якому побувала людина. Середня відстань між центрами Землі і Місяця — 384 400 км.

Демонстрація. Глобус Місяця

Демонстрація. Телурій (діюча модель Сонце-Земля-Місяць)

Місяць привертав увагу людей з доісторичних часів. Оскільки Місяць обертається навколо Землі з періодом близько місяця, кут між Землею, Місяцем і Сонцем змінюється; ми спостерігаємо це явище як цикл місячних фаз. Період часу між послідовними новими місяцями становить 29,5 днів (709 годин).

У першому наближенні можна вважати, що Місяць рухається еліптичною орбітою з ексцентриситетом 0,0549 і великою піввіссю 384 399 км. Реальний рух Місяця досить складний, для його розрахунку необхідно враховувати багато чинників, зокрема, сплюснутість Землі і потужний вплив Сонця, яке притягує Місяць в 2,2 рази сильніше, ніж Земля.

Хоча Місяць і обертається навколо своєї осі, він завжди звернений до Землі одним і тим же боком. Справа в тому, що Місяць робить один оберт навколо своєї осі за той же час (27,3 доби), що й один оберт навколо Землі. А оскільки напрямки обох обертань збігаються, протилежний бік Місяця з Землі побачити неможливо. Щоправда, оскільки обертання Місяця навколо Землі еліптичною орбітою відбувається дещо нерівномірно, внаслідок лібрації з Землі можна спостерігати більше половини (близько 59 %) місячної поверхні. Явище оптичної лібрації відкрито Галілео Галілеєм 1635 року.

Умови на поверхні Місяця. Атмосфера Місяця вкрай розріджена. Коли поверхня не освітлена Сонцем, вміст газів над нею не перевищує 2,0×105 частинок/см³ (для Землі цей показник становить 2,7×1019 частинок/см³), а після сходу Сонця збільшується на два порядки за рахунок дегазації ґрунту. Розрідженість атмосфери призводить до високого перепаду температур на поверхні Місяця (від −160 °C до +120 °C), залежно від освітленості; при цьому температура порід, що залягають на глибині 1 м, постійна та дорівнює −35 °C. Зважаючи на практичну відсутність атмосфери, небо на Місяці завжди чорне, навіть коли Сонце перебуває над горизонтом, і на ньому видно зорі.

Земний диск висить у небі Місяця майже нерухомо. Причини невеликих щомісячних коливань Землі по висоті над місячним горизонтом і за азимутом (приблизно по 7°) такі ж, як у лібрацій. Кутовий розмір Землі при спостереженні з Місяця в 3,7 разів більше, ніж місячний при спостереженні з Землі, а закривається Землею площа небесної сфери в 13,5 разів більше, ніж закривається Місяцем. Ступінь освітленості Землі, видима з Місяця, обернена місячним фазам, видимим на Землі: у повню з Місяця видно неосвітлену частину Землі, а під час молодика у місячному небі спостерігається освітлена півкуля Землі, яка створює приблизно в 50 разів сильніше освітлення, ніж Місяць у повню на Землі.

Гравітаційні сили між Землею і Місяцем викликають деякі цікаві ефекти. Найвідоміший з них — морські припливи й відпливи. Гравітаційне тяжіння Місяця сильніше на тому боці Землі, який звернено до Місяця, і слабше — на протилежному боці. Тому поверхня Землі, особливо океани, витягнута в напрямку до Місяця. Іншими словами, на Землі виникають дві опуклості, одна з яких спрямована у бік Місяця, а інша — у протилежний бік. Цей ефект набагато сильніший в океанській воді, ніж у твердій корі, тож опуклість води більша. А оскільки Земля обертається набагато швидше, ніж Місяць пересувається своєю орбітою, рух опуклостей навколо Землі створює два припливи на день.

Поверхню Місяця можна поділити на два типи: дуже стара світла гірська місцевість з великою кількістю кратерів (місячні материки) і відносно молоді, темні й гладенькі місячні моря. Моря, які становлять приблизно 16 % всієї поверхні Місяця, — це просторі рівнини, вкриті застиглою лавою. Вони утворювалися переважно в гігантських метеоритних кратерах і сконцентровані на зверненому до Землі боці, що пов'язане з меншою товщиною кори. Поверхня Місяця вкрита реголітом — сумішшю тонкого пилу і скелястих уламків, утворених метеоритними ударами.

З початком космічної ери обсяг знань про Місяць значно збільшився. Став відомий склад місячного ґрунту, вчені навіть отримали його зразки, складено карту зворотного боку.

Відео. Таємниця Місяця

Супутники Марса. Навколо планети Марс обертаються два природних супутники — Фобос і Деймос. Після відкриття Галілеєм у 1610 році 4 супутників Юпітера астрономи вважали, що кількість супутників зростає вдвічі при переході до більш далекої планети Сонячноі системи. Оскільки у Землі був відомий один супутник — Місяць, а у Юпітера — 4, вважалося, що у Марса повинно бути 2 супутники. Про це написав Джонатан Свіфт у повісті "Подорож Гулівера на літаючий острів Лапута". Дивним чином ця безпідставна з наукової точки зору гіпотеза справдилася.

Супутники Марса були відкриті в 1877 році американським астрономом Асафом Голлом (Холлом), і названі на честь давньогрецьких міфологічних богів Фобоса та Деймоса, які уособлювали страх і жах, з огляду на їх незвичну форму.

Деймос віддаляється від Марса. Він складається з багатої вуглецем породи подібно до астероїдів типу C та криги. Поверхня Деймоса виглядає набагато більш гладенькою, ніж у Фобоса за рахунок того, що більшість кратерів покрита тонкозернистою речовиною. Очевидно, речовина, викинута при ударах метеоритів, довгий час залишалася на орбіті навколо супутника, поступово осаджуючись і приховуючи нерівності рельєфу.

Фобос розташований на відстані 2,77 радіуса Марса від центра планети, і робить один оберт за 7 год 39 хв 14 с, що швидше ніж обертання Марса навколо своєї осі. В результаті, на марсіанському небі Фобос сходить на заході і заходить на сході.

Фобос обертається навколо своєї вісі з тим же періодом, що й навколо Марса, тому завжди повернутий до планети одним і тим самим боком. Його орбіта знаходиться всередині межі Роша, і супутник не розривається лише за рахунок своєї внутрішньої міцності. Припливна дія Марса поступово уповільнює його рух, і зрештою призведе до падіння Фобоса на Марс.

Розміри Фобоса становлять 26,6×22,2×18,6 км, його поверхня всіяна кратерами, найбільший з яких — Стікні — має діаметр 8 км. З кратером пов'язана мережа розламів і тріщин.

За старою гіпотезою Фобос , як і Деймос - це астероїди , що утворилися близько 4,5 мільярдів років тому в головному поясі астероїдів , які поступово переміщаючись з зовнішньої його частини у бік Сонця , згодом стали супутниками Марса.

Але сучасний точний аналіз даних з європейського апарату Марс-експрес показав відмінність спектру Фобоса від спектру астероїдів головного поясу . За новою гіпотезою, Фобос - об'єкт другого покоління Сонячної Системи , тобто об'єкт, що не утворився одночасно з Марсом , а виник на орбіті. Можливо , в минулому Марс пережив зіткнення з великим тілом , які в часи молодості Сонячної системи зустрічалися часто , викинувши на орбіту величезну масу порід Марса. Частина цієї речовини згодом зібралася на орбіті у вигляді супутників.

3. Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 17.1. Знайти гравітаційне прискорення, яке надається Юпітером його другому галілеєвому супутнику Європі, який знаходиться на середній відстані км. Маса Юпітера в 318 разів більше земної маси ( кг).

Задача 17.2. Французький астроном та популяризатор науки Каміль Фламмаріон писав, що більшість художників не знають дуже простих речей з астрономії, тому на їх картинах зустрічаються одні й ті ж помилки. Знайдіть астрономічні недоречності на картинах.

а) б) 

Задача 17.3. За допомогою рухомої карти зоряного неба, визначте на тлі якого сузір’я спостерігався Місяць у 25 липня 2016 року? Коли він сходив і заходив у цей день?

4. Запитання до уроку.

Запитання 17.1. Чим пояснюється дивовижне забарвлення Іо?

Запитання 17.2. Про що свідчать численні кратери на супутниках Юпітера?

Запитання 17.3. Які супутники планет мають атмосферу?

Запитання 17.4. Що спричиняє існування досить густої атмосфери на Титані?        

Запитання 17.5. Дайте коротку характеристику Місяця - як природного супутника Землі.

Запитання 17.6. Дайте коротку характеристику супутників Марса.

Запитання 17.7. Супутники Марса Фобос і Деймос обертаються навколо нього в один бік. Але для спостерігача, що перебуває на Марсі, вони рухаються в різні боки. Чим обумовлений такий загадковий рух супутників?

Запитання 17.8. Поясніть, чому бувають моменти, коли супутник Марса Фобос сходить на заході, а заходить на сході?

Запитання 17.8. Дайте коротку характеристику природного супутника Землі - Місяця.

Запитання 17.9. Чому з поверхні Землі ми бачимо тільки одну півкулю Місяця?

Запитання 17.10. Чому вода на поверхні Місяця не може існувати в рідкому стані?

Запитання 17.11. Чи можна спостерігати метеори на зворотній стороні Місяця? Відповідь обґрунтуйте.

5. Домашнє завдання.

Підручник.  §15.

Задача 17.2. Оцініть на яку висоту може підстрибнути космонавт на Місяці. Вважайте, що на Землі космонавт може стрибнути на висоту 2 м. Масою скафандра знехтуйте.

Задача 17.4. За допомогою рухомої карти зоряного неба, визначте на тлі якого сузір’я спостерігався Місяць у день вашого народження поточного року? Коли він сходив і заходив у цей день? 

Усне опитування по запитаннях до уроку.

Тести онлайн. Супутники планет..

6. Перевір себе.

Задача П.17.1. Визначте прискорення вільного падіння на поверхні Місяця, якщо його радіус у 3,7 разів менший за радіус Землі, а маса у 81 раз менша за масу Землі. (1,7 м/с2)

7. Для допитливих.

Відео. Всі супутники Сонячної системи (час 46:58)

Відео. Як влаштований Всесвіт? Супутники (час 43:49)

Розширюємо кругозір. Молодий місяць - архітектурний проект, розроблений Varabyeu Partners спеціально для міжнародного конкурсу дизайнерів як частина Паркe Зейбіл (Zabeel) - нового парку в Дубаї. Споруда у формі півмісяця, яку на Сході вважають символом влади і енергії, покликана підкреслити процвітання сучасних Об'єднаних Арабських Еміратів.

Відео. Навіщо нам Місяць?

Відео. Огляд Google - планета Земля