XXI Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Представление о солнечной системе раньше и сейчас
Автор работы награжден дипломом победителя II степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение.
В прошлом году мы с семьей посетили Государственный музей истории космонавтики имени К. Э. Циолковского (основателя космонавтики). Экскурсия по данному музею была очень познавательна. После посещения музея я увлекся изучением космоса. Я задался вопросом всегда ли люди представляли себе солнечную систему такой, какой мы ее знаем сейчас?
Гипотеза: Предполагаю, что представление о солнечной системе всегда было разным.
Объект исследования: Солнечная система.
Предмет исследования: планеты, солнце, спутники.
Цель работы: выяснить, как менялось представление о солнечной системе с древних времен.
Задачи работы:
- изучить информацию, научную литературу в книгах, в сети Интернет о Солнечной системе.
- определить группы планет, собрать сведения о планетах Солнечной системы;
- сделать макет солнечной системы на основе современных данных.
Методы исследования: поиск и изучение литературы, наблюдение, моделирование.
Актуальностью выбранной темы является то, что в наше время научно-технического прогресса, когда появляются новые возможности для изучения Космоса, Солнечной системы, планет, интерес к изучению Космоса неуклонно возрастает. Наблюдая за Солнцем, ученые предсказывают магнитные бури, которые влияют на здоровье людей, на работу электроприборов, компьютеров, мобильных телефонов. Своевременное обнаружение астероида или кометы, приближающихся к Земле, помогает избежать катастроф. Кроме того, с появлением новых сверхмощных телескопов, астрономы всего мира открывают все новые и новые звезды, астероиды, и может быть, когда-то откроют новую планету, на которой существует жизнь!
-
Представление о Солнечной системе в древние времена
Солнечная система – это совокупность планет, вращающихся вокруг Солнца. В состав Солнечной системы входят планеты и их спутники, астероиды, кометы и огромное количество метеорных элементов.
Представления о Солнечной системе ученых разных временных эпох постоянно менялись. Первые астрономы старались отследить движение небесных тел и выявить в этом какую-либо закономерность. Они создавали астрологические таблицы и целые календари. Когда люди изобрели телескоп (XVII в.), им удалось увидеть и узнать о космосе гораздо больше, чем когда-либо. Давайте же посмотрим, как менялись представления ученых о Солнечной системе, когда у них еще не было такого оборудования, как у нас сейчас.
Представления об устройстве мира у первобытного человека полностью соответствовали впечатлениям. В древние времена все процессы и явления они отождествляли с действиями богов.
По мере развития древней науки менялось и представление о строении Солнечной системы. В Древней Индии Землю представляли плоской, расположенной на трех слонах (Рис.1), которые на гигантской черепахе плавали в бесконечном океане. Вокруг Земли вращались Солнце и Луна.
Рис.1 Представление о солнечной системе в Древней Индии
Египетская цивилизация была одной из первых, кто пытался объяснить, как устроена наша солнечная система. Они верили в то, что земля является плоской и что все планеты и звезды двигаются по небесной сфере вокруг Земли (Рис.2). Египтяне обратили внимание на то, что звезды и планеты не двигаются одинаково по небу, а что некоторые из них иногда двигаются задом наперед. Они назвали этот феномен ретроградным движением. Земля тогда считалась центром мироздания, вокруг которого вертится все остальное.
Рис.2 Представление египтян о солнечной системе
О том, что Земля может иметь форму шара, впервые заговорил Пифагор. А древнегреческий философ Демокрит первым предположил, что наше Солнце во много раз превосходит по объёму Землю.
Аристотель и Птолемей создали свою систему Мира, в которой центром являлась Земля, а вокруг нее вращались Солнце, Луна и пять, известных на тот момент, планет. Эту систему назвали Геоцентрической – Земля в центре (от греческого ГЕОС – Земля) (Рис.3).
Рис.3 Геоцентрическая модель
Изучать космос и его тайны в средневековье было достаточно трудно из-за огромного влияния церкви на все сферы деятельности людей, включая науку. В XVI веке Галилео Галилей наблюдал за планетами с помощью телескопа и обнаружил, что в их движении есть закономерность.
Он пришел к выводу, что геоцентрическая модель не является точной и что Солнце является центром солнечной системы.
Рис. 4 Галилео Галилей
Западные ученые начали изучать солнечную систему внимательнее и детальнее с 16 века, когда Николай Коперник в своей работе представил теорию, что вся солнечная система вращается вокруг Солнца, модель мира назвали Гелиоцентрической (от греческого слова ГЕЛИОС – солнце).
Рис.5 Николай Коперник
Одним из наиболее известных сторонников гелиоцентризма, поплатившимся за это жизнью, был Джордано Бруно.
До начала 18 века время церковь стояла на своем и всячески мешала ученым продвигать эту теорию, ведь она отвергает Землю как центр мироздания.
В России учение Коперника поддержал Михаил Васильевич Ломоносов.
В настоящее время Гелиоцентрическая система строения Солнечной системы признана учеными всего мира. К известным в древности пяти планетам добавили еще три.
-
Современное представление о Солнечной системе
Космос состоит из множества Галактик. Галактика, в которой расположена Солнечная система – это Млечный путь.
Учёные считают, что первым из газового облака сформировалось Солнце. Затем возникли планеты Солнечной Системы, которые вращаются вокруг своей оси и по орбитам вокруг Солнца.
Рис. 6 Строение Солнечной системы.
В Солнечной системе 8 больших планет. Планета в переводе с греческого – «путник». Планеты получили свое название в честь древнегреческих богов. Они располагаются в соответствии с увеличением расстояния от Солнца: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
Первые четыре планеты (Меркурий, Венера, Земля, Марс) образуют Земную группу (Приложение 1). Они имеют твёрдые поверхности и сравнительно медленно вращаются вокруг своей оси.
Следующие четыре планеты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун) являются планетами – гигантами (Приложение 2). Они гораздо больше и массивнее планет земной группы. Это планеты без поверхности, то есть газовые.
Между этими двумя группами планет расположен пояс астероидов (каменных обломков, в настоящее время известно 700 тысяч астероидов), а за орбитами газовых гигантов – пояс ледяных обломков. Планеты Солнечной системы имеют свои спутники (их более 160). Кроме того, в состав Солнечной системы входят кометы, карликовые планеты, астероиды. Все космические тела движутся по своим четким направленным траекториям вокруг Солнца, которое тяжелее в 1000 раз, чем все тела в солнечной системе вместе взятые.
Рис.7 Деление планет на группы
Солнце – одна из примерно 100 миллиардов звезд в галактике Млечный путь. Солнце излучает в пространство свет и тепло с момента своего рождения (примерно 4,55 млрд. лет). Звезда именно этим и отличается от планеты, она излучает свет и тепло в пространство, а планета светит отраженным светом. Солнце, как и все звезды – гигантский газовый шар, который держится благодаря собственной гравитации. Диаметр Солнца в 109 раз больше земного. Если представить, что Солнце размером с грецкий орех, то земля будет в виде макового зернышка, расположенного на расстоянии 10 см от ореха. Масса Солнца примерно в 330000 раз больше массы Земли. Температура поверхности 5507 градусов Цельсия.
73,46% атмосферы Солнца составляет Водород, 24,85% Гелий. Кроме того, в атмосфере Солнца содержится незначительное количество кислорода, углерода, железа, серы, неона, азота, кремния и магния.
Меркурий – ближайшая к Солнцу планета. Она обращается вокруг Солнца за 88 суток. На Меркурии нет атмосферы и воды. Температура поверхности планеты от минус 173 до плюс 427 градусов Цельсия. Поверхность Меркурия почти однородно серая. У него нет даже защитного магнитного поля, чтобы защитить себя от солнечного ветра. Большие залежи льда на северном полюсе, образовались, видимо, в результате столкновения с кометой.
Венера – вторая планета от Солнца, выглядит как очень яркая звезда. Температура поверхности – 464 градуса Цельсия. Её атмосфера состоит из углекислого газа (96,4% атмосферы) и серной кислоты. Венера это - настоящий ад. Сернокислые облака скрывают раскаленную поверхность планеты. Космические аппараты, первыми достигшие поверхности Венеры, были раздавлены чудовищным атмосферным давлением. При этом Венера – близнец Земли. Ее масса незначительно меньше, а состав идентичен земному. И, если бы не близость к Солнцу, которое сильно разогревает планету и, испарившаяся из-за этого вода, то на Венере, так же могла зародиться жизнь, как и на Земле.
Земля – третья от Солнца планета. Это единственная известная планета, покрытая водой, с озоновым слоем и жизнью. Земля покрыта пышной растительностью. Никто так и не может объяснить, почему именно на Земле зародилась жизнь!
Большая масса Земли позволяет ей удерживать вокруг себя атмосферу. Днем облака и воздух защищают Землю от чрезмерного нагревания, а ночью не дают ей сильно остыть. Период обращения Земли вокруг Солнца 365,26 суток. Основную часть атмосферы составляют азот (78,08%) и кислород (20,95%).
Положение Земли относительно Солнца уникально: вода здесь может находиться в жидком состоянии. На других планетах она либо испарилась, либо замерзла. Более 70% Земли покрыто водоемами. Озоновый слой в верхних слоях атмосферы, защищает Землю от ультрафиолетового излучения.
Магнитное поле защищает Землю от смертельной радиации Солнца. Изменение освещенности полушарий из-за обращения Земли вокруг Солнца, вызывает смену времен года.
Земля – планета с множеством тайн и загадок. Сильное магнитное поле порождает полярные сияния вокруг Северного и Южного полюса.
Земля имеет 1 спутник – Луна, который играет очень важную роль в регулировании климата на планете, она управляет приливами и отливами.
Марс - четвертая планета от Солнца. Поверхность планеты содержит много железа, которое, окисляясь, дает красный цвет. Температура поверхности от – 140 до + 20 градусов Цельсия. Марс обладает атмосферой, хотя она почти полностью состоит из углекислого газа. Состав атмосферы: углекислый газ 95,3%, азот – 2,7%, аргон- - 1,6%. Это планета с ледяными шапками, гигантскими вулканами, облаками и пылевыми бурями. Там есть следы древних рек.
Люди отправили к Марсу почти полсотни зондов. Многие миссии потерпели неудачу. Ученых мучает вопрос о возможности жизни на Марсе. Все экспедиции аппаратов на Марс пытаются найти подтверждение того, что жизнь на Марсе есть или была. Сходство планеты с Землей растет. Солнце восходит каждые 24 часа, как и на Земле. На Марсе находится самая высокая гора Солнечной системы – Олимп. Ее высота 27 км. Сейчас ведутся работы по созданию таких марсоходов, которые могли бы стать для исследователей своеобразным домом, необходимым для проведения поисковых работ в течение нескольких дней. Марс имеет два спутника: Фобос и Деймос.
Юпитер – пятая планета от Солнца. Имеет цветастую атмосферу. Самая большая планета по объему. Он превосходит Землю в объеме в 1320 раз. Температура минус 140 градусов Цельсия. По своему составу Юпитер напоминает Солнце – он состоит преимущественно из гелия и водорода – и излучает огромное количество тепла. Юпитер имеет сильное магнитное поле (оно в 15 раз мощнее земного). У Юпитера на сегодняшний день известно 67 спутников. На Юпитер невозможно послать космический корабль: “приземлиться” ему просто негде, он будет проваливаться сквозь газовые облака, пока из-за давления и высокой температуры полностью не разрушится. Именно это и случилось с маленьким зондом, запущенным к Юпитеру в 1995 г.
Сатурн - шестая планета от Солнца. Вторая по величине планета Солнечной системы. Ее диаметр в 10 раз больше диаметра Земли. Атмосфера в основном состоит из водорода (96%) и гелия (3%). Сатурн опоясан системой широких колец, состоящих из обломков льда и камней. В зависимости от положения планеты к наблюдателю, кольца либо видны, то исчезают из виду. У Сатурна 62 известных спутника. Самый крупный из них – Титан.
Уран – седьмая планета от Солнца, расположенная в 19 раз дальше Земли. Температура поверхности от минус 214 до минус 205 градусов Цельсия. Состав атмосферы: водород (83%), гелий (15%), также метан, этан. У планеты 27 спутников.
Нептун - восьмая, самая далекая от Солнца планета. Она мерцает голубоватым светом, напоминающим блеск воды. Температура на поверхности Нептуна – минус 223 – минус 220 градусов. Атмосфера, аналогична атмосфере Урана – водород, гелий, метан, этан.
Плутон - считался девятой планетой Солнечной системы с момента открытия в 1930 году до 2006 года. Сверххолодный шар из обледенелой породы, очень маленький – гораздо меньше Луны.
30 июня 2006 года комитет по определению понятия «планета» Международного астрономического союза собрался в Париже. Комитет пришел к решению: понизить статус Плутона до Карликовой планеты. Плутон вошел в семью карликовых планет, которая насчитывала четыре члена: Цереру, Хаумеа, Макемаке и Эриду.
Кометы на протяжении веков считали предвестниками катастроф, эпидемий и войны. Истина менее страшна. Кометы состоят из двух частей: головы и хвоста. Хвост кометы может тянуться от Земли до Солнца, а голова в диаметре может составлять всего 1 км. Ядра комет – смесь льда и пыли, оставшейся после рождения Солнечной системы. Обычно они движутся далеко от Солнца. Они слишком маленькие и холодные, чтобы их заметили.
По мере приближения кометы к Солнцу, замороженные компоненты ядра нагреваются до кипения и образуют вокруг гигантское облако. Солнечный ветер сдувает облако с ядра, порождая хвост, который сияет отраженным солнечным светом. Хвост кометы всегда повернут от Солнца.
Общее число комет 200. Самая известная из них комета Галлея. Эта комета возвращается к Солнцу каждые 76 лет. В следующий раз комета Галлея вернется на наш небосвод в 2061 году.
Метеоры - Когда Земля пересекает пылевой «хвост» кометы, частицы «хвоста» входят в атмосферу Земли и вспыхивают из-за трения как метеоры – падающие звезды.
Однако самым таинственным и поразительным феноменом, которые открыли ученые, являются черные дыры. Учёные определили, что чёрные дыры – это области пространства, гравитационное притяжение которых настолько велико, что ни физические тела, ни излучения, не могут их покинуть. Чтобы преодолеть гравитационное притяжение чёрных дыр необходимо лететь со скоростью света - 300 000 км/ч.
Если наблюдать с Земли на процесс заглатывания объектов чёрными дырами, то этот процесс для нас будет проходить бесконечно, если же представить, что вы сами там, то вы преодолеете границу чёрной дыры за считанные секунды. Это амплитуда есть зрительный обман, возникающий из-за того, что вокруг тел с огромной гравитацией время замедляется. Черные звезды, притяжение которых так велико, что они не отпускают от себя даже собственный свет. Следовательно, они не светятся, оставаясь при этом черными. Черные дыры "растут", как сорняки, в космосе: в центре каждой галактики имеется громадная черная дыра.
3. Создание макета Солнечной системы.
Мы познакомились со строением Солнечной системы. Узнали, какие небесные тела движутся вокруг Солнца, что такое звезды и планеты, что такое спутники, кометы, астероиды и метеоры. Познакомились с каждой планетой Солнечной системы.
Используя полученные знания, можно сделать макет Солнечной системы, чтобы нагляднее представлять ее строение, лучше запомнить название и порядок расположения планет. Таким образом, мы наглядно подтвердим гипотезу и покажем, что современное представление о Солнечной системе отличается от древних времен.
Для изготовления планет мне понадобился канцелярский набор из пенопластовых шаров разных размеров.
Рис. 8 Набор шаров
Изучив различную информацию о планетах, я раскрасил все планеты в их цвета. Для кольца использовал картон. Вырезал его в форме кольца и надел на шар.
Рис. 9 Подготовка моделей планет
В центр Солнечной системы поместил яркий, желтый шар - это Солнце.
Рис. 10 Установка модели Солнца
Модель Солнечной системы готова. На модели можно увидеть в каком порядке расположены планеты относительно Солнца, как выглядит каждая из планет. Какого размера примерно каждая из них, относительно солнца и друг друга.
Рис. 11 Готовая модель Солнечной системы
Модель Солнечной системы поможет лучше запомнить ее строение, расположение и название космических объектов, входящих в ее состав.
Заключение.
Вселенная настолько огромна, что астрономы до сих пор не смогли установить, насколько она велика! Однако благодаря последним достижениям науки и техники мы получили и продолжаем получать много новой информации о космосе. С середины прошлого века люди получили возможность покидать Землю, изучать звезды и планеты не только наблюдая их в телескопы, но и получая информацию прямо из космоса. Запускаемые спутники оснащены оборудованием, с помощью которого были сделаны удивительные открытия, в существование которых астрономы не верили, например, черные дыры и разнообразные небесные тела.
В начале исследования я выдвинул гипотезу, что не всегда Солнечная система выглядела для человека так, как она представляется ему сегодня. В ходе подготовки этой работы я узнал, как менялись представления о строении Солнечной системы с давних времен до нашего времени. Какие ученые внесли вклад в изучение строения Солнечной системы. Что такое геоцентрическая и гелиоцентрическая система Мира. Узнал, что Солнечная система входит в состав галактики Млечный путь, и таких систем в нашей галактике может быть несколько. Все планеты вращаются вокруг Солнца по своим орбитам. Планеты делятся на планеты земной группы и газовые гиганты. В Солнечной системе, кроме 8 планет и их спутников, есть еще много интересных объектов, которые еще предстоит изучать и изучать.
Результатом моей работы стало изготовление макета на основе современного представления о Солнечной системе. Я считаю, что гипотеза мною подтверждена.
Полученные знания пригодятся не только для того, чтобы удовлетворить мой интерес к Космосу, они пригодятся мне и в начальной школе на уроках по окружающему миру, и в средней школе на уроках физики и в старшей школе на уроках астрономии.
И еще я понял, что наша Земля, такая маленькая в безграничном Космосе, и нам всем вместе надо ее беречь для себя и для будущих ее обитателей!
Список литературы:
1. Гибсон Э. //Спокойное Солнце.- М.:Мир. 1977-с.79-87.
2. Витинский Ю.И. //Солнечная система.- М.: Наука. 1983-с.61-67.
3. «Солнечная система. Путеводитель по ближним и дальним окрестностям нашей планеты», автор Маркус Чаун, пер. с англ. Н.Охотина. – М.:АСТ: CORPUS, 2014. – 224 с.
4. Интернет ресурс Википедия.ру
5. С. Лесков, статья «Человек на Луне», «Наука. Известия» http://schools.keldysh.ru/sch1216/materials/Calend-Date/07/Date-July/Moon/moon.htm
6. Й. Клечек, П. Якши. «Вселенная и Земля». Артия, Москва, 1985.
7. В. Куприянов, статья «Первый полет в космос» http://cosmosravelin.narod.ru/r-space/Gagarin2004/GP.html
8. Статья «Загадки Космоса»
http://dira.wauu.ru/news/zagadki_kosmosa/2010-08-26-10
9. Статья «Подробности первого в мире полета в космос». «Вечерняя Тюмень», № 15 Апрель 2007г. http://www.vecherka.org/tyumen/2007_15/06.shtml
-
Статья «Сколько планет в Солнечной системе?»
http://vse-sekrety.ru/24-skolko-planet-v-solnechnoj-sisteme.html
-
«Детская энциклопедия космоса». Автор Фарндон Дж. – Эксмо, 2011. – 144 с.
-
«Большая иллюстрированная энциклопедия школьника» - Махаон, 2014. – 504 с.
Приложение 1.
№ 1. Солнечная система
№ 2. Солнце
|
№ 3. Меркурий
|
№ 5. Земля
|
|
№ 4. Венера
|
№ 6. Марс
|
Приложение 2.
№ 1. Юпитер
№ 2. Сатурн
№ 3. Уран