Тема 7

Урок № 13

Тема: Молочний Шлях. Будова Галактики. Місце Сонячної системи в Галактиці. Зоряні скупчення та асоціації. Туманності. Підсистеми Галактики та її спіральна структура.

Мета уроку:

Навчальна: Засвоєння учнями знань про нашу Галактику та її основні елементи: склад Галактики, зорі, їх скупчення і асоціації, туманності та їх види; будову і обертання Галактики; рух зір та Сонця; сусідні Галактики.
    

  Розвивальна: розвивати вміння учнів користуватися основними методами логічного мислення, робити висновки й узагальнення.

  Виховна: виховувати в учнів інтерес до астрономії;   формувати  загальнокультурну компетентність, науковий світогляд .

Обладнання: комп’ютери.

Тип уроку: комбінований.

Хід уроку.

І. Організаційний момент. 

( Метод « Посміхніться»)                                        

  - Добрий день!Перед тим, як розпочати урок, я хотіла, щоб ви посміхнулися мені, а тепер один одному; були уважними і доброзичливими; щоб ваш гарний настрій та володіння собою допомогли вам бути активними на уроці; щоб ви аналізували нове; не боялися помилятися, продемонстрували пам’ять, увагу, досвід; робили самостійно висновки – тобто я зичу вам успіхів!

ІІ. Перевірка  домашнього завдання.

Фронтальне опитування

1.    Що таке фізично змінні зорі?

2.    Як визначають відстань до змінних зір?

3.    Що таке нова та наднова зоря?

4.    Що таке пульсар?

5.    Поясніть природу чорної діри.

6.    Поясніть природу нейтронної зорі.

7.    Від яких характеристик зорі залежить час її перебування на головній послідовності?

8.    Опишіть еволюцію зір із масою, як у нашого Сонця.

ІІІ. Мотивація навчальної діяльності.

     Вчитель.  А тепер продовжимо нашу мандрівку Всесвітом.

Вид зоряного неба з безліччю зірок завжди заворожував і привертав увагу людини. Як сказав один древній філософ, що якщо б зоряне небо знаходилося в якому-небудь одному місці, то тоді до цього місця безперервно рухалися б величезні натовпи людей, які хотіли б помилуватися цією пишністю, цим красивим видовищем.

Особливо вражає Чумацький Шлях –  нібито  білою сіллю притрушений. Придивіться пильно, чи не побачите там невтомних зоряних трудівників, які везли і везуть на скрипучих возах все, чим багатий наш український народ.

 Це соляному промислу українців створено нерукотворний пам’ятник на небі – Чумацький Шлях.

Чумацький шлях

Із  півночі  на  південь,  лиш  підняти  очі,

Мерехтить  вогнями  шлях  Чумацький.

Його  тримались  їдучи  додому.

Купецьким  його  звали  ще  й  Козацьким.

Коли  з  ординського  полону  бігли  люди,

По  ньому  визначали  путь  до  хати.

До  рідної  домівки,  до  святині,

Там  завжди  їх  чекали  батько  й  мати.

А  ті  купці.  що  сіллю  торгували,

Природним  компасом  зірки  на  небі  мали.

Тому,  що  їх  всі  звали  чумаками,

То  так  і  шлях  цей  зоряний  назвали.

                                                                                                     автор: Віталій Назарук

  Він відомий мешканцям планети, як Молочний Шлях, бо зорі розсипались по небу і освітлюють його молочним сяйвом через увесь небозвід. У науковій літературі дається таке визначення: “Чумацький Шлях – українська назва Галактики, або Молочний шлях”.

Для нас зараз вид зоряного неба особливо величний, тому що ми знаємо природу зірок. А кожна зірка – це велетенська розжарена газова куля.

Що ж уявляє собою наша Галактика, яка її будова, її вік, яких вона має найближчих сусідів? На ці питання ми сьогодні з вами будем шукати відповіді. І тому тема нашого уроку – Наша Галактика- Молочний  шлях.

V. Повідомлення теми і мети уроку.

 V.   Вивчення нового матеріалу.

1. Визначення Галактики.

Російський учений  Струве Василь Якович — російський астроном, засновник та директор Пулковської обсерваторії писав: «Явище Молочного Шляху настільки загадкове з першого погляду, що ми повинні майже відмовитись від бажання його пояснити. Проте вчений ніколи не повинен відступати ні перед темрявою явища, ні перед труднощами дослідження» .   Навіть для розуміння це дуже важка тема : ми перебуваємо всередині цієї велетенської зоряної системи . Якби ми змогли подивитись на неї зверху, ми побачили б, що галактика схожа на годинник. Але ми знаходимося усередині галактики, і, дивлячись вгору, ми як би дивимося на край годинника зсередини. Ми спостерігаємо, що їх край згинається навколо нас. Ці мільйони зірок і складають Чумацький Шлях.

 І тому девізом нашого уроку є вислів: Через терни- до зірок.. 

Гала́ктика (дав.-гр. Γαλαξίας — молочний) — гравітаційно пов'язана система з зірок, міжзоряного газу, пилу і темної матерії. Всі складові частини галактик рухаються навколо спільного центру мас.

•         Чума́цький Шлях (грец. Γαλαξίας, лат. Via Lactea, англ. Milky Way, рос. Млечный Путь) — питома українська назва галактики, у якій розташувалася наша Сонячна система, а також усі зорі, які ми бачимо неозброєним оком.

•         Першу модель Галактики створив В.Гершель: через середину провів площину, згодом названу галактичною. У цій моделі Галактика мала вигляд диска діаметром 5800 і товщиною 1100 св.р(применшив розміри в 17 разів).

Справжнє відкриття Галактики як фізичного об'єкта відбулося 1924 p., коли Е. Габбл довів, що вона - лише один із багатьох подібних до неї зоряних світів. Збагачення уявлень про Галактику розпочалося з 60-х років XX ст. після створення потужних наземних і космічних телескопів.

Дуже важко визначити вік, коли сформувався Чумацький Шлях, але наразі вік найдавніших зірок у цій галактиці оцінюється у 13,6 мільярдів років, що приблизно дорівнює віку Всесвіту.

2. Склад Галактики

З чого ж складається Галактика?

Зоряні скупчення та асоціації. Деяка частина зір Галактики об'єднана в скупчення, тобто в групи, які пов'язані між собою взаємним тяжінням і тому рухаються в просторі як єдине ціле. Розрізняють два види зоряних скупчень: розсіяні та кулясті.

 Розсіяні зоряні скупчення  складаються з декількох десятків, сотень, іноді тисяч зір і мають неправильну форму, їхні діаметри становлять 10-20 св.р. Майже всі розсіяні зоряні скупчення знаходяться в районі Молочного Шляху або поблизу нього. їх виявлено близько 1 200, а найвідоміші з них - Плеяди та Пади.

Кулясті зоряні скупчення мають сферичну або злегка сплюснуту форму діаметром до 300 св. р. Вони налічують сотні тисяч і навіть мільйони зір, які групуються до центра. 

Американський астроном X. Шеплі зробив  висновок  у1918 р. :Визначивши відстані до 70 кулястих скупчень, він довів, що вони згруповані навколо центра Галактики.

На відміну від розсіяних скупчень, усі кулясті скупчення розташовуються сферично-симетрично відносно центра Галактики, помітно концентруючись навколо нього.

Дуже показовою є різниця діаграм спектр-світність для розсіяних і кулястих скупчень. У розсіяних зоряних скупченнях багато масивних яскравих зір, а також змінних, спалахуючих та зір з незвичайним хімічним складом. Всі вони вкладаються на головну послідовність, тоді як червоних гігантів і надгігантів там практично немає. Це свідчить про те, що вік розсіяних скупчень у середньому становить лише 1 млрд років. Кулясті скупчення, навпаки, в більшості складаються з зір маломасивних, на пізніх етапах еволюції.  Вік кулястих скупчень оцінюють у 10-12 млрд років.

У 20-х роках XX ст. увагу астрономів привернули групи біло-голубих зір, що згодом отримали назву ОВ-асоціацій. Досліджуючи їх, у 1952 р. В. А. Амбарцумян зробив висновок, що процес групового формування зір продовжується і в наш час. Тоді ж він відкрив групи змінних типу Т Тельця, які отримали назву Т-асоціацій. Це - молоді зорі.

Туманності. Не лише зорі населяють нашу Галактику. Міжзоряний простір заповнено газом та пилом. Ці газ та пил дуже розріджені - одна частинка на 10 см3. Та часом вони утворюють величезні за розмірами (10-100 пк), досить щільні (10-100 частинок в 1 см3), неправильної форми хмари - дифузні туманності. Дифузні туманності поділяють на світлі Світлі – мають поряд яскраву зорю ;темні – не освітлюються .

Окрім дифузних, існують також компактні туманності правильної форми. Вони поділяються на волокнисті та планетарні. І якщо саме з дифузними туманностями пов'язують на сьогоднішній день утворення зір, то волокнисті та планетарні туманності формуються на заключних стадіях розвитку зір зі скинутих ними оболонок.

 Принаймні частина волокнистих туманностей -це залишки спалахів наднових.

Планетарними названо туманності кільцеподібної форми, які здалека мають вигляд слабких кілець або дисків. Планетарні туманності світяться за рахунок ультрафіолетового випромінювання тих зір, чиїми оболонками вони колись були.

 Бетельгейзе відносять до класу червоних гігантів,  і вважають однією із самих  яскравих  і крупних зірок нашої Галактики — її діаметр порівнюють з діаметром Юпітера.  Всі надгіганти знаходяться на пізній стадії еволюції і дуже швидко втрачають свою речовину.

Туманність, яка сформувалась навколо зорі простягається  на 60 міліардів кілометров. У видимому діапазоні її побачити неможливо. Щоб мати фотографію цієї туманності, астрофізики закрили яскраву (центральну) частину зображення, и виконали спостереження в інфрачервоній області.

3.Будова Галактики: гало, диск і ядро Галактики.

Наш зоряний  острів складається з трьох основних частин:

1.Центральна частина Галактики (ядро), яка складається  з міліардів старих зірок;

2.Відносно тонкий диск із зірок, газа и пила діаметром 100000 св.р. і товщиною декілька тисяч св.р.;

3.Сферичне гало (корона), яка містить карлікові галактики, кулясті зоряні скупчення, окремі зорі, групи зір і гарячий газ.

Основний диск Чумацького Шляху складає близько 80 000 — 100 000 світлових років у діаметрі та близько 250 000 — 300 000 у периметрі. Поза межами ядра галактики товщина Чумацького Шляху складає приблизно 1 000 світлових років

Галактика обертається за часовою стрілкою, але не рівномірно всім диском. З наближенням до центру ця  швидкість зростає. Сонце робить повний оберт навколо центра Галактики за 250 млн років – галактичний рік. Швидкість  обертання Сонця навколо центра Галактики 250 км/с 

Центр нашої зоряної системи уявляє собою дуже масивну область діаметром в декілька св.р. Астрономи вважають, що у центрі Галактики знаходиться супермасивна чорна діра масою 3 млн Сонц. В інфракрасному діапазоні ядро Галактики асиметрично. Поблизу ядра існує опуклість, де концентуються зорі і хмари гарячого газу.

Одним з найбільш помітних утворень в дисках галактик, подібних наший, є спіральні гілки (або рукави). Вони і дали назву цьому типу об'єктів — спіральні галактики. Спіральна структура в наший Галактиці дуже добре розвинена. Наша Галактика має дуже добре виражену спіральну структуру. Певний час складалася думка, нібито в Галактиці чотири спіралі, однак зараз надійно доведено, що їх дві.

  Уздовж рукавів в основному зосереджені наймолодші зірки, багато розсіяних зоряних скупчень і асоціації, а також ланцюжки щільних хмар міжзоряного газу, в яких продовжують утворюватися зірки. У спіральних гілках знаходиться велика кількість змінних і спалахуючих зірок, в них найчастіше спостерігаються вибухи деяких типів наднових., в гілках продовжується бурхливе життя, пов'язане з безперервним переходом речовини з міжзоряного простору в зірки і назад.

•         Галактичний диск оточено сфероїдним гало, що складається зі старих зірок та кулястих скупчень, 90% яких перебуває на відстані менше 100 000 світлових років від центру галактики. . Центр симетрії гало Чумацького Шляху збігається з центром галактичного диска. Складається гало в основному з дуже старих, неяскравих маломасивних зірок. Вони зустрічаються як поодинці, так і у вигляді кулястих скупчень, які можуть містити до мільйона зірок. Вік населення сферичної складової Галактики перевищує 12 млрд. років, його зазвичай вважають віком самої Галактики.

•         Зореутворення не відбувається у гало.  Вважається, що основну масу нашої галактики складає темна матерія, що формує гало темної матерії масою у приблизно 600 — 3000 мільярдів M_⊙.

•          Центральна, найбільш щільна частина гало в межах декількох тисяч світлових років від центру Галактики називається балджем (від англ. balge - потовщення)

4.Підсистеми Галактики  ( Бааде у 1944 р)

Населення  І типу

Об’єкти , що утворюють плоску  підсистему Галактики.  Містяться переважно в спіральних рукавах

Населення ІІ типу

Об’єкти, що утворюють сферичну підсистему Галактики. Містяться переважно в гало

5.  Місце Сонця в нашій Галактиці

•         Згідно останніх наукових оцінок, відстань від Сонця до галактичного центру, складає 26 000 ± 1 400 світлових років . Це означає, що Сонце розташовано ближче до краю диску, ніж до його центру. Разом з іншими зорями Сонце обертається навколо центра Галактики зі швидкістю 220—240 км/с роблячи один оберт приблизно за 200 млн. років. Таким чином, за весь час існування Земля облетіла навколо центра Галактики не більше 30 разів.  

•         Спіральні рукави як ціле і окремі зорі рухаються навколо центра Галактики з різними швидкостями. Кожна зоря то потрапляє у спіральний рукав, то виходить із нього. І тільки Сонце знаходиться в такому її місці, де його швидкість навколо центра Галактики практично збігається зі швидкістю спірального рукава.

Така ситуація загалом неординарна для Галактики. Саме на цій віддалі від центра за. всю історію свого існування Сонце жодного разу не потрапило в спіральні рукави. Для Землі це вкрай сприятливо, бо якби ми потрапили в спіральний рукав, бурхливі процеси, що породжують смертоносне випромінювання, знищили б усе живе на Землі. Отже, наша планета існує у відносно спокійному місці Галактики впродовж м .льярдів років, не відчуваючи катастрофічного впливу космічних ка-таклізмів. І, можливо, саме тому на Землі могло зберегтися життя.

Довгий час положення Сонця серед зір вважалося найзви-чайнісіньким. Сьогодні ми знаємо, що це не так: у певному розумінні воно привілейоване. І це треба враховувати, обмірковуючи можливість життя в інших частинах нашої Галактики.

VІ. Закріплення нового матеріалу.

Тест с. 125

VІІ. Підсумок уроку.

Метод « Мікрофон».

Молочний Шлях - це видима частина Галактики.

 Галактика складається із зір, зоряних скупчень, міжзоряного газу, різноманітних полів і випромінювання.

 Сонячна система належить Галактиці й знаходиться ближче до її периферії, ніж до центра.

 У Галактиці є зоряне населення І і II типів.

 Галактика має добре розвинену спіральну структуру.

VІІІ. Домашнє завдання: § 15.