Урок 34. Галактики
Предмет: Физика, 11 класс

Конспект урока

Физика, 11 класс

Урок 34. Галактики

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

Млечный Путь – наша галактика.
Строение и состав Галактики.
Другие галактики.
Виды галактик.
Скопление галактик.
Красное смещение в спектрах галактик.
Закон Хаббла

Глоссарий по теме

Галактика – это гигантская система, состоящая из миллиардов звёзд и их скоплений, газа, пыли, магнитного поля и космических лучей.

Типы галактик: эллиптические, спиральные, неправильные.

Активные галактики – галактики, в которых наблюдается этап бурных эволюционных процессов, сопровождающихся образованием новых структур и повышением излучения во всех диапазонах.

Радиогалактики – галактики, мощность радиоизлучения которых становится того же порядка или больше, чем оптическое.

Квазар – ядро галактики с мощностью излучения в миллиарды раз больше солнечной светимости.

Красное смещение в спектрах галактик – явление, заключающее в том, спектры света галактик смещены в сторону их красного конца.

Закон Хаббла: скорость удаления галактик прямо пропорциональна расстоянию между ними.

Основная и дополнительная литература по теме урока

1.Г.Я. Мякишев, Б.Б. Буховцев, В.М. Чаругин. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. С. 366 -373

2. В.М. Чаругин. Астрономия. 10-11класс. М.: «Просвещение», 2017. С.105-124

Дополнительная литература.

1. Саймон и Жаклин Миттон. Астрономия., М.: «РОСМЭН», 1995, С.126-150

2. А.С. Лабузов. Наблюдение галактик, туманностей и звёздных скоплений. М.: Физматлит. 1993.

3.Е. В. Лукашева, Н. И. Чистякова, ЕГЭ 2018. Типовые тестовые задания от разработчиков ЕГЭ.

Основное содержание урока

Наблюдая за звёздным небом, люди давно заметили светло – дымчатую полосу, пролегающую по всему небу. До нас дошло греческое название этой полосы из мифов – Млечный Путь. В своих догадках древнегреческий философ Демокрит считал, что Млечный Путь - это множество далёких звёзд.

Г. Галилей, наблюдая Млечный Путь впервые из астрономов в телескоп, установил, что действительно, Млечный Путь усеян огромным количеством маленьких звёздочек. Следующим астрономом, сделавшим значительный вклад в изучение Млечного Пути, стал

В. Гершель. Он установил, что Солнечная система находится в Млечном Пути.

В наблюдениях за звёздным небом астрономами были открыты многочисленные звёздные скопления и газопылевые облака. Дальнейший анализ этих звёздных скоплений показал, что большинство из них находятся за пределами нашей Галактики. На сегодняшний день число открытых таких же галактик, как Млечный Путь, исчисляется миллиардами.

Все галактики относятся всего лишь к трём классам:

1.эллиптические;

2.спиральные

3.неправильные.

Эллиптические галактики представляют из себя звёздные скопления, образующие структуру, подобную шару или эллипсоиду. Из общего числа галактик к эллиптическим относятся примерно 25%. Яркость и плотность эллиптической галактики уменьшается от центра к периферии. Масса галактик этого вида может достигать 1013 масс Солнца.

Примерно 70% галактик относятся к спиральным галактикам. Спиральные галактики представляют из себя плоскую вращающуюся структуру с ядром и ветвями. Разновидностью спиральной галактики является галактика с перемычкой в ядре, с концов которой начинаются ветви. Помимо множества звёзд в ветвях галактик этого вида содержится много газа и пыли, а также звёзд класса О и В. Наша Галактика и ближайшая к нам галактика Андромеды относятся также к спиральным галактикам. Масса спиральных галактик может составлять от 1010 до 1012 масс Солнца.

Небольшую группу (5% от общего числа) образуют неправильные галактики. У этих галактик нет ядра и выраженной структуры. К неправильным галактикам от носятся ближайшие к Млечному Пути Большое Магелланово Облако и Малое Магелланово Облако.

Галактики, радиоизлучение которых превышает мощность видимого излучения, называются радиогалактиками.

Существует класс галактик, которые пребывают в активной фазе своей эволюции, сопровождающейся выбросами очень больших масс вещества из ядра. Такие галактики называются активными. Большой мощностью радиоизлучения отличаются квазары. Эти образования, подобные звездам, находятся в ядрах галактик. Имея размеры всего лишь в десятки раз больше размеров Солнечной системы, квазары излучают энергию (видимого излучения и всех других видов излучения) в 1012 светимостей Солнца. Для выделение такой громадной энергии требуется источник. В ядрах галактик таким источником является реакция постепенного захвата массивной черной дырой ближайших звёзд.

Помимо одиночных галактик существуют скопления галактик. В частности, Млечный Путь, галактика Андромеды, Малое и Большое Магеллановы Облака образуют местную группу галактик, которые связаны тяготением и движутся вокруг единого центра масс. В настоящее время известны тысячи скоплений галактик, в которых содержатся тысячи галактик.

Анализ спектров света галактик показал, что что все линии спектра смещены в сторону его красного конца, т.е. длина волны всех линий в составе спектра увеличивается. Из формулы эффекта Доплера следует, что это может быть обусловлено удалением источников света от точки наблюдения. Чем больше скорость, тем больше красное смещение и наоборот. Дальнейшие расчёты, сделанные Э.Хабблом показали, что наблюдаемая скорость удаления галактик прямо пропорциональна расстоянию до них. Этот факт можно сформулировать по-другому: галактики удаляются друг от друга с увеличивающейся скоростью.

Разбор тренировочных заданий

1. Приведены имена ученых в произвольном порядке.

Э. Хаббл; В. Гершель; Демокрит; Г. Галилей.

Расположите имена учёных в хронологическом порядке.

Решение:

На первое место, конечно, поставим Демокрита. Во всех смыслах – первый.

Ещё почти 2 тысячи лет после античных времён астрономы продолжают смотреть в небо невооружённым глазом (или глазами). Пока первым Г. Галилей не воспользуется телескопом. Затем, используя наиболее совершенный телескоп того времени, В. Гершель обследует нашу Галактику – Млечный Путь.

Ну и напоследок, Э. Хаббл, чьи основные открытия пришлись на начало XX века.

Ответ: Демокрит, Г. Галилей, В. Гершель, Э. Хаббл

2.Соедините соответствующие элементы на рисунке

Решение

1.Первую пару элементов получим, если вспомним, что земной год, т.е. периодвращения Земли вокруг Солнца равен 365,25 суток.

2.Вспомним, что радиус Солнца равен 700000км, а скорость точек на экваторе Солнца равна 2км/с. Найдём время, за которое Солнце (точнее,точка экватора) совершит полный оборот

3. Таким образом, гигантское время 200 млн. лет - период вращения Солнца вокруг центра Галактики.

Ответ: