Каким образом можно определить полное излучение солнца

§ 19. Солнце как звезда

1. Что такое солнечная постоянная? Как её определили?

Измерения за пределами земно атмосферы показали, что на площадь 1 м$^2$, расположенную перпендикулярно солнечным лучам, ежесекундно поступает 1,37 кВт энергии. Эта величина практически не меняется в течении длительного промежутка времени, поэтому она получила название солнечной постоянной. Максимум солнечного излучения приходится на оптический диапазон.

2. Что понимают под светимостью Солнца? Чему она равна?

Светимость Солнца, или полное количество энергии, излучаемое Солнцем по всем направлениям в единицу времени, определим следующим образом: величину солнечной постоянной умножим на площадь сферы с радиусом $r$ в одну атмосферную единицу $(1\, а.е. = 149.6·10^5\, м).$ Она получается равно:

3. Какие химические элементы являются преобладающими для Солнца?

Анализ спектральных линий показал, что преобладающим элементом на Солнце является водород — на его долю приходится свыше 70% массы Солнца, около 25% приходится на гелий и около 2% на другие элементы.

4. Опишите внутреннее строение Солнца.

1. Солнечное ядро.
2. Зона лучистого равновесия.
3. Конвективная зона Солнца.

5. На какие зоны условно подразделяются недра Солнца? Какие процессы происходят в каждой из этих зон?

В центре Солнца находится ядро. На расстояниях до 0.3 радиуса от центра создаются условия, благоприятные для протекания термоядерных реакций слияния атомов лёгких химических элементов в атомы более тяжёлые. Из ядер водорода образуется гелий. Выделяющаяся энергия поддерживает излучение Солнца. Выделяющаяся энергия через слои, окружающие центральную часть звезды, передаётся наружу. В области 0.3 до 0.7 радиуса от центра Солнца находится зона лучистого равновесия энергии, где энергия распространяется через поглощение и излучение $γ$-квантов.

На протяжении последней трети радиуса Солнца находится конвективная зона. Здесь энергия передаётся не излучением, а посредством конвекции (перемешивания). Конвективная зона простирается практически до самой видимой поверхности Солнца — фотосферы.

6. Что является источником солнечной энергии?

В солнечном ядре протекают термоядерные реакции. Из ядер водорода образуется гелий. Для образования одного ядра гелия требуется 4 ядра водорода. На промежуточных стадиях образуется ядра тяжёлого водорода (дейтерия) и ядра изотопа $\mathrm.$ Эта реакция называется протон-протонной. При реакции небольшое количество массы реагирующих ядер водорода теряется, преобразуясь в огромное количество энергии. Выделяющаяся энергия поддерживает излучение Солнца.

Источник

Проверочная работа по астрономи на тему «Общие сведения о Солнце»(10-11 класс)

Учитель: Елакова Галина Владимировна.

Место работы: Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №7» г Канаш Чувашской Республики

Проверочная работа по теме «Общие сведения о Солнце».

Проверка и оценка знаний – обязательное условие результативности учебного процесса. Тестовый тематический контроль может проводиться письменно или по группам с разным уровнем подготовки. Подобная проверка достаточно объективна, экономна по времени, обеспечивает индивидуальный подход. Кроме того, учащиеся могут использовать тесты для подготовки к зачетам и ВПР. Использование предлагаемой работы не исключает применения и других форм и методов проверки знаний и умений учащихся, как устный опрос, подготовка проектных работ, рефератов, эссе и т.д.

1. Сколько примерно минут нужно солнечному свету, чтобы пройти расстояние в 1 а.е. (примерно 150 млн. км)?

А.10мин.

Б. 7мин.

В. 8мин.

2. Солнце вращается вокруг своей оси в том же направлении, как и Земля, т.е. с запада на восток. Каким представляется нам это вращение при наблюдении с Земли?

А. С точки зрения наблюдателей с Земли и земных ориентиров Солнце вращается вокруг своей оси с запада на восток по часовой стрелке, как и Земля.

Б. С точки зрения наблюдателей с Земли и земных ориентиров Солнце вращается вокруг своей оси с востока на запад против часовой стрелки, как и Земля.

3. Где у Солнца находится северный и южный полюсы?

А. Северный полюс Солнца находится в верхней части солнечного диска, а южный – в нижней части.

Б. Северный полюс Солнца находится в нижней части солнечного диска, а южный – в верхней части.

В. У Солнца нет полюсов, так как Солнце звезда, а не планета.

4. Каков период вращения Солнца вокруг оси и в чем состоит особенность этого вращения?

А. На экваторе около 25 суток, близ полюсов 30-35 суток. Различие периодов вращения характерно для жидких и плотных газообразных тел.

Б. На экваторе 30 суток, близ полюсов 25 суток. Различие периодов вращения характерно для жидких и плотных газообразных тел.

В. На экваторе 30-35 суток, близ полюсов 30 суток. Различие периодов вращения характерно для жидких и плотных газообразных тел.

5. Каким образом можно определить полное излучение Солнца?

А. Полное излучение Солнца можно определить зная солнечную постоянную.

Б. Зная солнечную постоянную и вычислив площадь поверхности шара, радиус которого равен расстоянию от Земли до Солнца, можно рассчитать полное излучение Солнца.

В. Полное излучение Солнца можно определить зная законы Кеплера.

6. Солнечной постоянной называется …

А. …поток электрически заряженных частиц большой энергии, которые все время улетают из солнечной короны в направлении границ Солнечной системы.

Б. …неожиданный гигантский взрывной выброс света и вещества из Солнца.

В. …величина, определяемая полной энергией, которая попадает в 1с на площадку 1м², расположенную перпендикулярно солнечным лучам вне земной атмосферы на среднем расстоянии Земли от Солнца.

7. Почему на фотографиях, сделанных в лучах разных длин волн, таких, как видимый свет, ультрафиолетовые или рентгеновские лучи, проявляются различные особенности Солнца?

А. Волны различной длины излучаются из областей Солнца с разными температурами, где происходят вследствие этого различные процессы.

Б. Наличие магнитного поля оказывает на проявление различных процессов на Солнце.

В. Различные особенности Солнца проявляются из-за близости к планетам.

8. Какие явления, происходящие на Солнце, обусловлены наличием магнитного поля?

А. Наличие магнитного поля обусловливает возникновение пятен, вспышек, характер движения протуберанцев.

Б. Наличие магнитного поля обусловливает возникновение солнечного ветра и магнитных бурь.

В. Наличие магнитного поля обусловливает возникновение вспышек на Солнце.

9. Во сколько раз Солнце больше Луны, если их угловые диаметры одинаковы, а горизонтальные параллаксы соответственно равны 8,8″ и 57′?

А. Солнце больше Луны почти в 300 раз.

Б. Солнце больше Луны почти в 400 раз.

В. Солнце больше Луны почти в 100 раз.

10. Как взвесить Солнце?

1. « Самолету, который может облететь за трое суток вокруг земли, понадобится целый год, чтобы совершить путешествие вокруг Солнца». Зная, что диаметр Солнца в 109 раз больше диаметра Земли, рассчитайте, верно ли это?

2. Сплюснуто ли Солнце у своих полюсов вследствие своего вращения вокруг оси подобно земному шару?

А. Нет, Солнце имеет шарообразную форму.

Б. Да, Солнце сплюснуто у своих полюсов вследствие своего вращения вокруг оси подобно земному шару.

В. Солнце сплюснуто, но из-за сравнительно медленного вращения это сплюснутость так мала, что не поддается измерениям.

3. Видны ли с Земли северный и южный полюса Солнца?

А. Да, с Земли северный и южный полюса Солнца видны всегда.

Б. Вследствие наклона солнечной оси к плоскости эклиптики только иногда можно увидеть оба полюса Солнца, а чаще всего только один из них.

В. Нет, с Земли не видны полюса Солнца.

4. Чему равен период вращения Солнца, если наблюдениями установлено, что пятно, расположенное близ экватора, сместилось за 3 суток на 40°?

5. От чего зависит светимость звезды?

А. Светимость звезды прямо пропорциональна квадрату радиуса звезды.

Б. Светимость звезды прямо пропорциональна квадрату радиуса звезды и 4-й степени температуры ее поверхности.

В. Светимость звезды прямо пропорциональна площади светящейся поверхности.

6. Энергия, излучаемая в единицу времени с единицы поверхности, пропорциональна четвертой степени абсолютной температуры.

В. Закон Стефана – Больцмана.

7. Какие характеристики Солнца связаны с действием гравитационных сил?

А. С действием гравитационных сил связана температура Солнца.

Б. С действием гравитационных сил связана шаровая форма и стационарность Солнца (стабильность размеров).

В. С действием гравитационных сил связаны масса, плотность, объем Солнца.

8. Назовите два вида движения Солнца в нашей Галактике.

А.1) Солнце движется в направлении созвездия Геркулеса со скоростью 250 км/с, увлекая с собой все планеты; 2) Так как Солнце вместе с планетами находится внутри нашей Галактики, оно обращается вокруг ее центра, в то время как сама Галактика вращается в пространстве со скоростью 20 км/с.
Б.1) Солнце движется в направлении созвездия Геркулеса со скоростью 20 км/с, увлекая с собой все планеты; 2) Так как Солнце вместе с планетами находится внутри нашей Галактики, оно обращается вокруг ее центра, в то время как сама Галактика вращается в пространстве со скоростью 250 км/с.
В.1) Солнце движется в направлении созвездия Геркулеса со скоростью 250 км/с, увлекая с собой все планеты; 2) Так как Солнце вместе с планетами находится внутри нашей Галактики, оно обращается вокруг ее центра, в то время как сама Галактика вращается в пространстве со скоростью 250 км/с.

9. Как доказать, что Солнце по своей светимости является обычной звездой?

10. В конце XIX в. некоторые ученые полагали, что источником энергии Солнца является химические реакции горения, в частности, горения угля. Приняв, что удельная теплота сгорания угля q = 10 7 Дж/кг, масса Солнца 2 · 10 30 кг, а светимость 4 · 10 26 Вт, приведите веские доказательства неправильности этой гипотезы.

Вариант I : 1 – В; 2 – Б; 3 – А; 4 – А; 5 – Б; 6 – В; 7 – А; 8 – А; 9 – Б.

Вариант II : 1 – В; 2 – В; 3 – Б; 4 – В; 5 – Б; 6 – В; 7 – Б; 8 – Б.

Задание №1: скорость света 300 000 км/с; 1 а.е. = 150 000 000км.;

t = 150000000/30000 = 500с =. 8мин.

Задание 9: Задача на определение размера светил по их параллаксу. Из формул связи параллакса светила и его линейных и угловых размеров и в результате сокращения повторяющейся части получим:

В ответе получаем, что Солнце больше Луны почти в 400 раз.

Задача 10: Пусть некоторая планета массой m имеет спутник массой m _1. Массу Солнца обозначим через М, а периоды обращения планеты вокруг Солнца и спутника вокруг планеты соответственно через Т и Т₁.Тогда по уточненному закону Кеплера:

M + m / m + m ₁ = ( T / T ₁) 2 · (a/a₁) 3 , где а и а₁ – полуоси орбит планеты и спутника. Так как масса планеты мала по сравнению массой Солнца, а у спутника много меньше, чем у планеты, приходим к приближенному равенству M / m

( T / T ₁) 2 · (a/a₁) 3 . Используя в качестве планеты и ее спутника Землю и Луну, получаем, что масса Солнца приблизительно равна 2·10 30 кг.

Задание №1: так как путь вокруг Солнца в 109 раз больше длины земного экватора, то на его прохождение понадобилось бы 3 · 109 сут, т.е. = 327 сут.

Задание №4: Если за 3 суток пятно сместилось на 40° , то полный оборот (360°) оно сделает за 27 суток.

Задание №9: Нужно рассчитать видимую звездную величину Солнца на расстоянии одной из ближайших звезд, имеющих тот же спектральный класс.

Задание 10: Запасы тепла без учета кислорода составляют Q = q · M = 2 · 10 37 Дж . Этого запаса хватит на время t = Q:L = 2 · 10 37 / 4 · 10 26 = 5 · 10 10 с = 1700 лет . Юлий Цезарь жил более 2000 лет назад, динозавры вымерзли около 60 млн. лет назад, так, что за счет химических реакций Солнце светить не может.

1. Малахова И.М.: Дидактический материал по астрономии: Пособие для учителя. / И. М. Малахова, Е.К. Страут; — М.: Просвещение, 1989. — 96с.

2. Орлов В.Ф. «300 вопросов по астрономии», издательство; / В.Ф. Орлов «Просвещение», Москва, 1967.

3. Моше Д.: Астрономия: Кн. для учащихся. Пер. с англ. / Под ред. А.А. Гурштейна. /Д. Моше; – М.: Просвещение, 1985г. — 255с.

4. Воронцов-Вильяминов Б.А: «Астрономия» / Б.А. Воронцов-Вильяминов, Е.К. Страут Издательство «Дрофа».

5. Левитан Е.П., «Астрономия», / Е. П. Левитан: М.: «Просвещение»,1994. — 207с.

6. Перельман Я. И. «Занимательная астрономия», — Д.: ВАП, 1994.

7. Шеффер О.Р. «Методика изучения астрономии в курсе физики основной и средней (полной) школе»;/ О.Р. Шеффер, В. В. Шахматова, Челябинск, Издательство: ИИУМЦ «Образование», 2010

8. Зигель Ф. Ю.: Астрономия в ее развитии: Кн. для учащихся 8-10 кл. сред. шк. /Ф. Ю. Зигель – М.: Просвещение, 1988. – 159 с. – 159с.

Источник