Далеко ли от нас солнце?
Исследовательская работа учащегося 3 класса и презентация.
Скачать:
| Вложение | Размер |
|---|---|
| arhiv_zip_-_winrar.zip | 2.64 МБ |
Предварительный просмотр:
Школьная научно-практическая конференция
«Первые шаги в науку»
ученик 3 класса
МАОУ Туендатской ООШ
Елена Васильевна, учитель
Цель, задачи, гипотеза
Что знали о Солнце в старину
Далеко ли до Солнца
Мы видим солнышко каждый день и привыкли к нему. Не каждый человек задумывается о том, как оно необходимо в нашей жизни, и какую важную роль играет в жизни на нашей планете.
Солнце нужно нам не только для света и загара. Благодаря ему на нашей планете есть жизнь.
Мы привыкли видеть солнце на небе в виде небольшого светящегося шара. На уроках окружающего мира я узнал, что солнце – это огромная раскалённая звезда, и мне стало интересно: а на каком же расстоянии от нас находится солнце.
определить, как далеко звезда Солнце находится от планеты Земля.
- Изучить литературу по теме исследования.
- Выяснить, что учащихся нашей школы знают о солнце.
- Провести исследование на заданную тему.
- Сделать выводы по теме исследования.
предположим, что солнце находится очень далеко от нашей планеты.
Что знали о Солнце в старину
Из детской энциклопедии мы узнали, что Солнце возникло с планетами своей системы из большого холодного облака газа и пыли. Сначала образовалось облако, которое очень быстро вращалось и превратилось в диск. Ещё задолго до наступления нашего века люди наблюдали Солнце, поклоняясь ему как богу. Они использовали Солнце для исчисления времени.
На страницах энциклопедии по истории древнего мира мы увидели интересный рисунок, на котором изображена древнегреческая каменная плита, в центре – Солнце, окружённое лучами. На конце каждого луча – человеческие ладони. Свои руки-лучи Солнце протягивает людям, к ним обращены его ладони. В Древнем Египте бог Солнца-Ра занимал особое положение. Был даже создан гимн поклонения Солнцу в ХІV веке до нашей эры. А фараон Эхматон считал солнечный диск самим богом. В старину греки думали, что бог Солнца Гелиос каждый день проезжает по небу на солнечной колеснице, запряжённой огненными конями. До современных дней дошли старинные песни, сказания и легенды славян, в которых люди прославляли бога Ярилу.
Все мы знаем легенду об Икаре, который смастерил себе крылья из перьев птиц, и склеил их воском. С помощью этих крыльев ему удалось взлететь. Но когда он подлетел к Солнцу очень близко, жар растопил воск, крылья сломались, Икар упал вниз и разбился.
А можно ли на самом деле подлететь к Солнцу так близко?
Сначала я решил узнать, что знают о солнце мои ровесники. Для этого мы с моим руководителем составили анкету, и я попросил ответить на заданные вопросы учащихся нашей школы. Потом мы обработали заполненные анкеты, и вот что у нас получилось:
в) небесное тело – 10%
- Как вы думаете, вред или пользу приносит нам Солнце?
в) затрудняюсь ответить – 5%
- Какую пользу приносит Солнце?
(ваши варианты ответов)
а) тепло – 60% б) свет – 20% в) другие ответы – 10%
- Как вы думаете, на каком расстоянии от нас находиться солнце?
(ваши варианты ответов)
а) очень большом – 90% б) не знаю – 5% в) другие ответы – 5%
По результатам опроса видно, что большинство ребят (80%) знают, что Солнце – это звезда. Почти все ученики считают, что Солнце приносит пользу (тепло, свет и другое). 90% считают, что оно находится от нас на очень большом расстоянии.
Далеко ли до Солнца?
Как узнать расстояние до Солнца? И вообще, как определить расстояние до предмета, если приблизиться к нему невозможно? Люди придумали способы, с помощью которых можно не только определить расстояние до какого-нибудь недоступного предмета, но и узнать расстояние до небесных тел — до Луны, до Солнца, до звёзд. Для этого необходимы большие знания математики и очень точные измерительные приборы. У меня пока нет ни того, ни другого. Из анкетирования своих ровесников я узнал, что они тоже знают об этом не так уж много. Поэтому я решил действовать через свои наблюдения и опыты.
Наблюдая, я заметил, что чем дальше от нас находится предмет, тем он выглядит меньше по размеру. Например: предметы, которые находятся на улице на каком-то расстоянии от нас, при фотографировании из окна легко в него помещаются, хотя на самом деле они гораздо больше этого окна.
Фотография 1 Фотография 2 Фотография 3
На фотографии 1 дома, которые размером больше четырёх метров, занимают всего по 20 см проёма окна каждый (расстояние между окном и домами 100 метров). На фотографии 2 ёлки, настоящая высота которых до 20 метров, занимают всего третью часть окна (высота окна около двух метров, расстояние до деревьев – около 100 метров). На фотографии 3 большое здание дома культуры занимает совсем мало места в таком же окне.
Значит можно утверждать, что при удалении предмета на 100 метров его размер уменьшается примерно в двадцать раз.
На уроках окружающего мира мы узнали, что размер Солнца огромный (примерно 1392 000 км, мне это очень трудно представить), а мы его видим как небольшой шар: 3-5 см. Поэтому на самом деле Солнце находиться от нас очень-очень далеко. Когда я лучше изучу математику, то попробую хотя бы приблизительно рассчитать это расстояние.
Наше исследование доказало выдвинутую нами гипотезу о том, что расстояние от планеты Земля до звезды Солнце очень большое.
На самом деле в настоящее время долететь до Солнца человек не может. Не изобрели ещё таких ракет, которые могут двигаться с нужной для преодоления таких расстояний скоростью. Да и нужно ли это делать? Ведь Солнце и его свет и так приносят нам большую пользу. Помимо света, тепла и энергии, необходимых нам для жизни, сияние Солнца даёт нам еще и хорошее настроение. В солнечный день можно весело играть с друзьями. Но даже если небо заволокли серые тучи, мы должны знать, что над ними сияет Солнце! Пока над нами сияет солнечный свет, на Земле продолжается жизнь. «Пусть всегда будет Солнце. »
- Гонтарук Т.И. «Космос» Детская энциклопедия «Я познаю мир». М.-1999г.
Источник
Почему светит солнце?
«Солнце — это масса раскаленного газа, гигантская ядерная печь».
Солнце — одна из звёзд нашей Галактики (Млечный Путь) и единственная звезда Солнечной системы. Такая же, как тысячи других, которые мы видим в ночном небе. Но другие звезды очень далеки от нас, поэтому с Земли они кажутся крохотными огоньками. Солнце к нам гораздо ближе, и его сияние видно намного лучше.
Краткая характеристика Солнца
Как и все остальные звезды, Солнце состоит из плотного газа. Предполагается, что оно образовалось из остатков других звезд около 4,5 миллиардов лет назад. Газ и пыль, освободившиеся из них, стали сжиматься в облако, температура и давление в котором постоянно повышались.
«Разогревшись» примерно до десяти миллионов градусов, облако превратилось в звезду, ставшую гигантским генератором энергии.
| Основные характеристики | |
|---|---|
| Среднее расстояние от Земли | 1,496⋅10 8 км (8,31 световых минут) |
| Средний горизонтальный параллакс | 8,794″ |
| Видимая звёздная величина (V) | −26,74 m |
| Абсолютная звёздная величина | 4,83 m |
| Спектральный класс | G2V |
| Параметры орбиты | |
| Расстояние от центра Галактики | |
| Расстояние от плоскости Галактики | |
| Галактический период обращения | 2,25-2,50⋅10 8 лет |
| Скорость | |
| Физические характеристики | |
| Средний диаметр | 1,392⋅10 9 м (109 диаметров Земли) |
| Экваториальный радиус | 6,9551⋅10 8 м |
| Длина окружности экватора | 4,37001⋅10 9 м |
| Полярное сжатие | 9⋅10 −6 |
| Площадь поверхности | 6,07877⋅10 18 м² (11 918 площадей Земли) |
| Объём | 1,40927⋅10 27 м³ (1 301 019 объёмов Земли) |
| Масса | 1,9885⋅10 30 кг (332 940 масс Земли) |
| Средняя плотность | 1,409 г/см³ |
| Ускорение свободного падения на экваторе | 274,0 м/с² (27,96 g [ ) |
| Вторая космическая скорость (для поверхности) | 617,7 км/с (55,2 земных) |
| Эффективная температура поверхности | 5772 К |
| Температура короны | |
| Температура ядра | |
| Светимость | 3,828⋅10 26 Вт ( 3,75⋅10 28 Лм) |
| Энергетическая яркость | 2,009⋅10 7 Вт/(м²·ср) |
| Характеристики вращения | |
| Наклон оси | 7,25° (относительно плоскости эклиптики) 67,23° (относительно плоскости Галактики) |
| Прямое восхождение северного полюса | 286,13° (19 ч 4 мин 30 с) |
| Склонение северного полюса | +63,87° |
| Сидерический период вращения внешних видимых слоёв (на широте 16°) | 25,38 дней (25 дней 9 ч 7 мин 13 с) |
| (на экваторе) | 25,05 дней |
| (у полюсов) | 34,3 дней |
| Скорость вращения внешних видимых слоёв (на экваторе) | 7284 км/ч |
| Состав фотосферы | |
| Водород | 73,46 % |
| Гелий | 24,85 % |
| Кислород | 0,77 % |
| Углерод | 0,29 % |
| Железо | 0,16 % |
| Неон | 0,12 % |
| Азот | 0,09 % |
| Кремний | 0,07 % |
| Магний | 0,05 % |
| Сера | 0,04 % |
Солнце светит почти белым светом, но прямой свет Солнца у поверхности нашей планеты приобретает некоторый жёлтый оттенок из-за действия атмосферы Земли (при ясном небе, вместе с голубым рассеянным светом от неба, солнечный свет вновь даёт белое освещение).
Земля отдaленa от Солнцa на 150 млн. км. Скорость света в вакууме — 299 792 458 м/с, или 1 079 252 848,8 км/ч, поэтому лучу требуется 8 минут и 31 секунда. Ho важно также помнить, что ушли миллионы лет, прежде чем фотоны света перешли c солнечного ядра на поверхность.
Строение и состав Солнца
Наше Солнце в основном состоит из двух элементов: водорода (73,46 %) и гелия (24,85 %). Помимо них там присутствует в небольших количествах: кислород (0,77 %), углерод (0,29 %), железо (0,16 %) и неон (0,12 %).
Внутреннее строение Солнца:
- Солнечное ядро
- Зона лучистого переноса
- Конвективная зона Солнца
Атмосфера Солнца:
- Фотосфера
- Хромосфера
- Корона
- Солнечный ветер
Строение Солнца схематично. Ядро Солнца обладает наибольшей плотностью и занимает примерно 25% от общего солнечного объема.
Именно в солнечном ядре посредством ядерного синтеза, трансформирующего водород в гелий, формируется тепловая энергия. По сути, ядро – это такой себе солнечный мотор, благодаря ему, наше светило выделяет тепло и обогревает всех нас.
Как светит солнце?
Древние мыслители думали, что поверхность солнца постоянно горит, и поэтому излучает свет и тепло. Однако это не так. Во-первых, причина излучения тепла и света находится намного глубже поверхности звезды, а именно в ядре. Ну и во-вторых, процессы происходящие в недрах звезд вовсе не похожи на горение.
Солнце содержит огромное количество атомов водорода.
Суть термоядерной реакции
Как правило, нейтральный атом водорода содержит положительно заряженный протон и отрицательно заряженный электрон, который вращается вокруг него. Когда этот атом встречается с другим атомом водорода, их соответствующие внешние электроны магнитно отталкивают друг друга, что предотвращает встречу одного из протонов друг с другом.
Но ядро Солнца сильно разогрето и находится под таким давлением, что атомы перемещаются с большой кинетической энергией, которая позволяет им преодолевать силу, связывающую их структуру, и электроны начинают отделяться от своих протонов.
Это означает, что протоны, обычно находящиеся внутри ядра атома водорода, могут касаться друг друга и объединяются в ядра других элементов.
То есть с научной точки зрения, — это реакция, при которой более легкие атомные ядра — обычно изотопы водорода (дейтерий и тритий) сливаются в более тяжелые ядра — гелия.
Данный процесс, происходящий в недрах звезд, называется термоядерный синтез.
Термоядерная реакция
Это процесс перехода материи в энергию, причем из минимального количества материи высвобождается невероятное количество энергии — каждую секунду Солнце излучает 3,828⋅10 26 Вт мощности.
Чтобы произошла термоядерная реакция необходима невероятно высокая температура — несколько миллионов градусов.
Как можно было догадаться солнце не вечно, оно со временем «спалит само себя». Ученые считают, что в нем еще хватит материи приблизительно на 4-6 миллиардов лет, т.е. где-то на столько же, сколько оно уже просуществовало.
Почему Солнце не взрывается?
Звезда живет за счет притяжения — вот почему они большие, огромные. Чтобы сжать звезду, нужна огромная сила притяжения, для того чтобы выделить невероятное количество энергии, достаточного для термоядерного синтеза. Вот в чем секрет звезд, вот почему они светятся.
Синтез в ядре звезды Солнца, каждую секунду генерирует мощность, которой хватило бы на миллиард ядерных бомб. Звезда — это гигантская водородная «бомба».
Почему тогда ей просто не разлететься на куски?
Дело в том, что силы тяжести сжимают внешние слои звезды. Сила тяжести и синтез ведут грандиозную войну, притяжение которых хочет смять звезду и энергия синтеза, которая стремится разнести звезду изнутри, этот конфликт и это равновесие создают звезду.
Этот процесс происходит всю жизнь звезды. В результате создается свет и каждый луч совершает невероятное путешествие, проходя 1080 миллионов километров в час. За одну секунду, луч света может семь раз обогнуть землю, ни что во вселенной не движется так быстро.
История изучения Солнца
Одним из первых, кто попытался подойти к объяснению природы Солнца с научной точки зрения был древнегреческий астроном и математик Анаксагор, согласно словам которого Солнце – раскаленный металлический шар. За это философ был заключен в тюрьме.
Прежде, чем в 17-м веке началось инструментальное изучение Солнца, было еще немало предположений о природе солнечного света, вплоть до находящихся на поверхности постоянно горящих лесов.
С 17-го века ученым открывается такое явление как солнечные пятна, появляется возможность вычислить период вращения Солнца. Становится ясно, что наша звезда является неким физическим телом со сложной структурой.
В 19-м веке возникает спектроскопия, при помощи которой удается разложить солнечный луч на составные цвета. Таким образом, благодаря линиям поглощения, Фраунгоферу удается обнаружить новый химический элемент, входящий в состав звезды, — гелий.
В середине 19 века ученые уже пытались описать свечение Солнца более сложными научными гипотезами.
В 1848 году Роберт Майер выдвинул метеоритную гипотезу, согласно которой Солнце нагревается благодаря бомбардировке метеоритами.
Несколько позже, в 1853-м году, возникла более правдоподобная идея так называемого «механизма Кельвина — Гельмгольца», согласно которой Солнце нагревалось по причине гравитационного сжатия. Однако, в таком случае возраст светила был бы значительно меньше, нежели на самом деле, что противоречило некоторым геологическим исследованиям.
Уравнения Эйнштейна
E = mc²
Вооружившись знаменитым уравнения Эйнштейна, которое предсказывало, что любая масса должно иметь эквивалентное количество энергии, британские астрономы 1920-х годов предположили, что Солнце фактически превращало свою массу в энергию. Однако вместо печи, которая превращает древесину и уголь в золу и почерневший углерод (излучая свет и тепло), центр Солнца больше похож на гигантскую атомную электростанцию.
Только в XX веке было найдено правильное решение этой проблемы, благодаря которой стала понятна природа светимости Солнца.
Сколько осталось гореть солнцу?
Эффективность реакции термоядерного синтеза является основной причиной того, что Солнце постоянно излучает тепло, — энергия, выделяемая путем превращения всего одного килограмма водорода в гелий эквивалентна той, которая выделяется при сжигании 20 000 тонн угля. Поскольку Солнце достаточно массивно и относительно молодо, считают, что оно использовало только около половины своего топлива — водорода.
Когда Солнце израсходует весь водородный запас (130 млн. лет), то перейдет к гелию. После этого его светимость будет и дальше увеличиваться, пока Солнце не станет на 121% ярче и горячее, чем сейчас и оно перейдет в фазу красного гиганта.
Ученые считают, что через 4–5 млрд лет Солнце расширится и поглотит или очень сильно разогреет Землю.
Послe красного гиганта оно рухнет и оставит сжатую массу в шарике земного размера. Это стадия белого кapликa. В конце концов, ядро Солнца преобразует весь свой водород в гелий, и звезда умрет. Этого не произойдет еще примерно 5 миллиардов лет. Солнце не может исчезнуть просто так или погаснуть в один миг. Светимость нашей звезды увеличивается на 1% каждые 110 млн лет за счет сжигания водорода.
Источник