Додаткові тести та вправи й відповіді на них

17.1. Що означає термін «антропний принцип»?

А. Усе в космосі існує для того, щоб на Землі жили лю­ди. Б. Необхідною умовою виникнення розумного жит­тя є певні фізичні властивості Всесвіту. В. У космосі мо­жуть бути розумні істоти, які схожі на людей. Г. З усіх розумних істот у Всесвіті найрозумнішими є люди на Зем­лі. Д. Перші розумні істоти у Всесвіті з'явились тільки на Землі. Відповідь. Б.

140

g-BANOHL

Розробки окремих уроків

17.2. Як розшифровується абревіатура ДНК?

А. Демографічна невизначеність космосу. Б. Дихлофо-сонуклеїнова кислота. В. Добровільна народна команда. Г. Дезоксирибонуклеїнова кислота. Д. Диксонуклеїнова кислота. Відповідь. Г.

3. 
   Які речовини є основою всіх живих організмів на Землі?
   А. Водень. Б. Кисень. В. Кремній. Г. Вода. Д. Вуглець.
   Відповідь. Г; Д.
   
4. 
   Який об'єм інформації передає людина своїм нащадкам за
   допомогою генів?
   

17.5. Які з наведених подій можна вважати контактами з поза­

А. Обмін інформацією з позаземною цивілізацією за до­помогою електромагнітних хвиль. Б. Міжпланетні спор­тивні змагання з марсіанами. В. Обмін студентами з іно­планетянами для навчання в галактичному університеті. Г. Космічна війна з чужими цивілізаціями. Д. Обмін ін­формацією з інопланетянами за допомогою роботів. Відповідь. Б; В; Г.

17.6. Як розшифровується українською мовою абревіатура
SETI?

А. Дослідження та пошук позаземного розуму. Б. Зв'я­зок з інопланетними цивілізаціями. В. Галактична комі­сія космічних мандрівок. Г. Міжзоряний Інтернет-клуб. Д. Міжпланетна астрономічна асоціація. Відповідь. А.

17.7. На яку відстань від Землі вже поширились у космос «ро­
зумні сигнали» наших радіостанцій?

А. ЮОсв.р.Б. 1000 св.р. В. 200св.р. Г. 50 св. р.Д. Юсв.р. Відповідь. А.

17.8. У якому діапазоні електромагнітних хвиль доцільно вести
пошуки сигналів від позаземних цивілізацій?

А. Гамма-діапазон. Б. Радіохвилі. В. Інфрачервоні хвилі. Г. Оптичний діапазон. Відповідь. Б.

141

g-BANOHL

g-BANOHL

Розділ II

17.9. Чому освоєння космосу може врятувати земну циві­

А. Знайдемо нові джерела енергії. Б. Освоюватимемо нові копальні для добування металів. В. Будемо переселятись на інші планети. Г. Збудуємо в космосі сонячні електро­станції. Д. Більш могутні космічні цивілізації надавати­муть нам економічну та інтелектуальну допомогу. Відповідь. Б; В; Г.

17.10. Чому пілотовані космічні кораблі для міжпланетних по­
льотів треба будувати в космічному просторі за межами
земної атмосфери?

Відповідь. Вага космічного корабля для міжпланетних по­льотів має бути кілька тисяч тонн, але зараз для старту з поверхні Землі ми не маємо таких потужних ракет для того, щоб вивести на орбіту цей вантаж.

17.11. Скільки часу буде летіти космічний корабель на Марс по

17.12. Під час тривалих космічних польотів виникає проблема

17.13. На небі з'явився диск НЛО, який за кутовими розмірами

Астрономія в Україні.

Наука астрономія та позанауковий міф астрологія.

Урок 2

Як виникли назви сузір'їв? Координати на Землі й на небі.

Як люди вимірюють час?

Календарі народів Європи, Близького та Далекого Сходу.

Урок 4

Життя й наукова діяльність М. Коперника. Життя й наукова діяльність Й. Кеплера. Життя й наукова діяльність І. Ньютона. Конічні перерізи та їх застосування в астрономії.

К. Е. Ціолковській — засновник теоретичної космонавтики.

Життя й діяльність Ю. В. Кондратюка.

С. П. Корольов — засновник практичної космонавтики.

Ю. О. Гагарін — перший космонавт планети Земля.

Космос — людині сьогодні та в майбутньому.

Космічна держава Україна.

Урок б

Г. Галілей — засновник телескопічної астрономії.

Спектр електромагнітних хвиль — від гамма-променів до

радіохвиль.

Що таке чорне тіло і як воно випромінює? Закони теплового

випромінювання.

Телескопи минулого, сучасного та майбутнього.

Поняття всехвильової астрономії.

Утворення спектрів небесних тіл.

Астрономічні обсерваторії світу та України.

Планета людей — Земля.

Екологічні загрози сучасності та шляхи їх подолання.

143

Затемнення. Коли й чому вони відбуваються? Вивчення та освоєння Місяця людиною.

Що ми знаємо про найближчу до Сонця планету Меркурій? Венера. Чому її назвали ім'ям богині кохання і чи відпові­дають умови на цій планеті її назві?

Марс і проблема життя на ньому в художній літературі та науці.

Урок 9

Юпітер — велетень серед планет.

Сатурн і його родина.

Уран і Нептун: схожість і відмінність між ними.

Космічні місії до планет-гігантів.

Найдальша з планет — Плутон.

Супутники Марса (від Дж. Свіфта до наших днів).

Родина супутників Юпітера.

Назви супутників планет та походження цих назв.

Астероїди. Історія відкриття та вивчення. Астероїдна небезпека та шляхи її уникнення. Комети. Історія наукових поглядів на них. Склад міжпланетного середовища.

Сонце — джерело життя на Землі.

Ядерні реакції на Сонці і Землі.

Вплив сонячної активності на життя людства.

Анкета зорі — її фізичні характеристики. Поняття зоряної величини та її види. Способи визначення відстаней до зір.

144

g-BANOHL

Розробки окремих уроків

Урок 14

Життя зір: від народження до кінцевих стадій еволюції.

Зорі, що змінюють свій блиск.

Пульсари — нейтронні зорі.

Чорні діри: що це таке і чи існують вони?

Урок 15

Галактика Чумацький Шлях та її устрій. Види зоряних скупчень. Види галактик.

О. О. Фрідман і Г. А. Гамов — засновники сучасної кос­мології.

Як і чому розширюється наш Всесвіт? Як і чому відбувається фізична еволюція Всесвіту?

Урок 17

Поняття життя і цивілізації.

Пошуки життя у Всесвіті.

Позасонячні планети: їх відкриття та властивості.

Антропний принцип та еволюційний зв'язок різних форм

руху матерії у Всесвіті.

ОСНОВИ КОСМОНАВТИКИ

1. Історія розвитку космонавтики (2 год).

Зародження ідеї польотів поза Землею. Ньютонівська меха­ніка як наукове підґрунтя космонавтики. Закладання основ теоретичної космонавтики К. Е. Ціолковським та іншими піонерами космонавтики. Виникнення практичної космо­навтики й роль у цьому процесі вітчизняної науки та техні­ки. Основні етапи розвитку космонавтики та космічних до­сліджень.

2. Науково-технічні основи космонавтики (4 год).

Фізика реактивного руху. Формула Ціолковського та її ана­ліз. Багатоступеневі системи. Основні елементи конструк­ції ракети та ракетного двигуна. Ракетні палива. Огляд ін­ших засобів руху в космічному просторі. Типи космічних

146

апаратів (КА) та їхні основні системи. Людина на борту КА. Космодроми та системи керування КА.

3. Елементи астродинаміки (3 год).

Активна ділянка траєкторії та сили, що діють на ній. Типи орбіт КА. Космічні швидкості — перша друга, третя. Чин­ники збурення та їхній вплив на рух КА. Польоти на Мі­сяць. Міжорбітальні переходи та міжпланетні перельоти. Еліпс Гомана. Рух КА відносно центра мас.

4. Народно-господарське та соціально-культурне значення
космонавтики (3 год).

Прикладні супутникові системи — метеорологічні, наві­гаційні, зв'язку, екологічного моніторингу Землі та інші. Практичне значення орбітальних станцій. Наукові дослі­дження в космосі та космічні технології.

5. Позаатмосферна астрономія (3 год).

Астрономічні дослідження за допомогою ШСЗ в радіо-, оптичному та короткохвильовому діапазонах та їхнє зна­чення. Дослідження Місяця, планет та інших тіл Сонячної системи за допомогою ракетно-космічної техніки.

6. Перспективи розвитку космонавтики (2 год).

Розвиток космічної промисловості. Розвиток космічної со­нячної та сонячно-ядерної енергетики. Проблема позазем­них ресурсів. Перспективи освоєння Місяця та планет. Проблема міжзоряних польотів. Загальнокультурне та сві­тоглядне значення виходу людини в космос.

1. 
   Горбулін Б. П„ Сорока М. М. Зоряне тяжіння: Діалоги про
   космонавтику.— К.: Молодь, 1990.
   
2. 
   Космонавтика: Знциклопедия.— М.: Сов. знцикл., 1985.
   
3. 
   Космос — Земле / Под ред. Г. С. Нариманова.— М.: Мапіи-
   ностроение, 1981.
   
4. 
   Левантовский В. И. Механика космического полета в зле-
   ментарном изложении.— М.: Наука, 1980.
   
5. 
   Марленский А. Д. Основьі космонавтики.— М.: Просвеще-
   ние, 1975.
   
6. 
   Уманский С. П. Космонавтика сегодня и завтра.— М.: Про-
   свещение, 1986.
   
7. 
   Фертрегт М. Основьі космонавтики.— М.: Просвещение,
   1969.
   

СОНЦЕ ТА СОНЯЧНА СИСТЕМА

1. Сонце як зоря (3 год)

Основні характеристики Сонця. Стан речовини та умови рівноваги сонячної речовини. Фізичні умови всередині Сон­ця. Джерела сонячної енергії. Перенесення енергії в надрах Сонця. Конвективна зона.

2. Атмосфера Сонця (2 год)

Фотосфера та хромосфера Сонця. Утворення неперервного та лінійчастого спектра Сонця. Сонячна корона, сонячний вітер та міжпланетне середовище. Випромінювання Сонця в різних діапазонах спектра.

3. Сонячна активність (2 год)

Вияви сонячної активності — активні ділянки, плями, спа­лахи, факели, протуберанці. Магнітне поле Сонця й фізич­на природа сонячної активності. Циклічність сонячної ак­тивності.

4. Планети (3 год)

Поняття про планети. Основні компоненти складу речовини в Сонячній системі. Утворення й еволюція планет земного типу, планет-гігантів та їхніх супутників. Фігури та розмі­ри планет. Внутрішня будова та магнітні поля планет.

5. Поверхні планет (2 год)

Ендогенні та екзогенні чинники утворення й еволюції ре­льєфу планетних поверхонь. Поверхні Венери й Марса. По­верхня Місяця. Поверхні інших супутників планет.

6. Атмосфери планет (3 год)

Хімічний склад і вертикальна будова планетних атмосфер. Елементи атмосферної динаміки. Верхні атмосфери планет. Магнітосфери планет і сонячно-планетні зв'язки. Глобальні

148

екологічні проблеми й роль астрономії та космічних дослі­джень у їх розв'язанні. 7. Малі тіла Сонячної системи (2 год)

Астероїди головного поясу та астероїди, що зближуються із Землею. Пояс Койпера. Проблема астероїдної небезпеки. Комети. Метеорна речовина та її походження.

Література

1. 
   Александров Ю. Б. Фізика планет.— К.: ІЗМН-ХДУ, 1997.
   
2. 
   Гибсон 3. Спокойное Солнце.— М.: Мир, 1977.
   
3. 
   Гуди P., Уолкер Дж\ Атмосфери.— М.: Мир, 1975.
   
4. 
   Кононович 9. В. Солнце — дневная звезда.— М.: Просвеще-
   ние, 1982.
   
5. 
   Маров М. Я. Планетьі Солнечной системи.— М.: Наука,
   1986.
   
6. 
   Мирошниченко Л. И, Солнечная активность и Земля.— М.:
   Наука, 1981.
   
7. 
   Уипл Ф. Семья Солнца: Планетьі и спутники Солнечной сис-
   темьі.— М.: Мир, 1984.
   

1. Основні характеристики зір (4 год)

Видима та абсолютна зоряна величина. Хімічний склад, маси, розміри та світності зір і методи їх визначення. Не­перервний та лінійчастий спектри зір. Спектральна класи­фікація та класи світності. Зв'язки між основними характе­ристиками зір.

2. Внутрішня будова зір (3 год)

Стан речовини та умови рівноваги зоряної речовини. Ядер­ні реакції як джерела зоряної енергії. Перенесення енергії

149

g-BANOHL

Розділ III

в надрах зір та її механізми. Внутрішня будова зір різ­ної маси.

3. Еволюція зір (3 год)

Газово-пилові комплекси та їхня фрагментація. Утворення протозір і зір. Еволюція зір різної маси. Еволюційні треки. Кінцеві стадії зір — білі карлики, нейтронні зорі та чорні ді­ри.

4. Нестаціонарні зорі (2 год)

Класифікація нестаціонарних зір. Затемнювано-змінні зо­рі. Фізичні змінні різних типів. Спалахуючі зорі. Нові та наднові зорі.

5. 
   Подвійні та кратні зоряні системи (2 год)
   Класифікація подвійних зір. Кратні системи. Тісні подвійні
   системи. Рентгенівські джерела.
   
6. 
   Позасонячні планетні системи (3 год)
   

1. 
   Агекян Т.А. Звездьі. Галактики. Метагалактика.— М.: Нау­
   ка, 1982.
   
2. 
   Каплан С.А. Физиказвезд.— М.: Наука, 1977.
   
3. 
   ЧернинА.Д. Звездьі и физика.— М.: Наука, 1984.
   
4. 
   ІПкловский И. С. Звездьі: их рождение, жизнь и смерть.—
   М.: Наука, 1984.
   
5. 
   ІПкловский И. С. Вселенная. Жизнь. Разум.— М.: Наука,
   1987.
   

150

них пізнавальних процесів на стику космології раннього Все­світу та фізики надвисоких енергій.

1. Історичний вступ (2 год)

Предмет і завдання космології. Міфологічна космологія. Космологія сферичного світу від Аристотеля до Коперника. Ньютонівська космологія та її парадокси.

2. Релятивістська космологія (5 год)

Фізичний зміст загальної теорії відносності. Метрична ево­люція нестаціонарного однорідного та ізотропного світу в «ньютонівському» наближенні. Закон Габбла. Поняття про основні космологічні моделі. Парадокси фрідманівської космології. Сучасні двокомпонентні моделі.

3. Фізична еволюція Всесвіту (5 год)

Реліктове випромінювання. Модель гарячого Всесвіту й основні етапи його еволюції. Формування хімічного скла­ду Всесвіту. Утворення галактик.

4. Проблеми раннього Всесвіту (5 год)

Поняття про фізичний вакуум та інфляційну стадію ево­люції Всесвіту. Зв'язок між космологією раннього Всесві­ту й побудовою єдиної теорії взаємодій. Поняття про кван­товий Всесвіт. Множинність всесвітів. Антропний принцип і його значення.

Література

1. 
   Александров Ю. В. Основи релятивістської космології.— X.:
   ХНУ, 2004.
   
2. 
   Вайнберг С. Первьіе три минутьі.— М.: Знергоиздат, 1981.
   
3. 
   Девис П. Случайная Вселенная.— М.: Мир, 1985.
   
4. 
   КлимишинИ.А. Релятивистская астрономия.— М.: Наука,
   1989.
   
5. 
   ЛиндеА. Д. Физика злементарньїх частиц и инфляционная
   космология.— М.: Наука, 1990.
   
6. 
   Новиков И.Д. Зволюция Вселенной.— М.: Наука, 1990.
   
7. 
   Розенталь И. Ф. Геометрия, динамика, Вселенная.— М.:
   Наука, 1987.
   
8. 
   Хокинг С. От больпіого взрьіва до черньїх дьір.— М.: Мир,
   1990.
   

О

ЦІКАВІ АСТРОНОМІЧНІ ЗАВДАННЯ

АСТРОНОМІЧНІ ЗАДАЧІ

У цьому розділі наведено 14 задач із різних розділів астро­номії. Деякі з них досить прості (хоча не завжди видаються та­кими на перший погляд). Вони можуть бути використані без­посередньо на уроках або в домашніх завданнях. У задачах, як правило, не наводяться всі необхідні дані. І насамперед слід зрозуміти те, які саме дані потрібні для розв'язання кожної із задач, і вміти знаходити їх у підручнику або іншій допоміжній літературі. Додаткові коментарі до окремих задач наводяться разом з їхніми розв'язаннями.

Майже всю інформацію про небесні тіла астрономи одержу­ють, досліджуючи випромінювання, що надходить до нас від цих тіл, тому велику роль в астрофізиці мають закони тепло­вого випромінювання — закони Планка, Стефана — Больцма-на та Віна. Знання цих законів потрібне для розв'язання задач № 11 —14. Задачі № 12 і № 13 найбільш складні з математич­ного погляду. Вони можуть слугувати темами занять в астро­номічних чи фізичних гуртках або основою для учнівських ре­фератів.

Задачі, які нижче пропонуються, складені на основі задач, уміщених у збірниках задач [13, 33], однак до умов більшості з них внесено ті чи інші зміни та доповнення.

1. 
   З усієї речовини Землі виготовлено дроти завдовжки: а) до
   Сонця; б) до найближчої до Сонця зорі а Центавра; в) до Ту­
   манності Андромеди. Знайдіть діаметри цих дротів.
   
2. 
   Мандрівник випадково опинився в одній із полярних зон
   Землі. Погода вночі стоїть ясна, але він не знає зоряного не­
   ба. Як йому дізнатися про те, у якій півкулі Землі він зна­
   ходиться?
   
3. 
   22 вересня о 15 годині за місцевим часом тінь від середньої
   вертикальної рами вікна падає перпендикулярно до площи­
   ни вікна. З'ясуйте, як зорієнтоване це вікно відносно сто­
   рін світу.
   

152

4. 
   Приблизно за добу після хромосферного спалаху на Сонці
   виникає збурення магнітного поля Землі. Зробіть оцінку
   енергії протонів сонячного вітру, що викликають це збурен­
   ня. Відповідь дати в електрон-вольтах.
   
5. 
   Нижче наведено уривки з творів відомих письменників
   з описами Місяця.
   

Посреди небесньїх тел Лик Луньї туманньїй, Как он кругл и как он бел, Точно блин в сметане.

Золото холодное Луньї, Запах олеандра и левкоя. Хорошо бродить среди покоя Голубой и ласковой страньї. (С. О. Єсенін)

Неожиданно из-за отдаленного кустарника вьшолзает большая, широколицая Луна. Она красна (вообще Луна, вьілезая из-за кус-тов, всегда почему-то бьівает ужасно сконфужена).

(А. П. Чехов)

Дайте астрономічний коментар до наведених уривків. Чи праві були класики, описуючи Місяць? Якщо праві, то за яких умов, коли та чому Місяць може мати саме такий вигляд?

6. 
   Від Північного полюса до Південного крізь центр Землі про­
   рита шахта. Один снаряд починає падати в шахту з нульо­
   вою початковою швидкістю, а інший запускається на низь­
   ку колову орбіту навколо Землі. Який зі снарядів раніше
   досягне Південного полюса? Чи буде всередині снаряда, що
   падає в шахті, стан невагомості? Яку швидкість матиме цей
   снаряд, коли він досягне Південного полюса?
   
7. 
   На орбітальній станції космонавти виріпіили зустріти Но­
   вий рік вечерею при свічках. Скільки часу буде горіти на
   станції свічка, якщо на Землі вона згоряє за 3 години?