Две планеты сходного с земным размера, которые вращаются одна вокруг другой, возможно, существуют возле далеких звезд, заявляют исследователи.Большинство планет в нашей системе обладают собственными спутниками. Наши соседи такие как Сатурн и Юпитер, например, обладают более чем семьюдесятью спутниками. Не глядя на это, эти спутники, как правило, гораздо меньше, чем их планеты – Земля практически в четыре раза больше своего спутника и более чем в восемьдесят раз тяжелее.Однако, существуют и такие спутники размеры которых сопоставимы с размерами других планет. Например, Ганимед, самый большой спутник Юпитера, больше чем Меркурий, и составляет три четверти диаметра Марса. Кроме того, в нашей родной системе есть спутники по своим размерам сопоставимые с размерами их собственных планет. Самый большой спутник Плутона, Харон, составляет около половины диаметра своего карликового хозяина. В результате этого возникает довольно интересный вопрос, могут ли во вселенной существовать планеты имеющие одинаковый размер, которые бы обращались одна вокруг другой.
Двойные звезды – звезды вращающиеся друг возле друга, довольно распространенное явление в нашем Млечном пути. У большинства из этих двойных систем, как известно, даже имеются экзопланеты, которые можно назвать мирами с двумя солнцами. Также в нашей Солнечной системе известны двойные астероиды. Тем не менее существование,двойных планет, размеры которых могли бы сравниться с земными, в настоящее время встречается только в фантастических предположениях.Одним из возможных способов формирования двойных планет может быть тот случай когда две планеты, обращающиеся вокруг звезды в определенный момент своего существования сблизились на расстояние достаточное для их гравитационного взаимодействия.Чтобы убедиться, что такого рода системы возможны, исследователи, при помощи компьютерной программы, смоделировали два скалистых объекта, величиной с Землю, расположенных на маленьком по космическим меркам расстоянии. В своей работе исследователи изменяли массу, скорость и траектории сближения планет. В итоге учеными было создано около двух десятков моделей.
Не глядя на это, эти модели зачастую приводили к столкновению планет, в результате чего они соединялись превращаясь в одну большую по размерам планету. Порой после столкновения возле новой планеты образовывался диск из материалов выброшенных на орбиту из которых затем формировался спутник. Также были получены модели в которых планеты после скользящего столкновения на большой скорости, получали небольшие повреждения и просто улетали в противоположные стороны, а порой даже были выброшены за пределы своей звездной системы.Тем не менее, приблизительно в одной трети всех моделей удалось получить двойные планеты. В этих моделях планеты сближались довольно медленно и избежали столкновений.Эти двойные планеты обращаются довольно близко одна к одной, они удалены всего лишь на расстояние составляющее примерно половину диаметра планет. Со течением времени, скорость обращения вокруг своей оси у обеих планет выравнивается. В результате такого "выравнивания" планеты всегда смотрят одна на другую одним и тем же боком.Такие двойные системы могут существовать в течение многих миллиардов лет, говорят исследователи, если они располагаются на расстоянии хотя бы 0,4 а.е. от своей звезды, поскольку на таком расстоянии гравитация звезды не сможет нарушить их взаимодействие.
Разработки уроков (конспекты уроков)
Среднее общее образование
Линия УМК Б. А. Воронцова-Вельяминова. Астрономия (11)
Внимание! Администрация сайта сайт не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.
Цель урока
Исследовать астрофизические особенности системы Земля-Луна.
Задачи урока
- Определить основные критерии для характеристики и сравнения планет; охарактеризовать Землю и Луну в соответствии с выделенными критериями; сравнить Землю и Луну по выделенным критериям; обосновать точку зрения, согласно которой система Земля-Луна является двойной планетой.
Виды деятельности
-
Строить логичные устные высказывания; использовать научную теорию для объяснения наблюдаемых астрофизических характеристик планет Солнечной системы; выдвигать гипотезы; ставить цели познавательной деятельности; планировать познавательную деятельность; анализировать информацию, представленную в различных видах; работать с текстом научного содержания; выполнять логические операции ― сравнение, анализ, обобщение, сериацию; осуществлять рефлексию деятельности на уроке.
Ключевые понятия
-
Двойная планета, реголит, строение планет земной группы, кратеры, лунные моря.
| № | Название этапа | Методический комментарий |
|---|---|---|
| 1 | 1. Мотивация к деятельности | При обсуждении высказываний важно подчеркнуть физическую сущность теории О. Ю. Шмидта, показать, что современная теория происхождения Солнечной системы, базирующаяся на теории О. Ю. Шмидта, обладает возможностью практического использования ее следствий (в данном случае - для запуска космических аппаратов). |
| 2 | 2.1 Актуализация знаний учащихся | Учитель организует фронтальное обсуждение ответов на вопросы. Акцентируется внимание на использовании научной терминологии, логике изложения сути теории О. Ю. Шмидта. |
| 3 | 2.2 Актуализация знаний учащихся | Учитель предлагает сформулировать ответы на вопросы с опорой на теорию происхождения Солнечной системы. Важно подчеркнуть общность процессов, происходивших на Земле и планетах земного типа. |
| 4 | 3.1 Выявление затруднения и формулировка целей деятельности | Учитель, основываясь на вопросах, представленных на экране, организует беседу, в результате которой учащиеся должны сделать вывод об уникальности всех объектов, несмотря на общность их происхождения, необходимости изучения этих особенностей, наличии самого близкого небесного тела, доступного для исследования, - планеты Земля. Подчеркивается двойственность системы Земля-Луна. Формулируется тема урока и его цель. |
| 5 | 3.2 Выявление затруднения и формулировка целей деятельности | Учащимся предлагается в ходе мозгового штурма сформулировать вопросы, на которые они хотели бы получить ответы в ходе урока. Далее учитель предлагает разработать план характеристики планет Солнечной системы. |
| 6 | 4.1 Открытие нового знания учащимися | Учащиеся, используя материал § 17 учебника, характеризуют Землю и Луну по плану, представленному на экране. |
| 7 | 16.4.1.1. Открытие нового знания учащимися | После окончания самостоятельной работы учитель организует обсуждение особенностей планет, не каждой в отдельности, а в сравнении Земли и Луны. Представление результатов учитель сопровождает демонстрацией анимаций «Размеры и масса Земли, прецессия», «Характеристики Луны», «Атмосфера Земли», «Рельеф Луны». Важно акцентировать внимание на общности Земли и Луны: строении, времени «рождения» пород обеих планет, химическом составе. |
| 8 | 4.2 Открытие нового знания учащимися | После выявления сходства Земли и Луны необходимо обсудить причины различий, связанные с отсутствием на Луне атмосферы и воды, магнитного поля. Учитель задает вопросы об отличии понятий «море», «материк», «кратер» применительно к Земле и Луне и подводит учащихся к выводу о значимости исследований Луны космическими аппаратами (в том числе пилотируемые полеты). |
| 9 | 4.3 Открытие нового знания учащимися | Учитель организует самостоятельную деятельность по ознакомлению с историей исследования Луны космическими аппаратами. После выполнения работы важно не только подчеркнуть научную значимость полученных данных, но и позволить учащимся обнаружить значимость советского и международного научного вклада в исследование Луны. |
| 10 | 5.1 Включение нового знания в систему | Учитель, используя демонстрируемую таблицу и данные Приложения I учебника о характеристиках Земли, организует обсуждение представленного в уроке названия «двойная планета». Акцентируется внимание учащихся на сопоставимости массы, диаметра нашей планеты и ее спутника в отличие от других планет и их спутников, имеющих форму, близкую к сферической. |
| 11 | 5.2 Включение нового знания в систему | Учитель при ответе учащихся на вопросы, представленные на экране, обращает внимание учащихся на особенности, приведшие к различиям в эволюции Земли и Луны, развитию на Земле биосферы. |
| 12 | 6. Рефлексия деятельности | Учитель при ответе учащихся на последний вопрос акцентирует внимание на различии в формах изображенных траекторий. |
Наука
На прошлой неделе поступили сообщения о том, что "непланета" Плутон пригрела возле себя еще один спутник. Новый объект, находящийся на орбите Плутона был замечен с помощью космического телескопа Хаббл, и к четырем ранее известным спутникам добавили еще один. Но действительно ли к четырем?
Теперь появились новые гипотезы. Например, что на самом деле у Плутона до этого было не 4 спутника, а 3, которые были обнаружены тем же телескопом Хаббл за последние 7 лет. Однако четвертый объект, получивший название Харон, который был обнаружен в 1978 году и который считался спутником Плутона, сегодня вызывает сомнения. Этот объект может быть сам по себе планетой.
Масса Харона составляет 12 процентов массы Плутона. Это может показаться немного, но, например, масса Луны составляет всего 1 процент массы Земли. Остальные спутники Плутона очень маленькие по сравнению с самим Плутоном.
Из-за такого отношения масс Плутон и Харон как бы вальсируют вокруг общей центральной массы. То же самое происходит и с Землей и Луной, однако центр тяжести в данном случае находится внутри радиуса Земли. Если бы сторонний наблюдатель посмотрел на Луну и Землю со стороны, он, возможно, также предположил, что эти объекты похожи на "двойную планету".
Остальные спутники Плутона, кроме Харона, вращаются не совсем на орбите Плутона, а следуют Кеплеровским орбитам, то есть вращаются вокруг центра тяжести, который расположен между Плутоном и Хароном. Плутон и Харон делают полный оборот вокруг друг друга за 6,3 дней.
Такое явление наблюдается в системах двойных звезд. В нашей галактике примерно половина звезд на самом деле представляет собой двойные системы. Считается, что они образовались благодаря фрагментации рассеивающейся туманности, частицы которой стали сгущаться, образовав такие тела, как звезды.
С 1993 года задокументированы десятки двойных астероидов. Они могли сформироваться при разделении тел на фрагменты или в результате столкновений между разными космическими телами. Почему же невозможно существование двойных планет? Популярная теория гласит, что Харон и другие спутники Плутона сформировались из-за столкновения его с другой ледяной карликовой планетой.
Согласно похожей теории, сформировался спутник нашей планеты - Луна - примерно 4,4 миллиарда лет назад, хотя недавно эта теория была поставлена под сомнение. Возможно, где-то существуют и другие двойные планеты, однако пока ни одна подобная система замечена не была. Эти системы могут находиться за пределами обломочных поясов, таких как пояс астероидов и пояс Койпера, где собственно и был обнаружен Плутон.
Тем не менее, астрономы не теряют надежды, что двойные планеты могут существовать и что они могут быть обитаемы. Взаимодействие между такими мирами могло бы быть очень интересным. О вероятности того, что Плутон и Харон могут представлять собой двойную систему планет, писали еще в 2006 году, однако эту гипотезу как-то замяли. Кстати, голливудские сценаристы уже взяли такую возможность на вооружение, в сентябре выходит новый фантастический фильм "Параллельные миры", который повествует о событиях, происходящих на двух планетах, которые притянулись близко друг к другу.
Урок 16. Земля и Луна - двойная планета
Цели урока
Личностные : организовывать самостоятельную познавательную деятельность, высказывать убежденность в возможности познания окружающего мира, единстве методов изучения характеристик Земли и других планет.
Метапредметные : приводить доказательства рассмотрения Земли и Луны как двойной планеты,обосновывать собственное мнение относительно перспектив освоения Луны.
Предметные : характеризовать природу Земли; перечислять основные физические условия на поверхности Луны; объяснять различия двух типов лунной поверхности (морей и материков); объяснять процессы формирования поверхности Луны и ее рельефа; перечислять результаты исследований, проведенных автоматическими аппаратами и астронавтами; характеризовать внутреннее строение Луны, химический состав лунных пород.
Основной материал
Определение основных критериев характеристики и сравнения планет. Характеристика Земли согласно выделенным критериям. Характеристика Луны согласно выделенным критериям. Сравнительная характеристика атмосферы Луны и Земли и астрофизических и геологических следствий различия. Сравнительная характеристика рельефа планет. Сравнительная характеристика химического состава планет. Обоснование системы «Земля - Луна» как уникальной двойной планеты Солнечной системы.
Оборудование: медиапроектор, экран, интернет, Web -сервисы(Планетарий онлайн, телескоп онлайн, Астрономия для детей), тексты содержащие информацию о планетах
ХОД УРОКА
I. Актуализация знаний
– Здравствуйте, ребята! Садитесь! Сегодня мы с вами продолжим изучать познание неба. А сейчас проверим, как вы усвоили материал прошлых занятий.
II. Проверка домашнего задания
Марафон по звездному небу.
Сколько звезд на небе? (6000), сколько мы видим?(3000)
Сколько созвездий- 88 (72 видны на территории нашей страны)
Что называется верхней кульминацией светила ?(явление пересечения светилом небесного меридиана)
Что такое эклиптика ?(круг небесной сферы, по которому происходит годичное движение Солнца)
Назовите зодиакальные созвездия.
Как называется 13 созвездие (Змееносец)
Расскажите об этом созвездии (домашнее задание)
III. Объяснение нового теоретического материала
Постановка учебной проблемы
1. Почему в своей книге «Тайны рождения звезд и планет» А. Н. Томилин называет рассмотренную гипотезу О. Ю. Шмидта о происхождении тел Солнечной системы «теорией захвата»?
2. Охарактеризуйте этапы формирования Солнечной системы, согласно гипотезе О. Ю. Шмидта. Какие особенности строения нашей планетной системы эта гипотеза способна объяснить?
3. В книге «Тайны рождения звезд и планет»А. Н. Томилин пишет: «Проблема гравитационного разгона космического аппарата - ближайшая теоретическая родственница задач, которые решает теория захвата» .
Поясните данное высказывание .
Организация работы учащихся по двум направлениям: исследование природы
Земли и исследование природы Луны.
Общее обсуждение плана (перечня критериев), по которому следует анализировать любую планету Солнечной системы.
Итог обсуждения.
1. Особенности строения оболочек (атмосферы,гидросферы, литосферы).
2. Физические характеристики планеты (температура на поверхности, масса, радиус, продолжительность суток, сидерический период).
3. Характеристика рельефа планеты.
4. Химический состав поверхности планеты.
5. Отличительные особенности.
6. Особенности исследования планеты космическими автоматическими аппаратами/астронавтами
(для Луны).
Выполнение задания с использованием сайта Астрономия для детей
Учитель. Предлагаю разделиться на 2 группы. И так, вас 2 группы. Предлагаю распределения планет предоставить госпоже удаче.
- Аукцион планет : перед вами зашифрованные планеты в виде вопросов. Выберете один из них и вы узнаете какую планету для изучения предоставили госпожа удача. Раздаются тексты содержащие информацию о планетах.
Группа 1. Охарактеризуйте Землю как одну из планет Солнечной системы, используя представленный план.
Группа 2. Охарактеризуйте Луну - ближайшее к Земле планетоидное тело Солнечной системы.
Итог работы :обсуждение данных характеристик Земли и Луны, но не в отдельности, а в сравнении по каждому из первых четырех критериев. В процессе обсуждения учащиеся выполняют конспектирование характеристик. При сравнительной характеристике Земли и Луны были сделаны следующие записи.
1. Н езначительная газовая оболочка Луны практически не влияет на свойства окололунного пространства - отсутствует защита от падения на поверхность мелких твердых частиц вещества.
2. В сравнении с земными периодами суток рассвет и закат отсутствуют на Луне вследствие отсутствия атмосферы.
3. Использование понятий, относящихся к рельефу поверхности («кратер», «море», «материк»и т. д.), для Луны имеет собственное значение и обусловлено больше историческими факторами. Так,в отличие от лунных кратеров, на Земле так называют и вулканические кратеры, несмотря на иную структуру и вызвавшую их появление причину.
Работа с картой лунной и земной поверхности для обоих полушарий.
(самостоятельные наблюдения Луны с использованием Web -сервиса онлайн телескоп.
4 Сближающей Землю и Луну характеристикой выступает сходство их по химическому составу. Количественное же их соотношение и наличие соединений, образование которых возможно только при наличии воды, позволяет сравнивать два небесных тела.
Доказать расчетами характеристики соотношений отличительных особенностей :(Использование Web сервиса планетарий онлайн.ссылка.
http://onlinevsem.ru/obuchenie/planetarij-onlajn.)
Вывод.
- масс планет : с помощью справочных данных можно найти, что для Земли и Луны в Солнечной системе оно максимально и составляет 1/81 (так, для Нептуна и Тритона это отношение меньше в 10 раз и составляет около 1/800);
- размеров небесных тел : справочные данные позволяют учащимся определить, что радиус Земли в менее чем в 4 раза превышает радиус Луны (например, радиус Нептуна в 10 раз превышает радиус Тритона);
- расстояния между планетой и ее спутником : согласно справочным данным, учащиеся определяют, что это расстояние составляет лишь 384 400 км.
III Закрепление изученного материала
тест
Вариант I :
1.Чем объясняется отсутствие атмосферы у Луны?
А. В 6 раз меньшим, чем на Земле, ускорением свободного падения.
Б.В 6 раз большим, чем на Земле, ускорением свободного падения.
В. В 1,6 раз меньшим, чем на Земле, ускорением свободного падения.
2. Каковы структура и физические свойства верхнего слоя лунной поверхности?
А. Пористая структура.
Б. Структура пористая, прочность малая, в вакууме частицы, составляющие верхний слой, слипаются.
В. Поверхность материкового типа.
3. Можно ли наблюдать на Луне метеоры?
А. Да, вследствие отсутствия атмосферы.
Б.Нет, вследствие отсутствия атмосферы.
В. Да, это явление наблюдается на всех телах Солнечной системы.
4. Во сколько раз Луна быстрее Солнца перемещается по небу?
А. Солнце и Луна движутся по небу в направлении, противоположном суточному вращению неба. За сутки Солнце проходит приблизительно 1 о , а Луна – 13 о . Следовательно, Луна перемещается по небу в 13 раз быстрее Солнца.
Б. Солнце и Луна движутся по небу в направлении, противоположном суточному вращению неба. За сутки Солнце проходит приблизительно 13 о , а Луна – 1 о
В.Солнце и Луна движутся по небу в направлении, соонапрвленному суточному вращению неба. За сутки Солнце проходит приблизительно 1 о , а Луна – 13 о . Следовательно, Луна перемещается по небу в 13 раз медленнее Солнца.
6. Какие два основных фактора, постоянно изменяющие форму земных гор, не принимают участия в формировании лунных гор?
А. Атмосфера и температура.
Б. Вода и температура.
В. Атмосфера и вода.
Вариант II :
1.Чем объясняются значительные перепады температуры на лунной поверхности ото дня к ночи?
А. Отсутствием атмосферы, а также большой пористостью и малой теплопроводностью верхнего слоя Луны.
Б. Отсутствием атмосферы.
В.Большой пористостью и малой теплопроводностью верхнего слоя Луны.
2. Каким образом можно судить о различии возраста кратеров, наблюдаемых на Луне?
А. Из-за породы базальтового типа.
Б. По химическому составу породы.
В. По степени разрушенности и последовательности формирования.
3. Что представляют собой моря, образующие своими очертаниями «лунное лицо»?
А. Ледяные глыбы.
Б. Твердое тело, содержащее 90% железа.
В. Застывшие лавовые излияния.
4. Кеплер в книге «Лунная астрономия» писал: «Левания (Луна) состоит из двух полушарий: одно обращено к Земле, другое – в противоположную сторону. С первого всегда видна Земля, со второго Землю увидеть невозможно … В Левании, как и у нас, происходит смена дней и ночей … Кажется, что Земля неподвижна». Верны ли сведения о Луне, приведенные Кеплером? Чему равны сутки на Луне?
А. Сведения, приведенные Кеплером, практически верны. На лунном небе Земля почти неподвижна. Для космонавта на большей части лунной поверхности она не восходит и не заходит. Солнечные сутки на Луне равны 29,5 земных суток, а звездные – 27,3 суток.
Б. Сведения, приведенные Кеплером, не верны. Для космонавта на большей части лунной поверхности она не восходит и не заходит. Солнечные сутки на Луне равны 29,5 земных суток, а звездные – 27,3 суток.
В. Сведения, приведенные Кеплером, практически верны. На лунном небе Земля почти неподвижна. Для космонавта на большей части лунной поверхности она не восходит и не заходит. Солнечные сутки на Луне равны 27,5 земных суток, а звездные – 29,3 суток.
5. Чему равны сутки на Луне, как видна Земля для космонавта на Луне и существуют ли области на Луне, где Земля восходит и заходит? 5. Чему равны сутки на Луне, как видна Земля для космонавта на Луне и существуют ли области на Луне, где Земля восходит и заходит?
А. Солнечные сутки на Луне равны 29,5 земных суток. Земля на Луне практически неподвижно висит на небе и не совершает таких движений, как Луна на небе Земли. Это следствие того, что Луна всегда обращена к Земле одной своей стороной. Но благодаря физическим либрациям (покачиваниям) Луны, из областей около края лунного диска можно наблюдать регулярные восходы и заходы Земли. Земля восходит и заходит (приподнимается над горизонтом и опускается за горизонт) с периодом около 27,3 земных суток.
Б. Солнечные сутки на Луне равны 27,3 земных суток. Земля на Луне практически неподвижно висит на небе и не совершает таких движений, как Луна на небе Земли. Это следствие того, что Луна всегда обращена к Земле одной своей стороной. Но благодаря физическим либрациям (покачиваниям) Луны, из областей около края лунного диска можно наблюдать регулярные восходы и заходы Земли. Земля восходит и заходит (приподнимается над горизонтом и опускается за горизонт) с периодом около 29,5 земных суток.
В.Солнечные сутки на Луне равны 29,5 земных суток. Земля на Луне практически неподвижно висит на небе и не совершает таких движений, как Луна на небе Земли. Но благодаря физическим либрациям (покачиваниям) Луны, из областей около края лунного диска можно наблюдать регулярные восходы и заходы Земли. Земля восходит и заходит (приподнимается над горизонтом и опускается за горизонт) с периодом около 29,3 земных суток.
6. Чем отличается история лунной геологической активности от земной?
А. Через 1 млрд. лет после своего образования Луна стала геологически мертвым небесным телом, а на Земле действуют вулканы, происходят горообразование и дрейф континентов.
Б.Через 2 млрд. лет после своего образования Луна стала геологически мертвым небесным телом, а на Земле действуют вулканы, происходят горообразование и дрейф континентов.
В.Через 2 млрд. лет после своего образования Луна стала геологически мертвым небесным телом, а на Земле действуют вулканы
IY Итог урока .Вывод о том, что Земля и Луна составляют двойную планету, что выделяет каждую из них в системе планет Солнечной системы и их спутников.
V Рефлексия.
VI Домашнее задание § 17; практические задания.
1. Сколько звездных суток проходит между двумя последовательными геоцентрическими соединениями Луны с некоторой звездой вблизи эклиптики,
если сидерический период Луны составляет 27,3217солнечных суток?
2. В литературе часто можно встретить высказывание о том, что наблюдатель на Земле видит всегда одну и ту же половину Луны. Подтвердите или опровергните данный факт, используя понятие либрациии ее различных видов.
Задачи для подготовки к ЕГЭ по физике
1. Луна движется вокруг Земли по орбите, близкой к круговой, со скоростью около 1 км/с. Среднее расстояние от Земли до Луны 384 тыс. км. Определите по этим данным массу Земли.
2. Среднее расстояние между центрами Земли и Луны составляет около 60 земных радиусов, а масса Луны в 81 раз меньше массы Земли. Определите,в какой точке отрезка, соединяющего центры Земли и Луны, космический аппарат будет притягиваться
Землей и Луной с одинаковой силой.
3. Средняя плотность Луны составляет примерно 3300 кг/м3, а радиус планеты 1700 км. Определите ускорение свободного падения на поверхности Луны.
Интернет-ресурсы
:
http //onlinevsem.ru/poleznye-servisy/onlajn-teleskop
http://galspace.spb.ru/index27.html - Планета
Земля и Луна.
http://lar.org.ua/id0391.htm - Жизнь и разум.
Земля и Луна - двойная планета.
2Y - Природа Северного края - движение__