Галактическая и внегалактическая астрономия. Космология и космогония

Собственные движения и лучевые скорости звезд.

Галактическая астрономия. Млечный Путь. Межзвездная среда. Космические лучи. Магнитное поле Галактики. Туманности. Звездные скопления (шаровые и рассеянные) и ассоциации. Остатки сверхновых звезд. Движение Солнца. Вращение Галактики. Спиральная структура Галактики. Радиоизлучение водорода.

Внегалактическая астрономия. Классификация галактик: неправильные, эллиптические, спиральные. Красное смещение в спектрах галактик. Взаимодействующие галактики. Ядра галактик и их активность. Радиогалактики и квазары. Распределение галактик в пространстве. Скопления галактик.

Космология и космогония. Вселенная. Красное смещение в спектрах галактик. Закон Хаббла. Метагалактика.

Модели Вселенной. Современные представления о строении и эволюции Вселенной. Реликтовое излучение. Ранние стадии эволюции Вселенной. Образование галактик. Рождение, жизнь и смерть звезд. Происхождение Солнечной системы. Проблема обнаружения экзопланет. Поиск разумной жизни во Вселенной. Материальность мира и единство законов во Вселенной.

2.3. Литература

Основная:

1. Дагаев М.М., Демин В.Г. и др. Астрономия. – М.: Просвещение, 1983.

2. Бакулин П.И., Кононович Э.В., Мороз В.И. Курс общей астрономии. – М.: Наука, 1982.

3. Воронцов-Вельяминов Б.А. Сборник задач и упражнений по астрономии. – М.: Просвещение, 1980.

4. Куликовский П.Г. Справочник любителя астрономии. – М.: УРСС, 2001.

5. Школьный астрономический календарь (ежегодник).

Дополнительная:

6. Астрономия / Авт.-сост. М.Я. Цофин. – Мн.: Харвест, 1998.

7. Бок Б., Бок П. Млечный Путь. – М.: Мир, 1978.

8. Владимирский Б.М., Темурьянц Н.А., Мартынюк В.С. Космическая погода и наша жизнь. – Фрязино: «Век 2», 2004.

9. Дагаев М.М. Лабораторный практикум по курсу общей астрономии. – М.: Высшая школа, 1974.

10. Дубкова С.И. История астрономии. – М.: Белый город, 2002.

11. Зигель Ф. Сокровища звездного неба. – М.: Просвещение, 1989.

12. Карташов В.Ф. Практические работы по астрономии на основе иллюстраций школьного учебника. – Челябинск: Изд-во ЧГПУ, 1998.

13. Климишин И.А. Релятивистская астрономия. – М.: Наука, 1989.

14. Левитан Е.П. Дидактика астрономии. – М.: УРСС, 2004.

15. Левитан Е.П. Физика Вселенной: экскурс в проблему. – М.: УРСС, 2004.

16. Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики. – М.: Наука, 1975.

17. Мартынов Д.Я. Курс практической астрофизики. – М.: Наука, 1977.

18. Попова А.П. Занимательная астрономия. – М.: КомКнига, 2005.

19. Рябов Ю.А. Движения небесных тел. – М.: Наука, 1988.

20. Хокинг С. Краткая история времени. – СПб.: Амфора, 2001.

21. Хокинг С. Черные дыры и молодые вселенные. – СПб.: Амфора, 2001.

22. Шимбалев А.А. Атлас звездного неба. – Харьков, Харвест, 2004.

23. Щеглов П.В. Отраженные в небе мифы земли. – М.: Просвещение, 1986.

24. Энциклопедия для детей. Т. 8. Астрономия. – М.: Аванта+, 2005.

25. Я иду на урок астрономии. 11 класс. Звездное небо. – М.: Первое сентября, 2002.

Электронные ресурсы:

26. http://earth-and-universe.narod.ru

27. http://galspace.spb.ru

28. http://sohowww.nascom.nasa.gov

29. www.astrolabe.ru

30. www.astronet.ru

31. www.nauka.relis.ru

32. www.rosaviakosmos.ru

33. www.spacenews.ru

III. РАБОЧАЯ (модульная) ПРОГРАММА

3.1. Тематический план

№ п/п	Название тем и разделов (модулей)	Всего (ауд.)	Лекции	Семинары	Лабораторные	Самостоят. (внеауд.) работа
1.	Сферическая астрономия
2.	Небесная механика. Основы астрофизики
3.	Природа тел Солнечной системы
4.	Солнце и звезды
5.	Галактическая и внегалактическая астрономия. Космология и космогония.
	ИТОГО

3.2. Соотношение текущего и итогового контроля по модулям программы

Модуль	Текущий контроль	Итоговый контроль	Всего
1. Сферическая астрономия	50%	50%	100%
2. Небесная механика. Основы астрофизики	60%	40%	100%
3. Природа тел Солнечной системы	40%	60%	100%
4. Солнце и звезды	50%	50%	100%
5. Галактическая и внегалактическая астрономия. Космология и космогония.	40%	60%	100%

3.3. Содержание модульной программы

 

Модуль 1. Сферическая астрономия Цель модуля: сформировать представления о небесной сфере, основных точках и линиях небесной сферы, умения пользоваться подвижной картой звездного неба, а также ориентироваться в созвездиях на реальном небе
Аудиторная работа
План лекций	План лабораторных работ	План семинарских занятий
Лекция 1. Введение.(2 ч) Предмет астрономии. Краткий обзор основных объектов во Вселенной и ее строения. Лекция 2. Небесная сфера.(2 ч) Звездное небо и созвездия. Небесная сфера, ее основные элементы. Суточное вращение небесной сферы. Небесные координаты. Лекция 3. Видимое движение Солнца.(2 ч) Видимое годичное движение Солнца, его причины и следствия. Эклиптика. Вид звездного неба на различных широтах. Лекция 4. Основы измерения времени.(2 ч) Время. Системы счета времени. Уравнение времени. Календари. Методическое обеспечение:презентации к лекциям, армиллярная сфера, фильм «Небесная механика» [1-2,4, 6, 10, 11, 22, 25]	Лабораторная работа 1. Подвижная карта звездного неба. (4 ч). План работы: Знакомство с методическими рекомендациями по выполнению работы. Выполнение заданий по карте: определение экваториальных координат звезд, определение вида звездного неба на заданный день, определение моментов восхода, верхней кульминации и захода светил Лабораторная работа 2. Изучение созвездий.(4 ч). Знакомство с методическими рекомендациями по выполнению работы. Выполнение заданий по определению условий видимости сезонных групп созвездий, изучение метода прямых линий по поиску созвездий, знакомство с зодиакальными созвездиями. Доклады студентов о наиболее интересных созвездиях, наблюдаемых в наших широтах. Методическое обеспечение:описания работ, подвижная карта звездного неба, школьный астрономический календарь на текущий учебный год, армиллярная сфера	Семинарское занятие 1. Законы движения и взаимодействия небесных тел. (2 ч). План занятия: 1. Теоретическое введение с опросом. 2. Решение задач по теме занятия. 3. Обсуждение задач ИДЗ Вопросы к семинару: 1. Небесная сфера. Основные точки и линии на небесной сфере. 2. Теорема о высоте полюса мира и широты места наблюдения; формулы определения высоты светила в кульминациях; зависимость вида звездного неба от широты места наблюдения. 3. Горизонтальная и экваториальные системы координат. 4. Движение небесных тел: основные элементы орбит (большая полуось, эксцентриситет, перигелий, афелий) и законы (Кеплера, всемирного тяготения, Кеплера в формулировке Ньютона). 5. Сидерический и синодический периоды обращения, связь между ними. Методическое обеспечение:подвижная карта звездного неба, армиллярная сфера
Внеаудиторная работа
Инвариантная часть	Вариативная часть
· Выполнение микрозаданий к лекциям (№ 1 – 4) · Подготовка к проверочной работе 1 · Подготовка к зачету по ярким звездам, ориентированию в созвездиях на реальном небе (проверочные работы 2, 3) · Подготовка конспекта к семинару · Выполнение ИДЗ 1 · Подготовка доклада про созвездие Методическое обеспечение: Карточки с заданиями, таблица с названиями ярких звезд, перечень созвездий [1-3, 6, 11, 20, 22, 23, 24]	· Участие в вечерних наблюдениях · Самостоятельные наблюдения звездного неба · Увеличение количества созвездий на проверочной работе № 3 (более 10 обязательных)
Контроль
Текущий: проверка микрозаданий, проверка конспекта к семинару, проверка ИДЗ 1, заслушивание доклада о созвездии, проверка отчетов по выполнению лабораторных работ. Итоговый: проверочные работы (№ 1 письменная, № 2 и № 3 устные)

 

Модуль 2. Небесная механика. Основы астрофизики Цель модуля: сформировать представления о закономерностях движения небесных светил на небесной сфере, о строении Солнечной системы и законах движения тел, входящих в нее, о способах и инструментах, используемых в астрономии для определения строения, характера движения, химического состава и физических условий на небесных телах
Аудиторная работа
План лекций	План лабораторных работ	План семинарских занятий
Лекция 5. Строение Солнечной системы.(2 ч). Строение Солнечной системы. Видимое движение планет и его объяснение. Законы Кеплера. Конфигурации и условия видимости планет. Определение расстояний в Солнечной системе. Астрономическая единица. Лекция 6. Движение Луны.(2 ч). Движение Луны, элементы ее орбиты. Смена лунных фаз. Солнечные и лунные затмения. Сарос. Лекции 7, 8. Небесная механика.(4 ч). Обобщенные законы Кеплера. Понятие о возмущениях. Приливы и отливы. Методы расчета траектории космических полетов. Определение параметров орбит. Межпланетные перелеты. Лекция 9. Астрофотометрия.(2 ч). Методы астрофизических исследований. Методы астрофотометрии. Звездные величины. Формула Погсона. Показатель цвета. Приемники излучения. Лекция 10. Телескопы.(2 ч). Оптические телескопы, их типы. Астрономические обсерватории. Интерферометры. Радиоастрономия. Исследования с космических аппаратов. Всеволновая астрономия. Лекция 11. Спектры небесных тел.(2 ч). Спектры, их виды. Спектрографы. Определение химического состава, температуры, скорости вращения, магнитных полей небесных тел по анализам их спектров. Методическое обеспечение:презентации к лекциям, фотографии спектров [1, 2, 6 – 9]	Лабораторная работа 3. Оптические телескопы. (4 ч) Знакомство с методическими рекомендациями по выполнению работы. Выполнение заданий: построение хода лучей в телескопах Галилея и Кеплера, знакомство с паспортом учебного телескопа-рефрактора, расчет некоторых характеристик телескопов, в т.ч. Кудэ-рефрактора астрокомплекса ЧГПУ. Практическая часть: наведение телескопа на неподвижный объект, наведение на Солнце, работа с Кудэ-рефрактором. Лабораторная работа 4. Определение характеристик звезд по их спектрам. (4 ч). Знакомство с методическими рекомендациями по выполнению работы. Определение характеристик спектрограмм, выполнение расчетов блеска звезд по формуле Погсона, расчет болометрической поправки, определение температур, светимостей и размеров звезд Методическое обеспечение:описания работ, паспорт учебного телескопа-рефрактора, регистрограммы звезд, телескоп-рефрактор	Семинарское занятие 2. Телескопы. (2 ч). План занятия: 1. Теоретическое введение с опросом. 2. Решение задач по теме занятия. 3. Обсуждение задач ИДЗ Вопросы к семинару: 1. Оптические телескопы. Типы телескопов. Крупнейшие оптические телескопы. 2. Характеристики оптических телескопов: фокусное расстояние объектива и окуляра, увеличение телескопа, равнозрачковое увеличение, линейный размер изображения, светосила (относительное отверстие), поле зрения, оптическая мощь, разрешающая способность. 3. Установки телескопов: азимутальная и параллактическая. Основные типы параллактических установок. 4. Радиотелескопы 5. Внеатмосферные телескопы. Их преимущества Методическое обеспечение: Телескопы (рефракторы и рефлекторы), паспорт учебного телескопа-рефрактора
Внеаудиторная работа
Инвариантная часть	Вариативная часть
· Выполнение микрозаданий к лекциям (№ 5 – 11) · Подготовка к проверочным работам 4, 5 · Подготовка конспекта к семинару · Выполнение ИДЗ 2 Методическое обеспечение: Карточки с заданиями [1-3, 6, 11, 20, 22, 23, 24]	· Участие в вечерних наблюдениях · Поиск дополнительного материала по темам модуля.
Контроль
Текущий: проверка микрозаданий, конспекта к семинару, проверка ИДЗ 2, заслушивание доклада о созвездии, проверка отчетов по выполнению лабораторных работ. Итоговый: проверочные работы (письменные № 4, № 5)
Модуль 3. Природа тел Солнечной системы Цель модуля: закрепить представления о строении Солнечной системы, формирование представлений о физической природе тел, составляющих Солнечную систему
Аудиторная работа
План лекций	План лабораторных работ	План семинарских занятий
Лекция 12. Система «Земля-Луна»(2 ч) Земля как небесное тело. Внутреннее строение Земли и Луны. Физические условия на Луне Лекция 13. Планеты(2 ч) Сравнительная характеристика планет земной группы и планет-гигантов Лекция 14. Малые тела(2 ч) Карликовые планеты. Правило Тициуса-Боде. Астероиды. Кометы. Метеоры и метеорные потоки. Метеориты Методическое обеспечение:презентации к лекциям, фотографии планет (в т.ч. выполненные на Кудэ-рефракторе астрокомплекса ЧГПУ) [1, 2, 6 – 9]	Лабораторная работа 5. Изучение планет Солнечной системы и определение условий их видимости (4 ч) Знакомство с методическими рекомендациями по выполнению работы. Выполнение заданий по определению условий видимости планет в день выполнения работы, определение конфигураций планет, проверка результатов по ШАК. Определение причин выделения в составе Солнечной системы планет земной группы и планет-гигантов. Лабораторная работа 6. Движение и фазы Луны. (4 ч) Знакомство с методическими рекомендациями по выполнению работы, построение графика взаимного расположения эклиптики и лунного пути, объяснение смены лунных фаз и определение условий видимости Луны в зависимости от ее фазы, знакомство с особенностями лунного рельефа и наиболее крупными образованиями на ее поверхности. Лабораторная работа 7 на основе иллюстраций школьного учебника (2 ч) Работа с пособием [12] Контрольная работа № 1(2 ч) Методическое обеспечение:описания работ, планетарная модель, фильм «Планеты», Школьный астрономический календарь на текущий учебный год, астрономические календари-ежегодники разных лет, карта Луны, глобус Луны
Внеаудиторная работа
Инвариантная часть	Вариативная часть
· Выполнение микрозаданий к лекциям (№ 12 – 14) · Подготовка к проверочным работам 6, 7 · Самостоятельная проработка двух вопросов из пособия [12] к лабораторной работе 7 · Подготовка к контрольной работе Методическое обеспечение: Карточки с заданиями · [1-3, 6, 11, 19, 22, 23, 24]	· Участие в вечерних наблюдениях · Поиск дополнительного материала по темам модуля
Контроль
Текущий: проверка микрозаданий, проверка отчетов по выполнению лабораторных работ, выступление на лабораторной работе 7. Итоговый: письменные проверочные работы № 6, 7, контрольная работа № 1

 

Модуль 4. Солнце и звезды Цель модуля: изучение основных физических характеристик и процессов на Солнце, формирование представлений об источниках энергии звезд, об их внутреннем строении, о спектральных классах звезд, об их эволюции и конечных стадиях существования
Аудиторная работа
План лекций	План лабораторных работ	План семинарских занятий
Лекция 15. Физика Солнца(2 ч) Характеристики Солнца. Спектр излучения Солнца. Атмосфера Солнца. Проблема солнечных нейтрино Лекция 16. Солнечная активность(2 ч) Нестационарные образования в атмосфере Солнца, цикличность их появления. Магнитное поле Солнца. Солнечно-земные связи. Труды А.Л. Чижевского Лекция 17. Основные характеристики звезд(2 ч) Определение расстояний до звезд. Физические характеристики звезд (размеры, масса, температура, светимость, плотность). Спектральные классы, диаграмма «спектр-светимость». Лекция 18. Переменные звезды (2 ч) Кратные звезды. Затменно-двойные звезды, их кривые блеска. Спектрально-двойные звезды. Физические переменные звезды, пульсирующие звезды (цефеиды, мириды, лириды). Новые и сверхновые звезды. Лекция 19. Эволюция звезд(2 ч) Внутреннее строение звезд. Эволюция звезд и ее конечные стадии: белые карлики, нейтронные звезды, черные дыры. Методическое обеспечение:презентации к лекциям, фотографии Солнца (в т.ч. выполненные на Кудэ-рефракторе астрокомплекса ЧГПУ), фильм «Эволюция Солнца» [1, 2, 4, 6, 8, 24, 28]	Лабораторная работа 8. Солнце (4 ч) Знакомство с методическими рекомендациями по выполнению работы, выяснение особенностей движения Солнца (в т.ч. на различных широтах), определение площади солнечных пятен, расчет чисел Вольфа, расчет светимости Солнца, наблюдение солнечных пятен на Кудэ-рефракторе, (учебных телескопах) Лабораторная работа 9. Определение скорости расширения оболочки и лучевой скорости звезды Р Лебедя(4 ч) Знакомство с методическими рекомендациями по выполнению работы, определение скорости расширения оболочки звезды на основе принципа Доплера Методическое обеспечение:описания работ, таблица «Солнечная активность», фотографии Солнца, фильм «Солнце», спектры поглощения звезды Р Лебедя	Семинарское занятие 3. Звезды. (2 ч). План занятия: 1. Теоретическое введение с опросом. 2. Решение задач по теме занятия. 3. Обсуждение задач ИДЗ Вопросы к семинару:   1. Методы определения расстояний до звезд. Единицы измерения расстояний и связь между ними. 2. Видимая и абсолютная звездные величины. Формула Погсона. 3. Физические характеристики звезд и связь между ними. Диаграмма «спектр-светимость» (Герцшпрунга-Рессела). 4. Физическое состояние звездного вещества и процессы внутри звезд Источники энергии звезд. Модели звезд. 5. Собственное движение звезд. Пространственные скорости звезд. Методическое обеспечение:диаграмма «спектр-светимость»
Внеаудиторная работа
Инвариантная часть	Вариативная часть
· Выполнение микрозаданий к лекциям (№ 15 – 19) · Подготовка к проверочным работам 8, 9 · Подготовка конспекта к семинару · Выполнение ИДЗ 3 Методическое обеспечение: Карточки с заданиями [1-3, 6, 8, 18, 24, 30]	· Участие в вечерних наблюдениях · Поиск дополнительного материала по темам модуля
Контроль
Текущий: проверка микрозаданий, проверка конспекта к семинару, проверка ИДЗ 3, проверка отчетов по выполнению лабораторных работ. Итоговый: письменные проверочные работы № 8, 9

 

Модуль 5. Галактическая и внегалактическая астрономия. Космология и космогония Цель модуля: формирование представлений о составе и строении нашей Галактики, особенностях основных галактических объектов, о других галактиках, их формах и эволюции, а также о Метагалактике и современных представлениях о ее возникновении, развитии и дальнейших сценариях эволюции
Аудиторная работа
План лекций	План лабораторных работ	План семинарских занятий
Лекция 20. Наша Галактика(2 ч) Млечный Путь. Структура Галактики. Состав Галактики: туманности, звездные скопления и ассоциации. Межзвездная среда. Лекция 21. Вращение Галактики(2 ч) Собственное движение звезд. Спиральная структура Галактики. Вращение Галактики. Галактические радиоисточники. Ядро Галактики Лекция 22. Другие галактики(2 ч) Внегалактическая астрономия. Классификация галактик. Расстояния до галактик. Галактики с активными ядрами. Взаимодействующие галактики. Лекция 23. Метагалактика (2 ч) Красное смещение, закон Хаббла. Метагалактика Крупномасштабная структура Вселенной. Разбегание галактик. Лекция 24. Эволюция Вселенной(2 ч) Модель «горячей Вселенной», теория Большого взрыва. Реликтовое излучение. Ранние стадии эволюции Вселенной, образование галактик и звезд. Происхождение Солнечной системы Лекция 25.Заключение(2 ч) Материальность мира и единство законов во Вселенной. Проблема поиска жизни во Вселенной Методическое обеспечение:презентации к лекциям, фотографии туманностей, скоплений и галактик, фильм «Космос» [1, 2, 4, 7, 15, 20, 21, 24, 27]	Лабораторная работа 10. Изучение интересных объектов, наблюдаемых в созвездиях(4 ч) Знакомство с методическими рекомендациями по выполнению работы, повторение сезонных групп созвездий, знакомство с наиболее интересными туманностями, скоплениями и галактиками. Лабораторная работа 11. Защита рефератов – докладов по выбранной теме(2 ч) Контрольная работа № 2 (2 ч) Контрольная работа в тестовой форме Методическое обеспечение:описание работы, презентация, атлас звездного неба, школьные астрономические календари разных лет	Семинарское занятие 4. Галактики и Вселенная (2 ч). План занятия: 1. Теоретическое введение с опросом. 2. Решение задач по теме занятия. 3. Обсуждение задач ИДЗ Вопросы к семинару: 1. Наша Галактика. Размеры, форма, строение, состав нашей Галактики. 2. Движение Солнечной системы. Вращение Галактики. 3. Классификация галактик по Хабблу. Радиогалактики. Квазары. 4. Системы галактик. Метагалактика. Красное смещение в спектрах галактик. Закон Хаббла. 5. Теория Большого взрыва. Модели Вселенной. Методическое обеспечение:фотографии туманностей, звездных скоплений, галактик, фильм «Большой взрыв»
Внеаудиторная работа
Инвариантная часть	Вариативная часть
· Выполнение микрозаданий к лекциям (№ 20 – 25) · Подготовка к проверочной работе 10 · Подготовка конспекта к семинару · Выполнение ИДЗ 4 · Подготовка доклада на выбранную тему Методическое обеспечение: Карточки с заданиями, перечень тем докладов [1-3, 6, 11, 20, 24, 29, 30, 33]	· Поиск дополнительного материала по темам модуля · Подготовка презентации к докладу
Контроль
Текущий: проверка микрозаданий, проверка отчета по выполнению лабораторной работы, проверка конспекта к семинару, проверка ИДЗ 4, выступление на лабораторной работе 7. Итоговый: письменная проверочная работа № 10, контрольная работа № 2

IV. Методические материалы

4.1. Терминологический минимум

 

Модуль 1 «Небесная сфера»

Небесная сфера, азимут светила, восход и заход светил, восхождение прямое, высота светила, время (звездное, летнее, московское, поясное, среднее солнечное), зенит и надир, математический горизонт, небесный экватор, кульминация, ось мира, отвесная линия, полюсы мира, склонение, созвездие, эклиптика