Урок № 19. Далёкая
и близкая Луна
Цель урока: представить учащимся
подробную информации о Луне как космическом теле и спутнике Земли.
Методическое замечание. Обзор материала о Луне
должен включать в себя краткие сведения о строении Луны, физических
особенностях её поверхности и исследованиях, проведённых с помощью космических
аппаратов. О приливообразующем влиянии Луны на Землю, её происхождении и
движении учащиеся уже узнали на предыдущих уроках. В начале данного урока, в
ходе беседы, полезно обобщить имеющиеся у них знания, а после краткого обзора
физической природы Луны, заслушать сообщение об исследовании Луны
американскими астронавтами. Достижения СССР в этой области довольно подробно
представлены в пособии. Большое впечатление на учащихся производят фрагменты из
фильма «Открытый космос» снятого ВГТРК к 50-и летнему юбилею полёта
Ю.Гагарина. В нём с помощью современных компьютерных технологий прекрасно
показаны важнейшие этапы изучения Луны. Для демонстраций на уроке выбран именно
этот фильм. Фрагмент, взятый из фильма «Все тайны космоса», является хорошим
обобщением материала и может послужить своеобразной домашней зачётной работой,
проверяющей знания учащихся о нашем естественном спутнике. Хороший материал,
касающийся опровержения ложных сведений, касающихся полётов американских
астронавтов на Луну, представлен в статье журнала «Солнечная система». Их
полезно привести на уроке, так как учащиеся постоянно задают вопросы на данную
тему, и попросить перечислить опасности, которые поджидают астронавтов,
высаживающихся на космическое тело.
Содержание
основного материала
Чтобы лучше узнать
строение нашей планеты и её происхождение, учёные часто обращают свой взор к
другим объектам Солнечной системы и в первую очередь к нашей ближайшей соседке
– Луне. В древности её обожествляли и не только из – за её притягивающего
взгляд лика, но и потому, что изменением своего лика она помогала вести счёт
времени.
Вопрос
В чём состоит глобальная роль Луны
для развития жизни на Земле?
(Приливообразующее влияние Луны
помогло зарождению и укреплению жизни на земной суше. И в настоящее время Луна
оказывает влияние на все земные организмы. Существует множество организмов, у которых
брачный период зависит от фаз Луны).
В настоящее время известно, что
Луна – естественный спутник Земли. Её радиус всего в 4 раза меньше радиуса
нашей планеты. Систему Земля-Луна иногда называют двойной планетой, так как они
обращаются вокруг общего центра масс.
Вопрос
Существуют ли в Солнечной системе
подобные образования?
(Луна не самый большой спутник. Но
по соотношению масс и размеров, тандем Земля - Луна долгое время был
единственным. До тех пор, пока не был открыт спутник Плутона – Харон).
Масса Луны в 81 раз меньше массы
Земли, её средняя плотность значительно ниже, и тяготение слабее в 6 раз.
Фрагмент DVD «Открытый космос».
Часть 3.ВГТРК. 2010. Луна.3.30
- 5.21.
В настоящее время учёные сходятся
во мнении о том, что Луна и Земля образовались приблизительно в одно время на
ранних этапах формирования Солнечной системы и располагались намного ближе друг
к другу. Об этом говорят полученные учёными данные многолетней лазерной локации
Луны. Даже невооружённым глазом видно, что на Луне есть светлые и тёмные
области. Обширные равнины, залитые когда-то лавой, хуже отражают свет и кажутся
темнее. В небольшой телескоп вблизи терминатора (линии, разделяющей ночную и
дневную стороны на поверхности Луны) видны горные массивы, многочисленные
кратеры и глубокие трещины.
Вопрос
Почему на Луне такой неоднородный
рельеф? Откуда взялись моря и материки?
(Существует несколько теорий,
объясняющих возникновение лунных морей:
1.Спонтанное извержение лавы,
вследствие приливов со стороны Земли.
2.Притяжение Земли, сдвинувшее ядро
к поверхности на видимой стороне Луны.
3.Смещение ядра Луны, вследствие
удара объекта по её обратной стороне).
Одной из причин
излияния лавы и образования морей на видимой стороне Луны учёные называют –
лунные затмения, поскольку за 1,5 часа, пока оно длится, температура
поверхности меняется почти на 200°С. Такие перепады достаточны для разрушения
горных пород. В любом случае, фотографии обратной стороны Луны показали, что в
крупных деталях она значительно отличается от видимой (имеет гораздо меньше
морей).
Первые карты Луны
были составлены ещё в XVII веке
Томасом Хэрриотом (1609) и независимо от него Галилео Галилеем, который по
характеру тени обнаружил, что некоторые лунные горы поднимаются гораздо выше
земных. Первые названия лунным объектам дал Джованни Ричолли, который более
тёмные области назвал морями, более светлые – материками, а кратерам присвоил
имена выдающихся астрономов. Сегодня известно, что ни морей, ни океанов на Луне
нет, хотя эти названия сохранились. Анализ доставленных на Землю образцов пород
лунного грунта, позволяет сделать вывод, что вода на Луне существует в
связанном состоянии, в составе лунных пород. В 1994 году американский зонд
«Клементина» проводил эксперименты по радиозондированию поверхности Луны и
обнаружил в некоторых постоянно затенённых кратерах возле полюсов материал с
высокой светоотражательной способностью. В 1998 году другой зонд «Лунар
Проспектор», анализируя химический состав пород поверхности этих кратеров,
обнаружил в них водород. 2008 году индийский аппарат «Чандраян - 1»,
обнаружил водный лёд на дне кратеров на основе анализа пород, выброшенных с
поверхности в результате удара отделившейся части зонда. В 2009 году эксперимент с ударником был повторён НАСА
во время полёта аппарата «LCROSS».
Ещё
одно любопытное открытие сделано благодаря японскому зонду «Кагуя».
Он заметил
отверстие в поверхности Луны, диаметром около 65
метров, глубиной примерно 80 метров. Астрономы
полагают, что это отверстие ведет в тоннель, расположенный под поверхностью
Луны.
У нашего спутника
практически нет атмосферы. Постоянная бомбардировка метеоритами явилась
причиной того, что вся поверхность Луны на несколько десятков сантиметров
покрыта слоем дроблёного вещества – реголита, глубже находится лунная кора,
мантия и небольшое плотное ядро. Из-за хороших теплоизоляционных свойств
реголита существующие огромные перепады температур ото дня к ночи на
поверхности Луны (на экваторе от 130°С до -160°С), не распространяются вглубь
коры глубже, чем на метр. Лунную поверхность покрывают кратеры разного
диаметра. Некоторые из них возникли в результате вулканической деятельности,
другие появились из-за столкновений с метеоритами. Ударные кратеры имеют
характерную центральную горку и лучи расходящихся во все стороны мелких
кратеров (цирков), образованных ударами выброшенного с поверхности Луны
вещества. В настоящее время метеориты по-прежнему падают на Луну, но происходит
это не так часто, как в период её формирования. При отсутствии процессов эрозии,
стирающих кратеры, они могут сохраняться миллиарды лет. Именно поэтому изучение
лунных пород может стать ключом к изучению эволюции не только Луны и Земли, но
и всей Солнечной системы в целом.
Вопрос
Последним астрономическим открытием
Г.Галилея являются либрации (покачивания) Луны (1635). В результате мы можем
наблюдать 59% её поверхности. Каковы причины этого явления?
(Между обращением Луны и её
вращением вокруг оси есть различие. Вращение происходит равномерно, а
обращение – из-за эллиптичности лунной орбиты - неравномерно. В результате
возникает небольшое покачивание Луны – либрации).
Либрации по долготе вызываются
меняющейся скоростью Луны на её орбите. Либрации по широте возникают из – за
наклона орбиты Луны по отношению к орбите Земли. Вторым следствием
вытянутости орбиты Луны является небольшое изменение её видимых размеров в
апогее и перигее. Ещё одно
интересное явление «пепельный свет» Луны. Он возникает благодаря освещению
ущерба светом, отражённым от поверхности Земли.
Геологическая активность на Луне прекратилась
несколько миллиардов лет назад. Однако астрономы постоянно наблюдают странные
кратковременные вспышки на неосвещённой стороне Луны (кратковременные лунные
явления – КЛЯ). Впервые это явление было замечено монахами Кентербери 18
июля 1178 года. Сохранилась даже запись их наблюдений: «Верхний рожок полумесяца внезапно разделился на две
части, и из него появилось похожее на свет факела, сияние, которое разбросало
пепел по всей поверхности. За этим последовала ещё дюжина извержений, пока
тонкая дуга Луны не потемнела и не стала подрагивать как раненая змея». Английский
астроном Уильям Гершель полагал, что это – вулканические выбросы. В 1969 году экипаж «Аполлона – 11» подтвердил, что
наблюдаемое с Земли странное свечение в районе кратера Аристарх, заметно и на
поверхности Луны.
Вопрос
Какие гипотезы происхождения КЛЯ вы
можете выдвинуть?
(Первая гипотеза происхождения КЛЯ
– это выход газов из карманов в лунном грунте в районе молодых кратеров,
спровоцированном ударами метеоритов. Вторая гипотеза – свечение лунной пыли,
поднятой с поверхности статическим электричеством, возникающим при столкновении
частиц солнечного ветра с Луной).
В настоящий момент КЛЯ – одна из
неразгаданных загадок Луны. В 1997 году объявился ещё один феномен. Группа Пола
Вигерта рассчитала орбиту объекта, который первоначально сочли вторым спутником
Земли. Оказалось, что астероид Круитни, диаметром 5 км, который имеет орбиту,
пересекающуюся с орбитой Земли и наклонённую к эклиптике на 20⁰. Его орбитальный период составляет 371
год.
Фрагмент DVD «Как устроена
Вселенная». Часть
8. Луны. Pioneer Productions for Discovery
Chennel. 2010.
Круитни.
22.27 – 23.48.
Кратко
Луна -
естественный спутник Земли (радиус Луны в 4 раза меньше радиуса Земли, масса –
в 81 раз). На Луне нет атмосферы и магнитного поля. Температура на освещённой и
неосвещённой части поверхности колеблется от -160 до +120⁰С. Основные породы – силикаты.
Поверхность покрыта слоем реголита (измельчённой породы) с малой
теплопроводностью. Характерные детали поверхности: материки и моря (области
застывшей лавы). На поверхности видны кратеры ударного происхождения и цирки,
образованные от падения частей лунного грунта, выброшенного после удара. Вода на
Луне находится в связанном состоянии. Из-за приливообразующего влияния Земли
период вращения Луны сравнялся с периодом обращения и составляет 27,5 суток. В
результате к Земле обращена одна сторона Луны.
Фрагменты DVD «Открытый космос».
Часть 3. ВГТРК. 2010. Первый
полёт к Луне. Съёмка обратной стороны Луны.5.40 - 8.09. Первая посадка на Луну
станции «Луна-9». 0.24 - 1.39. Луноходы. 43.50 - 48.44.
Содержание
сообщения учащегося
Астронавты на Луне
Советский союз в
конце 50 –х годов ХХ столетия явно лидировал в космической гонке. После полёта
Юрия Гагарина 12 апреля 1961 года, американский президент Джон Ф. Кеннеди
сказал: «Я считаю, что наша страна должна посвятить себя цели до
окончания десятилетия высадить человека на Луну и благополучно вернуть его на
Землю». В 1966 – 1967 годах пять космических
аппаратов «Сервейер» обследовали поверхность Луны, чтобы подготовить полёт
человека.
Члены экипажа
«Аполлон – 1» 27 января 1967 года испытывали командный модуль и погибли в
результате резкого скачка напряжения и последовавшего за этим взрыва. В декабре
1968 года космический аппарат «Аполлон – 8» пилотируемый американскими
астронавтами Фрэнком Борманом, Джеймсом Ловеллом и Уильямом Андерсоном совершил
полный облёт Луны и проложил путь для дальнейших высадок на её поверхность.
Утром 16 июля 1969
года «Аполлон -11» стартовал с космодрома им. Кеннеди во Флориде. Так
осуществилась древняя мечта человечества побывать на Луне. Экипаж «Аполлона-11»
состоял из трёх астронавтов: Нила Армстронга, Эдвина (Базза) Олдрина и Майкла
Коллинза. Они находились в командном модуле, расположенном в носовой части
ракеты «Сатурн - 5». Прилунение осуществлялось с помощью лунного модуля,
который состоял из двух частей: в нижней находился двигатель для посадки, в
верхней - помещение для экипажа. Для взлёта запускался двигатель в верхней
части, а нижняя - служила стартовой площадкой. При подлёте к Луне Н.Армстронг и
Э.Олдрин перешли через шлюзовой отсек в лунный модуль, который отстыковался от
командного модуля и 20 июля 1969 года в 20 часов 18 минут по Гринвичу совершил
мягкую посадку в Море Спокойствия. Открыв люк Н.Армстронг, первым ступил на
поверхность Луны, сказав: «Это малый шаг одного человека и гигантский скачок
для всего человечества». Вскоре выяснилось, что передвигаться по поверхности
Луны достаточно легко. Во время своего пребывания на Луне, астронавты провели
многочисленные эксперименты, собрали более 20
кг образцов лунного грунта и вернулись в лунный модуль. Теперь наступил самый
ответственный момент – старт с поверхности Луны. Если бы двигатель лунного
модуля дал сбой, то оба астронавта остались бы на Луне, без всякой надежды на
спасение. При старте астронавты находись в верхней части лунного модуля,
которая отделившись от нижней, взлетела и через некоторое время пристыковалась
к командному модулю. После встречи астронавты взяли курс на Землю. Блестяще
выполнив свою задачу, экипаж «Аполлона - 11» приводнился в Тихом океане в
полдень 24 июля 1969 года. Восьмидневная экспедиция благополучно завершилась.
Некоторое время астронавты находись в специальном трейлере на карантине.
С успешным
выполнением задания «Аполлона-11» исследования Луны не закончились. До декабря
1972 года на лунной поверхности побывало 12 американских астронавтов. Во время
трёх последних полётов астронавты колесили по поверхности Луны на специальном
вездеходе, развивавшем скорость 14 км/час. Телекамера, установленная в передней
части вездехода, вела прямой репортаж об исследованиях, проводимых на Луне.
Изображение посылалось через антенну, сделанную в форме зонта. Операторы с
Земли управляли камерой так, чтобы она постоянно держала астронавтов в поле
зрения. Самой неудачной экспедицией оказалась экспедиция «Аполлона – 13». На
борту космического корабля произошёл взрыв кислородного баллона в служебном
модуле, где находился основной двигатель. Экипажу, оставшемуся практически без
электроснабжения и с минимальным запасом воздуха, пришлось искать убежище в
лунном модуле. Чтобы направить корабль к Земле астронавты воспользовались
двигателем лунного модуля, и 90 часов обратного пути буквально балансировал
между жизнью и смертью. К счастью всё закончилось благополучно.
Интересно, что
обосновал и рассчитал целесообразность посадки на Луну по схеме: полёт на
орбиту Луны, старт малого посадочного устройства на Луну с орбиты, возвращение
на орбиту и стыковка с кораблём для обратного полёта российский инженер
Ю.В.Кондратюк. Она изложена в книге «Завоевание межпланетных пространств».
Именно по этой схемой 40 лет спустя, воспользовался инженер НАСА Джон Хуболт, один
из авторов проекта «Аполлон».
Фрагменты DVD «Открытый космос».
Часть 3.ВГТРК. 2010. Схема
полёта космического аппарата «Аполлон». 21.55.- 22.30. Полёт «Аполлона - 11» на
Луну. 30.15 - 36.33.
Тест № 8 по теме «Человек – дитя
звезды. Удивительные эксперименты»
Домашнее задание:§14
Дополнительный материал
Фрагменты DVD:
«Все тайны космоса». Часть 2.
Раздел 5. Луна – наш товарищ в космосе. YORK
FILMS OF ENGLAND. 2008. Луна. 41.19 - 48.24.
Вопросы к фрагменту «Все тайны
космоса»
1.Назовите основные особенности Луны (внутренне
строение, состав пород, наличие магнитного поля, наличие атмосферы, наличие
воды)?
2.Какие основные детали поверхности существуют на
Луне? Как они образовались? Кто дал им названия?
3. Сколько времени составляют лунные сутки?
4. Почему Луна обращена к Земле одной стороной?
5. Когда учёные смогли создать глобус Луны?
6. Как учёные точно смогли определить расстояние до
Луны?
7. Какие последствия для Земли может иметь постепенное
отдаление Луны?
8. Когда была осуществлена первая удачная высадка на
Луне человека? Назовите имена астронавтов, впервые ступивших на поверхность
Луны? Сколько времени они провели на Луне?
9.Как назывался самый первый планетоход, запущенный на
Луну?
Дополнительная литература
Статьи журнала «СОЛНЕЧНАЯ СИСТЕМА». EAGLEMOSS COLLECTIONSS. 2015.
№9. Лунные зонды. С.10 -11. Лунные
вехи Патрика Мура («Луна» -3, «Луна»-9). С.16 -19.Первые лунные обсерватории.
С.19. «Ложь» о посадке «Аполлонов». С.22-23.№11. Программа НАСА
«Аполлон». С.10 -11 Человек на Луне. С12 -13.. Лунный пейзаж.
С.14 - 15. Луна: от вымыслов до фактов. С.16 - 19. Наблюдения за Луной. Посадки
на Луну. С.20-21.№20. «Аполлоны» с 12-по 17. С.10 - 11. Лунный вездеход.С.11
№54. Луна. С.20 -21. №62. «Аполлон». С.12-15. №63. Скафандры
для Луны. С.6. №64. Первые аппараты «Луна». С.10-11. №65. Последние
аппараты «Луна». С.10-11.«Луноход – 1». С.12. Гонка за Луну. С.17 – 19.
№66. «Луна -15»: скрытые факты. С.22-23. №68. Камни с Луны. С.5
-7.Сбор образцов. С.6. Лунная кора. С.9. Программа «Аполлон». С.8
-9.. «Сатурн - V». С.8. Спуск лунного вездехода. С.10.
Пилотируемые испытательные полёты и миссии «Аполлон». С.11. Вид на Землю
с «Аполлона». С.12 - 13. Восход Земли. С.14 – 15. №69.
Измерение расстояния до Луны. С.9.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.