Рабочая программа по астрономии

СОДЕРЖАНИЕ КУРСА 

Введение в астрономию

Строение и масштабы Вселенной, и современные наблюдения

Какие тела заполняют Вселенную. Каковы их характерные размеры и расстояния между ними. Какие физические условия встречаются в них. Вселенная расширяется.Где и как работают самые крупные оптические телескопы. Как астрономы исследуют гамма-излучение Вселенной. Что увидели гравитационно-волновые и нейтринные телескопы. 

Астрометрия

Звѐздное небо и видимое движение небесных светил

Какие звѐзды входят в созвездия Ориона и Лебедя. Солнце движется по эклиптике. Планеты совершают петлеобразное движение. Небесные координаты. Что такое небесный экватор и небесный меридиан. Как строят экваториальную систему небесных координат. Как строят горизонтальную систему небесных координат. 

Видимое движение планет и Солнца

Петлеобразное движение планет, попятное и прямое движение планет. Эклиптика, зодиакальные созвездия. Неравномерное движение Солнца по эклиптике. Движение Луны и затмения

Фазы Луны и синодический месяц, условия наступления солнечного и лунного затмений. Почему происходят солнечные затмения. Сарос и предсказания затмений 

Время и календарь

Звѐздное и солнечное время, звѐздный и тропический год. Устройство лунного и солнечного календаря, проблемы их согласования Юлианский и григорианский календари. 

Небесная механика

Гелиоцентрическая система мира

Представления о строении Солнечной системы в античные времена и в средневековье. Гелиоцентрическая система мира, доказательство вращения Земли вокруг Солнца. Параллакс звѐзд и определение расстояния до них, парсек. 

Законы Кеплера

Открытие И.Кеплером законов движения планет. Открытие закона Всемирного тяготения и обобщѐнные законы Кеплера. Определение масс небесных тел. Космические скорости

Расчѐты первой и второй космической скорости и их физический смысл. Полѐт Ю.А. Гагарина вокруг Земли по круговой орбите. 

Межпланетные перелѐты

Понятие оптимальной траектории полѐта к планете. Время полѐта к планете и даты стартов.

Луна и еѐ влияние на Землю

Лунный рельеф и его природа. Приливное взаимодействие между Луной и Землѐй. Удаление Луны от Земли и замедление вращения Земли. Прецессия земной оси и предварение равноденствий. 

Строение солнечной системы

Современные представления о Солнечной системе.

Состав Солнечной системы. Планеты земной группы и планеты- гиганты, их принципиальные различия. Облако комет Оорта и Пояс Койпера. Размеры тел солнечной системы. 

Планета Земля

Форма и размеры Земли. Внутреннее строение Земли. Роль парникового эффекта в формировании климата Земли.  Планеты земной группы

Исследования Меркурия, Венеры и Марса, их схожесть с Землѐй. Как парниковый эффект греет поверхность Земли и перегревает атмосферу Венеры. Есть ли жизнь на Марсе. Эволюция орбит спутников Марса Фобоса и Деймоса.

Планеты-гиганты

Физические свойства Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна. Вулканическая деятельность на спутнике Юпитера Ио. Природа колец вокруг планет-гигантов.  Планеты-карлики и их свойства. Малые тела Солнечной системы

Природа и движение астероидов. Специфика движения групп астероидов Троянцев и Греков. Природа и движение комет. Пояс Койпера и Облако комет Оорта. Природа метеоров и метеоритов.

Метеоры и метеориты

Природа падающих звѐзд, метеорные потоки и их радианты. Связь между метеорными потоками и кометами. Природа каменных и железных метеоритов. Природа метеоритных кратеров. 

Практическая астрофизика и физика Солнца  Методы астрофизических исследований

Устройство и характеристики телескопов рефракторов и рефлекторов. Устройство радиотелескопов, радиоинтерферометры.

Солнце. Основные характеристики Солнца. Определение массы, температуры и химического состава Солнца. Строение солнечной атмосферы. Солнечная активность и еѐ влияние на Землю и биосферу. Внутреннее строение Солнца

Теоретический расчѐт температуры в центре Солнца. Ядерный источник энергии и термоядерные реакции синтеза гелия из водорода, перенос энергии из центра Солнца наружу, конвективная зона. Нейтринный телескоп и наблюдения потока нейтрино от Солнца. 

Звѐзды

Основные характеристики звѐзд

Определение основных характеристик звѐзд: массы, светимости, температуры и химического состава. Спектральная классификация звѐзд и еѐ физические основы. Диаграмма «спектральный класс» — светимость звѐзд, связь между массой и светимостью звѐзд.

Внутреннее строение звѐзд

Строение звезды главной последовательности.

Строение звѐзд красных гигантов и сверхгигантов.

Белые карлики, нейтронные звѐзды, пульсары и чѐрные дыры

Строение звѐзд белых карликов и предел на их массу — предел Чандрасекара. Пульсары и нейтронные звѐзды. Природа чѐрных дыр и их параметры. Двойные, кратные и переменные звѐзды

Наблюдения двойных и кратных звѐзд. Затменно-переменные звѐзды. Определение масс двойных звѐзд. Пульсирующие переменные звѐзды, кривые изменения блеска цефеид. Зависимость между светимостью и периодом пульсаций у цефеид. Цефеиды — маяки во Вселенной, по которым определяют расстояния до далѐких скоплений и галактик. 

Новые и сверхновые звѐзды

Характеристики вспышек новых звѐзд. Связь новых звѐзд с тесными двойными системами, содержащими звезду белый карлик. Перетекание вещества и ядерный взрыв на поверхности белого карлика. Как взрываются сверхновые звѐзды. Характеристики вспышек сверхновых звѐзд. Гравитационный коллапс белого карлика с массой Чандрасекара в составе тесной двойной звезды — вспышка сверхновой первого типа. Взрыв массивной звезды в конце своей эволюции — взрыв сверхновой второго типа. Наблюдение остатков взрывов сверхновых звѐзд.

Эволюция звѐзд: рождение, жизнь и смерть звѐзд

Расчѐт продолжительности жизни звѐзд разной массы на главной последовательности. Переход в красные гиганты и сверхгиганты после исчерпания водорода. Спокойная эволюция маломассивных звѐзд, и гравитационный коллапс и взрыв с образованием нейтронной звезды или чѐрной дыры массивной звезды. Определение возраста звѐздных скоплений и отдельных звѐзд и проверка теории эволюции звѐзд.

Млечный Путь

Газ и пыль в Галактике

Как образуются отражательные туманности. Почему светятся диффузные туманности Как концентрируются газовые и пылевые туманности в Галактике. 

Рассеянные и шаровые звѐздные скопления

Наблюдаемые свойства рассеянных звѐздных скоплений. Наблюдаемые свойства шаровых звѐздных скоплений. Распределение и характер движения скоплений в Галактике. Распределение звѐзд, скоплений, газа и пыли в Галактике.

Сверхмассивная чѐрная дыра в центре Галактики и космические лучи. Инфракрасные наблюдения движения звѐзд в центре Галактики и обнаружение в центре Галактики сверхмассивной черной дыры. Расчѐт параметров сверхмассивной чѐрной дыры. Наблюдения космических лучей и их связь со взрывами сверхновых звѐзд. Галактики

Как классифицировали галактики по форме и камертонная диаграмма Хаббла. Свойства спиральных, эллиптических и неправильных галактик. Красное смещение в спектрах галактик и определение расстояния до них. 

Закон Хаббла

Вращение галактик и тѐмная материя в них. 

Активные галактики и квазары

Природа активности галактик, радиогалактики и взаимодействующие галактики. Необычные свойства квазаров, их связь с ядрами галактик и активностью чѐрных дыр в них.

Скопления галактик

Наблюдаемые свойства скоплений галактик, рентгеновское излучение, температура и масса межгалактического газа, необходимость существования тѐмной материи в скоплениях галактик. Оценка массы тѐмной материи в скоплениях. Ячеистая структура распределения галактики скоплений галактик. 

Строение и эволюция Вселенной

Конечность и бесконечность Вселенной — парадоксы классической космологии.

Закон всемирного тяготения и представления о конечности и бесконечности Вселенной. Фотометрический парадокс и противоречия между классическими представлениями о строении Вселенной и наблюдениями. Необходимость привлечения общей теории относительности для построения модели Вселенной. Связь между геометрических свойств пространства Вселенной с распределением и движением материи в ней. 

Расширяющаяся Вселенная

Связь средней плотности материи с законом расширения и геометрическими свойствами Вселенной. Евклидова и неевклидова геометрия Вселенной. Определение радиуса и возраста Вселенной. Модель «горячей Вселенной» и реликтовое излучения Образование химических элементов во Вселенной. Обилие гелия во Вселенной и необходимость образования его на ранних этапах эволюции Вселенной. Необходимость не только высокой плотности вещества, но и его высокой температуры на ранних этапах эволюции Вселенной. Реликтовое излучение — излучение, которое осталось во Вселенной от горячего и сверхплотного состояния материи на раннихэтапах жизни Вселенной. Наблюдаемые свойства реликтового излучения. Почему необходимо привлечение общей теории относительности для построения модели Вселенной. 

Современные проблемы астрономии 

Ускоренное расширение Вселенной и тѐмная энергия Наблюдения сверхновых звѐзд I типа в далѐких галактиках и открытие ускоренного расширения Вселенной. Открытие силы всемирного отталкивания. Тѐмная энергия увеличивает массу Вселенной по мере еѐ расширения. Природа силы Всемирного отталкивания. 

Обнаружение планет возле других звѐзд.

Наблюдения за движением звѐзд и определения масс невидимых спутников звѐзд, возмущающих их прямолинейное движение. Методы обнаружения экзопланет. Оценка условий на поверхностях экзопланет. Поиск экзопланет с комфортными условиями для жизни на них. Поиски жизни и разума во Вселенной

Развитие представлений о возникновении и существовании жизни во Вселенной. Современные оценки количества высокоразвитых цивилизаций в Галактике. Попытки обнаружения и посылки сигналов внеземным цивилизациям.

Планируемые результаты освоения учебного предмета по итогам обучения в 10 классе: • Получить представления о структуре и масштабах Вселенной и месте человека в ней. Узнать о средствах, которые используют астрономы, чтобы заглянуть в самые удалѐнные уголки Вселенной и не только увидеть небесные тела в недоступных с Земли диапазонах длин волн электромагнитного излучения, но и узнать о новых каналах получения информации о небесных телах с помощью нейтринных и гравитационно-волновых телескопов.

•                     Узнать о наблюдаемом сложном движении планет, Луны и Солнца, их интерпретации. Какую роль играли наблюдения затмений Луны и Солнца в жизни общества и история их научного объяснения. Как на основе астрономических явлений люди научились измерять время и вести календарь.

•                     Узнать, как благодаря развитию астрономии люди перешли от представления геоцентрической системы мира к революционным представлениям гелиоцентрической системы мира. Как на основе последней были открыты законы, управляющие движением планет, и познее, закон всемирного тяготения.

•                     На примере использования закона всемирного тяготения получить представления о космических скоростях, на основе которых рассчитываются траектории полѐтов космических аппаратов к планетам. Узнать, как проявляет себя всемирное тяготение на явлениях в системе Земля—Луна, и эволюцию этой системы в будущем.

•                     Узнать о современном представлении, о строении Солнечной системы, о строении Земли как планеты и природе парникового эффекта, о свойствах планет земной группы и планет-гигантов и об исследованиях астероидов, комет, метеороидов и нового класса небесных тел карликовых планет.

•                     Получить представление о методах астрофизических исследований и законах физиких, которые используются для изучения физически свойств небесных тел. • Узнать природу Солнца и его активности, как солнечная активность влияет на климат и биосферу Земли, как на основе законов физики можно рассчитать внутреннее строение Солнца и как наблюдения за потоками нейтрино от Солнца помогли заглянуть в центр Солнца и узнать о термоядерном источнике энергии.

•                     Узнать, как определяют основные характеристики звѐзд и их взаимосвязь между собой, о внутреннем строении звѐзд и источниках их энергии; о необычности свойств звѐзд белых карликов, нейтронных звѐзд и чѐрных дыр. Узнать, как рождаются, живут и умирают звѐзды.

•                     Узнать, как по наблюдениям пульсирующих звѐзд цефеид определять расстояния до других галактик, как астрономы по наблюдениям двойных и кратных звѐзд определяют их массы.

•                     Получить представления о взрывах новых и сверхновых звѐзд и узнать как в звѐздах образуются тяжѐлые химические элементы.

•                     Узнать, как устроена наша Галактика — Млечный Путь, как распределены в ней рассеянные и шаровые звѐздные скопления и облака межзвѐздного газа и пыли. Как с помощью наблюдений в инфракрасных лучах удалось проникнуть через толщу межзвѐздного газа и пыли в центр Галактики, увидеть движение звѐзд в нѐм вокруг сверхмассивной чѐрной дыры.

•                     Получить представление о различных типах галактик, узнать о проявлениях активности галактик и квазаров, распределении галактик в пространстве и формировании скоплений и ячеистой структуры их распределения.

•                     Узнать о строении и эволюции уникального объекта Вселенной в целом. Проследить за развитием представлений о конечности и бесконечности Вселенной, о фундаментальных парадоксах, связанных с ними.

•                     Понять, как из наблюдаемого красного смещения в спектрах далѐких галактик пришли к выводу о нестационарности, расширении Вселенной, и, что в прошлом она была не только плотной, но и горячей и, что наблюдаемое реликтовое излучение подтверждает этот важный вывод современной космологии. • Узнать, как открыли ускоренное расширение Вселенной и его связью с тѐмной энергией и всемирной силой отталкивания, противостоящей всемирной силе тяготения.

•                     Узнать об открытии экзопланет — планет около других звѐзд и современном состоянии проблемы поиска внеземных цивилизаций и связи с ними. • Научиться проводить простейшие астрономические наблюдения, ориентироваться среди ярких звѐзд и созвездий, измерять высоты звѐзд и Солнца, определять астрономическими методами время, широту и долготу места наблюдений, измерять диаметр Солнца и измерять солнечную активность и еѐ зависимость от времени.

ТЕМАТИЧЕСКОЕ ПОУРОЧНОЕ ПЛАНИРОВАНИЕ

Поурочное планирование рассчитано на 1 ч астрономии в неделю и построено следующим образом: тема урока — основной, изучаемый в классе материал. Введение в астрономию 

Цель изучения данной темы — познакомить учащихся с основными астрономическими объектами, заполняющими Вселенную: планетами, Солнцем, звѐздами, звѐздными скоплениями, галактиками, скоплениями галактик; физическими процессами, протекающими в них и в окружающем их пространстве. Учащиеся знакомятся с характерными масштабами, характеризующими свойства этих небесных тел. Также приводятся сведения о современных оптических, инфракрасных, радио-, рентгеновских телескопах и обсерваториях. Таким образом, учащиеся знакомятся с теми небесными телами и объектами, которые они в дальнейшем будут подробно изучать на уроках астрономии.

Астрометрия 

Целью изучения данной темы — формирование у учащихся о виде звѐздного неба, разбиении его на созвездия, интересных объектах в созвездиях и мифологии созвездий, развитии астрономии в античные времена. Задача учащихся проследить, как переход от ориентации по созвездиям к использованию небесных координат позволил в количественном отношении изучать видимые движения тел. Также целью является изучение видимого движения Солнца, Луны и планет и на основе этого — получение представления о том, как астрономы научились предсказывать затмения; получения представления об одной из основных задач астрономии с древнейших времѐн — измерении времени и ведении календаря.

Небесная механика 

Цель изучения темы — развитее представлений о строении Солнечной системы: геоцентрическая и гелиоцентрические системы мира; законы Кеплера о движении планет и их обобщение Ньютоном; космические скорости и межпланетные перелѐты.

Строение Солнечной системы 

Цель изучения темы - получить представление о строении Солнечной системы, изучить физическую природу Земли и Луны, явления приливов и прецессии; понять физические особенности строения планет земной группы, планет-гигантов и планет-карликов; узнать об особенностях природы и движения астероидов, получить общие представления о кометах, метеорах и метеоритах; узнать о развитии взглядов на происхождение Солнечной системы и о современных представлениях о еѐ происхождении.

Астрофизика и звѐздная астрономия 

Цель изучения темы — получить представление о разных типах оптических телескопов, радиотелескопах и методах наблюдений с их помощью; о методах и результатах наблюдений Солнца, его основных характеристиках; о проявлениях солнечной активности и связанных с ней процессах на Земле и в биосфере; о том, как астрономы узнали о внутреннем строении Солнца и как наблюдения солнечных нейтрино подтвердили наши представления о процессах внутри Солнца; получить представление: об основных характеристиках звѐзд, их взаимосвязи, внутреннем строении звѐзд различных типов, понять природу белых карликов, нейтронных звѐзд и чѐрных дыр, узнать как двойные звѐзды помогают определить массы звѐзд, а пульсирующие звѐзды — расстояния во Вселенной; получить представление о новых и сверхновых звѐздах, узнать, как живут и умирают звѐзды.

Млечный Путь - наша Галактика 

Цель изучение темы — получить представление о нашей Галактике — Млечном Пути, об объектах, еѐ составляющих, о распределении газа и пыли в ней, рассеянных и шаровых скоплениях, о еѐ спиральной структуре; об исследовании еѐ центральных областей, скрытых от нас сильным поглощением газом и пылью, а также о сверхмассивной чѐрной дыре, расположенной в самом центре Галактики. Галактики 

Цель изучения темы — получить представление о различных типах галактик, об определении расстояний до них по наблюдениям красного смещения линий в их спектрах, и о законе Хаббла; о вращении галактик и скрытой тѐмной массы в них; получить представление об активных галактиках и квазарах и о физических процессах, протекающих в них, о распределении галактик и их скоплений во Вселенной, о горячем межгалактическом газе, заполняющим скопления галактик. Строение и эволюция Вселенной 

Цель изучения темы — получить представление об уникальном объекте — Вселенной в целом, узнать как решается вопрос о конечности или бесконечности Вселенной, о парадоксах, связанных с этим, о теоретических положениях общей теории относительности, лежащих в основе построения космологических моделей Вселенной; узнать какие наблюдения привели к созданию расширяющейся модели Вселенной, о радиусе и возрасте Вселенной, о высокой температуре вещества в начальные периоды жизни Вселенной и о природе реликтового излучения, о современных наблюдениях ускоренного расширения Вселенной. Современные проблемы астрономии 

Цель изучения данной темы — показать современные направления изучения Вселенной, рассказать о возможности определения расстояний до галактик с помощью наблюдений сверхновых звѐзд и об открытии ускоренного расширения Вселенной, о роли тѐмной энергии и силы всемирного отталкивания; учащиеся получат представление об экзопланетах и поиске экзопланет, благоприятных для жизни; о возможном числе высокоразвитых цивилизаций в нашей Галактике, о методах поисках жизни и внеземных цивилизаций и проблемах связи с ними Тематический план. 9 класс

Раздел	Тема	Количество часов
1	Введение в астрономию	1
2	Астрометрия	5
3	Небесная механика	3
4	Строение Солнечной системы	8
5	Астрофизика и звѐздная астрономия	6
6	Млечный Путь - наша Галактика	2
7	Галактики	2
8	Строение и эволюция Вселенной	2
9	Современные проблемы астрономии	3+3
Итого		35