Астрономия. 11 класс. Базовый уровень
Покупка
ФПУ
Тематика:
Физика. Астрономия
Издательство:
Просвещение
Автор:
Левитан Ефрем Павлович
Год издания: 2022
Кол-во страниц: 244
Дополнительно
Вид издания:
Учебник
Уровень образования:
Среднее общее образование
ISBN: 978-5-09-101647-5
Артикул: 815950.01.99
В учебнике, написанном известным автором, который более полувека посвятил работе в области астрономического образования, рассматриваются вопросы классической астрономии, строение, природа и эволюция таких астрономических объектов, как звёзды, звёздные системы, галактики и Вселенная в целом. Курс астрономии обобщает естественно-научные знания, полученные учащимися за время обучения в школе, и дополняет физическую картину мира. В основу курса положены научные факты, законы и теории. Приводятся также гипотезы, связанные с новыми проблемами, которые решает современная астрономия. Учебный материал ориентирован на активное изучение и содержит задания, позволяющие обеспечить достижение личностных, метапредметных и предметных результатов образования.
Тематика:
ББК:
УДК:
ГРНТИ:
Скопировать запись
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов.
Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в
ридер.
З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
УДК 373.167.1:52+52(075.3) ББК 22.6я721 Л36 Левитан, Ефрем Павлович. Л36 Астрономия : 11-й класс : базовый уровень: учебник : издание в pdf-формате / Е. П. Левитан. — 4-е изд., стер. — Москва : Просвещение, 2022. — 240 с. : ил. ISBN 978-5-09-101647-5 (электр. изд.). — Текст : электронный. ISBN 978-5-09-092114-5 (печ. изд.). В учебнике, написанном известным автором, который более полувека посвятил работе в области астрономического образования, рассматриваются вопросы классической астрономии, строение, природа и эволюция таких астрономических объектов, как звёзды, звёздные системы, галактики и Вселенная в целом. Курс астрономии обобщает естественно-научные знания, полученные учащимися за время обучения в школе, и дополняет физическую картину мира. В основу курса положены научные факты, законы и теории. Приводятся также гипотезы, связанные с новыми проблемами, которые решает современная астрономия. Учебный материал ориентирован на активное изучение и содержит задания, позволяющие обеспечить достижение личностных, метапредметных и предметных результатов образования. УДК 373.167.1:52+52(075.3) ББК 22.6я721 На учебник получены положительные заключения научной (заключение РАО № 1441 от 12.01.2017 г.), педагогической (заключение РАО № 1455 от 12.01.2017 г.) и общественной (заключение РКС № 657-ОЭ от 13.01.2017 г.) экспертиз. Издание выходит в pdf-формате. ISBN 978-5-09-101647-5 (электр. изд.) © АО «Издательство «Просвещение», 2019 ISBN 978-5-09-092114-5 (печ. изд.) © Художественное оформление. АО «Издательство «Просвещение», 2019 Все права защищены З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
КАК РАБОТАТЬ С УЧЕБНИКОМ Вы начинаете изучать интереснейший учебный предмет — а с т р о н о м и ю. Курс астрономии решает важные задачи: обобщает знания, полученные при изучении основ естественных наук, и дополняет ваше физико-математическое и философское образование. Изучая основы науки о Вселенной, вы познакомитесь с природой планет и звёзд, со строением Солнечной системы и звёздных систем, научитесь правильно объяснять многие наблюдаемые астрономические явления, узнаете, как астрономы определяют расстояния до небесных тел, их размеры, массу, температуру, химический состав, а также то, как на основе достижений современной физики формируется представление об астрономической картине мира. В основу данного курса астрономии положены факты, законы и теории. Вы познакомитесь также и с некоторыми предположениями и гипотезами, которые связаны с увле кательными, но пока ещё не решёнными научными проблемами. Чтобы усвоить учебный материал, недостаточно просто прочитать текст параграфа и научиться решать включённые в него задачи, нужно его проработать, обратив прежде всего внимание на вводимые новые понятия, а также на углубление тех, с которыми вы знакомы из курсов окружающего мира, географии, физики и истории. Необходимо разобраться в каждом астрономическом явлении и процессе, понять основные особенности различных типов небесных тел. А для этого нужно уяснить их основные внешние признаки, получить представление о методах исследования, вникнуть в сущность наблюдаемого (видимая картина далеко не всегда совпадает с истинной!), познакомиться с философским, научным и практическим значением исследования тех или иных космических явлений и объектов. Учебник ориентирован на активное изучение материала, и поэтому очень часто вам придётся не только самостоятельно делать дополнительные чертежи или схемы, но и формулировать некоторые определения и выводы, к которым вас подведёт текст или включённые в него вопросы З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
и задания, завершающие каждый параграф. Они представляют собой логическое продолжение содержания текстового материала. Лишь некоторые из них требуют простого воспроизведения каких-либо определений или формулировок. В основном же они предлагают вам творчески осмыслить изучаемый материал, а именно: • систематизировать новые сведения, опираясь на знания, полученные при изучении других учебных предметов; • сделать необходимые мировоззренческие выводы; • самостоятельно выполнить астрономические наблюдения. В ряде параграфов при изложении учебного материала соответствующие вычисления не приводятся, но объясняется, как они могут быть выполнены. Опираясь на эти указания, вы сами сможете сделать необходимые расчёты. Вопросы, задания и разделы текста, отмеченные звёздочкой, адресованы учащимся, интересующимся астрономией и принимающим участие в олимпиадах. Каждая из пяти глав завершается перечнем того, что вам полезно знать и уметь после изучения данной темы. Проверьте, всё ли вы усвоили, поняли, и, если затрудняетесь в ответе, вернитесь к соответствующему тексту и ещё раз внимательно прочитайте его. Эти особенности учебника помогут вам более глубоко усвоить материал, приобрести полезные навыки работы с книгой, а также заставят интересующихся астрономией обратиться к научно-популярной литературе по астрономии ( список рекомендуемых книг и научно-популярных журналов вы найдёте в приложениях в конце учебника). Наблюдения — важнейшая часть курса астрономии. Поэтому постарайтесь проводить самостоятельные наблюдения. Для этого приобретите «Школьный астрономический календарь» (ШАК) на текущий учебный год, смонтируйте подвижную карту звёздного неба (ПКЗН), внимательно изучив инструкцию в Приложении IV. Если в вашем распоряжении окажется бинокль или школьный телескоп, то наблюдения станут более полезными и увлекательными. По возможности посетите планетарий в городе, где вы живёте, или в других городах. Желаем вам больших успехов! З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
§ 1. ÏÐÅÄÌÅÒ ÀÑÒÐÎÍÎÌÈÈ 1. Что изучает астрономия. Астрономия — наука о Вселенной. Слово «астрономия» происходит от двух греческих слов: а с т р о н — звезда и н о м о с — закон. Астрономия изучает движение небесных тел, их природу, происхождение и развитие. Во Вселенной небесные тела образуют с и с т е м ы различной сложности. Например, Солнце и движущиеся вокруг него небесные тела составляют С о л н е ч н у ю с и с т е м у. Земля — одна из её п л а н е т. Вы знаете, что планеты светят отражённым солнечным светом. В отличие от них Солнце — самосветящееся небесное тело, оно представляет собой единственную звезду в Солнечной системе. Звёзды, видимые невооружённым глазом, составляют ничтожную долю звёзд, входящих в нашу Г а л а к т и к у. Кроме нашей, существует м н о ж е с т в о других г а л а к- т и к. Свет от ближайших галактик идёт к нам миллионы лет. Небесные тела находятся в непрерывном движении, изменении, развитии. Планеты, звёзды и галактики имеют свою историю, нередко исчисляемую миллиардами лет. Астрономия — одна из самых увлекательных и прекрасных наук о природе — исследует не только настоящее, но и далёкое прошлое окружающего нас мегамира, а также позволяет нарисовать научную картину будущего Вселенной. 2. Роль наблюдений в астрономии. Наблюдения — основной источник информации о небесных телах, процессах и явлениях, происходящих во Вселенной. Для про- З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
ведения наблюдений во многих странах созданы специальные научно-исследовательские учреждения — а с т р о н ом и ч е с к и е о б с е р в а т о р и и. Наиболее известные в нашей стране: Главная астрономическая обсерватория Российской Академии наук (РАН) — Пулковская (в Санкт- Петербурге), Специальная астрофизическая обсерватория РАН (на Северном Кавказе), Государственный астрономический институт им. П. К. Штернберга МГУ (в Москве). Современные обсерватории оснащены крупными о п т и- ч е с к и м и т е л е с к о п а м и, представляющими собой очень большие, сложные и в значительной степени автоматизированные инструменты. Телескоп увеличивает угол зрения, под которым видны небесные тела, и собирает во много раз больше света, приходящего от небесного светила, чем глаз наблюдателя. Благодаря этому в телескоп можно рассматривать не видимые невооружённым глазом детали поверхности ближайших к Земле небесных тел и увидеть множество слабых звёзд. В астрономии расстояние между объектами на небе измеряют углом, образованным лучами, идущими из точки наблюдения к объектам. Такое расстояние называется у г л о в ы м, и выражается оно в градусах и долях градуса. Невооружённым глазом две звезды видны раздельно, если они отстоят на небе друг от друга на угловом расстоянии не менее 1—2′. В крупные телескопы удаётся наблюдать раздельно звёзды, угловое расстояние между которыми составляет сотые или даже тысячные доли секунды (под углом 1″ «видна» спичечная коробка примерно с расстояния 10 км). Существует несколько типов оптических телескопов. В т е л е с к о п а х - р е ф р а к т о р а х (рис. 1), где используется преломление света, лучи от небесных светил собирает Рис. 1. Ход лучей в телескопах-рефракторах З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
линза (или система линз). В т е л е с к о п а х - р е ф л е к т о- р а х (рис. 2) — вогнутое зеркало, способное фокусировать отражённые лучи. В з е р к а л ь н о - л и н з о в ы х телескопах ( рис. 3) — комбинация зеркал и линз. Изображение в телескопе получается перевёрнутым. С помощью телескопов проводят не только визуальные и фотографические наблюдения, но преимущественно высокоточные фотоэлектрические и спектральные наблюдения. Телескопы, приспособленные для фотографирования небесных объектов, называются астрографами. Фотографические наблюдения имеют ряд преимуществ перед визуальными. К основным преимуществам относятся: д о к у м е н- т а л ь н о с т ь — способность фиксировать происходящие явления и процессы и долгое время сохранять полученную информацию; м о м е н т а л ь н о с т ь — способность регистрировать кратковременные явления, происходящие в данный момент; п а н о р а м н о с т ь — способность запечатлевать на фотопластинке одновременно несколько объектов и их взаимное расположение; и н т е г р а л ь н о с т ь — способность накапливать свет от слабых источников; д е т а л ь- н о с т ь получаемого изображения. Сведения о температуре, химическом составе, магнитных полях небесных тел, а также об их движении получают из спектральных наблюдений. Спектральный анализ, основы которого изучаются в курсе физики, имеет исключительно важное значение для астрономии. Кроме света, небесные тела излучают электромагнитные волны большей длины волны, чем свет (инфракрасное излучение, радиоволны), или меньшей (ультрафиолетовое, рентгеновское излучения и гамма-лучи). Рис. 2. Ход лучей в телескопах- рефлекторах Рис. 3. Ход лучей в зеркально- линзовых телескопах З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
Многие открытия при изучении Солнечной системы, нашей и других галактик были сделаны с помощью р ад и о т е л е с к о п о в, предназначенных для исследования небесных тел в радиодиапазоне. Один из крупнейших радиотелескопов — « РАТАН-600» — установлен в Специаль- Рис. 4. Радиотелескоп «РАТАН-600» Специальной астрофизической обсерватории РАН на Северном Кавказе Рис. 5. Телескоп-рефлектор с диаметром зеркала 6 м Специальной астрофизической обсерватории РАН: а) здание обсерватории; б) общий вид телескопа З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
ной астрофизической обсерватории на Северном Кавказе. Его антенна состоит из подвижных элементов (щитов), расположенных по окружности диаметром 600 м (рис. 4). Там же находится и 6-метровый телескоп-рефлектор (рис. 5). В последние годы вступили в строй 8-, 10- и 11-метровые телескопы-рефлекторы (обсерватории в Чили, в Южной Африке, на Гавайских и Канарских островах). Значительная часть невидимого излучения небесных тел поглощается земной атмосферой и не доходит до поверхности Земли. Поэтому наземные наблюдения приходится дополнять внеатмосферными, которые стали возможны благодаря успешным запускам искусственных спутников Земли (ИСЗ), автоматических межпланетных станций (АМС) и орбитальных научных станций. Бортовые астрономические приборы способны исследовать небесные тела во всех диапазонах длин волн. Важные научные результаты получены с помощью отечественных и зарубежных орбитальных обсерваторий — «Астрон», «Гранат», «Интеграл», «Космический телескоп им. Хаббла» и др. Таким образом, астрономия из оптической превратилась во всеволновую. В школе вы можете выполнять только простейшие астрономические наблюдения. Но они необходимы. Подобно тому как без демонстрационных опытов и лабораторных работ по физике нельзя глубоко понять и прочно усвоить сущность физических явлений и законов, без школьных астрономических наблюдений нельзя успешно овладеть осно вами астрономии. 3. Связь астрономии с другими науками. Значение астрономии. Современная астрономия — фундаментальная физико-математическая наука, развитие которой неразрывно связано с научно-техническим прогрессом. Это наглядно можно показать на примере ведущего раздела астрономии, а с т р о ф и з и к и, изучающего природу небесных тел. До появления в XIX веке фотографии и спектрального анализа было очень мало известно о природе небесных тел. Бурный расцвет астрофизика переживает в наши дни, когда наземные и внеатмосферные наблюдения дополняются экспериментами в околоземном космическом пространстве, на Луне, Венере и Марсе, вблизи планет-гигантов, их спутников, а также при полётах к некоторым астеро- З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .
идам и кометам. Полученные данные обрабатываются на электронно-вычислительных машинах и подвергаются анализу с учётом новейших достижений физики, математики, химии и других наук. Осмысление наблюдаемых во Вселенной объектов, явлений и процессов необходимо для правильного понимания сложной взаимосвязи микромира и мегамира, построения современной астрономической картины мира. Однако астрономия не только опирается на данные других наук, но и способствует развитию последних. Например, астрофизика обогащает земную физику ценными сведениями о состоянии вещества, находящегося в условиях очень высоких и очень низких температур, давлений, плотностей, а также различных магнитных полей. Вселенная словно становится грандиозной физической лабораторией, где сама природа даёт возможность изучать поведение вещества в условиях, резко отличающихся от земных. Решение задач н е б е с н о й м е х а н и к и (раздела астрономии, изучающего законы движения небесных тел) способствовало появлению и совершенствованию важнейших областей математики. Законы небесной механики лежат в основе теории движения космических аппаратов. При расчётах космических траекторий учитываются силы тяготения Земли, Солнца и других небесных тел, вблизи которых предстоит пролететь кораблю, а также данные о физических условиях (ускорение свободного падения, состав атмосферы и её температура) на Луне или планете, к которой направляется корабль. Ориентирами в полётах служат Солнце, яркие звёзды, Земля и другие планеты. Наконец, данные астрономии о строении и эволюции Вселенной, о месте в ней человека составляют неотъемлемую часть научного мировоззрения. Астрономия — одна из древнейших наук. Она возникла из практических потребностей человека раньше всех других наук. Примерно шесть тысяч лет назад египтяне уже смогли согласовать свой календарь с астрономическим явлением. Они заметили, что начало разлива Нила совпадает с появлением над горизонтом перед самым восходом Солнца звезды Сириус (по-египетски — Сотис). Это З © АО «Издательство «Просвещение» для коллекции ООО «ЗНАНИУМ » .