IV. Gravity and elements of astronomy. The student:
9) describes the structure of the Solar SystemSolar SystemSolar System and its place in the GalaxygalaxyGalaxy; uses the concepts of the astronomical unit and the light year.
The teacher discusses the details about the Solar System with the students.
The Solar System: The Solar SystemSolar SystemSolar System consists of the Sun and everything that orbits around it, including planets, moons, asteroids, comets and meteoroids. The planets in the Solar System are often considered in two groups – the Inner Solar System and the Outer Solar System.
The planets: Mercury, Venus, Earth, Mars lie in the Inner System, closer to the Sun. These terrestrial planets are relatively small, dense and rocky while the outer planets are further away, larger and built up mostly of gas.
The Inner and Outer System is separated by an asteroid belt.
Planets orbit the Sun in paths called ellipses, with the Sun slightly off‑centre of each ellipse.
Definition: The orbital eccentricityeccentricityeccentricity of an astronomical object is a parameter that determines the amount by which its orbit around another body deviates from a perfect circle. A value of 0 is a circular orbit, values between 0 and 1 form an elliptic orbit, 1 is a parabolic orbit and greater than 1 is a hyperbola.
[Illustration 1]
Sun: The Sun is a star and the largest object of the Solar SystemSolar SystemSolar System. It contains 99,86% of the Solar System’s mass. It is the source of energy, mostly radiated in form of electromagnetic radiation. The energy emitted by the Sun is a result of nuclear fusion of hydrogen into helium, which takes place in the Sun’s core where the temperature reaches about 15000000 K.
Mercury: It is the smallest of the planets and the closest to the Sun. The temperatures on the planet’s surface can reach up to 450℃ during the day and fall down to -170℃ in the night due to its extremely thin atmosphere. The planet has no natural satellites.
Venus: Venus has similar size to the Earth. The atmosphere there is ninety times denser as that on the Earth. It is the hottest of the planets – the temperatures reach up to 465℃. Venus rotates around its axis in the opposite direction than most planets.
Earth: Earth is the largest and densest of the inner planets. It has one natural satellite, the Moon. Our planet is the only place where life is known to exist. The atmosphere is different from those of the other planets.
Mars: Mars is smaller than Earth and Venus. The atmosphere on this planet is inhospitable for human life. Its reddish colour comes from iron oxide contained in its soil. Mars has two tiny natural satellites: Deimos and Phobos.
Asteroid belt: The asteroid belt occupies the orbit between Mars and Jupiter. The asteroids are called small Solar System bodies which means that they are neither a planet, nor a dwarf planet, nor a natural satellite. The size of an asteroid ranges from a few meters to hundred kilometers. If their diameter is smaller than one meter, then they are called meteoroids. The asteroid belt contains enormous number of such objects.
Saturn: Saturn is the second largest planet in the Solar System. It is a gas giant made up mostly of hydrogen and helium surrounded by rings made up of small rocks and ice particles. Saturn has 62 satellites.
Uranus: Uranus is the lightest of the planets in the Outer System. It has 27 satellites. Uranus orbits the Sun almost on its side because its axis of its spin is very strongly tilted, over ninety degrees to the ecliptic.
The students get familiar with the photographs of the planets.
Task 1
Watch the slideshow and observe how different planets look like.
[Slideshow]
Solar SystemSolar SystemSolar System in numbers: The units expressed in kilometers are useful for measuring distances on the Earth, but they are not very convenient for distances throughout the Solar System. Therefore a special unit was introduced.
Astronomical Unitastronomical unitAstronomical Unit: The average distance between the centre of the Earth and the centre of the Sun is called Astronomical Unit (1 AU). This distance is about 150000000 km (exact value is 149597870700 m).
[Interactive graphics]
Light‑yearlight‑yearLight‑year: If we want to look beyond the Solar SystemSolar SystemSolar System, the larger unit is necessary. The light‑yearlight‑yearlight‑year (ly) is the distance which light can travel in one year. The nearest star (after the Sun) is Alpha Centauri, which is 4,37 light‑years away from the Earth. It means that light from this star reaching the human eye left its source 4,37 years ago.
The students apply the astronomical unitastronomical unitastronomical unit in calculations.
Task 2
In the table there are data describing some parameters of the planets in the Solar System.
a) Express the meanmeanmean distance from the Sun for every planet in astronomical units.
b) Express the masses of other planets in kilograms using the mass of the Earth in kilograms and the mass relations from the table.
c) Which planet has the most circular orbit around the Sun? Which has the most oval orbit?
Układ Słoneczny składa się ze Słońca i wszystkiego, co się wokół niego krąży, włączając w to planety, księżyce, asteroidy, komety i meteoroidy. Średnia odległość między środkiem Ziemi a środkiem Słońca nazywa się jednostką astronomiczną (1 au). Jednostka ta jest powszechnie używana do opisu odległości w Układzie Słonecznym.
Neptun jest planetą, której istnienie zostało przewidziane za pomocą obliczeń matematycznych. Ta planeta została po raz pierwszy zaobserwowana w 1846 roku. Jest mniejsza niż Uran, ale ma większą masę. Neptun ma 14 znanych satelitów.
Jowisz jest największą planetą w Układzie Słonecznym, składa się z gazu, który przechodzi w stan ciekły w niższych warstwach atmosfery. Ma cztery duże i wiele mniejszych księżyców. Potwierdzona liczba satelitów Jowisza wynosi 79. Jowisz ma widoczne kolorowe pasy spowodowane przez silne wiatry w górnej atmosferze planety.
mfa8d25f202ff154e_1528449000663_0
Układ Słoneczny
mfa8d25f202ff154e_1528449084556_0
Trzeci
mfa8d25f202ff154e_1528449076687_0
IV. Grawitacja i elementy astronomii. Uczeń:
4) opisuje budowę Układu Słonecznego i jego miejsce w Galaktyce; posługuje się pojęciami jednostki astronomicznej i roku świetlnego.
mfa8d25f202ff154e_1528449068082_0
45 minut
mfa8d25f202ff154e_1528449523725_0
Opisuje budowę Układu Słonecznego.
mfa8d25f202ff154e_1528449552113_0
1. Posługuje się pojęciami jednostki astronomicznej i roku świetlnego.
2. Opisuje planety Układu Słonecznego.
mfa8d25f202ff154e_1528450430307_0
Uczeń:
- wyjaśnia budowę Układu Słonecznego.
- opisuje odległości w Układzie Słonecznym za pomocą jednostki astronomicznej.
mfa8d25f202ff154e_1528449534267_0
1. Dyskusja.
2. Analiza tekstu.
mfa8d25f202ff154e_1528449514617_0
1. Praca indywidualna.
2. Praca grupowa.
mfa8d25f202ff154e_1528450127855_0
Nauczyciel rozpoczyna dyskusję o Układzie Słonecznym. Uczniowie zapisują zebrane informacje na tablicy.
Co wiesz o naszym Układzie Słonecznym?
mfa8d25f202ff154e_1528446435040_0
Nauczyciel omawia z uczniami szczegóły dotyczące Układu Słonecznego.
Układ Słoneczny: Układ Słoneczny składa się ze Słońca i wszystkiego, co wokół niego krąży, włączając w to planety, księżyce, asteroidy, komety i meteoroidy. Planety w Układzie Słonecznym są często rozpatrywane w dwóch grupach - Wewnętrznym Układzie Słonecznym i Zewnętrznym Układzie Słonecznym.
Planety: Merkury, Wenus, Ziemia, Mars leżą w Wewnętrznym Układzie, bliżej Słońca. Te planety typu ziemskiego są stosunkowo małe, gęste i skaliste, podczas gdy zewnętrzne planety położone dalej, są większe i zbudowane głównie z gazu.
Układ Wewnętrzny i Zewnętrzny jest oddzielony pasem asteroid.
Planety krążą wokół Słońca po torach zwanych elipsami, a Słońce znajduje się nieco poza środkiem każdej elipsy.
Definicja: Ekscentryczność orbity obiektu astronomicznego jest parametrem określającym jak bardzo jego orbita wokół innego ciała odbiega od idealnego okręgu. Wartość 0 to orbita kołowa, wartości od 0 do 1 tworzą orbitę eliptyczną, 1 to orbita paraboliczna, a większa niż 1 to hiperbola.
[Ilustracja 1]
Słońce: Słońce jest gwiazdą i największym obiektem Układu Słonecznego. Zawiera 99,86% masy Układu Słonecznego. Jest źródłem energii, najczęściej emitowanej w postaci promieniowania elektromagnetycznego. Energia emitowana przez Słońce jest wynikiem syntezy jądrowej wodoru z helem, która zachodzi w jądrze Słońca, gdzie temperatura osiąga około 150000000 K.
Merkury: Jest najmniejszą z planet i najbliższą Słońcu. Temperatury na powierzchni planety mogą osiągnąć nawet 450℃ w ciągu dnia i spaść do -170℃ w nocy ze względu na wyjątkowo cienką atmosferę. Planeta nie ma naturalnych satelitów.
Wenus: Wenus ma rozmiar podobny do Ziemi. Atmosfera jest tam dziewięć razy gęstsza niż na Ziemi. Jest to najgorętsza z planet - temperatura dochodzi do 465℃. Wenus obraca się wokół własnej osi w przeciwnym kierunku niż większość planet .
Ziemia: Ziemia jest największą i najgęstszą z wewnętrznych planet. Posiada jednego naturalnego satelitę - Księżyc. Nasza planeta jest jedynym miejscem, w którym znane jest życie. Atmosfera jest inna niż na pozostałych planetach.
Mars: Mars jest mniejszy niż Ziemia i Wenus. Atmosfera na tej planecie jest niegościnna dla ludzkiego życia. Jego czerwonawy kolor pochodzi z tlenku żelaza zawartego w jego glebie. Mars ma dwa małe naturalne satelity: Deimos i Fobos.
Pas asteroid: Pas asteroid zajmuje orbitę między Marsem a Jowiszem. Asteroidy zwane są małymi ciałami Układu Słonecznego, co oznacza, że nie są ani planetami, ani planetami karłowatymi, ani naturalnymi satelitami. Rozmiar asteroidy wynosi od kilku metrów do stu kilometrów. Jeśli ich średnica jest mniejsza niż jeden metr, nazywa się je meteoroidami. Pas asteroidów zawiera ogromną liczbę takich obiektów.
Jowisz: Jowisz jest największą planetą w Układzie Słonecznym, składa się z gazu, który przechodzi w stan ciekły w niższych warstwach atmosfery. Ma cztery duże i wiele mniejszych księżyców. Potwierdzona liczba satelitów Jowisza wynosi 79. Jowisz ma widoczne kolorowe pasy spowodowane przez silne wiatry w górnej atmosferze planety.
Saturn: Saturn jest drugą największą planetą w Układzie Słonecznym. Jest to gazowy gigant zbudowany głównie z wodoru i helu otoczony pierścieniami złożonymi z małych skał i cząsteczek lodu. Saturn ma 62 satelity.
Uran: Uran jest najlżejszą z planet w Układzie Zewnętrznym. Ma 27 satelitów. Uran okrąża Słońce prawie na boku, ponieważ oś jego obrotu jest bardzo silnie przechylona, ponad dziewięćdziesiąt stopni w stosunku do płaszczyzny ekliptyki.
Neptun: Neptun jest planetą, której istnienie zostało przewidziane za pomocą obliczeń matematycznych. Ta planeta została po raz pierwszy zaobserwowana w 1846 roku. Jest mniejsza niż Uran, ale ma większą masę. Neptun ma 14 znanych satelitów.
Uczniowie zapoznają się ze zdjęciami planet.
Polecenie 1
Obejrzyj pokaz slajdów i zaobserwuj jak rozmaicie wyglądają planety.
[Slideshow]
Układ Słoneczny w liczbach: Jednostki wyrażone w kilometrach są przydatne do pomiaru odległości na Ziemi, ale nie są one bardzo wygodne dla odległości w Układzie Słonecznym. Dlatego wprowadzono specjalną jednostkę.
Jednostka astronomiczna: Średnia odległość między środkiem Ziemi a środkiem Słońca nazywa się jednostką astronomiczną (1 au). Odległość ta wynosi około 150000000 km (a dokładnie 149597870700 m).
[Grafika interaktywna]
Rok świetlny: Jeśli chcemy spojrzeć poza Układ Słoneczny, potrzebna jest nam większa jednostka. Rok świetlny (ly) to odległość, którą światło może pokonać w ciągu jednego roku. Najbliższą gwiazdą (po Słońcu) jest Alfa Centauri, która znajduje się 4,37 lat świetlnych od Ziemi. Oznacza to, że światło z tej gwiazdy docierające do ludzkiego oka opuściło swoje źródło 4,37 lat temu.
Uczniowie używają jednostkę astronomiczną w obliczeniach.
Polecenie 2
W tabeli znajdują się dane opisujące niektóre parametry planet w Układzie Słonecznym.
a) Wyznacz średnią odległość od Słońca dla każdej planety w jednostkach astronomicznych.
b) Wyraź masy innych planet w kilogramach, używając masy Ziemi w kilogramach i stosunku jej masy do masy innych planet w tabeli.
c) Która planeta ma najbardziej kołową orbitę wokół Słońca? Która ma najbardziej owalną orbitę?
[Tabela 1]
mfa8d25f202ff154e_1528450119332_0
Układ Słoneczny składa się ze Słońca i wszystkiego, co się wokół niego krąży, włączając w to planety, księżyce, asteroidy, komety i meteoroidy. Średnia odległość między środkiem Ziemi a środkiem Słońca nazywa się jednostką astronomiczną (1 au). Jednostka ta jest powszechnie używana do opisu odległości w Układzie Słonecznym.