ДИСЦИПЛИНА «Экология космоса»

в курсе дополнительного образовании детей

 

 

 

А.К. Муртазов

Рязанский государственный университет имени С.А. Есенина

e-mail: a.murtazov@rsu.edu.ru

 

 

В начале третьего тысячелетия сложилась новая наука – экология околоземного космического пространства, отражающая расширение экологической ниши человеческой цивилизации и, как следствие, выход его в космос.

Результаты астрофизических исследований как ближнего космоса, а также Солнечной системы и собственно звездной астрономии являются в данном случае основой, на которой базируются выводы экологии околоземного пространства (ОКП).

Таким образом, экология космического пространства, то есть наука о процессах в космосе, взаимодействии процессов в космосе с биосферой становится в третьем тысячелетии одной из наук, определяющих будущее развитие техногенной цивилизации.

Экологическое воспитание детей на базе естественнонаучных знаний приобретает в таком случае весьма важное значение.

Это побудило автора разработать учебный курс экологии ОКП, тесно связав его с основами астрофизики, в системе дополнительного образования детей.

Как известно, интегрированная в науку система дополнительного эколого-космического образования является на настоящий момент самой прогрессивной и способствующей наиболее полному раскрытию творческих способностей детей.

Эта система опирается на возможность полноценного преподавания основ экологии, физики космоса, астро- и геофизики детям на базе научного оборудования подразделений высших учебных заведений, совместно с учеными, аспирантами и студентами-физиками, экологами, астрономами, профессиональной подготовкой на основе принципов современного интегрированного в науку дополнительного образования детей.

Цель курса – формирование у детей современной целостной естественнонаучной картины мира, места и роли техногенной цивилизации во Вселенной, ее современных экологических проблем, привитие детям научного взгляда на устройство, происхождение и эволюцию Вселенной.

Задачи преподавания дисциплины «экология космоса» в системе интегрированного дополнительного образования в соответствии с современной дидактической наукой подразделяются на обучающие, воспитательные, развивающие.

 

 

Обучающие:

-              получение базовых знаний об основах экологии как фундаментальной науки о процессах взаимодействия биосферы с окружающей ее средой;

-              получение знаний основ астрофизики - системы начальных, общих основных и специальных астрономических знаний, включающий в себя формирование астрономических понятий (об астрономии как науке, основных ее разделах, методах и инструментах познания, основных теориях и законах и о физической природе космических процессов, космических объектов и космических явлений);

-              приобретение умений и навыков применения естественнонаучных знаний на практике.

Воспитательные:

-              воспитание нравственности и гуманитарно-эстетических начал на основе экологических и астрономических знаний;

-              экологическое воспитание учащихся в свете проблемы выхода человечества в космос;

-              воспитание трудолюбия, чувства взаимопомощи, умения работать в коллективе;

-              воспитание гражданственности и патриотизма.

Развивающие:

-              формирование устойчивых познавательных интересов учащихся;

-              развитие познавательных возможностей учащихся (овладение разнообразными логическими операциями, подведение к более сложным уровням обобщения, переход от формально-логических форм мышления к качественно более высоким, диалектическим и творческим формам и т.д.).

 

 

Содержание обучения – 216 часов

 

1. Вводное занятие. План работ на учебный год. Инструктаж по технике безопасности.

Введение. Предмет и задачи экологии околоземного космического пространства. Экология околоземного пространства как наука, исследующая взаимосвязи процессов в космосе и биосфере. Основополагающие работы В.Н. Вернадского и А.Л. Чижевского. Вклад русских космистов в мировоззренческие вопросы расширения экологической ниши цивилизации. Роль СССР и России в освоении околоземного пространства

2. Общая характеристика взаимосвязей околоземного космического пространства и биосферы. Прямые и обратные связи, их роль в эволюции экологических систем. Принципы Онсагера и Ле Шателье как основа устойчивости системы «ОКП-биосфера».

3. Околоземное космическое пространство как глобальная составляющая окружающей среды. Границы ОКП. Поля, излучения и заряженные частицы в околоземном пространстве. Основные характеристики геомагнитного поля. Параметры нижней и верхней атмосферы. Влияние солнечного излучения на образование ионосферных слоев. Образование магнитосферы как результат взаимодействия геомагнитного поля с солнечным ветром. Движение заряженных частиц в магнитосфере под действием силы Лоренца. Радиационные пояса. Сравнительные характеристики магнитосфер планет Солнечной системы, магнитосферы комет.

Солнечный ветер, межпланетное магнитное поле, галактические космические лучи, гамма-излучение, космическая пыль, газ в ОКП.

ОКП как новая экологическая ниша человеческой цивилизации.

4. Источники естественного загрязнения околоземного космического пространства. Законы движения тел Солнечной системы. Астероиды. Главный пояс астероидов, пояса астероидов внешней части Солнечной системы. Пояс Койпера как поставщик астероидов во внутреннюю часть Солнечной системы. Опасные астероиды. Кометы. Метеорное вещество. Распределение положений радиантов метеорных потоков на небесной сфере. Взаимосвязь астероидов, комет, метеорных потоков. Влияние фотогравитационных эффектов на движение тел в Солнечной системе.

5. Отходы техногенного происхождения в ОКП и их источники. Выход в космическое пространство как расширение экологической ниши цивилизации. Приоритетная роль СССР в развитии космонавтики. Физика космического полета. Применение законов Кеплера к движению искусственных спутников Земли. Орбиты ИСЗ. Источники образования космического мусора: старты ракет, столкновения в космосе, взрывы и разрушения ИСЗ под действием различных причин.

6. Процессы в ОКП и их взаимосвязь с процессами в биосфере – физические основы экологии ОКП. Солнце как главный источник энергии, определяющий процессы в ОКП и биосфере. Определение солнечной постоянной и температур планет. Солнечно-земные связи. Связь между солнечной активностью и процессами в ОКП. Воздействие солнечной активности на климат Земли. Механизмы воздействия солнечной активности на процессы в живой природе.

Взаимодействие геомагнитного поля с межпланетным магнитным полем.

Полярные сияния как индикатор состояния верхней атмосферы и ионосферы.

Излучения и частицы высоких энергий галактического происхождения и их воздействие на состояние ОКП и процессы в биосфере.

Проблема воздействия инфразвуковых колебаний на биосферу.

Естественные тела в ОКП и проблема «космической опасности» для человечества. Условия столкновения космических объектов с Землей, определение диапазона скоростей столкновения. Уравнения движения сверхзвукового движения тел в атмосфере. Процессы, возникающие в результате движения космических объектов в ОКП и атмосфере Земли: ударные волны, ионизация, запыление и т.д. Последствия столкновения космических тел с Землей. Модель «ядерной зимы» для глобальных последствий, региональные последствия. Ударные кратеры на поверхности Земли.

Техногенная деятельность цивилизации как источник воздействия на ОКП. Процессы, возникающие в ОКП в результате воздействия техногенных электромагнитных полей и техногенных катастроф. Общая постановка проблемы техногенного воздействия на озоновый слой.

Космическая деятельность и экология ОКП. Космодромы и глобальная экология. Изменение свойств нижней и верхней атмосферы и ионосферы после запусков космических аппаратов. Столкновения и взрывы в ОКП. Радиоактивное заражение ОКП. Испытания ядерного оружия и радиационные пояса. Собственная атмосфера КА.

Техногенный мусор в ОКП и его экологические воздействия.

7. Мониторинг тел в околоземном пространстве. Методы околоземной астрономии. Сферическая астрономия (астрономические координаты, определение времени, звездные каталоги и атласы, в т.ч. – на CD). Практическая астрофизика (методы определения и расчета звездных величин различных астрономических объектов, методы оптических наблюдений астрономических объектов с использованием современных приемников излучения, методы цифровой обработки результатов наблюдений). Методы экологического мониторинга околоземного пространства оптическими средствами околоземной астрономии (методы наблюдения метеорных потоков и определения естественного загрязнения ОКП, оптические наблюдения искусственных объектов в ОКП и исследования его техногенного загрязнения

8. Зачет по итогам года. Проведение мини-олимпиады

9. Заключительное занятие. Подведение итогов года. Обсуждение плана работы в летнем астрономическом лагере.

 

Выполнение перечисленных условий предоставляет детям, как показывают результаты нескольких последних лет, сумму знаний, умений, навыков, необходимых для самостоятельного успешного старта в науке, участия в олимпиадах, конференциях и конкурсах по естественным наукам на Всероссийском уровне.

 

 

Основная литература

 

1.     Адушкин В.В., Козлов С.И., Петров А.В. Экологические проблемы и риски воздействий ракетно-космической техники на окружающую среду. Справочное пособие. – М.: Анкид, 2000. - 638 с.

2.     Алексеев В.В. Физика и экология. – М.: Знание, 1978. – 46 с.

3.    Астрономический календарь. Постоянная часть. – М.: Наука. 1981.

4.     Бабаджанов П.Б. Метеоры и их наблюдение. – М.: Наука, 1987. - 180 с.

5.     Боярчук А.А (Ред.). Угроза с неба: рок или случайность. – М.: 1999. - 220 с.

6.     Бронштэн В.А. Физика метеорных явлений. - М.: Наука, 1981. - 416 с.

7.     Будыко М.И., Голицын Г.С., Израэль Ю.А. Глобальные климатические катастрофы. – М.: Гидрометеоиздат, 1986. - 159 с.

8.     Вернадский В.И. Биосфера и ноосфера. – М.: Рольф, 2002. - 576 с.

9.     Владимирский Б.М., Темурьянц Н.А., Мартынюк В.С. Космическая погода и наша жизнь. – Фрязино. «Век-2», 2004. – 224 с.

10. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии. М.: УРСС. 2001.

11. Крик Ф. Жизнь как она есть: ее зарождение и сущность. – М.: Ин-т компьютерных исследований, 2002. – 160 с.

12. Кричевский С.В. Космическая деятельность: итоги XX века и стратегия экологизации // Общественные науки и современность. – М.: 1999. - С. 141-149.

13. Лесков Л.В. Космическое будущее человечества. – М.: ИТАР-ТАСС, 1996.

14. Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики. – М.: Наука. 1971.

15. Мартынов Д.Я. Курс практической астрофизики. – М.: 1967.

16. Мизун Ю.Г. Космос и биосфера. – М.: Знание, сер. Физика, 1989. – 64 с.

17. Моисеев Н.Н. Экология человечества глазами математика. – М.: Молодая гвардия, 1988. - 252 с.

18. Муртазов А.К. Экология околоземного космического пространства. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. – 304 с.

19. Муртазов А.К. Физические основы экологии околоземного пространства. Учебное пособие. – Рязань: РГУ имени С.А. Есенина, 2008. – 272 с.

20. Сидякин В.Г., Темурьянц Н.А., Макеев В.Б., Владимирский Б.М. Космическая экология. – Киев. Наукова думка, 1985. – 176 с.

21. Сюняев Р.А. (Ред.). Физика космоса. Маленькая энциклопедия. – М.: Советская энциклопедия, 1986. - 783 с.

22. Трухин В.И., Показеев К.В., Куницын В.Е. Общая и экологическая геофизика. – М.: Физматлит, 2005. – 576 с.

23.   Экологический энциклопедический словарь. - М.: Издательский дом «Ноосфера», 1999. 930с.

24. Энциклопедия для детей. Астрономия. – М.: Аванта+. 1998.

 

Периодические издания:

Астрономический календарь-ежегодник;

журналы:

Астрономический журнал, Астрономический вестник, Экология и жизнь, Ка-Дар астрономический вестник, Звездочет, Вселенная и Мы, Земля и Вселенная.

Sky and Telescope.