 |
Астронет: М. Е. Набоков Методика преподавания астрономии http://variable-stars.ru/db/msg/1174656/chapter6-21.html |
| << Предыдущая |
§ 60. Звёзды.
Раздел курса о звёздной астрономии является заключительной его частью: именно он даёт понятие о строении вселенной, о её бесконечности в пространстве и времени. И именно поэтому он должен быть изложен учащимся особенно тщательно с обоснованием, наблюдениями и методами всех выводов этой части астрономии. Нельзя обойти молчанием некоторые прочно установленные выводы звёздной астрономии, но с другой стороны, нельзя просто излагать их в той форме, в которой они вошли в науку. Учитывая уровень класса, его подготовку по математике и физике, каждому учителю следует найти наилучшие варианты изложения. Звёздная астрономия в настоящее время развивается очень быстро, и, как это всегда бывает в науке, выводы из некоторых новых исследований являются ещё предварительными, требующими дальнейшей проверки, уточнения и исправления. Включать новые научные сведения следует с большой осторожностью, перенося в преподавание лишь устоявшееся, как в смысле выводов, так и в смысле характеризующих их числовых величин. Приступая к изложению вопросов звёздной астрономии, следует во избежание догматичности тщательно разъяснять те понятия, на которых основываются выводы о строении звёздной вселенной, и всюду, где это доступно уровню знаний учащихся, приводить выводы или разъяснять методы получения выводов. Основные понятия, необходимые в этом отделе курса, таковы: параллаксы звёзд, видимые и действительные их движения, видимая и абсолютная звёздная величина, цветность, спектр и температура звёзд.
Изложение этой части следует начать с восстановления в памяти результатов общего ознакомления с небом при наблюдении его, особенно обращая внимание на распределение звёздных объектов по группам и распределение звёзд по небу относительно Млечного Пути и на блеск звёзд. Способ определения расстояний до звёзд был уже разобран в разделе "Методы астрономии". Основываясь на этом, учитель повторяет с учащимися сущность метода, рассказывает результаты его применения в форме определения параллаксов, даёт определение и разъяснение принятых наукой единиц расстояний (парсек) и наглядного представления расстояний (световой год). При этом должен быть дан фактический материал в виде параллаксов ближайших звёзд и указана достигнутая в настоящее время точность определения тригонометрических звёздных параллаксов, равная ± 0",009 (по П. П. Паренаго), т. е. круглым счётом 0",01.
Таким образом, учащиеся переходят от видимого распределения звёзд к истинному. Этот переход очень важен; он, так сказать, окончательно разрушает мистическое представление о "тверди небесной". Поэтому полезно остановиться на этом, подчеркнуть и дать представление о подлинном и видимом распределении звёзд.
Очень хорошо сделать модель созвездия Большой Медведицы (рис. 72), использовав данные о параллаксах её ярких звёзд. Демонстрирование этой модели с разных сторон наглядно покажет учащимся действительное распределение звёзд в пространстве. Полезно также сделать пространственную модель ближайшей к нам части звёздной вселенной из шариков, окрашенных соответственно цветности звёзд.
 |
| Рис.
72. Модель созвездия Большая Медведица |
Переходя к характеристике видимого блеска звёзд, учитель даёт понятие о возможности вычисления абсолютного их блеска и дополняет материал, данный раньше, указанием на возможность обратного расчёта (от известного абсолютного блеска и видимого к определению расстояний). Что касается абсолютного блеска, то определение его можно разъяснить, использовав пройденный к этому времени в курсе физики закон уменьшения интенсивности света с расстоянием.
При изложении пространственного движения важно на примерах показать, что видимая неподвижность звёзд в созвездиях обусловлена лишь громадностью расстояний, при которых собственные движения становятся заметны только при большой точности определения координат звёзд.
При этом следует обязательно обратить внимание учащихся на собственное движение Солнца по отношению к ближайшей части вселенной и представить наглядно движение Земли и планет в пространстве (по спирали). Одновременное этим следует устранить неправильный вывод, который иногда делают учащиеся о том, что Солнце когда-нибудь "прилетит в созвездие Лиры". Это недоразумение легко устраняется указанием, что: 1) созвездия - лишь видимая конфигурация звёзд и 2) истинная траектория движения Солнца не прямолинейна, и наблюдаемое направление есть касательная к траектории.
Если учащиеся при общих наблюдениях звёздного неба заметили различие цветов звёзд и пронаблюдали характер их спектров, то переход к вопросам эволюции звёзд (в смысле знания основных факторов) не труден. В случае отсутствия таких наблюдений (с цветностью звёзд учащиеся знакомятся в первом же наблюдении) описание связи цветов и спектров звёзд надо делать более подробно.
Здесь можно повторить или вообще перенести сюда демонстрацию метода получения одновременно спектров многих звёзд. В обоих случаях необходим показ картин, изображающих спектры звёзд. Нет необходимости приводить подробную классификацию звёздных спектров; достаточно указать три основных типа, соответствующих красному, жёлтому и белому цветам, попутно приведя их основные характеристики и соответствующие им температуры звёздных атмосфер. В связи с этим надо выставить в кабинете настенную таблицу, изображающую типичные спектры, истинные размеры звёзд и их температуры.
Учитель всегда должен стремиться показать учащимся существование закономерностей во вселенной. Поэтому недостаточно рассказать о существовании звёзд различных температур, светимостей, диаметров и т. п. Надо разъяснить, что имеется связь между спектром и светимостью, и показать соответствующую диаграмму, переработанную за последнее время П.П. Паренаго. Можно сделать демонстрацию этой диаграммы более наглядной. Для этого диаграмму следует выполнить на чёрном фоне диапозитива белыми точками (негативная фотография) и затем закрасить надлежащими красками от красной до голубовато-белой полосами параллельно оси ординат. Такая диаграмма даст хорошее представление о наличии закономерностей и относительной численности звёзд различных типов. Она имеется в таком виде в настенной таблице.
Разделение звёзд на гигантов и карликов можно объяснить, обратив внимание на то, что большой абсолютный блеск оказывается у звёзд различных температур, а большую светимость можно истолковать только предположением больших размеров. Указание на непосредственные измерения диаметров звёзд подкрепит эти соображения. Одновременно должны быть даны наглядные представления - картины или диапозитивы размеров и плотностей звёзд. Надо обратить внимание на размеры и плотности красных сверхгигантов и белых карликов, и тогда можно отсюда перейти к представлению о внутренних состояниях звёзд и наблюдаемых во вселенной крайних состояниях материи. Ознакомив учащихся с физическими состояниями звёзд, учитель имеет возможность указать на метод определения светимости, а отсюда и расстояний по спектру. Показав место Солнца на диаграмме, учитель поясняет, что оно находится в средней стадии эволюции и нет оснований предполагать, чтобы оно могло катастрофически разгореться или, наоборот, погаснуть. В заключение полезно обратиться к подлинному звёздному небу и разъяснить, что, глядя на звёзды, мы по цветности уже получаем приближённое представление об их физических состояниях. При настоящем состоянии вопроса о ходе эволюции звёзд учитель должен разъяснить, что целый ряд обоснованных соображений, базирующихся как на закономерностях, установленных из астрофизических наблюдений. так и на теории строения атома, показывает, что звёзды проходят некоторый эволюционный путь и притом, по всей вероятности, неравномерно.
Рассказ о переменных звёздах следует вести, не вдаваясь в детали. Задача изложения заключается в том, чтобы показать изменчивость излучения от этих звёзд и дать ей объяснение. Особенно важно осветить принятую теорию цефеид и долго-периодических переменных звёзд (мирид) и указать, что они представляют собой пример закономерных процессов изменения излучения, а связь между периодом и абсолютным блеском даёт возможность определять их расстояния.
К группе физических переменных относятся и так называемые "новые" звёзды, исследования которых весьма успешно проводятся в СССР Б. А. Воронцовым-Вельяминовым. Особенно важно разъяснить, что "новая" звезда - не внезапно появившаяся, а обычная звезда, резко изменившая своё состояние.
Для наглядного пояснения изменения блеска переменной весьма полезно показать две фотографии одного и того же участка звёздного неба с переменной звездой в максимуме и минимуме. Последовательные изменения блеска переменной звезды можно показать на модели звёздного неба, описанной выше (для демонстрации спектров), но подклеив с обратной стороны против отверстий различное число слоев полупрозрачной бумаги, а позади одного, изображающего переменную, кружок с секторами из различного количества слоев.
Объяснение переменности звёзд типа Алголя даёт возможность естественного перехода к двойным звёздам. Переменность звёзд типа Алголя можно продемонстрировать, обращая вокруг отдалённой маловольтной лампочки тёмный шарик или вторую лампочку. Расстояние в этом случае должно быть настолько велико, чтобы лампочки сливались в одну светящуюся точку.
В заключение следует сказать учащимся о том, что изучение всех переменных звёзд дало уже очень много для исследования природы звёзд вообще и строения нашей звёздной системы в частности. Тут же следует обратить внимание на выдающиеся исследования советских астрономов в этой области. При описании двойных звёзд надо обратить особое внимание на наличие того же самого закона тяготения, который действует в нашей солнечной системе.
| << Предыдущая |