 |
Астронет: Л. В. Жуков/РПГУ им. А.И. Герцена Современная астрономия и методика ее преподавания http://variable-stars.ru/db/msg/1177124/06.html |
| << Предыдущая |
Практическая
компьютерная работа
"Красное смещение в спектрах галактик.
Закон Хаббла".
Ерохина Р.Я.
Борисоглебский гос. пед. институт
Торгашин Р.Г.
Воскресеновская ср. шк. Борисоглебского
р-на. E-mail: rotor_s@fromru.com
В настоящее время общепризнанно, что повышение качества образования невозможно без внедрения в учебный процесс новых педагогических технологий, в том числе компьютерных. Сказанное в полной мере относится и к школьному курсу астрономии, компьютеризация которого позволяет наряду с моделированием различных астрономических явлений организовать практические работы, имитирующие процесс обработки наблюдательных данных. Такие работы призваны раскрывать механизм получения научных астрономических знаний. В этом и состоит основная цель предлагаемой практической работы "Красное смещение в спектрах галактик. Закон Хаббла".
Работа обеспечена компьютерной программой, состоящей из двух частей ("Определение постоянной Хаббла" и "Определение расстояний до далеких галактик по красному смещению в их спектрах") и справки, поясняющей историю открытия закона Хаббла. Следуя истории открытия, ученик получает список из 20-25 близких к нам ярких галактик с указанием для каждой ее лучевой скорости Vr и расстояния до нее R. При запуске первой части программы на экране дисплея возникает таблица для данных и система координат, в которой по оси абсцисс откладываются расстояния до галактик в Мпс, а по оси ординат - их лучевые скорости в км/с. По мере заполнения таблицы программа наносит положения галактик в выбранной системе координат.
По команде ученика программа осуществляет статистическую обработку данных по методу наименьших квадратов и строит для галактик график "лучевая скорость - расстояние". После этого ученик переходит к графическому определению постоянной Хаббла (Н). Поскольку лучевые скорости возрастают прямо пропорционально расстояниям до галактик, ученик выбирает точку примерно в середине построенного графика, фиксирует ее координаты (рис. 1) и вычисляет постоянную Хаббла.
Рис. 1. График "лучевая скорость -
расстояние" для ярких галактик
Эта часть работы завершается ответами
учащихся на следующие вопросы:
Как астрономы в начале XX века определяли
расстояния до галактик?
Как были найдены лучевые скорости галактик?
Почему закон Хаббла наиболее точно
выполняется для далеких галактик?
Каков физический смысл закона Хаббла?
Почему все галактики, кроме нескольких
самых близких, удаляются от нас и при том со
скоростями, возрастающими прямо
пропорционально расстояниям?
Есть ли центр у расширяющейся Вселенной?
Используя найденное в работе значение
постоянной Хаббла, найти время, когда
началось расширение Вселенной?
Может ли расширение Вселенной смениться ее
сжатием? Какая сила препятствует
расширению?
Вторая часть работы посвящена использованию закона Хаббла для построения шкалы внегалактических расстояний. Для этого ученику предстоит определить по ее спектру лучевую скорость галактики.
На экране появляются поочередно спектры нескольких галактик (со спектрами сравнения лабораторного источника света), миллиметровая шкала под каждым из спектров и отчетная таблица.
Ученик заносит в отчетную таблицу свои измерения положений линий лабораторного спектра (L), по которым программа строит дисперсионную кривую (рис.2). Измерив положение линии ионизированного кальция H (l0=396,8 нм) в спектре галактики, ученик определяет по дисперсионной кривой смещенное значение этой линии l. Программа рассчитывает смещение линии (lD=l-l0), находит по эффекту Допплера лучевую скорость галактики и расстояние до нее по закону Хаббла.
Рис. 2. Спектр скопления галактик в
созвездии Б.Медведицы
Подводя итог второй части работы, следует
обобщить знания учащихся о способах
определения расстояний до небесных
объектов. Они должны вспомнить:
Как определяют расстояния до объектов
Солнечной системы?
Как находят расстояния до ближайших звезд?
Какие трудности возникают при определении
расстояний до далеких звезд?
Каковы основные методы оценки расстояний
до галактик?
Почему говорят, что закон Хаббла определяет
шкалу внегалактических расстояний?
Выполняя практическую работу, учащиеся начинают лучше понимать основополагающую роль закона Хаббла в космологии и его значение как метода определения расстояний до далеких галактик. Они открывают для себя способы обработки наблюдательных данных и полнее осознают как было добыто астрономическое знание.
Подобные работы изменяют сам характер процесса обучения. Школьнику не просто передают готовые знания, а побуждают понять, как это узнали, способствуя, тем самым, развитию его познавательной и творческой активности.
Литература:
1. Куликовский П.Г. Справочник любителя
астрономии. Изд. 4-ое, перераб. и дополн. -М.:
Наука, 1971. - 632 с.
2. Болдин М.В., Симонова Г.И., Тюрин Ю.Н.
Знаковый статистический анализ линейных
моделей. -М.: Наука. Физматлит,1997. - 288с.
3. Бронштэн В.А. Гипотезы о звездах и
Вселенной. -М.: Наука, 1974. -384 с.
4. Браун С. Visual Basic 6: Учебный курс. -СПб: Питер,
2000, - 576 с.
| << Предыдущая |