Астронет: Л. В. Жуков/РПГУ им. А.И. Герцена Современная астрономия и методика ее преподавания http://variable-stars.ru/db/msg/1197730/12.html

Современная астрономия и методика ее преподавания

---

<< Предыдущая

Содержание

Следующая >>

ФАКУЛЬТАТИВНЫЙ КУРС "ФИЗИКА МЕЖЗВЕЗДНОЙ СРЕДЫ"

Зеленев В.М.

Воронежский госпедуниверситет
E-mail: Zelen@VSPU.ac.Ru

Пояснительная записка

Данный факультативный курс предназначен для профильных классов (физико-химических), для колледжей с естественнонаучной ориентацией, для техникумов, для студентов физико-математических специальностей педвузов. Всего: аудиторных - 34 часа. Из них: лекционных - 24 часа семинарских - 8 часов, практических - 2 часа. Форма отчетности - зачет.

Изучение факультативного курса должно послужить формированию кругозора, позволяющего ориентироваться в потоке научной информации.

Основной формой изучения являются лекции. В лекционной части излагаются узловые вопросы курса.

На семинарских занятиях идет закрепление приобретенных знаний.

Самостоятельная работа состоит из систематической работы над конспектами лекций, изучении соответствующих разделов рекомендуемой литературы, а также работе над вопросами, выносимыми на самостоятельное изучение, подготовке докладов и рефератов.

Содержание факультативного курса

Введение.(1ч)

Общий обзор межзвездной среды. Важность изучения этой темы.

I Вещество и излучение, (6ч)

1. История открытия спектрального анализа - основного метода изучения межзвездной среды.

Фраунгофер, Кирхгоф, Бунзен и др., их открытия. Спектроскоп, спектрограф, законы спектрального анализа Кирхгофа, виды спектров. Современная теория электромагнитного излучения; физические процессы, генерирующие электромагнитное излучение.

2. Взаимодействие электромагнитного излучения с атомами. Основное и возбужденное состояния электрона, переходы между ними; фотон, закон Планка. Излучение и поглощение фотонов, полоса измерения, интенсивность, спектр излучения, лучевая скорость, эффект Доплера. Уширение спектральных линий.

3. Излучение и поглощение водорода в радиодиапазоне. Эмиссионная линия водорода с длиной волны 21 см. Метод определения концентрации атомов водорода, определение скорости атомов, толщины водородного диска, температуры водородного газа на волне 21 см.

4. Поглощение света тяжелыми химическими элементами. Поглощение и рассеяние пылью, плотность пыли, концентрация пыли, поглощение Na и Са Практическая работа:

Изучение эффекта Доплера.

II Водород и другие химические элементы в межзвездной среде. (13 ч)

1. Определение числа поглощающих атомов на луче зрения. Площадь поглощения, кривая роста, методика определения, применявшаяся на спутнике "Коперник". Крылья линии поглощения.

2. Концентрация атомов водорода. Относительное содержание водорода и дейтерия.

Метод определения концентраций; средняя плотность вещества во Вселенной; различие спектров Н и D, концентрация дейтерия и водорода.

3. Спектр межзвездных молекул Н₂. Доля водорода в молекулярной форме.

Электронное, вращательное, колебательное состояния молекул, квантовое число, спектральная полоса, вращательное квантовое число, объединение водорода в молекулу. Механизм диссоциации молекул.

4. Физические условия в межзвездных облаках.

Определение температуры газа, интенсивности ультрафиолетового излучения. Отношение населенностей, механизм возбуждения молекул до высоких вращательных квантовых состояний.

5. Распространенность химических элементов во Вселенной. Содержание водорода и гелия. Теория Большого взрыва, образование водорода и гелия.

6. Образование (синтез) химических элементов.

Процесс образования, основные термоядерные реакции.

7. Содержание химических элементов и температура в диффузных облаках. Относительное число атомов, показатель дефицита, температура конденсации, определение температуры.

8. Космическая пыль.

Образование, состав, механизм разрушения.

9. Галактический корональный газ.

Обнаружение, теория образования, состав, галактическая корона.

III Гигантские молекулярные облака (ГМО). (9 ч)

1. ГМО: история открытия, строение.

Многокомпонентность межзвездной среды, структурные элементы ГМО. Физические параметры.

2. Молекулы в межзвездных облаках.

Физические условия существования, место нахождения, основные молекулы.

3. Распределение облаков в нашей Галактике.

Основные резервуары, индивидуальные характеристики ГМО, распределение на плоскости Галактики.

4. Эволюция ГМО.

"Рождение и смерть" ГМО, эволюция химических соединений в ГМО.

5. Рождение звезд внутри ГМО.

Протозвезды, этапы рождения, тропа Хаяши, физические условия.

6. Круговорот вещества в Галактике.

Баланс вещества, источники межзвездного вещества, источники пыли, "испарение" звезд, химическая эволюция Галактики. Практическая работа:

Наблюдение туманностей.

IV. О возникновении жизни на Земле. Гипотеза панспермии, (2ч) гипотезы панспермии, направленной панспермии, факты подтверждающие гипотезы, другие гипотезы.

V Местная межзвездная среда, (2ч)

Пояс Гулда, ближайшая ассоциация звезд. Структура ММЗС. Северный полярный шпур, модель ММЗС Уивера, эволюционная стадия.

VI Итоговое занятие. (1ч)

Зачет

Темы для рефератов, докладов

1. История открытия спектрального анализа, его применение в астрофизике.
2. У истоков космологии: Фридман и Леметр.
3 . Теория стационарной Вселенной.
4. Теория расширяющейся Вселенной.
5. Начало расширения Вселенной. Образование водорода и гелия.
6. Образование Галактик и звезд.
7. Образование химических элементов в Галактике.
8. Теория происхождения хим. элементов.
9. Химический состав Солнца, звезд и газовых туманностей.
10. Распространенность химических элементов в Солнечной системе.
11. Сверхновые звезды - как поставщики межзвездного газа.
12. Современная модель межзвездной среды.
13. Химическая однородность Вселенной.
14. Рождение и гибель Вселенной.
15. Протозвезды.
17. Где рождаются звезды?
18. Распространенность H₂ и СО в Галактике.
19. Реликтовое излучение.
20. Гипотеза занесения жизни из космоса.
21. Гипотеза химической эволюции Опарина.
22. Виды туманностей, процессы в них.
23. Открытие новых химических соединений в межзвездной среде.

Рекомендуемая литература

1. Спитцер Л. Пространство между звездами - М.: Мир 1986.

2. Сурдин В., Ламзин С. Протозвезды. - М.: Наука, 1992.

3. Зигель Ф. Вещество Вселенной - М.: Химия, 1982.

4. Тейлер Р. Происхождение химических элементов - М.: Мир, 1975.

5. Новиков И.Д. Эволюция Вселенной - М.: Наука, 1990.

6. Шкловский И.С. Звёзды: их рождение, жизнь и смерть - М.: Наука, 1984.

7. Мартынов Д.Я. Курс общей астрофизики ^__ М.: Наука, 1971

8. Кононович Э.В., Морозов В.И. Общий курс астрономии: Учебное пособие. - М: Едиториал УРСС, 2001.

9. Ефремов Ю. Новый взгляд на Галактику - М.: Знание, 9/1989.

10. Амбарцумян В.А. Избранные статьи - М.: Знание, 9/1988.

11. Сурдин В.Г. Гигантские молекулярные облака - М.: Знание, 5/1990.

12. Бочкарев Н.Г. Местная межзвездная среда - М.: Наука, 1990.

13. Нарликар Дж. От черных облаков к черным дырам - М.: Энергоатомиздат, 1989.

14. Хеллер М., Чернин А. У истоков Космологии". Фридман 14 Леметр - М.: Знание, 8/1991.

15. Гуревич Л.Э., Чернин А.Д. Происхождение галактик и звёзд - М: Наука, 1986.

16. Левитан Е.П. Эволюционирующая вселенная: Кн. для учащихся 10-11кл.- М: Просвещение, 1993.

17. Божокин С.В. Свойства космической пыли //Соросовский образовательный журнал, 2000. N 6. стр. 72-77.

18. Баранов В.Б. Что мы знаем об окружающей солнечную систему локальной межзвездной среде //Соросовский образовательный журнал, 2001. N 7. стр. 90-95.

<< Предыдущая

Содержание

Следующая >>