ІІ. Перевірка знань і умінь студентів.

1. Фронтальне опитування по темі «Планети земної групи і Земля» (усне).

ІІІ. Актуалізація опорних знань і умінь студентів.

1. Склад сонячної системи.

2. Планети - гіганти сонячної системи.

ІV. Мотивація навчальної діяльності студентів.

1. Значення вивчення будови і походження сонячної системи для розвитку науки та потреб людини.

2. Зв’язок астрономії з іншими природничими науками.

V. Повідомлення теми і постановка мети заняття.

VІ. Вивчення і засвоєння нового матеріалу.

1. Вивчення нового матеріалу з використанням компʼютерних презентацій по кожній окремій планеті.

2. Основні складові кожної компʼютерної презентації:

1) загальні відомості;

2) фізичні характеристики;

3) орбітальні характеристики;

4) атмосфера планети;

5) поверхня планета;

6) геологічна будова планети;

7) дослідження планети.

3. Презентації представляють студенти, про кожний слайд ведеться розповідь.

VIІ. Закріплення знань і умінь студентів.

1. Повторення основних питань, положень теми (фронтальне опитування, бесіда).

2. Тренувальний тест (з використанням компʼютерної презентації).

VIІI. Підведення підсумків заняття.

1. Виділення основних положень, понять даної теми.

2. Проведення аргументованого оцінювання студентів.

IХ. Домашні завдання:

1. І.А.Климишин, §§ 15.

2. М.П.Пришляк, §§ .

3. Конспект.

ТО.-2 Склад сонячної систе

Заняття № 7

Планета- гіганти та їх супутники

Юпітер

Юпітер - п'ята і найбільша планета Сонячної системи: більш ніж у два рази важча, ніж всі інші планети разом узяті і майже в 318 разів важча за Землю. Названа на честь верховного бога Римського пантеону Юпітера.

1. Орбітальні характеристики Юпітера.

- середня відстань до Сонця 778,3 млн. км;

- період обертання 11,86 років;

- швидкість по орбіті 13,06 км/c;

- зоряна доба 9 год 50 хв;

- ексцентриситет е=0,048;

- кут нахилу осі до площини орбіти близько 87^○;

- кількість супутників 63.

2. Фізичні характеристики Юпітера.

- середній радіус 71398 км (11,2 R_З);

- маса 318М_З;

- густина 1,3 г/см³;

- прискорення вільного падіння 24,53 м/с²;

- температура поверхні - -120^○С.

3. Атмосфера Юпітера.

- атмосфера Юпітера воднево-гелієва (89% водню і 11% гелію);

- Велика червона пляма на поверхні Юпітера - являє собою довготривалий вільний вихор (антициклон) в атмосфері Юпітера, що робить повний оберт за 6 земних діб. У даний час «пляма» має розміри 15х30 тис. км;

- уся видима поверхня Юпітера — щільні хмари, розташовані на висоті близько 1000 км над «поверхнею», де газоподібний стан змінюється на рідкий і утворює численні шари жовто-коричневих, червоних і блакитнуватих відтінків.

Протягом останніх 300 років - овальне утворення зі змінними розмірами, розташоване в південній тропічній зоні, а сто років тому спостерігачі відзначали в 2 рази більші розміри

4. Кільця Юпітера.

- Юпітер має систему слабких кілець шириною близько 1000 км і товщиною не більш 30 км, що обертаються навколо Юпітера на відстані 57 000 км від хмарного покриву планети (космічний апарат «Вояджер 1» у березні 1979 м уперше сфотографував кільця);

- кільця Юпітера темні на відміну від кілець Сатурна, (альбедо(відбивна здатність) — 0,05) і, імовірно, складаються з дуже невеликих твердих часток метеорної природи. Частки кілець Юпітера, швидше за все, не залишаються в них довго (через перешкоди, створюваних атмосферою і магнітним полем). Отже, раз кільця постійні, то вони повинні безупинно поповнюватися. Невеликі супутники Метис і Адрастея, чиї орбіти лежать у межах кілець, — очевидні джерела таких поповнень. З Землі кільця Юпітера можуть бути помічені при спостереженні тільки в ІЧ-діапазоні.

5. Магнітне поле.

- Юпітер має величезне магнітне поле;

- напруженість магнітного поля в поверхні планети 10-15 ерстед, тобто в 20 разів більше, ніж на Землі. Магнітосфера Юпітера простирається на 650 млн. км (за орбіту Сатурна!).

6. Внутрішня будова Юпітера.

- внутрішню будову Юпітера можна представити у вигляді оболонок із густиною, що зростає в напрямку до центра планети;

- на дні атмосфери завтовшки 1500 км знаходиться шар газорідкого водню завтовшки близько 7000 км;

- на рівні 0,88 радіуса планети, водень переходить у рідкомолекулярний стан (де тиск складає 690000 ат, а температура - 6200° С) і ще через 8000 км - у рідкий металевий стан. Поряд з воднем і гелієм до складу шарів входить невелика кількість важких елементів;

- внутрішнє ядро діаметром 25000 км — металосилікатне, із часткою води, аміаку і метану, оточене гелієм;

- температура в центрі складає 23000 градусів, а тиск 50000000 ат.

7. Супутники Юпітера.

- навколо Юпітера, за даними до 2011 року, обертаються 63 супутників, звернених до нього, через дію приливних сил завжди однією стороною;

- найбільші супутники Іо (радіус 1815 км), Європа (радіус 1570 км), Ганімед (2630 км), Каллісто (2400 км);

- Іо має найбільшу геологічну активність (зареєстровано 8 діючих вулканів;

- на супутниках Європа, Ганімед, Каллісто помічено багато снігу та льоду;

- супутники внутрішньої групи обертаються майже по кругових орбітах, що практично збігається з площиною екватора планети. Чотири найближчих до планети супутника Адрастея, Метида, Амальтея і Теба діаметром від 40 до 270 км знаходяться в межах 1-3 радіусів Юпітера і різко відрізняються за розмірами від наступних за ними 4х супутників, розташованих на відстані від 6 до 26 радіусів Юпітера;

- зовнішня група складається з маленьких діаметром від 10 до 180 км супутників, що рухаються по витягнутим і сильно нахиленим до екватора Юпітера орбітам, причому чотири більш близьких до Юпітера супутники Леда, Гімалія, Лісітея, Елара рухаються по своїх орбітах у той самий бік, що і Юпітер, а чотири найбільш зовнішніх супутники Ананке, Кармі, Пасифе і Синопе рухаються у зворотному напрямку;

- ще по 11 супутників було відкрито групою астрономів з Астрономічного інституту Гавайського університету наприкінці 2000-го (діаметром 4-12 км) і 2001-го років (діаметром від 2 до 4 км. Усі вони обертаються по помітно витягнутих еліптичних орбітах. Напрямок орбітального руху всіх нових супутників зворотний (тобто вони обертаються в напрямку, протилежному руху планет навколо Сонця і великих супутників навколо Юпітера). Періоди обертання складають від 534 до 753 доби, великі півосі орбіт — від 19 до 24 млн. км.

За кількістю супутників Юпітер обігнав в 2011 році Сатурн. Останній відкритий супутник - S/2010 J 2. Він був відкритий 8 вересня 2010 року Крістіаном Вейллетом за допомогою 3,6-метрового телескопу Канада-Франція-Гаваї. Повідомлення про відкриття було зроблено 1 червня 2011 року.

Сатурн

Сатурн - шоста за віддаленістю від Сонця і друга за розмірами планета Сонячної системи.

1. Орбітальні характеристики Сатурна.

- середня відстань до Сонця 1427 млн. км;

- період обертання 29,46 років;

- орбітальна швидкість 9,65 км/c;

- зоряна доба 10 год 14 хв;

- ексцентриситет 0,056;

- кількість супутників 60.

2. Фізичні характеристики Сатурна.

- маса 95,17 М_З;

- середній радіус 60 000 км;

- густина 0,7 г/см³;

- прискорення вільного падіння 10,79 м/c²;

- температура поверхні - 175^○С.

- кут нахилу осі обертання 63,9^○;

3. Атмосфера Сатурна.

- складається переважно з рідкого водню (94 % ) і гелію (6 % );

- Велика Біла пляма - гігантське овальне утворення розміром із Землю, розташоване недалеко від північного полюса. Так само виявлені кілька плям меншого розміру;

- має товстий шар атмосфери;

- магнітне поле потужніше в тисячу разів;

- вважається, що Сатурн має невелике ядро з силікатів і заліза, покрите льодом і глибоким шаром рідкого водню.

4. Кільця Сатурна.

- кільця охоплюють планету навколо екватора і складаються з безлічі крижаних часток з розмірами від часток міліметра до декількох метрів;

- товщина кілець усього кілька десятків метрів, хоча ширина кільця досягає 137 000 км;

- кільця змінюють свою орієнтацію стосовно Землі (вісь обертання Сатурна нахилена до площини його орбіти на 63,9°. Коли площина кільця перетинає Землю, навіть у середні телескопи розглянути його не виходить;

- кільця обертаються навколо Сатурна. Причому, відповідно до законів Кеплера, швидкість обертання внутрішніх частин кільця більша, ніж зовнішніх;

- існує три основних кільця, названих A, B і C;

- кільця є залишками тієї протопланетної хмари, що породила всі тіла Сонячної системи. На тих відстанях від планети, на яких обертається велика частина часток кільця, виникнення супутників неможливе через гравітаційний вплив самої планети, що руйнує усі більш-менш великі тіла. Частки кілець багаторазово зіштовхуються, руйнуються і злипаються знову.

1. Супутники Сатурна.

- Сатурн має 62 супутники (до 2000 року було відомо 18) і 12 з них більше 100 км у діаметрі;

- Мімас - найближчий до планети з великих супутників (радіус 197 км);

- Тефія (радіус 525 км) знаменита своєю величезною тріщиною-розламом, довжиною 2000 км — три чверті довжини екватора супутника;

- Мімас, Енцелад, Тефія, Діона і Рея приблизно сферичні за формою і, швидше за все, складаються, по більшій частині, з водяного льоду. Мімас, Тефія, Діона і Рея повністю покриті кратерами;

- Титан, діаметр якого 5150 км, - єдиний супутник, що має атмосферу (85 % з азоту, близько 12 % аргону і менш 3 % метану), один з найцікавіших супутників Сатурна. Вважається, що склад і процеси, що відбуваються в атмосфері цього супутника схожі з тими, що мільярди років тому можна було б знайти в Земній атмосфері. Його поверхня невидима крізь щільну атмосферу. Також спостерігається невелика кількість етану, пропану, ацетилену, етилену, водню, кисню й інших складових. Тиск біля поверхні Титана 1,6 атмосфери. Температура верхніх шарів атмосфери цього супутника близька до -150 °C, а поверхні -- 94 °C. Поверхня Титана складається з льоду з домішкою силікатних порід. Середня густина речовини, що складає супутник — 1,9 г/см³. Передбачається, що в Титана може бути океан з етану, метану й азоту глибиною до 1 км, нижче якого знаходиться шар ацетилену товщиною до 300 м. У Титана немає магнітного поля;

- орбіта Япета розташована в майже 4-х мільйонах кілометрів від Сатурна. Одна сторона Япета (радіус 720 км) рясно посипана кратерами, у той час як інша сторона виявляється майже гладкою;

- Феба обертається навколо планети в напрямку, зворотному до обертання всіх інших супутників і Сатурна навколо осі. Вона має, загалом, сферичну форму. Крім Гіперіона, це єдиний супутник, не повернений до Сатурна вічно однією стороною. Усі ці особливості дуже обґрунтовано дозволяють сказати, що Феба — захоплений у гравітаційній мережі астероїд.

Уран

Уран — сьома від Сонця велика планета Сонячної системи.

Планета названа ім'ям античного божества Урана, уособлення неба та піднебесного простору. Уран був батьком Кроноса (або Сатурна - у римському пантеоні).

Історія відкриття Урана

Протягом багатьох сторіч астрономи Землі знали тільки п'ять «блукаючих зірок» — планет. Вільям Гершель 13 березня 1781 року помітив поблизу однієї із зірок сузір'я Близнят цікавий об'єкт, що, очевидно, не був зіркою: його видимі розміри змінювалися залежно від збільшення телескопа, а найголовніше — змінювалося його розташування на небі.

1. Орбітальні характеристики Урана.

- середня відстань до Сонця 2869,6 млн. км;

- період обертання 84,01 років;

- орбітальна швидкість 6,80 км/c;

- зоряна доба 17 год 14 хв;

- ексцентриситет 0,047;

- кількість супутників 27.

2. Фізичні характеристики Урана.

- маса 14,6 М_З;

- середній радіус 26200 км;

- густина 1,2 г/см³;

- прискорення вільного падіння 8,83 м/c²;

- температура поверхні - 215^○С;

- кут нахилу осі обертання 7,9^○;

- напрямок обертання зворотній напрямку обертання навколо Сонця (з усіх інших планет зворотній напрямок обертання спостерігається тільки у Венери).

3. Атмосфера Урана.

- складається переважно з водню і гелію та метану, хоча їхні частки дещо нижчі в порівнянні з Юпітером і Сатурном;

- має товстий шар атмосфери;

Модель будови Урана.

- поверхневий шар є газорідкою оболонкою, під якою знаходиться крижана мантія (суміш водяного й аміачного льоду);

- глибше — ядро з твердих порід. Маса мантії та ядра складає приблизно 85-90 % усієї маси Урана. Зона твердої речовини сягає 3/4 радіуса планети;

- температура в центрі Урана — близько 10 000 °C, тиск 7-8 млн атмосфер.

5. Супутники Урана.

- Уран має 27 супутників та систему кілець;

- супутники Урана можна поділити на три групи:

• тринадцять внутрішніх,
• п'ять великих
• дев'ять нерегулярних супутників.

- внутрішні супутники — невеликі, темні об'єкти, схожі за характеристиками та походженням на кільця планети.

- п'ять великих супутників досить масивні сфероїдальної форми. Найбільший з них, Титанія, має в діаметрі 1578 км і є восьмим за величиною супутником у Сонячній cистемі. Її маса у 20 разів менша земного Місяця;

- нерегулярні супутники Урана мають еліптичні і дуже нахилені орбіти на великій відстані від планети.

Нептун

Нептун - восьма за віддаленістю від Сонця, четверта за розміром і третя за масою планета Сонячної системи, що належить до планет-гігантів. Її орбіта перетинається з орбітою Плутона в деяких місцях. Також орбіту Нептуна перетинає комета Галлея.

1. Орбітальні характеристики Нептуна.

- середня відстань до Сонця 4496,76 млн. км;

- період обертання 164,79 років;

- орбітальна швидкість 5,43 км/c;

- зоряна доба 16 год 06 хв;

- ексцентриситет 0,009;

- кількість супутників 13.

2. Фізичні характеристики Нептуна.

- маса 17,2 М_З;

- середній радіус 24300 км;

- густина 1,6 г/см³;

- прискорення вільного падіння 11,77 м/c²;

- температура поверхні - 213^○С;

- кут нахилу осі обертання 61,2^○;

- Нептун виглядає на небі як зірка 7,8 зоряної величини;

- Нептун має магнітне поле, напруженість якого на полюсах приблизно вдвічі більша, ніж на Землі.

3. Атмосфера Нептуна.

- складається переважно з водню (67%) і гелію (31%) з невеликою домішкою метану(2%);

- синій колір Нептуна є результатом поглинання червоного світла в атмосфері цим газом, як на Урані;

- в атмосфері Нептуна були виявлені явища, схожі з земними полярними сяйвами;

- Нептун відомий сильними бурями і вихорами, швидкими вітрами. - на Нептуні найшвидші в Сонячній системі вітри, вони розганяються до 1000 км/год;

Модель будови Нептуна.

- верхня атмосфера і шар хмар;
- мантія (водяний, аміачний, метановий лід);
- кам'яне ядро;

- в центрі ядра Нептуна температура досягає 7000°К при тиску 7-8 млн. ат.

5. Велика Темна Пляма.

- після прольоту "Вояджера-2" 1989 року повз планету, найбільш відомою деталлю на Нептуні стала Велика Темна Пляма в південній півкулі. Вона вдвічі менша за Велику Червону Пляму Юпітера (тобто в діаметрі приблизно дорівнює Землі). Вона оберталася проти годинникової стрілки з періодом близько 16 днів.

- цікаво, що спостереження 1994 року показали, що Велика Темна Пляма зникла. Через декілька місяців було виявлено нову темну Пляму в північній півкулі Нептуна. Це вказує на те, що атмосфера Нептуна змінюється швидко, можливо через невеликі зміни в температурах верхніх і нижніх хмар.

6. Кільця Нептуна.

- Нептун також має кільця — два широких і два вузьких. Їх було відкрито під час затемнення Нептуном однієї з зірок 1981 року. Одне з кілець має складну викривлену структуру;

- кільця Нептуна дуже темні і будова їх невідома. Їх назви: зовнішнє - Адамс (яке містить три дуги, що виділяються, які чомусь охрестили Свободою, Рівністю і Братерством), потім - безіменне кільце, що збігається з орбітою супутника Нептуна Галатеї, слідом - Левер'є (чиї зовнішні розширення названі Ласель і Араго), і, нарешті, слабке, але широке кільце Галле. Як видно, назви кілець увіковічнили тих, хто брав участь у відкритті Нептуна.