Чому сонце так довго горить? Чому Сонце світить? Як воно "працює" і як впливає на нашу планету? Основні поняття та визначення

Щоб багаття горіло довго, у нього постійно треба підкидати дрова. Ми всі знаємо про це. Але питання, а чому сонце не гасне? Чому сонце горить протягом багатьох мільярдів років і світить також яскраво і гріє спекотно? Яке таке паливо не дає згаснути сонцю? І чому сонечко завжди таке гаряче? Як багато чому задають наші маленькі «чому». Що ж давайте спробуємо відповісти на їхні запитання.

Колись, давним-давно, вчені думали, що горить вугілля, але підрахувавши, на скільки років може сонцю вистачити цього палива – здивувалися, все вугілля має давно вже згоріти, а згаснути.

Час все йшов, а сонце й не думало тухнути і ніби підсміювалося з учених: «Ага! Не можете відгадати мою головну таємницю! Вам нема чого знати мої потаємні секрети, достатньо того, що я обігріваю вас». "Як навіщо?" - ще більше дивувалися вчені, «якщо розгадати твою таємницю, то на нашій землі можна створити багато невеликих штучних сонців! Адже твоя сонячна енергія дуже дешева, порівняно з іншими видами енергоносіїв.

Наприклад, вугілля доводиться людям видобувати з-під товщі землі та вантажити на величезні залізничні платформи. Вести цю неймовірну кількість вугілля на електростанції, щоб вони виробляли електроенергію. І потім, ресурси планети не нескінченні, з кожним роком вугілля та газу на землі стає все менше і менше. Їхні запаси зникають все швидше, тому що людство потребує все більшої кількості енергії. А твої сонячні запаси енергії нескінченні. І щоб отримати сонячну енергію, не потрібно рити глибокі свердловини для нафти або споруджувати підземні шахти для вугілля. Ось навіщо нам потрібно знати на яких чарівних дровах ти, сонечко, гориш».

І справді, якби знайшлися такі «дрова», то вся техніка землі почала б працювати, тільки на енергії сонця. Ця енергії зігріла б і висвітлила наші житла, стала б незамінною помічницею з вирощування овочів та фруктів.

Але все ж наші вчені зуміли розгадати загадку. Вони навчилися перетворювати речовину, перетворюю її один на одного. Ось, наприклад, газ водень, вчені перетворюють на газ гелій. Або гелій перетворять на твердий вуглець. А якщо потрібно твердий вуглець перетворити на метал магній, вони роблять це. Можуть магній перетворити на кремній, а сам кремній на звичайне , з якого можна зробити досить багато потрібних речей.

Вчені, не дивлячись на труднощі, досягли дуже хороших результатів і з'ясували, що при перетворенні однієї речовини в іншу виділяється дуже велика кількість ! Вчені це назвали реакцією. І це величезний прорив у земній науці. Уявіть собі, що замість величезних гір вугілля на корабель занурять маленьку горошину – речовину. При перетворенні цієї горошини-речовини в іншу речовину виділить стільки енергії, що її вистачить на дуже довге плавання.

Але, на жаль, поки все це теоретично, адже щоб такі перетворення стали реальністю, необхідні такі особливі умови, створити поки що неможливо. Але вчені, напевно, щось придумають. І створять такі самі умови, як на сонці, в якомусь маленькому контейнері. Адже на сонці постійно відбуваються подібні реакції: водень перетворюється на гелій, а гелій перетворюється на вуглець, тому сонце не остигає дуже довгий час і навряд чи охолоне в найближчому майбутньому. Йому судилося горіти багато мільярдів років!

Думаю, ні для кого не секрет, що наше сонце і ті зірки, які ми бачимо вночі на небі однакові. Ось тільки "нічні" зірки віддалені від нас набагато далі, ніж сонце.

Зірки- це величезні кулясті скупчення з розпеченого газу. Як правило, зірки складаються на більш ніж 99% з газу, на залишки частки відсотка припадає безліч елементів (наприклад у нашому сонці їх близько 60). Температура поверхонь різних типів зірок коливається від 2000 до 60000 градусів Цельсія.

Що ж змушує зірки випромінювати світло? Стародавні мислителі думали, що поверхня сонця постійно горить, і тому випромінює світло та тепло. Однак, це не так. По-перше, причина випромінювання тепла і світла знаходиться набагато глибше поверхні зірки, а саме в ядрі. Ну і по-друге, процеси, що відбуваються в надрах зірок, зовсім не схожі на горіння.

Процес, що відбувається у надрах зірок, називається . Якщо двома словами, то термоядерний синтез - це процес переходу матерії в енергію, причому з мінімальної кількості матерії вивільняється неймовірна кількість енергії.

З наукової точки зору - це реакція, при якій легші атомні ядра - зазвичай ізотопи водню(дейтерій і тритій) зливаються у важчі ядра - гелію. Щоб відбулася ця реакція, необхідна неймовірно висока температура - кілька мільйонів градусів.

Ця реакція відбувається в нашому сонці: при температурі ядра 12 000 000 градусів 4 атоми водню зливаються в 1 ядро ​​гелію і при цьому вивільняється неймовірна кількість енергії: тепла, світла та електромагнетизму.

Як можна було здогадатися сонце не вічно, воно з часом "спалить само себе". Вчені вважають, що у ньому ще вистачить матерії приблизно 4-6 мільярдів років, тобто. десь на стільки, скільки воно вже проіснувало.

Зірки випромінюють величезну кількість тепла та світла багато мільярдів років, що потребує величезної витрати палива. До двадцятого століття ніхто не міг уявити, що це за паливо. Найбільшою проблемою фізики було велике питання – звідки зірки беруть енергію? Все, що ми могли, то це дивитися в небо і усвідомлювати, що в наших знаннях зяє величезна ”дірка”. Щоб зрозуміти секрет зірок, потрібний був новий двигун відкриттів.

Щоб відкрити секрет, знадобився гелій. Теорія Альберта Ейнштейна довела, що зірки можуть отримувати енергію всередині атомів. Секрет зірок - це рівняння Ейнштейна, яка полягає у формулі Е = мс2. У певному сенсі число атомів з якого складається наше тіло — це концентрована енергія, стиснена енергія, енергія стиснута в атоми (частки космічного пилу), з якої складається наш всесвіт. Ейнштейн довів, що цю енергію можна звільнити, якщо зіткнути два атоми. Такий процес називається термоядерним синтезом, саме ця сила живить зірки.

Уявіть, але фізичні властивості невеликої, субатомної частинки визначають будову зірок. Завдяки теорії Ейнштейна, ми довідалися, як звільнити цю енергію всередині атома. Тепер вчені намагаються змоделювати джерело зоряної енергії, щоб отримати владу над силою синтезу у лабораторії.

У стінах лабораторії, поблизу Оксфорда в Англії, стоїть машина, яку Ендрю Кірк та його команда перетворюють на лабораторію “зірку”. Ця установка називається Токамак. По суті, це велика магнітна пляшка, яка утримує дуже гарячу плазму, завдяки якій можна змоделювати умови, подібні до таких, як усередині зірки.

Усередині Токамака протистоять один одному атоми водню. Щоб зіткнути атоми один з одним, Токамак нагріває їх до 166 млн. градусів, за такої температури атоми рухаються настільки швидко, що не можуть уникнути зіткнення один з одним. Нагрівання - це рух, рух нагрітих частинок вистачить для того, щоб подолати силу відштовхування. Ці атоми водню, що летять зі швидкість тисячі кілометрів на секунду, врізаються один в одного і об'єднуються, утворюючи новий хімічний елемент – гелій і невелику кількість чистої енергії.

Водень важить трохи більше гелію, в процесі горіння маса втрачається, втрачена маса перетворюється на енергію. Токамак може підтримувати синтез частки секунди, але всередині зірки злиття ядер не припиняється мільярди років, причина проста - розмір зірки.

Зірка живе за рахунок тяжіння. Ось чому зірки великі, величезні. Щоб стиснути зірку, потрібна величезна сила тяжіння, щоб виділити неймовірну кількість енергії, достатньої для термоядерного синтезу. Ось у чому секрет зірок, ось чому вони світяться.

Синтез у ядрі зірки Сонця, щомиті генерує потужність, якої вистачило б на мільярд ядерних бомб. Зірка - це гігантська воднева "бомба". Чому тоді їй просто не розлетітися на шматки? Справа в тому, що сили тяжіння стискають зовнішні верстви зірки. Сила тяжіння та синтез ведуть грандіозну війну, тяжіння яких хоче зім'яти зірку та енергія синтезу, яка прагне рознести зірку зсередини, цей конфлікт і ця рівновага створюють зірку.

Це боротьба за владу, що триває все життя у зірки. Саме ці бої на зірках створюють світло і кожен промінь зоряної подорожі здійснює неймовірну подорож, світло проходить 1080 мільйонів кілометрів на годину. За одну секунду промінь світла може сім разів обігнути землю, ні що у всесвіті не рухається так швидко.

Оскільки більшість зірок дуже далеко, світло до нас летить сотні, тисячі, мільйони та навіть мільярди років. Коли орбітальна космічна станція Хабл заглядає в далекі куточки нашого всесвіту, вона бачить світло, яке летіло мільярди років. Світло зірки Етекілії, яке ми бачимо сьогодні, вирушило в дорогу – 8 тисяч років тому, світло Бетельгейзі, летіло з того часу, як Колумб відкрив Америку — 500 років тому. Навіть світло Сонця летить до нас цілих 8 хвилин.

Коли сонце синтезує із водню гелій, виникає частка світла – фотон. Цього променя світла чекає довгий і нелегкий шлях до поверхні Сонця. Вся зірка перешкоджає йому, коли виникає фотон, він врізається в інший атом, інший протон, інший нейтрон, неважливо, він поглинається, потім відбивається в іншому напрямку і так хаотично рухаючись усередині Сонця, він повинен пробитися назовні.

Фотону належить шалено гасати, мільярди разів врізатися в атоми газу і відчайдушно рватися назовні. Забавно, щоб вибратися з ядра Сонця, фотону потрібно тисячі років і всього 8 хвилин, щоб з поверхні Сонця долетіти до Землі. Фотони – джерела тепла та світла, завдяки яким підтримується різноманітне та дивовижне життя на нашій планеті Земля!

Тип уроку:комбінований

Ціль

формування уявлень про зірок, у тому, що Сонце - найближча до Землі зірка, показати різноманітність зірок; ознайомлення з природним супутником Землі – Місячною, її особливостями.

Заплановані результати

Предметні

Навчаться:зіставляти видимі та реальні розміри зірок; спостерігати картину зоряного неба, знаходити сузір'я лева.

Отримають можливістьнавчитися працювати з атласом - визначником; спостерігати картину зоряного неба; вибудовувати міркування на задану тему.

Метапредметні

Регулятивні:розуміти навчальне завдання уроку, прагнути його виконати та оцінювати свої досягнення.

Пізнавальні:робота в парі: моделювати форму та порівняльні параметри деяких зірок, проводити взаємоперевірку.

Комунікативні:слухати співрозмовника; формулювати власну думку та позицію, ставити запитання.

Особистісні результати

визначати мотиви навчальної діяльності; приймати та освоювати соціальну роль учня; розуміти цілісну картину світу; мотивація навчальної діяльності (навчально-пізнавальна).

Основні поняття та визначення

Зірка, Сонце, розмір зірок, Схід сонця, захід сонця, день, ніч, сузір'я.

Підготовка до засвоєння нового матеріалу

Дізнаємось, що таке Сонце. Навчимося виготовляти моделі зірок. Вчимося знаходити на небі сузір'я Лева.

Згадайте, що можна побачити на небі вдень та вночі. Що ви знаєте про Сонце та зірки?

Вивчення нового матеріалу

Чому Сонце світить днем,азірки - вночі?

А чи знаєте ви, що Сонце - це найближча до Землі зірка? Усі зірки - величезні палаючі кулі. Багато хто з них набагато більше Сонця. Подумайте, чому вони здаються нам маленькими точками, що світяться.

Виліпіть із пластиліну моделі зірок, зображених на малюнку. Правильно покажіть їх форму, колір та порівняльні розміри. Перевірте роботу один в одного.

Розгляньте на малюнку сузір'я Лева. Подумайте, чому так воно називається. За якою фігурою зі зірок можна знайти на небі це сузір'я? Перевірте себе за допомогою атласу-визначника.

Виготовте модель сузір'я Лева

Увечері, коли стемніє, знайдіть на небі сузір'я Лева. Якщо потрібно, користуйтеся атласом-визначником.

Висновок

Сонце не просто світить днем, воно саме створює день. Коли воно сходить і освітлює землю, починається день. А коли заходить – починається ніч. Тоді й стають видні зірки, які світять набагато слабше Сонця.

1.Що нового ви дізналися про Сонце та зірок? 2. Чому вдень на небі не видно зірок? 3. Чому вони стають видні вночі? 4. Як знайти на небі сузір'я Лева?

ЧомусвітитьСонце -1

Чомусвітитьсонце-2

ЧомусвітитьСонце?

Чомусвітятьсязірки ?

Чомумибачимозірки?

Видночизіркиднем?