CC BY
39
РАБОЧИЕ ПРОГРАММЫ
УДК 37.09:52 (470.51)
А. И. Гатауллина
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ АСТРОНОМИЧЕСКИХ И ГЕОФИЗИЧЕСКИХ ПОНЯТИЙ УДМУРТОВ В ПРЕПОДАВАНИИ ШКОЛЬНОГО КУРСА «АСТРОНОМИЯ» И ВУЗОВСКИХ ДИСЦИПЛИН НАЦИОНАЛЬНО-РЕГИОНАЛЬНОГО КОМПОНЕНТА
Особенности методики преподавания курсов с астрономическим содержанием
Задачи повышения уровня образования, приближение содержания курсов к современному уровню науки, удовлетворение запросов жизни и практики предполагает особый подход к изучению дисциплин с астрономическим содержанием.
В астрономии в настоящее время наблюдается бурный рост научной информации. Возникшая ещё в середине прошлого века астрофизика из небольшого раздела астрономии превратилась в наши дни в доминирующую ее часть, что подтверждается глубиной ее проблем и обилием открытий. Перед курсом астрономии и дисциплинам с астрономическим содержанием поставлены следующие основные задачи:
- дать обучающимся систему знаний по основам астрономии и показать ее значение для практики;
- способствовать выработке правильного научного мировоззрения, четкого представления о научно-естественной картине окружающего мира.
• В основе астрономии лежат наблюдения астрономических явлений, поэтому необходимо проводить такие наблюдения.
• На протяжении всего курса, начиная с вводной части и кончая заключительными разделами, необходимо разъяснять учащимся различия между кажущимися (видимыми) и действительными явлениями.
Большую роль при преподавании астрономии в Удмуртии, по нашему мнению, может сыграть этнокраеведческое приложение, при помощи которого учащиеся знакомятся с представлениями предков современных удмуртов о явлениях, происходящих вокруг них, параллельно этому дается научная трактовка данного явления.
Астрономия изучает объекты материального мира с учетом их развития, поэтому конечной целью курса является формирование у обучающихся представления о развивающейся вселенной, которое соответствует современным астрофизическим и радиоастрономическим данным.
О некоторых астрономических познаниях удмуртов
В какой бы точке земной поверхности мы ни находились, нам всегда кажется, что все небесные тела находятся от нас на одинаковом расстоянии, а точнее на внутренней поверхности некоторой сферы, которая в просторечии называется «небом». В безоблачную ночь на темном небе мы видим звезды, Луну, планеты, иногда кометы и другие небесные тела. Первое впечатление от наблюдения звездного неба - это бесчисленность звезд и беспорядочность расположения их на небе. В действительности, звезд, видимых невооруженным глазом, примерно 6000 на всем небе, а на каждой половине его - не более трех тысяч. Млечный Путь - проекция звезд нашей Галактики на небесную сферу. 250 миллиардов звезд, по современным оценкам, входят в состав нашей звездной системы. Если же учесть число открытых галактик (около I млрд.), то общее число звезд во Вселенной будет задаваться числом 20-го порядка.
Взаимное расположение звезд на небе меняется очень медленно. Смещение звезды на небесной сфере за год называется собственным движением звезды (и). Из-за малости собственных движений изменение видимых положений звезд незаметно для невооруженного глаза. Поэтому яркие звезды нашими предками были давно объединены и легко запоминаемые группы, называемые созвездиями.
В названиях звезд, созвездий прослеживается большая наблюдательность удмуртов. Можно заметить, что в привычных очертаниях звезд, созвездий им видятся, как правило, предметы обихода и быта.
В северном полушарии можно наблюдать созвездие Северная Корона, отличающееся большой компактностью и удивительными очертаниями, получившими у удмуртов название «Исьникут кизили».
Полярная звезда и созвездие Большой Медведицы в древности назывались соответственно «Йыр йыл кизили» и «Кузьбыжо кизили».
Часть созвездия Орион - пояс Ориона получил у удмуртского народа название «Жок кук кизили». Самая яркая звезда северного неба Сириус -по-удмуртски «Зоринча кизили» (2, 3).
Луна. Почему на Луне видны пятна?
Поверхность Луны довольно темная. На поверхности выделяются светлые (материки) и темные (моря) области.
Различия в коэффициенте отражения лунных пород «морей» (А=0.079), занимающих 40% видимой поверхности Луны и «материков» (А=0,120), являются причиной разной освещенности лунной поверхности. Поэтому и видны на ней лунные пятна.
В расположении лунных пятен удмурты увидели «девицу с ведрами» (7, 8).
В сказке «Плешивый мужик», записанной Г. Верещагиным, и в другой удмуртской сказке «Дочь хозяина мира» удмурты обожествляют небесные объекты и явления, определяя в них, в сравнении с земными, большую значимость и силу.
В приложении (4) приведено около 40 загадок о Луне, ряд пословиц и поговорок о ней. Их удачная подборка вызовет дополнительный интерес слушателей к объекту изучения.
Радуга
Объяснить появление радуги можно, рассмотрев дисперсию света. Существование дисперсии света в среде обусловлено тем, что ее показатель преломления п зависит от частоты, то есть теоретическое описание дисперсии сводится к установлению зависимости п(<э). При прохождении пучка белого света через призму, изготовленную из какого-либо прозрачного материала, на экране, установленном за призмой, наблюдается радужная полоса, которая называется призматическим, или дисперсным, спектром (явления нормальной дисперсии открыл И. Ньютон).
Возникающее аналогичным образом природное явление называется радугой. Радуга возникает в результате преломления и отражения солнечных лучей в каплях дождя.
Вуюись, вукарнан называют удмурты радугу. «Принарядится, приоденется -под небосводом пристроится» - одна из удмуртских загадок о радуге. В представлении удмуртов радуга - то доброе, то злое существо. Распространенный вариант тканого узора удмуртских женщин - эффектная разноцветная радуга.
Специфика изложения темы «Природа тел солнечной системы» с учётом национально-регионального компонента
Основные задачи изучения темы
Знакомство с физической природой тел Солнечной системы - одна из главных задач курса астрономии. Основные методические идеи данной темы сводятся к показу объективности методов изучения физической природы небесных тел, физической обусловленности происходящих на них явлений и сходства или различия с известными учащимся природными процессами, происходящими на Земле.
Основываясь на тезисе о всеобщей связи и обусловленности явлений природы, необходимо подчеркивать связь основных черт строения и свойств небесных тел с важнейшей их характеристикой-массой. Это сразу позволит выделить в Солнечной системе две группы тел: большие планеты и малые тела, - а затем уже рассматривать индивидуальные особенности отдельных членов этих групп. Далее можно отметить обусловленность их физической природы целым рядом других факторов (расстоянием от Солнца, условиями образования и последующего развития и т. д.).
Целесообразно отметить, что исследования, проведенные космическими аппаратами, позволили получить физические данные о Венере и Марсе, вполне сопоставимые по точности и достоверности с данными о Земле.
Неизбежно возникает вопрос о возможности жизни на планетах, имеющий большое философское значение. Астрономия изучает физические условия на планетах и может лишь констатировать пригодность или непригодность их для жизни, известной по земным представлениям.
Особого рассмотрения заслуживают взрывоподобные процессы, возникающие при встрече крупных тел с Землей, например, тайна Тунгусского метеорита. Совокупность всех наблюдавшихся в 1908 г. явлений, связанных с падением не-
бесного тела в Тунгусскую тайгу, вполне объяснима, если допустить, что встретившееся с Землей тело было небольшой кометой, взорвавшейся на высоте нескольких километров от земной поверхности. Падение ядра кометы на поверхность планеты Юпитер, аналогичное Тунгусскому явлению, наблюдалось летом 1994 г.
Кроме того, по нашему мнению, большую роль при изучении каждого из разделов данной темы будет играть дополнительный этнокраеведческий материал, который поможет не только оживить и разнообразить обычный урок, но одновременно привить интерес и уважение учащихся к языку, культуре, истории удмуртского народа.
Одно из занятий в рамках этой темы «Земля - представитель планет земной группы»
Цель занятия: Изучить основные геофизические характеристики Земли и околоземного пространства. Познакомить учащихся с этнокраеведческим материалом на эту тему.
Наглядные пособия: Диапозитив «Сравнительные размеры планет и Солнца», плакат или диапозитив «Внутреннее строение Земли», «Внутреннее строение Сатурна и Земли»; плакат «Разрез земной атмосферы и происходящие в ней явления», плакат «Радиационный пояс Земли» и др.
План изложения нового материала:
1. Разделение планет на 2 группы по их общим физическим характеристикам.
2. Земля в поверьях, преданиях, загадках удмуртов. Земля - типичный представитель планет земной группы.
3. Внутреннее строение Земли. Легенды удмуртов о существовании жизни внутри Земли.
4. Атмосфера Земли: облака, химический состав атмосферы, изменение температуры и давления с высотой, диссипация легких газов. Понятие об ионосфере. Предания удмуртов о громе, молнии, радуге и т.д. Приметы, пословицы
о явлениях, происходящих в атмосфере Земли.
5. Магнитное поле Земли: напряженность и характер его силовых линий, радиационный пояс, полярные сияния. Полярные сияния в поверьях удмуртов.
КОНСПЕКТ ЗАНЯТИЯ «ЗЕМЛЯ - ПРЕДСТАВИТЕЛЬ ПЛАНЕТ ЗЕМНОЙ ГРУППЫ» С УЧЕТОМ ЭТНОКРАЕВЕДЧЕСКОГО МАТЕРИАЛА
Ниже приведен конспект одного из занятий темы «Физическая природа тел Солнечной системы» с учетом этнокраеведческого материала для учреждений, профилированных в преподавании на региональный компонент.
На примере разработки конкретного занятия показано увеличение удельного веса астрофизического материала и широкое применение дополнительного материала этнокраеведческого характера.
Применение дополнительного материала (4) позволит обогатить и разнообразить обычное занятие, разовьет интерес учащихся не только к астрономии, но и к истории родного края.
Различие физических характеристик планет земной группы и планет-гигантов
В состав Солнечной системы (размеры ее более 200 а. е.) входят Солнце и планеты (8 больших планет; двойная планета Плутон-Харон в 2007 г. была исключена из числа планет) со спутниками (их открыто около 50), астероиды, кометы, метеориты, межпланетная пыль и газ. [Показать диапозитив «Сравнительные размеры планет и Солнца»]. Четыре ближайших к Солнцу планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс - называются планетами типа Земля. Планеты земной группы сходны между собой по физическим свойствам (это связано с этапами образования и развития планет). Двойная система Плутон-Харон мало изучена, но по размеру и массе она близка к планетам земной группы. Размеры и масса планет определяют силу тяжести на поверхности, которая, прежде всего, указывает, может ли планета удержать вокруг себя атмосферу. Малые планеты и большинство спутников планет не имеют никакой атмосферы. У других планет земной группы плотность атмосферы мала.
У планет-гигантов с большой силой тяжести атмосферы плотные и содержат в своем составе молекулярный водород, практически отсутствующий в атмосфере планет земной группы.
Земля - типичный представитель планет земной группы.
Земля в поверьях, преданьях, загадках удмуртов
Рассказ о Земле можно начать с того, как представляли себе ее предки удмуртов (4).
Земля является типичным представителем планет земной группы.
Характерные особенности планет земной группы:
1. Все планеты имеют твердые оболочки.
2. Венера, Земля, Марс обладают газовой атмосферой.
3. Только Земля имеет гидросферу и литосферу.
4. Меркурий, Венера, Земля имеют в центральных областях жидкие ядра.
5. У планет, кроме Венеры и Меркурия, есть спутники.
6. Наиболее обильные элементы в твердых оболочках планет земной группы - железо, кремний, магний. В атмосферах планет мало водорода и инертных газов.
Внутреннее строение земли Легенда о существовании жизни внутри земли
Многочисленные фотографии Земли, полученные с борта космических аппаратов, дают возможность увидеть три основные оболочки земного шара: атмосферу, гидросферу и литосферу с ее природными покровами. Этим оболоч-
кам соответствуют три агрегатных состояния вещества; газообразное, жидкое, твердое.
Теория строения твердой составляющей Земли дается в монографии В. Н. Жаркова (6). В качестве дополнительного материала можно привести информацию о том, каким представляли строение Земли древние удмурты (4).
В настоящее время непосредственному исследователю доступен лишь очень незначительный по толщине (6-12 км) верхний слой земной литосферы (коры). Для этого слоя можно определить плотность и химический состав. В составе земной коры преобладают 8 элементов, которые составляют 99% ее массы. По числу атомов среди этих элементов на первом месте кислород, это и неудивительно, если учесть, что многие горные породы представляют собой различные соединения кислорода.
Исследования показывают, что с глубиной происходит увеличение плотности земного вещества (глубже располагаются более тяжелые элементы) и давления, оно увеличивается к центру Земли в 35 раз. Имеет место увеличение температуры с глубиной до значения 6200оС в центре нашей планеты. Температурное поле Земли характеризуется большим постоянством. Это обусловлено малой теплопроводностью вещества земных недр, очень малой скоростью их разогревания за счет радиоактивного распада.
Необходимо пояснить, что тепло внутри Земли вовсе не является остатком какого-то первичного расплавленного состояния Земли. Источником тепла в недрах Земли являются радиоактивные элементы, которые при своем распаде выделяют его. Иногда расплавленное вещество выбрасывается на поверхность Земли - происходит извержение вулкана. Удмурты очень образно дали название вулкану - Тыл ошмес.
Основным методом исследования более глубоких (чем это доступно при бурении скважин) слоев литосферы Земли являются сейсмические исследования. При землетрясении или взрыве ограниченной области под поверхностью земли излучаются упругие колебания - сейсмические волны. Область, из которой излучаются сейсмические волны, называется очагом землетрясения. Сейсмические волны - это низкочастотные звуковые волны, распространяющиеся в твердой упругой среде. Испытав преломление и отражение в недрах планеты, они регистрируются сейсмографами в различных точках земной поверхности. Скорость распространения волн зависит от плотности и упругих свойств среды, в которой они распространяются. Характер преломления сейсмических волн в недрах Земли указывает на изменение с глубиной плотности вещества и других его физических характеристик.
Эти исследования позволили выделить: твердую оболочку - мантию, про-сти-рающуюся до глубины 3000 км, жидкое ядро - до 5000 км, внутреннее ядро (1 400 км от центра Земли). Последнее находится в особом состоянии, сходном по своим свойствам с твердым телом, находящимся под высоким давлением.
Наружная часть мантии покрыта оболочкой-корой, толщина которой составляет около 10-11 км под морями и от 30 до 80 км под материками. [«Внутреннее строение Земли» диапозитив или плакат].
Оценки средней плотности земного вещества р = 5,52г /см3, плотность же земной коры р = 3,6г /см .
Кора и мантия Земли состоят из силикатов, а в отношении химического состава ядра в науке нет единого мнения. Возможно, что на границе ядра, где давление достигает 1.3 млн. атм., происходит изменение физических свойств силикатов, которые переходят в «металлическое» состояние. Атомы силикатов в этих условиях теряют часть своих электронов, которые, став свободными, обуславливают металлические свойства вещества в ядре (например, высокую теплопроводность). Уменьшение размеров атомов из-за потери части электронов из внешних оболочек, обеспечивает при высоком давлении большую плотность вещества. Движение свободных электронов в ядре Земля считается причиной появления магнитного поля нашей планеты.
Вопрос о возрасте пород возникает не только при изучении Земли, но также метеоритов и Луны. Поэтому следует пояснить учащимся принцип определения возраста пород.
Возраст Земли (и других небесных объектов, образцы пород которых можно иметь на Земле) определяют радиоактивным методом.
I
N() = Ы{) • е и44Г1/2 (1),
где N () - количество ядер, не успевших распасться за время ^;
N0 - общее количество радиоактивных ядер;
Т1/2 - период полураспада, то есть время, по истечении которого число ядер уменьшается в 2 раза.
Тогда N - число ядер продуктов распада равно:
í
Np = N0 - N() = N0[1 - /]. (2)
При определении возраста конкретных образцов числа N) и N известны. В данном случае необходимо установить время, за которое от начального количества атомов N 0 осталось N ({). Для этого измеряются количество радиоактивного элемента в заданном образце N () и количество ядер продуктов распада N р.
Тогда N0 = N (г) + Np
N.
следует I = 1,44 • Т1/2 • 1п[1 + -^()] (3)
Возраст Земли, вычисленный радиоактивным методом, дает абсолютный возраст Земли, так как радиоактивный элемент и конечный продукт его распада остаются связанными между собой. Чтобы установить, насколько сама Земля как планета старше своей современной внешней оболочки - коры, сопоставляют содержание изотопов урана и свинца в ней с их количеством в метеоритах. Этим путем и получено, что возраст Земли составляет (4,55±0.07) млрд. лет.
Атмосфера Земли
В первую очередь обучающимся следует сообщить основные количественные характеристики земной атмосферы и рассказать о преданиях удмуртов о явлениях, происходящих в атмосфере.
Масса газовой оболочки (атмосферы Земли), составляет 1/1000000 массы Земли. Состоит она в основном из азота (78%), кислорода (21%) и некоторых других газов.
Выделяют три основных слоя атмосферы: тропосферу, стратосферу, ионосферу, - различающихся характером изменения физических параметров с высотой (например, ¿, Р). Закономерности, наблюдаемые в земной атмосфере, свойственны атмосферам всех планет земной группы. [В качестве наглядного пособия можно использовать плакат «Разрез Земной атмосферы и происходящие на ней явления»].
Наблюдая за явлениями, происходящими в атмосфере (облаками, ветром, осадками), удмурт-земледелец мог ориентироваться в сроках подготовки и проведения сева, сбора урожая.
Предания, сказания, поверья, связанные с атмосферными явлениями, приведены в главе 1 (4).
Значения физических параметров (давления Р, концентрации частиц в ед. объема п, плотности вещества р и т. д.) для земной атмосферы определены. Известны и законы изменения этих величин с высотой над уровнем Земли И :
- И
Р = р• ен п = П0 • е-И/н р = р,е-И/н (4)
где Р0, п0р0 - давление, концентрация, плотность у поверхности Земли при И = 0.
^ И^
где Н - шкала высот или высота однородной атмосферы. к - постоянная Больцмана (к = 1,38 • 10-23 Дж /о к). т - масса молекулы, кг;
/ 2
g - ускорение силы тяжести, м/с ;
И - молярная масса, кг/моль
Я - универсальная газовая постоянная Я =8,31 Дж/к.моль.
Подставляя средние числовые значения параметров в формулу (5), а именно - считая:
Т = 2900к
g = 9,8 м / с2
И = 29 • 10-3 кг / моль
получаем Н = 8 км . Таким образом, давление, концентрация частиц, плотность на высоте 8 км в е = 2,7 раза меньше, чем на уровне моря.
Шкала высот имеет максимальное значение для водорода, а для кислорода и гелия она соответственно в 16 в 8 раз меньше.
Следовательно, падение концентрации молекул происходит в соответствии с их массой, чем можно объяснить обнаруженное на больших высотах изменение химического состава атмосфер.
На высоте свыше 500 км плотность атмосферы такова, что атомы и молекулы движутся практически без столкновений. Те молекулы, средняя скорость которых превышает параболическую (вторую космическую скорость)
и = 11,2 км / с , покидают земную атмосферу. Это явление называется диссипацией атмосферы.
Полезно объяснить явление рассеяния атмосфер с использованием функции распределения Максвелла:
, / \ 3/2 ( т°21
/ \ 4 [ т 1 2 I 2кт I , ,ч
/и)=7пШ ие (6)
где и - скорость молекулы;
т - масса молекулы;
Т - абсолютная температура;
к - постоянная Больцмана;
/(и) - функция распределения.
Максимум /(о) будет определять значение наивероятнейшей скорости ин движения молекул при заданной температуре.
Чтобы найти скорость ин , нужно приравнять к нулю производную от функции распределения:
#& = 0 (7)
ёи
Производя дифференцирование, получим:
V ».2 1
= 0 (8)
о V 2кТ
2ив
то
1---------
V 2кТ I
Равенство (8) выполнимо либо при и = 0, либо при и = да , либо при условии, что
^ ти21
1--------
V 2кТ I
= 0 (9)
Ясно, что два первых условия не соответствуют максимуму кривой распределения. Следовательно, ин определяется из уравнения (9):
ин =]— (10)
V т
При рассмотрении проблемы рассеяния атмосферы удобно выразить функцию распределения Максвелла в форме, в которой скорость молекул выражена не в обычных единицах, а в относительных:
и = и (11),
где и - заданная скорость молекул,
ин - наивероятнейшая скорость при данной температуре Т.
Из формулы (10) видно:
т 1
2
(12)
2кТ ин
Заменив в формуле (6) выражение:
т 2 и
----- через ин и вводя и =-------------, придадим уравнению Максвелла вид:
2кТ ин
/ (и ) = -^ • е-и 2 и2 (13)
Ып
Это уравнение является универсальным. В таком виде функция распределения не зависит ни от рода газа, ни от температуры.
По графику / (и) можно определить долю молекул и атомов, рассеивающихся в мировом пространстве.
Как уже говорилось выше, для того, чтобы какое-либо тело покинуло Землю, оно должно обладать так называемой второй космической скоростью, равной и2 = 1,12 • 104 м / с . В этом случае кинетической энергии достаточно для совершения работы, позволяющей телу удалиться на да. Среди молекул атмосферы имеются и такие, скорости которых превосходят вторую космическую скорость. Эти молекулы и покидают атмосферу. Пользуясь графиком / (и), можно найти долю этих, частиц. Наивероятнейшая скорость молекул Н2 при 0°С равна:
ин = 3,94-102 м / с Тогда относительная скорость для молекул земной атмосферы -
и = 1,12 -10' = 28
3 3,94 -102
Анализ графика / (и) указывает на малую долю частиц, покидающих земную атмосферу.
Скорость диссипации различных газов неодинакова, так как различна ¡2кТ
ин = .1---- из-за разницы в массах т молекул при одной и той же температу-
V т
ре.
Подсчитано: если бы потери водорода ничем не возмещались, то его количество должно уменьшаться в е раз всего за тысячу лет. Гелий, так же как и водород, должен улетучиться из атмосферы Земли достаточно быстро. Присутствие в атмосфере Земли этих газов означает, что их потери постоянно возмещаются. Гелий поступает в атмосферу в результате процессов радиоактивного распада
»И
в земной коре, а водород - вследствие диссипации паров воды под действием ультрафиолетового излучения Солнца.
Ультрафиолетовое излучение вызывает также ионизацию 02,М2, то есть происходит образование, ионов и электронов в верхней атмосфере. Эта часть атмосферы (к У 80км), где газы ионизированы, называется ионосферой. Она представляет собой плазму. Степень ионизации атомов определяется формулой Саха:
п п— ^ (пр!. (,4)
е 13 к '
п & к
где пе - число свободных электронов,
п+ - число ионов в основном состоянии в 1 см3,
&+ - статистический вес этого состояния,
хи - энергия ионизации из основного состояния.
Как видно из формулы (14), степень ионизации выражается электронной плотностью, то есть числом электронов в единице объема. Однако эта плотность равна ионной, то есть плотность положительных и отрицательных частиц одинакова. Являясь в целом нейтральной, плазма, тем не менее, ведет себя иначе, чем газ, состоящий из нейтральных частиц. Это происходит потому, что электроны движутся с большей скоростью в сравнении с массивными ионами и быстрее реагируют на изменение электромагнитного поля Земли и Солнца. Поэтому ионосфера преломляет, отражает и поглощает радиоволны, [В качестве наглядного пособия можно использовать плакат «Строение земной атмосферы». Дополнительно заслушать сообщение на тему «Г еофизические проявления солнечной активности»].
Магнитное поле Земли
Область околоземного пространства, где влияние магнитного поля существенно, называется магнитосферой. Магнитное поле достаточно велико (около 5.10-5 Тл ). С удалением от Земли индукция его ослабевает.
Исследование околоземного пространства космическими аппаратами показало, что наша планета окружена мощным радиационным поясом, состоящим из быстро движущихся заряженных элементарных частиц - протонов и электронов. Радиационный пояс называют также поясом частиц высоких энергий. Внутренняя часть пояса простирается примерно на 5000 км от поверхности Земли. Внешняя часть радиационного пояса находится на высоте от 1 до 5 радиусов Земли ( = 6371,22км) и состоит из электронов с энергией в десятки тысяч ЭВ,
то есть на порядок меньшей, чем энергия частиц внутреннего пояса.
Частицы, образующие радиационный пояс, вероятно, захватываются земным магнитным полем из числа частиц, выбрасываемых Солнцем. Особенно мощные потоки частиц рождаются при взрывных явлениях на Солнце - так называемых солнечных вспышках. Поток частиц от Солнца движется со скоростью 400-1000 км/с и достигает Земли примерно через 1-2 дня после того, как на Солнце произошла породившая его вспышка горячих газов. Такой усиленный корпускулярный поток возмущает магнитное поле Земли. Изменение напряженности
магнитного поля Земли называется магнитной бурей. Стрелка компаса колеблется, нарушается радиосвязь, иногда наблюдается полярное сияние. Полярные сияния разной формы и окраски возникают на высотах от 80 до 100 км. Их образование можно объяснить тем, что в полярных областях частицы, двигаясь вдоль линий индукции магнитного поля, которые там почти перпендикулярны к поверхности, проникают в атмосферу. Частицы бомбардируют молекулы воздуха, ионизируют их и возбуждают свечение, как поток электронов в вакуумной трубке. М. В. Ломоносов первым высказал гипотезу о том, что полярные сияния имеют электронную природу. Цветовые оттенки полярного сияния обусловлены свечением различных газов земной атмосферы. В своих преданиях, не умея объяснить причины и механизма полярных сияний, наши предки связывали свечения на небе с плохими предзнаменованиями. Они считали, что появление полярных сияний на небе приведет в скором времени к страшной кровопролитной войне, боги выясняют отношения друг с другом. (См. главу 1)(4)
[Можно подготовить и заслушать сообщения «Солнце - биосфера Земли», «Космос и здоровье»].
Итак, мы выяснили, что на Земле и в ее атмосфере происходят разнообразные физические процессы, многие из которых связаны с Солнцем, отстоящем от нас на 150 млн. км.
Ниже приведены две программы курсов с астрономическим содержанием, где целесообразно использовать материал с этнокраеведческим содержанием.
Программа школьного курса «Астрономия» с этнокраеведческим содержанием
Базовая программа Содержание регионального компонента Примечания
Введение (1 ч.)
Предмет астрономии. Место астрономии среди других наук, ее значение при формировании естественнонаучного мировоззрения.
Общие представления о строении Вселенной. Инмар как владыка Вселенной, предание о небесных жителях.
1. Практические основы астрономии (5 ч.)
Видимые движения светил как следствие их собственного движения в пространстве, вращения Земли и ее обращения вокруг Солнца.
Небесные координаты.
Звездная карта. Мифы древних греков о названиях созвездий, удмурты о названиях созвездий. Название созвездий Орион, Северной короны, Большой Медведицы.
Звездная величина. Загадки о звездах, созвездиях.
Суточное движение светил. Поверье удмуртов о Шунды-мумы (Солнце-мать).
Высота светила в кульминации. Загадки, пословицы и поговорки о Солнце.
Годичное движение Солнца. Специфические названия месяцев у удмуртов.
Эклиптика
Видимое движение и фазы Луны. Поверье удмуртов о Луне и лунных пятнах; сказка о Солнышке и Лунушке; пословицы, поговорки и загадки о Луне.
Солнечные и лунные затмения. Предание о злом Убире, съедающем Солнце и Луну.
Время и календарь. О названии года, месяцев, частей суток в удмуртском языке. Специфика удмуртского солнечного календаря. Загадки о календаре, годе, месяце, неделе, дне, ночи, сутках. Пословицы о дне и ночи.
Определение географических координат наблюдателя по астрономическим наблюдениям
2. Движение небесных тел (4 ч.)
Гелиоцентрическая система Коперника - начало революционного переворота в науке и мировоззрении. Структура и масштабы Солнечной системы. Конфигурация и условия видимости планет. Определение расстояний до тел Солнечной системы и их размеров. Законы Кеплера, движение космических объектов под действием сил тяготения. (определение масс небесных тел). Орбиты космических аппаратов.
3. Методы астрофизических исследований (3 ч.)
Анализ электромагнитного излучения - основа современной всеволновой астрономии. Телескопы и радиотелескопы, их основные характеристики. Внеатмосферные наблюдения. Определение физических свойств и скорости движения небесных тел по их спектрам. Эффект Доплера.
4. Природа тел Солнечной системы (5 ч.)
Солнечная система - комплекс тел, имеющих общее происхождение. Система Земля - Луна. Планеты земной группы. Предание удмуртов о Луне. Предание о Земле, сказ о межах Кылдысина. Объяснение землетрясений. Сказание о людях и животных, живущих внутри Земли. Загадки о Земле.
Планеты - гиганты Спутники и кольца планет.
Особенности рельефа поверхности и атмосфер планет по данным космических аппаратов. Объяснение явлений, происходящих в земной атмосфере: - предание о гудыри-мумы (Гром-мать); - поверье о первом громе, грозе; - поверье о радуге; обряды вызывания и запрета дождя; - обожествление ветра, объяснение бури, вихря, смерча; - поверье удмуртов о Инвожо-мумы (матери небесной кары). Загадки о молнии, громе, дожде. Загадки об облаке, тучах, радуге
Малые тела Солнечной системы. Поверье о комете. Открытие кометы Ахмарова-Юрлова.
Метеориты Предание о падающих звёздах
Возраст тел Солнечной системы. Современные представления о происхождении Солнечной системы. Физическая обусловленность важнейших особенностей тел Солнечной системы.
Международное сотрудничество в мирном освоении космического пространства. Использование космических исследований.
5. Звёзды и Солнце (5ч.)
Звезды - основные объекты Вселенной. Определение расстояния до звёзд. Годичный параллакс. Двойные звёзды. Основные характеристики звёзд: температура, светимость, радиус, масса; их взаимосвязь. Закон Вина. Закон Стефана-Больцмана. Химический состав звёздной плазмы. Внутреннее строение и источники энергии
звёзд. (Переменные и нестационарные звезды). Эволюция звезд, ее этапы и конечные стадии. Белые карлики, нейтронные звёзды, чёрные дыры.
Солнце - ближайшая к нам звезда. Поверье о Шунды-мумы
Строение солнечной атмосферы. Загадки о Солнце. Пословицы и поговорки о Солнце
Активные образования: пятна, вспышки, протуберанцы. Роль магнитных полей на Солнце.
Радиоизлучение Солнца. Корпускулярное излучение Солнца. Солнечно-земные связи. Удмурты о полярных сияниях.
6. Строение и эволюция Вселенной (4ч.)
Строение и эволюция Вселенной как проявление физических закономерностей материального мира. Состав и структура Галактики.
Звездные скопления. О Млечном Пути. Легенда о Плеядах (шерпуж кизили)
Межзвёздный газ и пыль. Космическое радиоизлучение. Вращение Галактики. Другие галактики и их основные характеристики. Активность ядер галактик Квазары. Красное смещение. Расширение Вселенной. Реликтовое излучение. Мировоззренческое значение современных представлений о строении Вселенной и её эволюции.
7. Заключительная лекция (1ч.)
Естественнонаучная картина мира. Представления удмуртов об окружающем мире.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ПО ДИСЦИПЛИНЕ «Астрономические воззрения удмуртов».
1. Принципы построения курса -курс входит в цикл дисциплин, включенных в учебные планы специальности «журналистика» по решению Ученого Совета факультета журналистики,
-курс является одной из дисциплин естественнонаучного цикла, определяющей мировоззрение будущего специалиста;
-ядро курса составляют основные разделы современной астрономии преломленные в представлении удмуртов на рубеже ХУШ-Х1Х вв.
При построении курса были выдержаны принципы «от ближнего к дальнему» (при рассмотрении объектов, являющихся предметом изучения астрономов), «от простого к сложному» (при изложении материала данной лекции).
2. Цели курса.
После изучения материала в объеме, определяемой рабочей программой, студент (учащийся) должен иметь представление:
- о предмете, месте и роли астрономии в системе естественнонаучных знаний человечества, удмуртского народа;
- о специфике восприятия явлений окружающей природы удмуртами в ХУШ-Х1Х вв.
Студент должен знать:
- суть и природу явлений, происходящих на небесных объектах, являющихся предметом изучения астрономии;
- основы представлений удмуртов об окружающем мире (хозяйственная деятельность, быт и вероисповедание).
Студент должен уметь:
- применять полученные знания при освоении дисциплин естественнонаучного цикла;
- самостоятельно работать с научной и справочной литературой.
3. Структура курса.
Объем дисциплины (в часах) и виды учебной работы (7 семестр).
Общая трудоемкость дисциплины - 40.
Аудиторные занятия - 18.
Лекции - 18.
Самостоятельная работа - 22.
Итоговый контроль - контрольная работа с элементами самостоятельного исследования, зачет.
4. Учебно-тематический план курса «Астрономические воззрения удмуртов».
Распределение часов по темам курса и видам деятельности.
№п/п Тема Количество часов
Лекции Самостоятельная работа
1 Введение. Предмет и задачи астрономии. 2 2
2 Формирование удмуртского языка. Вероисповедание удмуртов. 4 6
3 Явления природы в преданиях и поверьях удмуртов 4 6
4 Легенды, мифы, предания об объектах Солнечной системы. 4 4
5 Элементы галактической, внегалактической астрономии в мировоззрении удмуртского народа. 4 4
Всего 18 22
5. Содержание курса лекционных занятий (18 часов)
7 семестр
Введение.
Лекция 1. Предмет и задачи современной астрономии. Исторические этапы в развитии астрономии. Общественно-практическая деятельность - основа астрономических понятий удмуртов (2 часа).
Осознание окружающего мира в устном народном творчестве, в мифах, преданиях, сказках (самостоятельно)
Глава 1. Формирование удмуртского языка. Вероисповедание удмуртов.
Лекция 2. Общие черты финно-угорского языкознания. Особенности удмуртского языка. Влияние других народов на формирование древнеудмуртского языка. Специфика современного удмуртского языка, диалекты удмуртов (самостоятельно).
Лекция 3. Язычество - вера древних удмуртов. Название главного бога Инмар и других богов - попытка объяснения явлений окружающего мира. Преклонение перед небом. Боги, божества древних удмуртов в преданиях, легендах, сказках удмуртского народа (самостоятельно).
Глава 3. Явления природы в преданиях и поверьях удмуртов.
Лекция 4. Системы счёта времени. Календари. Специфика удмуртского времяисчисления. Афоризмы удмуртов об особенностях сезонов (самостоятельно). Лекция 5. Земля как одна из планет солнечной системы. Земная атмосфера, ее состав и физические условия в ней. Погода и явления природы в поверьях древних удмуртов. Древние и современные обряды удмуртов, влияющие на погодные условия (самостоятельно).
Глава 4. Легенды, мифы, предания об объектах Солнечной системы.
Лекция 6. Строение Солнечной системы. Солнце - типичная звезда Галактики. Планеты Солнечной системы. Предания удмуртов о Земле, Солнце, планетах. Пословицы, поговорки, загадки о телах Солнечной системы (самостоятельно). Лекция 7. Малые тела Солнечной системы - спутники планет, кометы, метеориты. История открытия кометы Ахмарова-Юрлова и Хасселя. Поверья о Луне, кометах, объяснение солнечных и лунных затмений древними удмуртами.
Луна, кометы, Солнце, Земля в современной удмуртской литературе, поэзии (самостоятельно).
Глава 5. Элементы галактической, внегалактической астрономии в мировоззрении удмуртского народа.
Лекция 8. Созвездия - азбука астрономии. История происхождения названий созвездий (мифы, легенды древних греков). Специфика названий созвездий и звезд у древних удмуртов. Этнографические аспекты в материалах Удмуртского института истории, языка и литературы (УдНИИ).
Лекция 9. Структура и строение нашей Галактики. Классификация галактик по Хабблу. Квазары - маяки Вселенной. Представления удмуртов о Галактике (предания о «гусиных следах»).
Словарь астрономических терминов (самостоятельно).
6. Программа самостоятельной работы студентов.
7 семестр «Астрономические воззрения удмуртов».
Виды занятий Сентябрь Октябрь Ноябрь Декабрь
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4
Лекционный материал Рк Рк Рк Рк Рк Рк Рк З
Рк - работа над конспектом.
З - защита контрольной работы.
Замечания. В ходе изучения курса студент пишет домашнюю контрольную работу с элементами исследования проблемы астрономических понятий удмуртов в устном народном творчестве и современной удмуртской поэзии и литературе.
7. Учебно-методическое обеспечение дисциплины
ЛИТЕРАТУРА
1. Верещагин Г. Вотяки Сарапульского уезда Вятской губернии: Собр. соч.: В 6 т., Т. 2. Под ред. В. М. Ванюшева. Ижевск: УИИЯиЛ УрО РАН, 1996.
2. Верещагин Г. Указ собр. соч. Т. 1. 1995.
3. Владыкин В. Е. Религиозно-мифологическая картина удмуртов. - Ижевск: «Удмуртия», 1994.
4. Гатауллина А. И. Естественнонаучная картина в представлении удмуртов. -Ижевск: ГОУ ВПО «Удмуртский государственный университет», 2007. - 90 с.
5. Ежегодник финно-угорских исследований '07: под ред. Н. И. Леонова. - Ижевск: УдГУ. ERGO, 2008. - 314 с.
6. Жарков В. Н. Внутреннее строение Земли и планет. - М.: Наука, 1978.
7. Munkacsi B. A votjakok kKzt // Ethnografia / Budapest, 1892.
8. Munkacsi B. Votjak nyelvtanulmanyok // NyK. Budapest, 1884 - Kt XVIII.
9. Удмурты: очерки о духовном идеале, философии, древних корнях, истории, культуре, менталитете и перспективе сохранения. - Ижевск: КнигоГраф. - 2008. - 212 с.
Поступила в редакцию 01.02.2010 г.
Гатауллина Ангелина Ивановна,
кандидат физических наук, доцент 426034, Россия, г. Ижевск, ул. Университетская, 1
