CC BY
58ИЗУЧЕНИЕ ЭКЗОПЛАНЕТ НА УРОКАХ ФИЗИКИ Шкрабкова В.С.
Шкрабкова Виктория Сергеевна - магистрант, направление подготовки: педагогическое образование, физико-технический факультет, Астраханский государственный университет, г. Астрахань
Аннотация: в статье рассматриваются способы формирования современных представлений об астрономической картине мира, умение и знания об экзопланетах для развития более обширного представления о Вселенной.
Ключевые слова: экзопланета, Солнечная система, астрономия, физика, Вселенная.
В последнее десятилетие резко возрос интерес к исследованию астрономических объектов, что связано с развертыванием внеатмосферных обсерваторий. Космические телескопы позволили не только обнаружить, но и определить основные физические параметры многих планет (экзопланет) вне Солнечной системы [1-2]. Обработка результатов длительных наблюдений позволила в ряде случаев получить данные о величине их масс. Полученные данные о массах и радиусах служат основой для изучения строения экзопланет. Поэтому актуальным является создание моделей планет, опирающихся на фундаментальные законы физики и сводящие к минимуму предположения о составе и конкретных свойствах планетного вещества, а также изучение влияния на параметры этих моделей ошибок в оценке их массы и радиуса.
Планета представляет собой тело, движущееся вокруг Солнца. Крупные космические камни, движущиеся по замкнутым траекториям вокруг Солнца, называют малыми планетами или астероидами. В классическом понимании: планета - это космическое шарообразное тело с массой 1017 - 1029 кг. Тела меньшей массы остаются твердыми и сохраняют свою форму как угодно долго, например, спутник Марса Фобос выглядит как большой камень с массой 1016 кг. Тела с массой больше 1020 кг из-за больших сил гравитации с течением времени принимают шарообразную форму с наименьшей площадью поверхности. Однако, если масса планеты будет больше 1029 кг, то начнется термоядерная реакция и планета превратится в маленькую звезду.
Долгое время известными оставались только планеты Солнечной системы. Обнаружение планет возле других звёзд, которые сейчас принято называть экзопланетами, было неразрешимой задачей, так как планеты чрезвычайно малы и тусклы по сравнению со звёздами, а сами звёзды находятся далеко от Земли. Поэтому первые экзопланеты были обнаружены чуть более двадцати лет назад. Сейчас такие планеты стали открывать благодаря значительному прогрессу технических средств. В первую очередь нужно выделить вывод на орбиту космических телескопов и регистрирующей аппаратуры на основе ПЗС -матриц (специализированная аналоговая интегральная микросхема, выполненная на основе кремния, использующая технологию приборов с зарядовой связью и состоящая из светочувствительных фотодиодов).
В настоящее время установлено свыше тысячи экзопланет. Подавляющее их большинство открыто с использованием различных непрямых методик детектирования. Большинство известных экзопланет - это газовые гиганты, похожие на Юпитер или Нептун, так как массивные планеты легче обнаружить, чем планеты близкие по размерам и массе к планетам земной группы. Экзопланеты, массы которых превышают массу Земли, но значительно меньше массы Юпитера называют суперземлями. Они имеют небольшую массу (1 - 10 масс Земли), и их трудно обнаружить доплеровской спектроскопией. Между суперземлями и газовыми
гигантами типа Нептуна нет четкой границы. На 12 апреля 2015 года достоверно подтверждено существование 1909 экзопланет в 1205 планетных системах, из которых в 480 имеется более одной планеты [3, 4].
По данным, взятым с сайта 8расейтеБ [3], мы проанализировали частоту открытия экзопланет с данными о массах и радиусах, что отражено в таблице 1.
Таблица 1. Распределение количества открытых экзопланет по годам
Год Число открытых планет Год Число открытых планет
2002 1 2009 9
2003 1 2010 52
2004 7 2011 51
2005 2 2012 123
2006 7 2013 90
2007 19 2014 67
2008 19 2015 22
Отсюда видно, что число открытых за год планет вне Солнечной системы, начиная с 2002 года по 2012 год, почти неуклонно возрастал, если не учитывать «провал» 2009 года. Снижение числа открытых планет после 2012 года объясняется отчасти тем, что подтверждение открытия и обработка данных с космических и наземных телескопов может занимать значительное время. Поэтому в ближайшее время данные после 2012 года могут претерпеть заметные изменения. Если этого не произойдет, то можно будет говорить о спаде «бума» открытия экзопланет.
Динамика открытия экзопланет очень сильно зависит от работы, технического состояния действующих космических обсерваторий и от программы запуска новых орбитальных телескопов.
Значение новейших астрономических знаний, а в особенности экзопланет, для общественной практики во все времена было очень велико, так как, во-первых, это очень интересно учащимся и помогает развивать у них интерес к техническим наукам и, во-вторых, астрономия, прежде всего, определяет основы мировоззрения разных эпох и народов.
Пропедевтику астрономических знаний необходимо начинать ещё в начальной школе в форме игры, используя при этом возможности внеурочной деятельности, организуя соревнования, конференции, конкурсы. Из всего естественнонаучного цикла астрономия является особым предметом в связи с тем, что общеобразовательное и развивающее значение ее находится в огромном контрасте с состоянием преподавания и уровнем знаний учащихся. Главная роль астрономических знаний заключается в формировании целостной естественнонаучной картины мира.
Список литературы
1. Exoplanets: Detection, Formation, Properties, Habitability ed. J. Mason. Berlin. Springer, 2008.
2. Fischer D.A., Howard A. W., Laughlin G. P., Macintosh B., Mahadevan S., Sahlmann J., Yee J.C. Exoplanet Detection Techniques. arXiv:1505.06869v2 [astro-ph.EP], 27 May 2015. 24 p.
3. Astronet. [Электронный ресурс]. Режим доступа: http://www.astronet.ru/ (дата обращения: 15.02.2018).
4. Spacetimes. [Электронный ресурс] Режим доступа: http://spacetimes.ru/exoplanets/ (дата обращения: 31.01.2018).
5. Кононович Э.В., Мороз В.И. Общий курс астрономии / Под ред. В.В. Иванова. М.: Едиториал УРСС, 2004. 544 с. ISBN 5-354-00866-2.
МЕТОДИКА ИЗУЧЕНИЯ ГИДРОДИНАМИКИ ЖИДКОСТИ
Кравченко И.В.
Кравченко Иван Васильевич - магистрант, направление подготовки: физика конденсированного состояния вещества, физико-технический факультет, Астраханский государственный университет, г. Астрахань
Аннотация: в статье рассматриваются способы исследования гидродинамики жидкости со свободной поверхностью, с использованием различных подходов для возбуждения поверхности жидкости, такие как накачка жидкости в вертикальном направлении и накачка жидкости с использованием плунжеров.
Ключевые слова: гидродинамика, завихренность, жидкость, свободная поверхность жидкости.
Долгое время проводятся исследования в области гидродинамики жидкости со свободной поверхностью. Был разработан ряд методик для возбуждения поверхности жидкости, такие как: колебание сосуда с жидкостью в вертикальном направление [1], возбуждение электрическими силами, действующими на границу раздела жидкостей с разной диэлектрической проницаемостью [2] или на поверхность заряженной жидкости [3], с использование волнопродукторов [4]. В данной работе будет рассмотрено две методики изучения гидродинамики жидкостью.
В первой методике [5] для проведения эксперимента использовался сосуд цилиндрической или квадратной формы закрепленный на виброплатформе, накачка жидкости происходит в вертикальном направлении.
