Урок 24. Солнечная активность и ее влияние на Землю Цели урока
Личностные: участвовать в диалоге, высказы- вать и отстаивать собственную точку зрения; прояв- лять уважительное отношение к мнению сверстни- ков; самостоятельно организовывать собственную познавательную деятельность.
Метапредметные: описывать причинно-следст- венные связи проявлений солнечной активности и состояния магнитосферы Земли; использовать зна- ние физических законов и закономерностей в плаз- ме для описания образования пятен, протуберанцев и других проявлений солнечной активности.
Предметные: перечислять примеры проявления солнечной активности (солнечные пятна, протубе- ранцы, вспышки, корональные выбросы массы); ха- рактеризовать потоки солнечной плазмы; описывать особенности последствий влияния солнечной актив- ности на магнитосферу Земли в виде магнитных бурь, полярных сияний; их влияние на радиосвязь, сбои в линиях электропередачи; называть период из- менения солнечной активности.
Основной материал
Формы проявления солнечной активности. Рас- пространение излучения и потока заряженных ча- стиц в межзвездном пространстве. Физические ос- новы взаимодействия потока заряженных частиц с магнитным полем Земли и частицами ее атмосферы. Физические основы воздействия потока солнечного излучения на технические средства и биологические объекты на Земле. Развитие гелиотехники и учет солнечного влияния в медицине, технике и других направлениях.
Методические акценты урока. В ходе работы на уроке учащиеся должны получить представление об активности Солнца с трех позиций: активность Сол- нца как совокупность процессов, происходящих в атмосфере светила; следствие активности звезды в межзвездном пространстве как распространение потока частиц и излучения; взаимодействие потока
частиц и излучения с магнитосферой Земли и его проявления.
В начале урока для введения в тему используются вопросы № 1—7 к § 21 учебника. Для активизации внимания учащимся и перехода к теме урока можно предложить следующее задание.
В книге М. М. Дагаева, В. М. Чаругина «Астрофи- зика. Книга для чтения по астрономии» авторы пи- шут: «Мечтая открыть неизвестную планету внутри земной орбиты, он [Г. Швабе] надеялся уви- деть ее проецирующейся черным кружком на диске Солнца и для этого на протяжении 25 лет отме- чал появление и число солнечных пятен. Планеты он не открыл, но зато обнаружил 11-летний пери- од изменения числа солнечных пятен». Что пони- мается под солнечной активностью? Какие сведения о влиянии солнечной активности на Землю и ее оби- тателей вам известны?
После обсуждения мнений учащихся формулиру- ются совместно с учителем основные положения, не- обходимые для дальнейшего раскрытия содержа- ния:
солнечная активность — комплекс нестацио- нарных образований в атмосфере Солнца;
солнечная активность в фотосфере, хромосфе- ре и короне взаимосвязаны и взаимообусловлены.
Далее учащимся предлагается задание по матери- алу § 21.4 учебника. Охарактеризуйте формы прояв- лений солнечной активности, используя следующий алгоритм:
форма проявления солнечной активности;
область возникновения в атмосфере Солнца;
механизм возникновения;
особенности процесса;
следствия проявления процесса для межпла- нетного пространства и Земли.
После анализа выполнения учащимися самостоя- тельного задания, актуализируя знания учащихся, полученные при изучении физики, охарактеризо- вать особенности магнитного поля Земли, формы магнитосферы, с учетом действия силы Ампера и си- лы Лоренца. Данные знания рассматриваются с но-
вой позиции — их причинно-следственной обуслов- ленности активностью Солнца и наличием у Земли магнитосферы, атмосферы, биосферы и техносферы. Такие геофизические явления, как магнитные бу- ри, полярные сияния, происходят через сутки после вспышек на Солнце: протоны, электроны, которые достигают Земли через 1—2 дня, проникают в око- лоземное пространство, двигаясь со скоростями до 1000 км/с. Следует отметить, что источником сол-
нечного ветра может быть и «спокойное» Солнце.
Важно вспомнить, что магнитосфера и атмосфера существуют и на других планетах Солнечной систе- мы — Земля не является единственным объектом воздействия со стороны Солнца. Полезно продемон- стрировать кадры полярных сияний на других пла- нетах — Сатурне, Марсе, Юпитере. Но только на Земле существуют биосфера и техносфера, которые также подвержены влиянию активности Солнца. Изначально ни одно из действий не является поло- жительным или отрицательным, будучи результа- том естественных природных взаимосвязей.
При рассмотрении геофизического влияния через излучение существенно, что вспышки сопровожда- ются резким усилением излучения в видимом, рент- геновском, ультрафиолетовом и радиодиапазоне. В беседе с учащимися можно предложить рассчитать время распространения электромагнитной волны, учитывая ее скорость и среднее расстояние от Земли до Солнца. Полученные результаты поражают: уже через 8,5 мин наблюдается проявление электро- магнитного излучения. Учащиеся уже имеют пред- ставление о некоторых особенностях различных ди- апазонов электромагнитного излучения, поэтому са- мостоятельно могут назвать такие следствия этих свойств, как ионизация (возникает под действием рентгеновского излучения на верхние слои земной атмосферы), которая способствует возникновению магнитных возмущений Земли, усиление поглоще- ния и отражения радиоволн, с чем связано измене- ние слышимости на различных длинах волн. Геофи- зическое воздействие Солнца заключается и в том, что солнечное излучение играет решающую роль в
тепловом балансе поверхности Земли и ее атмо- сферы.
Цикл солнечной активности — одна из уди- вительных особенностей Солнца, остающаяся за- гадкой. Вместе с тем изучение активности Солнца, в частности возникновения пятен и процесса их рас- пространения, позволили наблюдать вращение Сол- нца, угловая скорость которого различна и убывает от экватора к полюсам. Установленным фактом яв- ляется и то, что с периодом в 11,5 года повторения интенсивности проявления всех активных образо- ваний наблюдается и закономерность в смене по- лярности пятен определенного полушария Солн- ца, при этом пятна каждого полушария имеют свою неизменную на протяжении всего цикла поляр- ность.
Достаточно широко распространена информация
о влиянии магнитных бурь на организм человека. Реакция характеризует и другие биологические объ- екты: замечено, что синхронно с солнечной актив- ностью изменяется уровень воды в закрытых водо- емах, ширина годичных колец деревьев. Выведен- ные на орбиту телескопы для наблюдения Солнца позволяют извещать население о выбросах, вспыш- ках и давать трехдневные прогнозы.
В конце урока важно подвести итоги.
Природа солнечно-земных связей — яркий при- мер причинно-следственных связей в системе «Зем- ля — Солнце».
В современном мире важнейшее значение при- обретает применение солнечной энергии (гелиотех-
ника), практическое значение связей астрономии с другими науками в интересах развития геофизики, космонавтики, радиофизики, биологии, медицины.
организации и проведении непрерывных наблюде- ний Солнца с наземных и космических обсерваторий мира (МГГ, МГСС, SOHO, STEREO).
организовать новый вид туризма — научный туризм
(Мурманская область в России, Норвегия), дающий возможность наблюдать различные виды полярных сияний на разных территориях Земли вблизи маг- нитных полюсов.
Итогом урока может стать выполнение задания 1 из упражнения 17 учебника.
Домашнее задание. § 21.4; практическое задание. На полушарии Солнца, обращенном к Земле, 23 июня 2015 г. произошла мощная вспышка. Через какое время она была зафиксирована на Земле, если считать, что вспышка имела мгновенный характер? Расстояние от Земли до Солнца принять равным
150 млн км.
Комментарии для учителя к решению задания: так как вспышка произошла мгновенно, то для ее фиксации на Земле необходимо время, необходимое для прохождения расстояния между Солнцем и Зем- лей. Излучение движется с максимальной скоро- стью, равной скорости света, — 300 тыс. км/с. Отсю- да время распространения вспышки равно отноше- нию расстояния между Землей и Солнцем к скорости света t = s/v и составляет 500 с.
Темы проектов
Исследования А. Л. Чижевского.
История изучения солнечно-земных связей.
Виды полярных сияний.
История изучения полярных сияний.
Современные научные центры по изучению земного магнетизма.
Космический эксперимент «Генезис».
Задачи для подготовки к ЕГЭ по физике
В недрах Солнца температура достигает десят- ков миллионов градусов. Это объясняют:
А) быстрым вращением Солнца вокруг своей оси; Б) делением тяжелых ядер;
В) термоядерным синтезом легких ядер;
Г) реакцией горения водорода в кислороде.
Протон в однородном магнитном поле движется по окружности определенного радиуса. В это же по- ле с той же скоростью влетает альфа-частица. Ра- диус окружности, центростремительное ускорение
и период обращения альфа-частицы по сравнению с протоном:
А) увеличивается; Б) уменьшается; В) не изменяется.
Масса альфа-частицы в 7360 раз превышает массу электрона, а ее заряд — в 2 раза. Радиусы окружностей, по которым движутся альфа-частица и электрон, влетевшие в однородное магнитное поле перпендикулярно вектору магнитной индукции с од- ной и той же скоростью, соотносятся как:
А) 1/
; Б) 1/ ; В) 1/ ; Г) 1/ .
7360 3680 4 2
Интернет-ресурсы
http://www.astronet.ru/db/msg/1188683 — Аст- ронет. Солнечно-земные связи.
http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_tehnika/ fizika/SOLNECHNAYA_AKTIVNOST.html — Энци- клопедия «Кругосвет». Солнечная активность.
http://www.kosmofizika.ru/spravka/atm_s.htm — Космофизика. Атмосфера Солнца.
http://galspace.spb.ru/index139.html. http://spacegid.com/izobrazheniya-solntsa-so-spu-
tnika-soho.html — Наблюдения за солнцем онлайн со спутника Сoxo.
1
27 477
735 
