RUCHOMY UKŁAD SŁONECZNY I GWIAZDOZBIORY

Transkrypt

1 IMPORTER: educarium spółka z o.o. ul. Grunwaldzka 207, Bydgoszcz tel. (52) , faks (52) , info@educarium.pl portal edukacyjny: sklep internetowy: RUCHOMY UKŁAD SŁONECZNY I GWIAZDOZBIORY Ruchomy model Układu Słonecznego i Gwiazdozbiorów przenosi ten układ z naszej wyobraźni do życia za pomocą świateł i ruchu. Zapewnia tym samym praktyczne doświadczenie nauki o planetach. Aby uczyć o gwiazdach i konstelacjach użyj załączonego projektora, aby przekształcić dowolną klasę w planetarium. Zestaw zawiera: - wieża główna - 8 kul planetarnych oraz karłowata planeta zawierająca symbole do identyfikacji planet* - 9 metalowych drążków, na każdą z ośmiu planet oraz Plutona - Kula Słońca (z symbolem) - projektor półkuli północnej nieba - kryptonowa żarówka** * zobacz tabelę 1 na stronie 3 ** instrukcja użycia na ostatniej stronie Składanie Modelu Układu Słonecznego Zanim rozpoczniesz, umieść baterie w wyznaczonym miejscu. Zapoznaj się z instrukcją. 1. Włóż kryptonową żarówkę do wewnętrznego gniazdka wieży głównej. Załóż białą, plastikową obudowę na żarówkę, przyciskając do dołu i obracając aż do bezpiecznego zamknięcia. 2. Umieść kulę Słońca nad żarówką. 3. Przymocuj najkrótszy drążek do Merkurego, planety najbliższej Słońcu. Umieść drążek w górnym okręgu wieży głównej. 4. Umieść Wenus na kolejnym najkrótszym drążku, a drążek włóż do drugiego od góry okręgu wieży głównej. Przygotuj tak wszystkie planety i ustaw je w odpowiedniej kolejności. Jeśli zdecydujesz się również na umieszczenie Plutona, powinien on znajdować się na najdłuższym drążku, w najniższym okręgu wieży głównej. Każda z planet ma narysowany swój własny symbol planetarny. Dla odpowiedniej kolejności, 5. Zapoznaj się z trzema pierwszymi kolumnami na stronie 3. Pokazują one nazwę planety, jej symbol planetarny oraz położenie względem Słońca. 6. Kiedy model jest gotowy, ustaw wszystkie planety na ich orbitach korzystając z instrukcji w rozdziale Gdzie są teraz planety? Jeśli jednak chcesz ułożyć planety samemu na pierwszej lekcji, może to być doskonałe ćwiczenie grupowe. 7. Aby przeczytać instrukcję dotyczącą użycia projektora zajrzyj na stronę 7. Prezentacja modelu Układu Słonecznego w klasie / obserwacja Obserwacja modelu Układu Słonecznego w działaniu, przy zapalonej żarówce jest doskonałym momentem dla uczniów do rozpoczęcia nauki o samym Układzie Słonecznym. Jeśli spojrzy się na model przez biegun północny Słońca, widać planety, które mogą krążyć wokół niego w kierunku przeciwnym do kierunku wskazówek zegara. Zgaszenie świateł w klasie pomoże dodatkowo stworzyć odpowiedni nastrój. Przy zaciemnionym wnętrzu uczniowie będą mogli dostrzec światło słoneczne odbijające się od planet. Dodatkowo, czarne drążki i wieża główna będą mniej widoczne. Z młodszymi uczniami, porozmawiaj na temat tego, co przedstawia model: 1. Słońce jest w samym środku Układu. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o.

2 2. Ziemia jest jedną z ośmiu planet znajdujących się w Układzie Słonecznym. 3. Ruch planet dookoła Słońca jest ciągły. 4. Planety poruszają się po takich samych okręgach, zwanych orbitami. 5. Słońce wydziela energię. Planety ją absorbują i odbijają. 6. Wszystkie planety poruszają się w tym samym kierunku względem Słońca. Starsi uczniowie będę mogli zrozumieć bardziej zawiłe kwestie: 1. Każda planeta krąży po orbicie wokół Słońca w tej samej płaszczyźnie. Każda z nich porusza się praktycznie po okrągłej trasie, bez wznoszenia się czy opadania. 2. Planety, jako grupa, również orbitują wokół Słońca w tej samej płaszczyźnie. 3. Widzimy Wszechświat z konkretnego miejsca na Ziemi. Widok innych planet i gwiazd zależy od naszego umiejscowienia. Gdzie są teraz planety? Planety znajdują się w nieustannym ruchu wokół Słońca, ich pozycja zmienia się z dnia na dzień. Ich ruch jednak jest bardzo przewidywalny. Naukowcy potrafią określić, gdzie będzie dana planeta w określonym czasie. Jednym ze sposobów opisywania pozycji planet jest wyrażanie ich za pomocą współrzędnych heliocentrycznych (Tab. 1). To skoordynowany system ze Słońcem po środku: greckie słowo helio oznacza Słońce. Naukowcy używają równika Słońca jako punktu odniesienia dla planet w Kosmosie. Współrzędne heliocentryczne podaje się w stopniach, od 0 do 359. Spójrz na oznaczenia na górze oraz na dole wieży głównej. To są adresy planet lub inaczej współrzędne heliocentryczne. Używanie ich w połączeniu z tabelą współrzędnych heliocentrycznych pozwala ustawić planety najdokładniej jak się da względem ich aktualnego położenia wobec Słońca. 1. Zlokalizuj datę najbliższą aktualnej w tabeli współrzędnych heliocentrycznych. Czytając dany wiersz, zobaczysz liczby przy każdej z planet. Są to współrzędne planety w układzie heliocentrycznym. 2. Ustaw drążek każdej z planet przy odpowiednim oznakowaniu. (zasilanie elektryczne powinno być wyłączone na czas ustawiania planet). Planeta posiada dwa główne ruchy. Obraca się wokół własnej osi oraz wokół Słońca. Dzień planetarny, to czas w jakim planeta obróci się wokół własnej osi. Czas, w którym planeta obiegnie Słońce, to rok planetarny. Więcej informacji znajdziesz w ćwiczeniu Tworzenie ruchomego modelu Układu Słonecznego na stronie 3 oraz w tabeli na stronie 3. Model nie jest dokładnym odzwierciedleniem Układu Słonecznego. Wyjaśnij uczniom, że ruchomy model Układu Słonecznego nie może oddać dokładnej skali planet. Na przykład Słońce musi być w mniejszej skali niż planety aniżeli jest to w rzeczywistości. W rzeczywistości, Słońce ma 108 razy większą średnicę niż Ziemia, a jego masa jest ponad milion razy większa. Milion planet wielkości Ziemi nie zmieściłoby się w nim! Drugą trudnością do pokazania na modelu jest odległość między planetami. W rzeczywistości planety są małe w porównaniu do odległości pomiędzy nimi! Przykładem może być nasza karłowata planeta - Pluton, który gdybyśmy chcieli go pokazać w prawidłowej odległości od Słońca, powinien znajdować się na modelu 48 kilometrów dalej! Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 2

3 Tab. 1 Tabela współrzędnych heliocentrycznych (adresów planet)* Ćwiczenia 1. Gdzie w jakim momencie będą planety...? Kiedy już uczniowie poustawiali planety w ich aktualnych pozycjach, użyj tabeli współrzędnych heliocentrycznych, żeby sprawdzić, gdzie będą planety w określonych dniach. Spróbuj ustawić koniec roku szkolnego, różne święta lub urodziny któregoś z uczniów. 2. Tworzenie ruchomego modelu Układu Słonecznego Młodsi uczniowie będą zachwyceni odegraniem ruchu Układu Słonecznego. To ćwiczenie najlepiej wykonywać na zewnątrz, w miejscu o twardym podłożu i z dużą wolną przestrzenią: Przed lekcją stwórz 9 znaczków, jeden dla Słońca, i po jednym dla każdej z planet. Jeśli chcesz, przygotuj 10ty znak dla Plutona. Napisz nazwę każdej z planet i jej symbol na dużej karcie lub kartce papieru. Symbole są wymienione w Tabeli 1 oraz cech planet na stronie 3. (symbol Słońca znajduje się na kuli). Rozpocznij lekcję rysując kredą na podłożu okrąg o średnicy około metra. Ten okrąg będzie Twoją pozycją pozycją Słońca. Następnie narysuj okrąg otaczający Słońce, i tak jeszcze siedem innych okręgów, każdy większy od poprzedniego. To będą orbity planet. Zrób wystarczająco dużo miejsca, aby uczniowie nie przeszkadzali sobie chodząc po orbitach. Jeśli chcesz, dorysuj okrąg dla Plutona. Wybierz uczniów, którzy odegrają role planet i Słońca. Rozdaj karty. Słońce powinno stać na środku. Każda z planet będzie chodziła po swojej orbicie dookoła Słońca Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 3

4 A teraz uwaga na haczyk: planety i Słońce obracają się wokół własnej osi w kierunku wschodnim, za wyjątkiem Wenus, która obraca się ruchem wstecznym. Uczeń naśladujący planetę Wenus powinien obracać się w prawo, podczas gdy wszystkie inne planety w lewo. Powiedz uczniom, aby kręcili się powoli, aby nie dostać zawrotów głowy i nie wypaść z orbity! W rzeczywistości, planety nie zatrzymują się, jednak te twoje planety powinny odpocząć jeśli mają zawroty głowy Obliczanie czasu obiegu planet wokół Słońca W ruchomym modelu Układu Słonecznego, każda z planet obiega Słońce w takim samym czasie. W rzeczywistości, każda z planet ma inną prędkość. W tym ćwiczeniu uczniowie obliczą czas obiegu Ziemi wokół Słońca, a uzyskane informacje posłużą im do obliczenia czasu obiegu Słońca dla innych planet. 1. Ustaw Ziemię w pozycji 0 2. Rozpocznij odliczenie używając stopera lub zegarka w momencie włączenia ruchomego modelu Układu Słonecznego. 3. Zapisz, ile czasu zajmuje Ziemi pełen obrót, czyli kiedy z powrotem Ziemia znajdzie się w pozycji Tabela 2 Cechy Planet strona 5 pokazuje, że obrót dookoła Słońca zajmuje Merkuremu 88 ziemskich dni, a Ziemia robi to w 365 dni. Pomnóż swój zapisany czas przez 88/365. Twoim wynikiem będzie czas w jakim Merkury obiegłby Słońce, jeśli Ziemia była użyta jako wyznacznik i jeśli czas obiegu planet w modelu byłby dokładny. 5. Podobnie można obliczyć czas obiegu innych planet wokół Słońca, jednak pamiętaj, aby nie pomylić dni z latami. Dla przykładu, wiemy, iż Neptunowi okrążenie Słońca zajmuje 164 lata ziemskie. Nie trzeba więc zamieniać lat na ziemskie dni, skoro wiemy, że 365 dni, to 1 rok. Wystarczy pomnożyć zapisany czas przez 164. Znajdywanie planet na mapie nieba Korzystając z Tabeli 1. współrzędnych heliocentrycznych ze strony 3, wybierz konkretną datę i ustaw planety w odpowiednim położeniu względem Słońca. Spójrz na położenie Ziemi. Części Ziemi oświetlone przez Słońce reprezentują południe, jako porę dnia. Weź linijkę i obróć ją pionowo - odgradzając Słońce poniżej horyzontu. Każda planeta będąca za linią horyzontu powinna być widoczna na nocnym niebie. W zależności od dnia, można zobaczyć Saturna, Jowisza, Marsa, Wenus i Merkurego gołym okiem. Widoczność zależy od przejrzystości nieba. Interpretacja Tabeli 2 - Cechy Planet Zarówno młodsi jak i starsi uczniowie wiele mogą się nauczyć podczas dyskusji na temat Tabeli 2. Cechy Planet. Powiel tę tabelę i rozdaj kopie uczniom. Rozpocznij burzę mózgów proponując proste zagadki, na które uczniowie znaleźć mogą odpowiedzi w tabeli 2. Na przykład: Kręcę się najszybciej wokół własnej osi (Jowisz) lub Jestem najmniejszą planetą (Merkury). Następnie zbadajcie tematy podane poniżej. Każdy rozpoczyna się pytaniem, które pobudzi uczniów do myślenia na temat charakterystyki planet. Które planety są najcieplejsze, a które najzimniejsze? Gdzie się znajdują? Planety najbliżej Słońca są zazwyczaj najcieplejsze. Przypuszczać można, że najcieplej jest na Merkurym, planecie najbliżej Słońca. Jednak podczas merkuriańskiej nocy (która trwa 59 dni ziemskich) może być zimniej niż najniższa temperatura zanotowana kiedykolwiek na Ziemi. Spowodowane jest to faktem, iż Merkury nie posiada atmosfery, a także długością nocy. Wenus posiada atmosferę gęstszą niż Ziemia. Jej powłoka absorbuje i trzyma ciepło słoneczne. W połączeniu z bliskością samego Słońca Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 4

5 powoduje, że Wenus jest najgorętszą planetą, ale temperatura jej powierzchni jest tak wysoka, że może topić ołów. Tabela 2. Cechy Planet Które cztery planety są najmniejsze, a które największe? Z czego są zbudowane? Cztery wewnętrzne planety, czyli Merkury, Wenus, Ziemia oraz Mars są małe i gęste. Zbudowane są ze skał i metali. Naukowcy nazywają je planetami okołoziemskimi, czyli najbardziej zbliżonymi do Ziemi. Jupiter, Saturn, Uran i Neptun często nazywane są gazowymi olbrzymami. Składają się głównie z gazów, płynów i lodu. Zbudowane są przeważnie z cząsteczek wodoru i helu, ponieważ są złożone z gazów, ich gęstość jest znacznie mniejsza niż planet wewnętrznych. Oznacza to, że posiadają mniej materii na objętość. Gęstość Saturna jest mniejsza niż wody. Saturn unosiłby się na powierzchni zarówno wody słonej jak i słodkiej. Bardzo mało wiadomo na temat planety karła Plutona. Naukowcy wierzą, że zbudowany jest głównie z lodu. Które planety mają najwięcej księżyców? Małe czy duże? Większe planety, mają większą grawitację, tym samym mają więcej satelitów lub księżyców. Te większe planety mogą łatwiej chwytać lub przyciągać księżyce w swoje pole grawitacyjnej z łatwością, ponieważ księżyce poruszają się w kosmosie bardzo wolno. Która planeta ma dzień planetarny dłuższy od jej roku planetarnego? Wenus obraca się bardzo powoli wokół własnej osi: jeden dzień na Wenus to 243 dni na Ziemi! Wenus jednak obiega Słońce w 225 dni ziemskie. Które planety są najszybsze na swojej orbicie? Czy szybkie planety są blisko Słońca, czy daleko? Planety bliższe Słońcu poruszają się w Kosmosie z większą prędkością. Co jeszcze tam jest? Poza Neptunem jest jeszcze pierścień złożony z tysięcy drobnych ciał niebieskich okrążających Słońce. Ten pierścień w kształcie dysku złożony z lodowych obiektów Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 5

6 nazywany jest Pasem Kuipera. Pluton, i jego Księżyc Charon, są częścią Pasa Kuipera. W tej okolicy znajduje się również spora liczba komet. Pas Kuipera został nazwany ostatnią granicą naszego Układu Słonecznego. Ciekawe fakty Pluton został odkryty w 1930 roku. Przez 76 lat uznawany był za planetę, jednak w 2006 roku został przeklasyfikowany i nazwany planetą-karłem. Odkąd został odkryty, Pluton przebył zaledwie 31% drogi dookoła Słońca. Rok plutoński zakończy się dopiero w 2178 roku. Jowisz obraca się najszybciej wokół własnej osi. Jego dni trwają 10 godzin. Kręci się również tak szybko, że przypomina spłaszczoną planetę. W 1543 roku, polski astronom Mikołaj Kopernik zauważył, że Ziemia obiega Słońce. Wcześniej ludzie wierzyli, że to Słońce okrąża Ziemię. Słońce jest bardzo duże w porównaniu do planet. Kiedy jednak porównamy je z innymi gwiazdami (Słońce jest gwiazdą najbliższą Ziemi), jej rozmiar jest średni. Zastosowanie gwiaździstej kopuły Oto drugi sposób na poznanie Kosmosu: stwórz własne planetarium! Gwiaździsta kopuła zmienia nazwę - dzięki naszemu modelowi Układu Słonecznego - w planetarium. 1. Zdejmij górną połowę kuli Słońca. W jej miejsce zamocuj kopułę z gwiazdami. Upewnij się, że zatrzask pasuje do dolnej części kuli Słońca. Obraz najlepiej będzie się prezentował w zaciemnionej klasie. O ile to możliwe, zgaś światło i zasuń rolety. 2. Włącz światło w wieży głównej. Gwiazdy, nazwy konstelacji i ich zarysy będą wyświetlone na ścianach i suficie. Im więcej miejsca, tym większy będzie obraz. Każde poruszenie wieży głównej w kierunku ściany lub sufitu będzie rzutowało na obrazie. Aby mieć najlepszy obraz, spróbuj różne odległości od ścian i sufitu. Ćwiczenia Konstelacje, to skupiska gwiazd, które tworzą różne kształty i figury. Rozbicie od 1000 do 1500 gwiazd widocznych na nocnym niebie na konstelacje pomaga ludziom odnaleźć i zapamiętać ich nazwy oraz położenie gwiazd. Używano ich do pomocy w nawigacji, rolnictwie, a także do różnych celów religijnych. Grecy oraz Rzymianie nazwali konstelacje imionami swoich bogów oraz bohaterów. W 1929 roku, Międzynarodowy Związek Astronomiczny podzielił gwiazdy na 88 oficjalnych konstelacji, które używane są do dzisiaj przez astronomów. Większość tych konstelacji pochodzi z badań prowadzonych jeszcze przez Greków i Rzymian. Te konstelacje widoczne dzięki gwiaździstej kopule naszego modelu. Kiedy uczniowie obserwują gwiazdy, spróbuj kilku ćwiczeń. Uwaga: konstelacje półkuli południowej nie zostały zawarte na liście. Konstelacje półkuli północnej Andromeda (Andromeda) Hydra (Hydra) Aquila (Orzeł) Lacerta (Jaszczurka) Aries (Baran) Leo (Lew) Auriga (Woźnica) Leo Minor (Mały Lew) Bootes (Wolarz) Lynx (Ryś) Camelopardus (Żyrafa) Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 6

7 Lyra (Lira) Cancer (Rak) Ophiuchus (Wężownik) Canes Venatici (Psy Gończe) Orion (Orion) Canis Minor (Mały Pies) Pegasus (Pegaz) Cassiopeia (Kasjopeja) Perseus (Perseusz) Cepheus (Cefeusz) Pisces (Ryby) Cetus (Wieloryb) Polaris (Gwiazda Północna)* Coma Berenices (Warkocz Bereniki) Sagitta (Strzała) Corona Borealis (Korona Północna) Serpens (Wąż) Cygnus (Łabędź) Taurus (Byk) Delphinus (Delfin) Triangulum (Trójkąt) Draco (Smok) Ursa Major (Wielka Niedźwiedzica) Equuleus (Mały Koń) Ursa Minor (Mała Niedźwiedzica) Gemini (Bliźnięta) Virgo (Panna) Hercules (Herkules). *Nie jest konstelacją Obrazy na niebie Zapytaj uczniów czy gwiazdozbiory wyświetlone przez projektor przypominają chociaż trochę nazwy wymienione. Poproś, aby każdy z uczniów wybrał sobie jeden gwiazdozbiór. Jaki wzór lub figurę uczniowie widzą w zbiorze gwiazd? Pomóż uczniom myśleć kreatywnie: patrząc na Wielką Niedźwiedzicę uczniowie mogą zobaczyć skunksa, machającego człowieka lub patelnię. Uczniowie powinni przerysować gwiazdozbiór, a następnie narysować dookoła niego figurę oraz nazwać ten gwiazdozbiór. Niech uczniowie wymyślą własną historię związaną ze swoimi wyimaginowanymi gwiazdozbiorami. Każda z konstelacji ma bogatą historię i tradycję. Co jest w nazwie? Wypisz nazwy gwiazdozbiorów, np. Herkules, Orion czy Kasjopeja. Niech uczniowie dowiedzą się kim były te mitologiczne postacie. Kim był Herkules? Co zrobił? Dlaczego jest taki ważny? Gwiaździste nazywamy to archeoastronomia. Niech uczniowie poszukają informacji na temat Indian Lakota, Nawahów czy innych plemion indiańskich, i porównają wyniki. Zbadajcie też inne kultury w podobny sposób. Strony powiązane: strona informacyjna NASA z linkami dla uczniów i nauczycieli, strona Znajdywanie Planet. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 7

8 Użycie adaptera 1. Używając ruchomego modelu Układu Słonecznego wraz z adapterem zawsze stosuj się do instrukcji. 2. Przełącz włącznik na pozycję OFF (wyłączony). 3. Podłącz kabel z wejściem jack w odpowiednim miejscu na wieży głównej. 4. Podłącz adapter do gniazdka. 5. Przełącz włącznik na pozycję ON (włączony). 6. Adapter dołączony powinien być na bieżąco sprawdzany czy kabel nie jest uszkodzony w żadnym miejscu lub czy wtyczka nie jest uszkodzona. W przypadku stwierdzenia nieprawidłowości, adapter nie może zostać użyty do czasu naprawy uszkodzonej części. Instalacja baterii 1. Użyj śrubokręta, aby otwórz komorę baterii na spodzie wieży głównej. 2. Włóż cztery nowe baterie (skorzystaj z ilustracji) a. Zwróć uwagę, gdzie znajduje się +, a gdzie b. Tylko baterie tego samego typu mogą być użyte c. Zaleca się użycie baterii alkalicznych d. Zaleca się niemieszania starych baterii z nowymi e. Zaleca się niemieszania baterii alkalicznych z bateriami zwykłymi lub akumulatorami f. Nie wolno łączyć baterii bezpośrednio g. Nie wolno ładować baterii nie będących akumulatorami h. Zużyte baterie należy wyjąć z jednostki. 3. Zabezpiecz komorę baterii 4. Aby zapobiec wylaniu baterii, zaleca się jej wyjęcie w przypadku nieużywania jednostki przez okres dłuższy niż 2 tygodnie Wymiana żarówki Numer kryptonowej żarówki to: KPR113. W przypadku wymiany żarówki zawsze pytaj o właściwy typ. Dodatkowe specyfikacje: Typ żarówki: 4.5V 0.5A krypton Zasilanie: 4.5V Wydajność: 0.5A Kształt: C-2R. Instrukcje dotyczące czyszczenia 1. Odłącz adapter przed czyszczeniem 2. Produkt czyść suchą szmatką 3. Nie pryskać produktu żadnym płynem ani wodą. Copyright 2012 for the Polish translation by educarium sp. z o.o. 8