Исследовательская работа " Вращение Солнца"

Муниципальное Образовательное Учреждение

Яковская Средняя Общеобразовательная Школа

Вращение Солнца.

Вид работы: реферативно-экспериментальный

Выполнил: ученик 7 класса

МБОУ Яковская СОШ

Некрасов Вадим

Научный руководитель:

Шишулина Надежда Владимировна,

учитель физики,

первой квалификационной категории

Научный консультант:

Портнова Татьяна

Александровна

учитель высшей

квалификационной категории

с. Яковское 2012

Содержание

1.Введение --------------------------------------------------------

2. Часть I Общие сведения о солнце ------------------------

1. Некоторые характеристики Солнца

2.Строение Солнца

3. Солнечные пятна

4. Вращение Солнца

3. Часть II. Кинематографический принцип.---------------

4.Часть III.Практическая часть-----------------------------------------

6. Заключение-------------------------------------------------------------

7.Список литературы----------------------------------------------------

7.Приложения-------------------------------------------------------------

Введение

Еще задолго до наступления нашего научно-технического века люди наблюдали Солнце. Они знали его животворную силу, почитали и поклонялись ему как богу. Наше Солнце светит уже много миллиардов лет. Оно решающим образом повлияло на образование всех тел Солнечной системы и создало те условия, которые привели к возникновению и развитию на Земле жизни. Изучение физических процессов, происходящих на Солнце, имеет важное значение для астрофизики, поскольку эти процессы свойственны, очевидно, и другим звездам, но только на Солнце мы можем наблюдать их достаточно близко.

Актуальность исследования: Я считаю свою работу актуальной, так как она повышает интерес к изучению физики и доступна детям. Каждый человек должен не только иметь представление о физических явлениях и законах, с которыми непосредственно сталкивается в повседневной жизни с самого раннего детства, но и уметь применять полученные знания на практике.

Цель работы: Создать, используя знания физических законов видеофильм Вращение Солнца.

Объект исследования – Солнце

Предмет исследования – физические явления и законы, используемые в создании видеоролика

Методы исследования: изучение и анализ литературы, выполнение практической работы.

Структура работы: работа состоит из введения, четырех частей, заключения, списка литературы, приложения.

Цель работы: доказать вращение Солнца, используя данные сайта «Космическая погода»

Задачи: 1. Изучить основные характеристики Солнца

2. Исследование солнечных пятен

3. Получение фотографий Солнца

4. Анализ фотографий Солнца

5. Кинематографический принцип

5. Работа в программе Windows Movie Maker

Объект исследования – Солнце.

Предмет исследования – Солнечные пятна

Методы исследования: изучение и анализ литературы, работа с сайтом WWW.tesis.lebelev.ru , анализ полученных данных, создание видео, доказывающего вращение солнца, которое можно использовать на уроках.

Структура работы: работа состоит из введения, трех частей, заключения, списка литературы.

Общие сведения о Солнце

Солнце – центральное тело Солнечной системы – представляет собой очень горячий плазменный шар. Солнце – ближайшая к Земле звезда. Свет от него доходит до нас за 8 с1/3 мин. Солнце огромно как по размерам, так и по массе. Его диаметр в 109 раз превосходит диаметр Земли, а объем – в 1306000 раз. Масса Солнца в 333000 раз больше массы Земли и потому средняя плотность вещества равна 1,4 г/см³, что почти в четыре раза меньше средней плотности Земли. Температура поверхности Солнца близка к 5800 К.

Часть1. Общие сведения о солнце

1.)Некоторые характеристики Солнца

Радиус (фотосфера) R = 696 000 км ~ 109 радиусов Земли

Масса М = 1.9891·10³³ г ~ 333000 масс Земли

Средняя плотность 1.408 г/cм³ ~ 25.5% от ср. плотности Земли

Период вращения 25.38 суток на экваторе, ~ 36 суток у полюсов, линейная скорость вращения на экваторе ~ 2 км/с

II космическая скорость для радиуса фотосферы 617.7 км/с

Ускорение силы тяжести 274.0 м/c² ~ в 28 раз больше, чем на поверхности Земли

Температура поверхности (фотосфера) от 4400 K до 6600 K

Температура в центре Солнца ~ 1.6·10⁷ К

Период цикла солнечных пятен 11.4 года

Минимум 22 цикла солнечной активности - в 1991 г.

Химический состав по массе 75% водорода и 25% гелия по количеству атомов 92.1% водорода, 7.8% гелия и 0.1% остальных элементов

Примерный возраст 4.5·10⁹ лет

Строение Солнце

С точки зрения строения Солнце можно условно разделить на четыре зоны: Приложение №1

Центральная область внутреннего строения Солнца - это его ядро, где происходит ядерная реакция превращения водорода в гелий. Для того, чтобы два ядра водорода столкнулись друг с другом и вступили в реакцию, их энергия должна быть достаточной для преодоления электрических сил отталкивания, действующих между всеми одинакого заряженными частицами. По этой причине реакция превращения водорода в гелий может протекать только при очень высокой температуре, когда все частицы имеют очень большую кинетическую энергию. Температура в самом центре Солнца составляет порядка 15 миллионов градусов,

Лучистая зона (или зона лучистого переноса) - это часть строения Солнца, которая простирается от внешней границы солнечного ядра до тонкого пограничного слоя на нижней границе конвективной зоны и занимает, таким образом, пространство примерно от 0.25 до 0.70 долей солнечного радиуса. Свое название эта зона получила от способа, которым осуществляется здесь перенос энергии Солнца от ядра к поверхности - через излучение. Температура на том же расстоянии падает от 7 миллионов градусов до примерно 2 миллионов

пограничный слой, находящийся между лучистой зоной и конвективной зоной и, по-видимому играющий чрезвычайно важную роль в формировании солнечного магнитного поля.

Конвективная зона это самый внешний из слоев, составляющих внутреннее строение Солнца. Он начинается на глубине около 200 000 км и простирается вплоть до солнечной поверхности. Конвекция начинается, когда градиент температуры (темп с которым температура падает с высотой) становится больше, чем так называемый адиабатический градиент (скорость уменьшения температуры элемента вещества при перемещении этого элемента вверх без дополнительного нагрева). Эти конвективные движения плазмы очень быстро переносят тепло из глубины Солнца к его поверхности. При этом поднимающееся вещество расширяется и охлаждается. При приближении к видимой поверхности Солнца температура плазмы падает до 5,700° Конвективные движения плазмы видны на ее поверхности как гранулы и супергранулы.

Фотосфера - это видимая поверхность Солнца которая знакома нам лучше всего. Она представляет из себя чрезвычайно тонкий слой толщиной всего около 100 км, что чрезвычайно мало по сравнению с радиусом Солнца, составляющем более 700 000 км. Фотосфера полностью поглощает излучение, идущее из солнечного ядра и по этой причине не позволяет нам заглянуть внутрь Солнца.

Даже в самый обычный телескоп на видимой поверхности Солнца, фотосфере, можно увидеть множество интересных деталей. Это солнечные пятна, яркие фотосферные факелы и гранулы.

В данной работе меня интересовали солнечные пятна.

Солнечные пятна. Приложение №2

О том, что на Солнце бывают пятна, люди узнали уже очень давно. В древних русских и китайских летописях, а также в хрониках других народов не редко встречались упоминания о наблюдениях пятен на Солнце. В русских летописях отмечалось, что пятна были видны "Аки гвозди". Записи помогли подтвердить установленную уже позже (в 1841 году) закономерность периодического увеличения числа солнечных пятен. Чтобы заметить такой объект простым глазом (при соблюдении, конечно, мер предосторожности - сквозь густо закопченное стекло или засвеченную негативную фотопленку), необходимо, чтобы его размер на Солнце был не менее 50 - 100 тысяч километров, что в десятки раз превышает радиус Земли.

Солнце состоит из раскаленных газов, которые все время движутся и перемешиваются, и поэтому ничего постоянного и неизменного на солнечной поверхности нет. Самыми устойчивыми образованиями являются солнечные пятна. Но и их вид изо дна в день меняется, и они тоже то появляются, то исчезают. В момент появления солнечное пятно обычно имеет небольшие размеры, оно может исчезнуть, но может и сильно увеличиться.

Пятна то появляются, то исчезают. Их количество и размеры меняются. Но, примерно, каждые 11 лет число пятен становится наибольшим. Тогда говорят, что Солнце активно. С таким же периодом (~ 11 лет) происходит и переполюсовка магнитного поля Солнца. Естественно предположить, что эти явления связанны между собой.

В начале 11-летнего цикла пятна в небольшом количестве начинают появляться на сравнительно высоких широтах (35 - 40 градусов), а за тем постепенно зона пятнообразования спускается к экватору, до широты плюс 10 - минус 10 градусов, но на самом экваторе пятен, как правило, не бывает.

Галилео Галилей одним из первых заметил, что пятна наблюдаются не всюду на Солнце, а, главным образом, на средних широтах, в пределах так называемых "королевских зон".

Сначала обычно появляются одиночные пятна, но затем из них возникает целая группа, в которой выделят два больших пятна - одно - на западном, другое - на восточном краю группы. В начале нашего века выяснилось, что полярности восточных и западных пятен всегда противоположны. Они образуют как бы два полюса одного магнита, а потому такую группу называют биполярной. Типичное солнечное пятно имеет размеры несколько десятков тысяч километров.

Галилей, зарисовывая пятна, отмечал вокруг некоторых из них серую каемку.

Действительно, пятно состоит из центральной, более темной части - тени и более светлой области - полутени. Приложение №3

Солнечные пятна иногда бывают видны на его диске даже невооруженным глазом . Кажущаяся чернота этих образований вызвана тем, что их температура примерно на 1500 градусов ниже температуры окружающей их фотосферы (и соответственно непрерывное излучение от них гораздо меньше). Одиночное развитое пятно состоит из темного овала - так называемой тени пятна, окруженного более светлой волокнистой полутенью.

Солнечные пятна наблюдаются как области пониженной светимости на поверхности Солнца. Температура плазмы в центре солнечного пятна понижена до примерно 3700 K по сравнению с температурой 5700 K в окружающей фотосфере Солнца. Хотя отдельные солнечные пятна живут обычно не более нескольких дней, самые большие из них могут существовать на поверхности Солнца в течение нескольких недель. Солнечные пятна являются областями очень сильного магнитного поля, величина которого превышает величину магнитного поля Земли в тысячи раз. Чаще всего пятна формируются в виде двух близко расположенных групп, магнитное поле которых имеет разную полярность. Поле одной группы имеет положительную (или северную) полярность, а поле другой группы - отрицательную (или южную). Это поле наиболее сильное в самой темной части солнечного пятна - его тени. Линии поля здесь уходят в поверхность Солнца почти вертикально. В более светлой части пятна (его полутени) поле имеет меньшую величину, и его линии расположены более горизонтально. Солнечные пятна представляют огромный интерес для исследования, поскольку являются областями самых мощных солнечных вспышек, оказывающих наиболее сильное влияние на Землю.

4). Вращение Солнца

Солнце вращается вокруг своей оси примерно за 27 дней. Это вращение было впервые обнаружено по движению солнечных пятен на фотосфере. В нашем северном полушарии это движение происходит слева направо. Сторона Солнца, где пятна появляются из-за края фотосферы называется восточной, а сторона, где пятна заходят - западной.

Так как Солнце не твердое тело, а плазменный шар, то его вращение происходит иначе, чем вращение Земли и планет. Экваториальные области Солнца вращаются заметно быстрее полярных областей и совершают полный оборот примерно за 24 дня, тогда как полярные области - более чем за 30. Такой характер вращения называется дифференциальным. Нам еще предстоит понять причины такого движения, которые в настоящее время остаются загадкой.

Кинематографический принцип

Для доказательства вращения солнца мне пришлось изучить кинематографический принцип.

Кинематографический принцип — при демонстрации последовательных неподвижных кадров, несущих изображение объекта, при определенной скорости возникает иллюзия движения объекта.

Приложение№4

Кинематографический принцип лежит в основе записи и воспроизведения движущегося изображения (кинематографа, телевидения и т.п.).

Впервые принцип был публично продемонстрирован на киносеансе в 1895году.В образовании иллюзии движения участвуют зрительный анализатор и кора больших полушарий мозга. Зрение человека инерционно.

Инерция зрения — свойство глаза сохранять изображение в течение примерно 0,1 сек. Инерция зрения определяет скорость, с которой должны меняться кадры: время между кадрами должно быть меньше, чем время инерции зрения. Тогда возникнет эффект наложения двух последовательных кадров.

Например:

кинематограф (современный): скорость движения плёнки — 24 кадра/сек (время между кадрами \frac{1}{24} сек);

телевизионный стандарт (PAL/SECAM) — 25 кадров/сек (время между кадрами \frac{1}{25} сек);

американский телевизионный стандарт (NTSC) — 30 кадров/сек (время между кадрами \frac{1}{30} сек).

Фильм — это плод нашего воображения: на экране показывают неподвижные кадры; то, как объект двигался от положения на одном кадре к положению на следующем кадре, "придумывает" сам зритель, опираясь на собственный зрительный опыт.

Практическая часть

.

Вставил эти рисунки в программу Windows Movie Maker для быстрого просмотра.

Таким образом, я получил иллюзию движения Так как вращение солнца удалось доказать перемещением солнечных пятен, то я могу тоже доказать то, что Солнце вращается. Я решил, используя инерцию человеческого зрения, получить иллюзию движения солнца.

Я скопировал фотографии солнца за декабрь 2014 года .

Преобразовал картинки в рисункиСолнца. Это и стало доказательством движения самого Солнца

Заключение.

При выполнении этой работы я узнал много нового и интересного о нашей звезде Солнце, заинтересовался астрономией.

Познакомился с принципом создания кино. Изучил историю кинематографа.

Познакомился с научными методами познания природы и связью физики с другими науками (с информатикой). Ведь благодаря компьютерной программе и данных космического телескопа я создал свой видеоролик, который доказывает вращение солнца.

Это моя первая исследовательская работа. Но на этом я не собираюсь останавливаться и планирую продолжить свою работу, ведь впереди еще так много интересного.

Литература

https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%B8%D0%BD%D0%B5%D0%BC%D0%B0%D1%82%D0%BE%D0%B3%D1%80%D0%B0%D1%84%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B8%D0%B9_%D0%BF%D1%80%D0%B8%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BF

http://www.tesis.lebedev.ru/sun_vocabulary.html?topic=3&news_id=120

http://www.tesis.lebedev.ru/sun_pictures.html

http://www.tesis.lebedev.ru/show_img.php?did=0&url=/files/Image/sunturn.gif

Приложения

Приложение №1

Приложение №2

Приложение №3

Приложение №4

Приложение №5