Строение солнечной системы для детей: как интересно рассказать о космосе и планетах

Строение Солнца

Схема структуры Солнца. Изображение: Pbroks13 / Wikimedia Commons1-Ядро; 2-Зона лучистого переноса; 3-Зона конвективного переноса; 4-Фотосфера; 5-Хромосфера; 6-Корона; 7-Солнечные пятна; 8-Гранулы; 9-Протуберанец

Конечно, у Солнца, состоящего из газов, нет привычной нам твердой поверхности. Значительную ее часть составляет атмосфера, которая по мере движения к центру светила уплотняется. Тем не менее принято выделять 6 «слоев», из которых состоит звезда. Три из них являются внутренними, а следующие три образуют солнечную атмосферу.

Внутреннее строение Солнца

Внутренняя структура нашей звезды включает следующие слои:

Ядро

В центре светила располагается ядро. Именно в этой области идут термоядерные реакции. Радиус ядра оценивается в 150 тыс. км. Температура здесь не опускается ниже 13,5 млн градусов, а давление доходит до 200 млрд атм. Из-за этого вещество здесь находится в крайне плотном состоянии. Его плотность составляет 150 г/куб. см. Это в 7,5 раз выше плотности золота. Именно такие условия необходимы для протекания термоядерных реакций. Надо понимать, что именно в ядре вырабатывается энергия, которую и излучает Солнце. Все остальные области звезды лишь обогреваются ядром, но сами ее не вырабатывают.

Зона лучистого переноса

Над ядром располагается зона радиации, которую также именуют зоной лучистого переноса. Ее внешняя граница проходит по сфере радиусом 490 тыс. км. Температура постепенно падает от отметки в 7 млн градусов на границе с ядром до 2 млн градусов у внешней границы. Также и плотность вещества снижается с 20 до 0,2 г/куб. см. Тем не менее из-за высокой плотности атомы водорода не могут двигаться. То есть если при нагреве, например, воды ее теплые слои поднимаются на поверхность, перенося туда тепло, то здесь такой механизм не работает – вещество остается неподвижным. Единственный способ энергии пробраться через зону радиации – это длительная цепочка поглощений и излучений фотонов атомами водорода. Из-за этого фотон, возникший при термоядерной реакции в ядре, в среднем «пробирается» наружу через зону радиации примерно 170 тыс. лет!

Зона конвективного переноса

Выше располагается зона конвективного переноса толщиной 200 тыс. км. Здесь плотность уже невысока, и вещество активно перемешивается – нагретые газы поднимаются наверх, отдают тепло, остывают и снова погружаются вниз. Скорость газовых потоков может достигать 6 км/с. Именно это движение порождает магнитное поле Солнца. Температура на поверхности падает до 6000° С, а плотность на три порядка ниже плотности земной атмосферы.

Атмосфера

Атмосфера Солнца состоит из следующих слоев:

Фотосфера

Нижний слой атмосферы называют фотосферой. Именно она излучает тот свет, который согревает планеты Солнечной системы. Толщина фотосферы колеблется от 100 до 400 км. На внешней границе фотосферы температура падает до 4700° С.

Хромосфера

Над фотосферой располагается хромосфера – слой толщиной около 2000 км. Её яркость очень мала, поэтому с Земли её можно наблюдать довольно сложно. Удобнее всего это делать во время солнечных затмений. Она имеет специфический красный оттенок. В хромосфере можно наблюдать спикулы – столбы плазмы, выбрасываемые из нижних слоев хромосферы. Время существования одной спикулы не превышает 10 минут, а длина доходит до 20 тыс. км. Одновременно в хромосфере находится около миллиона спикул. Интересно, что с увеличением высоты температура хромосферы не падает, а растет, и на верхней границе может доходить до 20 000° С.

Корона

Верхний слой атмосферы называется короной. Ее верхняя граница до сих пор четко не определена. Вещество в ней крайне разрежено, однако температура в ней может достигать нескольких миллионов градусов. На сегодня ученым не удалось полностью объяснить, за счет каких механизмов солнечная корона разогревается до такой температуры. В короне можно наблюдать протуберанцы – выбросы солнечного вещества, чья высота над поверхностью звезды может достигать 1,7 млн км.

Внутренняя структура и атмосфера Солнца — для детей

Следует объяснить для самых маленьких, что у любого объекта можно выделить определенные зоны. Внутренняя часть представлена ядром, радиационным и конвективным уровнями. Картинка Солнца для детей предоставляет схему состава и строения звезды.

1/4 дистанции от центра к верхней части достается ядру. При, казалось бы, небольшом объеме (всего 2% от солнечного), оно в 15 раз превышает свинцовую плотность и занимает практически половину всей звездной массы. От ядра и до поверхности (70%) расположена радиационная зона (32% объема и 48% массы). Здесь распадается свет из ядра, так что дети должны знать, что фотону могут понадобиться миллионы лет, чтобы выбраться из этого участка.

Далее к поверхности подбирается конвекционный слой (66% объема и 2% массы). Здесь можно разглядеть множество «конвекционных ячеек» с вращающимся внутри газом. Можно выделить два главных типа: грануляционные (ширина 1000 км) и супергрануляционные (30000 км в диаметре).

Ребенку будет интересно узнать, что в атмосферу входят фотосфера, хромосфера, переходный участок и корона. Кроме всего прочего, есть также и солнечные ветра, выдувающие газ из короны.

На наиболее низком слое расположилась фотосфера. Свет, излучаемый ею, мы воспринимаем как привычные солнечные лучи. При толщине в 500 км значительная порция света приходит из самой низкой части слоя. Здесь температура может варьироваться от 6125°C внизу до 4125 °C вверху.

После нее идет хромосфера. Она намного раскаленнее (19725°C) и полностью состоит из заостренных формирований, достигающих 1000 км в длину и 10000 км в высоту. Далее на несколько тысяч километров расположилась переходная полоса. Корона нагревает ее и также сбрасывает большую часть ультрафиолетовых лучей.

Выше размещена супергорячая корона, состоящая из петель и потоков ионизированного газа. Ее температура достигает от полмиллиона до 6 миллионов градусов (иногда и превышает эту отметку, доходя до нескольких десятков, если случается вспышка). На короне есть вещество, которое распространяется в форме солнечных ветров.

Формирование Солнечной системы — для детей

Большинство исследователей согласны, что Солнечная система появилась из гигантского вращающегося газового и пыльного облака – солнечная туманность

Важно объяснить детям, что с нарастанием силы тяжести, она расширялась, ускоряла вращение и сплющивалась в форму диска. Большая часть материала сконцентрировалась в центре, чтобы создать главную звезду – Солнце

Остальной материал продолжал сталкиваться и объединяться, пока не стал кометами, астероидами, спутниками и планетами.

Дети должны знать, что солнечный ветер обладал такой мощью, что переместил легкие элементы (водород и гелий) с внутренних планет, оставив скалистые образования. Во внешних областях он ослаб, позволив сформироваться газовым гигантам.

Как были открыты первые астероиды

В самом начале ХІХ века на о. Сицилия в Палермо ученый-астроном из Италии Пиацци Джузеппе уже долгое время пытался составить каталог звезд, наблюдая их положение. И вот уже он заканчивал свою удивительную работу.

Первого января 1801 года астроном увидел в созвездии, именуемом «Близнецы», одну маленькую, еле заметную звезду, которую по неведомой причине он не вносил в свой каталог. Следующим вечером Джузеппе снова решил посмотреть на эту звездочку, но оказалось, что она поменяла свое местоположение на 4′ за прямым восхождением и приблизительно на 3′,5 за склонением. Сначала Пиацци подумал, что он ошибается, но следующая ночь доказала, что эта маленькая звезда все же медленно двигается по небу.

Астроном следил за этими перемещениями около шести недель, но наблюдения прервала его болезнь. Когда же Джузеппе преодолел болезнь и собрался снова изучать эту звезду, то уже не смог найти ее на небе. Позже эта новая планета получила название Церера. Современные данные указывают, что она – наибольший астероид из главного пояса астероидов, 970х930 километров размером, причем ещё и первый астероид открытый человечеством.

Между тем, еще один ученый Карл Гаусс создавал методы для возможности обрабатывать наблюдения в астрономии. Карл Фридрих определил, что между орбитами Юпитера и Марса находится орбита новой планеты. Ее полуось была приблизительно 2,8 а.е.. Именно эту планету астронавты пытались найти с тех времен, когда была обнаружена зависимость, определяющая закономерности в расположении планет на определенном расстоянии от Солнца. Эта зависимость носила название закона Тициуса-Боде.

Уже долгие годы эта маленькая планета скрывалась и пряталась от глаз ученых. Позже она стала называться Фаэтон. По сравнению с Церерой она была слишком маленькой.

В 1802 году, а точнее 28 марта, была обнаружена возле Цереры еще одна слабая планетка – Паллада. Ее неожиданно обнаружил Генрих Ольбрес. Так вот эта удивительная тезка Афины Паллады расположилась также на этом расстоянии от Солнца – 2,8 а.е.

На 1860 год на этом расстоянии было обнаружено 62 астероида. Через двадцать лет результаты превысили все ожидания – 211 астероидов. И с каждым годом таких находок становилось все больше.

Нейтронные звезды — объяснение для детей

Если ядро в центре сверхновой представляет 1.4-3 солнечных массы, то разрушение длится до тех пор, пока электроны и протоны не создадут нейтроны. Отсюда и начинается формирование нейтронной звезды. Это чрезвычайно плотные объекты с маленьким объемом, что порождает сильную гравитацию. Если она появилась в многократной звездной системе, то может собирать газ с соседних спутников.

Графическое представление нейтронной звезды

Кроме того, в них есть мощное магнитное поле, которые способно увеличивать скорость атомных частиц вокруг магнитных полюсов, из-за чего формируются сильные пучки излучения. Звезда вращается, и эти лучи словно прожектор разносятся в разные стороны. Если они регулярно попадают на Землю, то мы заметим импульсы, появляющиеся каждый раз, когда магнитный полюс проносится мимо линии визирования. В таком случае, нейтронную звезду называют пульсаром.

Сверхновые обходят нейтронные звезды или черные дыры

Если звезда достигла массы больше восьми солнечных, то обречена погибнуть и стать сверхновой

Важно объяснить детям, что это не просто рождение новой звезды. В предыдущей полностью взрывается ядро, что порождает образование железа

Когда оно появляется, то это означает, что звезда отдала всю энергию (более тяжелые элементы будут ее поглощать). У объекта больше нет возможности поддерживать свою массу, и железное ядро рушится. Проходит всего пара секунд, а ядро резко уменьшается, увеличивая температуру на миллион градусов и больше.

Внешние слои разрушаются вместе с ядром, отскакивают и разлетаются в стороны. Сверхновая – это потрясающее зрелище, так как в этот момент выделяется колоссальное количество энергии. Ее так много, что она способна на недели затмить всю галактику! В среднем такие вспышки происходят раз в 100 лет. Каждый год можно найти 25-50 появившихся сверхновых, но они расположены так далеко, что без телескопа этого не увидишь.

Ход упражнение:

Дети следуя инструкции педагога рисуют маршрут ракеты:

— Сначала ракета долетит до большой красной звезды, далее полетит к маленькой зеленой планете и т. п.

Один ребенок выполняет задание у доски.

Игра «Кто быстрее до Луны»

В игре принимают участие 2 ребенка, становятся напротив друг друга. У каждого в руках край ленты на палочке. В центре ленты символ Луны. По команде дети закручивают ленту на палочку. Кто быстрее, тот и выиграл. Проводится с 3-4 игроками.

Результат.

Вначале знания детей о космосе были поверхностными, полученные в основном из мультфильмов. Дети называли 1 – 2 планеты, 1 – 2 созвездия, не представляли, чем люди занимаются в космосе.

Дидактические игры о космосе помогли детям систематизировать знания о космическом пространстве,Солнечной системе, созвездиях, обогатить активный словарь за счет введения новых слов. Дети стали более компетентны, у них значительно расширился кругозор по этой теме.

Используемая литература.

1. Паникова Е. А., Инкина В. В. «Беседа о космосе»

2. ДонинаО. И., ХамидулинаЛ. А. «Путешествие по Вселенной…»

3. Гризик Т. И. «Познаю мир»

4. Бондаренко Т. М. «Экологические занятия»

5. Павлова Л. Ю. «Сборник дидактических игр по ознакомлению с окружающим миром»

6. Венгер А. А. «Воспитание сенсорной культуры ребёнка»

Книги для детей на тему космоса

  1. “Удивительное звездное небо. Атлас с наклейками”, С. Андреев;
  2. “Открываем космос”, Мортон Дженкинс;
  3. “Профессор Астрокот и его путешествие в космос”, Доминик Воллиман и Бен Ньюман;
  4. “Космос”, Д. Костюков, З.Сурова;
  5. “Увлекательная астрономия”, Е.Качур;
  6. Серия “Твоя первая энциклопедия”, книга “Чудесная планета”, издательство “Махаон”;
  7. Серия “Самая первая энциклопедия”, книга “Планета Земля”, издательство “Росмэн”;
  8. “Моя первая книга о космосе”, К. Порцевский, М. Лукъянов;
  9. “Звезды и планеты. Энциклопедия для детей”, Э. Прати;
  10. “Необыкновенные приключения Пети в космосе”, А. Иванов, В. Мерзленко.

Как представить планеты?

Астрономия – наука серьезная, интересна она не каждому, поскольку состав планет, свойства красных карликов и черных дыр увлекательны порой только благодаря научной фантастике. И поэтому родителям придется нелегко. С одной стороны, нужно предоставить правдивую информацию, для чего следует быть подкованным самому. С другой – не быть излишне серьезным и скучным, иначе ребенок очень быстро утратит интерес.

Есть несколько хитростей, которые позволят найти «золотую середину»:

Составить презентацию, на которой присутствует текст и фото

Это поможет не упустить важного и не перегрузить ребенка лишним.
Использовать картинки, плакаты, карточки – всевозможные наглядные пособия. Это позволит малышу наглядно представлять непростые реалии

Действительно, лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать.
Вместе с ребенком можно создать модель галактики.

Это может быть рисунок. Например, мама рисует в центре листа Солнце и параллельно с этим рассказывает, что эта звезда – источник тепла и света, вокруг нее вращаются все планеты нашей галактики. Желательно пояснить ребенку, что Солнце – это не желтый круг с лучиками, как его обычно изображают младшие дошкольники, а небесное тело, состоящее из двух газов – гелия и водорода. Ребенку интересно будет узнать, что человечество еще очень мало изучило это важнейшее для нас светило, поскольку из-за высокой температуры подлететь к Солнцу невозможно.

Аналогичным образом рисуется Меркурий, который гораздо меньше главной звезды. Для наглядности стоит изобразить и орбиту, по которой планета вращается вокруг Солнца. Затем на лист наносятся и другие небесные тела.

Если нет желания рисовать – планетарную модель можно слепить из пластилина, выложить из цветных элементов мозаики, сшить. Главное – чтобы ребенку было интересно, чтобы он задавал вопросы, стремился узнать больше.

Может возникнуть ситуация, когда мама или папа не знают, что ответить на «каверзный» вопрос малыша. В этом случае нужно взять паузу, сообщить, что на эту тему «мы непременно поговорим завтра». Подготовившись, следует ответить. Нельзя забывать детские вопросы или радоваться тому, что ребенок не переспрашивает и, видимо, сам забыл. Такой подход уничтожает здоровое любопытство и желание познавать мир.

Как рассказывать

Учитывая особенности детского возраста, очень важно сделать рассказ простым и эффектным. Для этого можно использовать наглядные опыты

Примеры таких опытов мы описываем ниже. Так, ребенку будет гораздо проще познакомиться с непростыми для него тематическими понятиями.

Сегодня родителям предлагается большое количество тематических материалов, которые также можно использовать в своем рассказе. 

Дети дошкольного возраста отлично усваивают информацию, поданную в игровой форме, в форме сказки или стихотворения.

И если вам удастся очаровать детское воображение, возможно, ребенок не только заинтересуется астрономией, но и полюбит эту науку. 

Впервые рассказывая ребенку о космосе, подумайте о том, что может быть, будучи уже взрослым человеком, посмотрев на звезды, он вспомнит ваши занятия и улыбнется.

ЧТО ИЗУЧАЕТ АСТРОНОМИЯ

Астрономией называют науку, которая изучает все, что находится во Вселенной. Новую информацию о Вселенной получают, в том числе, и во время астрономических наблюдений.

Астрономические наблюдения проводят в обсерваториях. Обсерваторией называют специальное место или сооружение, где установлены приборы, с помощью которых учёные изучают звёзды, планеты и другие космические тела. Слово «обсерватория» переводится с английского как «наблюдение». В обсерваториях работают астрономы – это учёные, которые изучают Вселенную и её законы. Общая часть в словах «астрономия», «астроном» – «астро», в переводе на русский язык означает звезда.

Одна из самых древних обсерваторий, сооруженных людьми, – Стоунхендж, расположенный в Англии. Огромные валуны Стоунхенджа сложены так, чтобы можно было точно наблюдать движение Солнце в дни весеннего и осеннего равноденствий.

Древние жители Вавилона, Египта и Центральной Америки в качестве обсерваторий использовали пирамиды. Их основания сориентированы по сторонам света. Астрономические наблюдения в древнем мире проводили для того, чтобы точнее узнать время начала весны или зимы. На основании астрономических наблюдений жрецы составляли календари. Древние мореплаватели с помощью астрономических наблюдений могли определить свое местонахождение.

В Средние века во всех странах мира обсерватория считалась признаком образованности и богатства королевского двора. Самые известные астрономы Средневековья трудились на службе у ханов, герцогов и королей.

Астрономы наблюдают небесные тела с помощью специального прибора под названием телескоп. Это слово происходит от греческих слов «далеко» и «смотрю».

Телескоп увеличивает изображение далёкой планеты, словно приближает ее к глазу астронома. Первый телескоп соорудил итальянец Галилео Галилей 400 лет назад.

Астрономические наблюдения обычно проводят ночью. Для их проведения необходимо, чтобы на большом расстоянии вокруг обсерватории было темно, например, не было огней большого города. Тогда в телескоп можно рассмотреть даже очень слабые и далёкие небесные объекты.

Современные обсерватории строят высоко в горах, далеко от заселённых территорий. Перед тем, как строить новую обсерваторию, астрономы долго наблюдают за астроклиматом – так называют сочетание погодных и климатических условий, пригодных для работы обсерватории. Желательно, чтобы в выбранной местности на протяжении года было как можно больше ясных ночей.

Телескопы в обсерваториях стоят в специальных домиках. Сложные механизмы, управляемые компьютерами, позволяют даже большой и тяжёлый телескоп легко направить в любую точку небосвода.

Самые лучшие снимки звёздного неба получают на тех телескопах, над которыми находится самый тонкий слой воздушной оболочки Земли – атмосферы. Поэтому обсерватория есть и за пределами атмосферы – это автоматические космические станции. Такой телескоп, конечно, размещен уже не в домике, а в специальном космическом аппарате. Иногда космические наблюдения проводят космонавты, которые работают на Международной космической станции.

Ответь на вопросы и выполни задания:

1. Почему нельзя построить обсерваторию в самой глуши темного леса? (Ветви деревьев будут закрывать небосвод от наблюдателя.)

2. Какие ещё слова, кроме слова телескоп, ты знаешь с частичкой «теле-»? (телефон, телевизор, телефильм).

3. Нарисуй картинку с домиком для телескопа. Почему над входом в этот домик не может гореть фонарь? (Фонарь своим светом будет мешать астрономам наблюдать звёзды, потому что свет звезд слабее света фонаря.)

Отгадай загадки:

Стоит на горке круглый дом,

Не видно ночью света в нём.

За роем звёзд в полночный час

Следит неутомимый глаз.

(Обсерватория)

В него рассмотришь без труда

Далекий лес и города,

Планеты, звезды, край небес

И множество других чудес.

(Телескоп)

Звезды все наперечет

Знает мудрый…

Перечень наиболее интересных фактов

Мы живем на планете и думаем, что Земля равноправный член Солнечной системы. Реальность такова, что масса центральной звезды составляет 99,8% от массы Солнечной системы. И большая часть, от оставшихся 0,2% приходит на Юпитер. Таким образом, масса Земли составляет сотые доли массы Солнечной системы.

Солнце на 74% состоит из водорода, и на 24% гелия. Оставшиеся 2% включает в себя небольшое количество железа, никеля, кислорода. Иными словами, Солнечная система в основном состоит из водорода.

Мы знаем, что существуют удивительно большие и яркие звезды, например Сириус или Бетельгейзе. Но они находятся невероятно далеко. Наше собственное светило является относительно яркой звездой. Если бы вы могли взять 50 ближайших звезд в радиусе 17 световых лет от Земли, то она будет 4-й по яркости звездой.

Его диаметр в 109 раз больше Земного, внутри него могли бы поместиться 1300 тысяч Земель. Но существуют гораздо большие звезды, чей диаметр почти достиг бы орбиты Сатурна, если бы звезда была помещена внутрь Солнечной системы.

Астрономы считают, что наша звезда образовалось около 4590 миллионов лет назад. Примерно через 5 миллиардов лет оно войдет в стадию красного гиганта, и раздуется, затем, сбросив внешние слои, превратится в белый карлик.

Хотя наше светило и выглядит как горящий огненный шар, но на самом деле, имеет внутреннюю структуру поделенную на слои. Видимая поверхность, называется фотосфера, она нагрета до температуры около 6000 градусов по Кельвину. Под ней находится зона конвекции, где тепло медленно движется от центра к поверхности, а охлажденное звездное вещество падает вниз. Эта область начинается на расстоянии 70% радиуса. Под зоной конвекции находится радиационный пояс. В этой зоне, тепло передается через излучение. Ядро простирается от центра на расстояние в 0,2 солнечных радиусов. Это место, где температура достигает 13,6 млн градусов Кельвина, и молекулы водорода сливаются в гелий.

Солнце на самом деле медленно нагревается. Оно становится на 10% ярче каждый миллиард лет. В течение всего миллиарда лет, жар будет настолько сильным, что жидкая вода не сможет существовать на поверхности Земли. Жизнь на Земле, исчезнет навсегда. Бактерии смогут жить под землей, но поверхность планеты будет выжженной и необитаемой. Через 7 миллиардов лет оно превратится в красного гиганта, и прежде чем оно расширится, Солнце притянет к себе Землю и уничтожает всю планету.

В отличие от планет, Солнце это огромная сфера из водорода. Из-за этого, различные части вращаются с разной скоростью. Вы можете видеть, насколько быстро вращается поверхность, путем отслеживания движения пятен по поверхности. Вращение на экваторе занимает 25 дней, в то время как на полюсах, полный оборот может занять 36 дней.

Поверхность имеет температуру 6000 градусов Кельвина. Но это гораздо меньше, чем температура атмосферы звезды. Над поверхностью имеется область атмосферы, — называемая хромосферой, ее температура может достигать 100,000 К. Еще более далекие области, называемые короной, достигают температуры 1 млн. К.

Самый известный космический корабль, посланный для наблюдений, запущен в декабре 1995 года и называется SOHO. SOHO постоянно наблюдает за нашим светилом. В 2006 году были запущены два аппарата миссии STEREO. Эти два корабля были разработаны, чтобы наблюдать за активностью с двух разных точек зрения, это дает трехмерные модели нашей звезды, и позволяет астрономам более точно прогнозировать космическую погоду.