Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение - лицей г.Татарска

Исследовательская работа

Туманности

Автор:

Пронченко Анастасия

ученица 10 класса

Руководитель:

Акентьев В.И.

учитель астрономии

Татарск

2019

Содержание:

I Введение…………………………………………………………………3

Актуальность темы……………………………………………………….3

II Основная часть

1. Туманность – что это? ……………………………………………….. 5

2. Происхождение туманностей. Их основные типы ……………….….5

2.1 Эмиссионная (Диффузная) туманность…………………………..5

2.2 Отражательная туманность………………………………………..6

2.3 Темная туманность…………………………………………………6

2.4 Планетарная туманность…………………………………………..6

2.5 Остаток сверхновой звезды………………………………………..7

3. Формирование туманностей……………………………………………7 4. Исследование «Туманности» …… ……………………………………7

5. Моделирование туманности Ориона…………………………………...8

III Заключение………………………………………………………………9

Список использованных источников………………………………………10

Приложение …………………………………………………………………11

I.Введение

Актуальность темы

XX век — век рождения современной космологии. Космология - наука о происхождении вселенной. Она возникает в начале века и по мере развития вбирает в себя все новейшие достижения, такие как технологии постройки больших телескопов. Я считаю, что знания в этой области необходимы каждому человеку, ведь мы живём в век развития технологий, освоения космоса. Человек уже был на Луне. Возможно, вскоре нам придётся покинуть нашу родную планету из-за космической угрозы или проблем с экологией. Поэтому тема космоса сейчас очень актуальна.

Для людей далекого прошлого Вселенная была если и не всегда безопасным, но и все же устойчивым миром, созданным единственно для удобства рода человеческого. Едва ли человек тогда сомневался, что его обитель — Земля — занимает главенствующее, центральное положение, тогда как Солнце оправдывает свое существование, снабжая человечество светом и теплом. Сверкающие звезды, прикрепленные к вращающейся небесной сфере, рассматривались как элементы космической мозаики, предназначенной для украшения ночи.

Вполне естественно было также, что детали небесного пейзажа стали отождествляться с героями мифологии; это отождествление сохранилось до нашего времени в виде названий групп звезд или созвездий. С течением времени легенды, отражающие самые первые попытки установить свое место в окружающем мире, сменились объективными исследованиями неба.

Вселенная — это сокровищница, полная открытий, причем каждый новый серьезный вклад в совокупности уже известных сведений ведет к возникновению множества новых нерешенных вопросов, что еще более усиливает интерес к погоне за новыми фактами. Загадки будут, вероятно, возникать до тех пор, пока существуют люди, способные их разгадать.

В ходе истории были открыты объекты всевозможных видов — не только одиночные звезды, но также облака из газа и диффузного вещества. Эти облака, видимые невооруженным или вооруженным глазом через мощный телескоп, представляют собой туманности. О них мы сегодня и поговорим.

Теоретическая значимость исследовательской работы заключается в том, чтобы обобщить теоретические представления о туманностях среди подростков.

Цель: изучение туманностей

Задачи:

1. Раскрыть содержание понятия «Туманность»;2. Изучить состав туманностей;3. Изучить типологию туманностей;4. Провести тестирование по теме «Туманности» среди одноклассников;5. Создать макет туманности;

Гипотезы:

1. Туманности состоят только из газов;2. Мои одноклассники хорошо осведомлены по теме «Туманности»;

Методы исследования:

1. Теоретические: теоретический анализ литературных источников и материалов сети Internet

2. Экспериментально-теоретические: моделирование3. Эмпирические: тестирование по теме «Туманности» среди учащихся 11

класса

Область исследования: астрономия

Предмет исследования: туманности

Объект исследования: космос

II Основная часть

1.Туманность – что это?

Само слово туманность происходит с латинского «nebula», что означает «облако». По сути, это пылевое и газовое облако, обеспечивающее идеальные условия для звездного рождения или смерти. Эти небесные диковинки освещаются внутренними или соседними звездами.

Они красивы, величественны, завораживающие и несмотря на то, что их очень сложно обнаружить в телескоп, любители наблюдений уделяют немало времени на их поиски. Они уникальны, каждая не похожа на другую. Размеры в пространстве сравнительно небольшие и удалены от нас на небольшие расстояния (с точки зрения астрономических величин). Состоят они из космической пыли, газов (преимущественно из водорода — 90% и гелия — 9,9%) и плазмы.

Туманности вмещают удивительные скопления звезд, пыли и газа, которые часто влияют на их форму. Конечно, понадобится хороший телескоп, чтобы получить качественные снимки. Палитра красок проявляется лишь на длинных экспозициях, демонстрируя водород (розовый), гелий (синий), азот (красный) и кислород (сине-зеленый).

Однако, существуют туманности, лишённые звезд , и слишком плотные, чтобы пропускать свет. Их называют « темными». [1-3, стр.:10]

2.Происхождение туманностей. Их Основные типы.

Происхождение туманностей

Диффузные и планетарные туманности имеют разное происхождение. Диффузные всегда находятся в областях звездообразования – как правило, в спиральных рукавах галактик. Обычно они связаны с крупными и холодными газопылевыми облаками, в которых формируются звезды. Яркая диффузная туманность – это кусок такого облака, разогретый родившейся поблизости горячей массивной звездой.

Планетарные же, это остаток звезды, выброшенный в открытый космос при её смерти. Таким образом, планетарные туманности выбрасываются их центральными звездами, тогда как диффузные туманности типа Туманности Ориона – это вещество, которое осталось неиспользованным в процессе формирования звезд. [4, стр.:10]Основные типы туманностей

2.1 Эмиссионная (Диффузная) туманность

Это газовое облако высокой температуры. Звезды дают подсветку атомов облака УФ-излучением. Так как они попадают затем на более низкий энергетический уровень, то происходит излучение, напоминающее процесс появления неонового света – туманность начинает светиться. Водород наполняет их красным цветом, дополнительные оттенки (синего и зеленого цветов) могут производить атомы

других элементов. Хотя самым распространенным практически всегда остается водород. Примером служит туманность Ориона (M42). (см. Приложение 1) [1,2,4-6, стр.:10]

2.2 Отражательная туманность

Её отличие от эмиссионной в следующем – от неё не исходит собственная радиация. Это пыле-газовое облако способствует лишь отражению световой энергии соседних туманностей или группы из нескольких звезд. Чаще всего располагается в местах образования звезд. Наличие синеватого оттенка достигается рассеянным светом, ведь именно синий может рассеиваться максимально эффективно. (см. Приложение 1) [1,2,4,5,7, стр.:10] .Отличным примером служит туманность «Голова Ведьмы»

2.3 Темная туманность

Такая туманность возникает из-за перекрытия света от объектов, расположенных за нею. Это облако межзвёздной пыли. По составу она практически идентична предыдущей отражающей туманности, отличается лишь расположением источника света.

Как правило, тёмная туманность наблюдается вместе с отражательной или диффузной. Отличный пример на фотографии ниже  «Конская голова» — здесь тёмная область перекрывает свет от диффузной туманности за нею гораздо большего размера. В любительский телескоп такие туманности будет крайне сложно или почти невозможно увидеть. Однако, в радиодиапазоне и инфракрасном такие туманности активно излучают электромагнитные волны. (см. Приложение 1)

Первым астрономом, который сфотографировал, а затем каталогизировал этот вид туманностей, был Эдвард Барнард . Грандиозная работа, проделанная им более 100 лет назад , легла в основу каталога темных туманностей, видимых из северного полушария, носящего его имя. [9, стр.:10]

2.4 Планетарная туманность

Пожалуй, самый красивый тип туманностей. Как правило, такая туманность является результатом конца жизнедеятельности звезды, т.е. её взрыв и разброс в космическое пространство газа. Несмотря на то, что взрывается звезда, её называют планетарной. Это связано с тем, что при наблюдении данные туманности выглядят как планеты. Большинство из них имеют круглую или овальную форму. Оболочка газа, которая расположена внутри, освещается остатками самой звезды (см. Приложение 1) [1,2,4,5, стр.:10] Отличным примером служит туманность «Кольцо».

2.5 Остаток сверхновой звезды

Сверхновая звезда — это резкое возрастание яркости звезды в результате её взрыва и выброса огромного количества энергии во внешнюю космическую среду.

По своей сути и составу они очень напоминают планетарные туманности. В результате такого взрыва в центре образуется нейтронная звезда или чёрная дыра. Температура газа вследствие столкновения веществ может достигать сотни тысяч градусов, в связи с чем она становится источником рентгеновского излучения.

На фотографии ниже («Крабовидная туманность») показан отличный пример взрыва звезды, у которой выброшенный газ ещё не смешался с межзвёздным веществом. (см. Приложение 1) [1,2,4,5, стр.:10]

3.Формирование туманностей

Туманность появляется, когда частички ISM (межзвездной среда, заполняющая межзвездное пространство) подвергаются гравитационному коллапсу. Из-за обоюдного гравитационного влияния материя сближается и создает участки с большей плотностью. В центре могут формироваться звезды, чье ультрафиолетовое ионизирующее излучение делает так, что окружающий газ приобретает видимость на оптических длинах волн. [7,стр.:10] Планетарная туманность «Бабочка» (см. Приложение 1) [1,8,стр.:10]

4. Исследование «Туманности»

Цель исследования: узнать, насколько много мои одноклассники знают о туманностях

Оборудование: принтер, информация сети Internet, компьютер

Ход работы:

1. Составила тест в программе Microsoft Office Word 2007, содержащий следующие вопросы и варианты ответов: (см. Приложение 2)

2. Провела тестирование среди 10 одноклассников. Результаты тестирования занесла в таблицу: (см. Приложение 3)

Вывод: Среди моих одноклассников нет людей, чьи знания о туманностях крайне малы. 3/10 людей набрали максимальный балл в тесте. Большинство из людей, проходивших тест имеют результат выше среднего. Самым сложным оказался вопрос №2.

5. Моделирование. Создание модели туманности Ориона

Цель: понять, как устроена туманность, какова её структура, внутреннее строение, взаимодействие её элементов.

Оборудование: полиэтиленовые пакеты различных цветов, прозрачный контейнер, клей-пистолет, прозрачная новогодняя гирлянда, батарейки, тарелка небольшого диаметра, свеча, спички, фотография туманности Ориона.

Ход работы:

1. Из полиэтиленовых пакетов скатала маленький шар, распустив некоторые участки для того, чтобы они приняли форму, похожую на форму туманности на фотографии. Зажгла свечу спичками и подержала лепестки пакета над пламенем, чтобы придать им волнистую форму (см. Приложение 4).

2. С помощью тарелки сформировала из пакетов полусферу. Так же , как в пункте 1 , придала торчащим элементам пакета волнистую форму (см. Приложение 4).

3. С помощью клея-пистолета соединила шар и полусферу (см. Приложение 4). 4. Воткнула лампочки от гирлянды между слоями полусферы и шара, закрепила

их клеем (см. Приложение 4).5. На дно контейнера поместила коробку с батарейками от гирлянды и

получившуюся туманность. Закрыла контейнер крышкой (см. Приложение 4).

Вывод : сделала модель туманности Ориона на основе научных данных.

III Заключение

Звездные скопления и туманности представляют нам удивительную картину неба.

Ученые предполагают, что Вселенная сильно запылена. К сожалению, обнаружить облака диффузного вещества можно только в том случае, когда они освещаются лучами звезд (газовые туманности) или когда закрывают от глаз астрономов известные звездные объекты. На сегодняшний день описано не более 0.05% всех газовых и пылевых облаков, существование которых вполне возможно, если исходить из современных представлений о распределении вещества во Вселенной. Понятно, что поиск туманностей ведется исключительно в пределах нашей Галактики. В других звездных системах непременно существуют туманности из диффузного вещества, но обнаружить их при нынешнем уровне техники невозможно.

Первая гипотеза неверна, т.к. туманности состоят не только из газов, но и из космической пыли и плазмы.

Вторая гипотеза верна, т.к. мои одноклассники хорошо осведомлены по теме «Туманности».

Список использованных источников:

Книги с одним автором:

1. Коротцев О.Н. Астрономия для всех./ О.Н. Коротцев. - Санкт-Петербург: Издательский дом «Азбука-классика», 2008. – 384 с.

2. Маран С.П. Астрономия для «чайников». : Пер. с англ.- М./ Стивен Маран. : Издательский дом «Вильямс», 2004. – 256 с. : ил. – Парал. тит. англ.

Электронные ресурсы:

3. https://v-kosmose.com/tumannosti/ 4. https://pikabu.ru/story/tipyi_tumannostey_i_ikh_proiskhozhdenie_6311541?

cid=1271363005. https://2i.by/tymannosti/ 6. https://yandex.ru/collections/card/5a8045b0c75bad56c2aefb21/ 7. https://v-kosmose.com/tumannosti/ 8. http://horizoncrossing.com/2015/10/22/butterfly-2/?lang=de 9. https://www.realsky.ru/articles/book/whatobserve/%D1%82%D1%91%D0%BC

%D0%BD%D1%8B%D0%B5-%D1%82%D1%83%D0%BC%D0%B0%D0%BD%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8-%D0%B8-%D0%BA%D0%B0%D0%BA-%D0%B8%D1%85-%D0%BD%D0%B0%D0%B1%D0%BB%D1%8E%D0%B4%D0%B0%D1%82%D1%8C-r35/

Приложение 1: Фотографии туманностей

1. Туманность Ориона [4, стр.:13]

2. Туманность « Голова ведьмы»

3. Туманность «Конская голова»

Приложение 1: Фотографии туманностей

4. Туманность « Кольцо »

5. Крабовидная туманность

6. Туманность « Бабочка»

Приложение 2: Вопросы теста

■ Как называется эта туманность?

Варианты ответа:

А) Голова Черепахи

В)Голова КоняГ)Голова Ведьмы

■ Как называется туманность, изображенная на рисунке?

А) Кошачий глаз

Б) Кольцо

В) Полумесяц

■ Из чего состоят туманности?

А) Из обломков планет

Б) Из космической пыли, газов и плазмы

В) Из газов

■ Сколько существует типов туманностей?

А) 3

Б) 7

В) 5

Приложение 2: Вопросы теста

■ Данная туманность называется…

А) Рука Бога

Б) Туманность Орла В)Туманность Пеликан

[7, стр.:]

■ В каком созвездии находится туманность Ориона?

А) Андромеда

Б) ЛевВ) Орион

■ Какую туманность можно увидеть невооруженным глазом?

А) Туманность Орла

Б) Туманность Андромеды

В) Кошачий глаз

Приложение 3 : Результаты тестирования Таблица1:

Диаграмма 1:

Приложение 4 : Модель туманности Ориона

1. Шаг 1

2. Шаг 2

Приложение 4 : Модель туманности Ориона

3. Шаги 3-5