Учреждение образования

“Белорусский государственный педагогический университет

имени Максима Танка”

"Утверждаю"

Проректор по учебной и информационно-аналитической работе

_

В.М. Зеленкевич

“ 30 ” августа 2007 г.

Программа по курсу “Астрономия” для специальности 1-02 05 04 – 01 “Физика. Математика” и 1 – 02 05 04 – 02 “Физика. Информатика” Факультет Физический Кафедра Методики преподавания Физики Курс V Семестр IX – X Лекции 48 часов Экзамен Х семестр УСРС 18 часов Практические занятия УСРС - Лабараторные занятия 40 часов Зачет IX семестр УСРС 4 часа Всего часов по 110 часов дисциплине 2007 г.

Рабочая программа составлена на основе базовой учебной программы по Астрономии, утвержденной Советом университета 21 января 2007 года Рабочая программа рассмотрена и рекомендована к утверждению на заседании кафедры методики преподавания физики “ 30 ” августа 2007 г.

Заведующий кафедрой И.М. Елисеева Одобрено и рекомендовано к утверждению Научно-методическим советом (методической комиссией) физического факультета “ 30 ” августа 2007 г.

Председатель совета _А.А. Луцевич Согласовано:

Декан физического факультета профессор _И.С. Ташлыков 1. Цели и задачи дисциплины, ее место в учебном процессе 1.1. Цели преподавания дисциплины Курс общей астрономии, соответственно учебному плану, разработанному на физическом факультете Белорусского государственного педагогического университета, изучается в IX и X семестрах. На освоение теоретического курса отводится 48 лекционных часов. Эта программа предназначена для формирования у студентов представления о строении космических тел, их систем и всей Вселенной в целом, изучения динамики идущих в ней эволюционных процессов. Значительное место в программе отводится раскрытию роли методов и инструментов астрономических исследований.

Основное внимание при изучении астрономии должно быть сконцентрировано на формировании у студентов научного мировоззрения. С этой целью материал планируется излагать в исторической последовательности, чтобы показать, как человек постепенно с помощью все более совершенных приборов, познает Космос.

Целью курса является подготовка будущего преподавателя для обучения астрономии в средних общеобразовательных учреждениях. В процессе изучения курса студенты должны овладеть знаниями об основных эксперименальных фактах, понятиях и законах астрономии – науки и астрономии как учебного предмета; о методах астрономических исследований и их роли в познании строения и динамики эволюционных процессов во Вселенной; освоить методику преподавания дисциплины в средних общеобразовательных учреждениях.

В ходе изучения материала необходимо опираться и постоянно использовать знания, полученные студентами в учреждениях, обеспечивающих получение среднего образования, и на данном этапе обучения.

При проведении лабораторных занятий необходимо выработать у студентов навыки грамотного изложения теоретического материала и умения выполнять задания. Лабораторный практикум по астрономии должен стать обязательным элементом для формирования у студентов образов и представлений, которые соответствуют рассматриваемым закономерностям, понимания сущности используемых методов измерений и исследований, умения осмыслить и оценить достоверность полученных результатов.

1.2. Задачи изучения дисциплины Задачи изучения курса "Астрономия" определяются совокупностью требований к знаниям и умениям специалиста, сформулированным в стандарте высшего образования по специальности 1 – 02 05 02 Физика; 1 – 04 – 01 Физика. Математика; 1 – 02 05 04 – 02 Физика. Информатика.

В соответствии со сказанным выше после изучения курса «Астрономия» студент должен знать:

– историю становления и развития астрономии, структуру, динамику и эволюцию методологических идей и взглядов на строение и развитие Вселенной;

– экспериментальные и теоретические методы научного и учебного астрофизического исследования;

– математический аппарат астрономии;

– методологию и мировоззренческий потенциал астрономии, ее философские и методологические основы и проблемы;

– основные цели и задачи практической астрономии;

– принципы работы приборов и оборудования для проведения астрофизических исследований;

– методику проведения астрономических наблюдений в средних общеобразовательных учреждениях;

– анализировать структуру, особенности и динамику развития астрономии;

– осуществлять научно-методологический анализ системы астрономических знаний;

– использовать научную, справочную и научно-популярную литературу по астрономии и истории ее развития в профессиональной деятельности;

– применять сведения из истории астрономии для решения задач обучения, развития и воспитания.

– применять в профессиональной деятельности методы математического и компьютерного моделирования астрофизических процессов;

– пользоваться астрономическими инструментами, астрономическими атласами, картами, ежегодниками;

– проводить простые наблюдения за объектами звездного неба.

1.3. Перечень дисциплин, освоение которых необходимо для изучения Для изучения курса "Астрономия" студентам необходимо освоить следующие дисциплины:

1. Школьный курс "Физика";

2. Курс "Общая физика";

3. Курс "Математический анализ";

Учет межпредметных связей при изучении курса «Астрономия» поможет решить задачу научно-теоретической и профессиональной подготовки будущих учителей физики и астрономии. Использование межпредметных связей будет содействовать применению приобретенных знаний студентами при изучении закономерностей, формированию тех умений, которые будут нужны им для дальнейшей успешной профессиональной работы.

2.1. Название тем, их содержание, объем в часах Введение (3 часа) Астрономия как наука и учебный предмет. Предмет астрономии, объекты изучения. Разделы астрономии: астрометрия, небесная механика, астрофизика, планетная, звездная астрономия, космология, космология. История возникновения и развития астрономии. Астрономия в Речи Посполитой и в Беларуси. Роль астрономии в формировании научного мировоззрения.

Основы сферической и практической астрономии (5 часов) Основные понятия о звездном небе. Созвездия, их количество и история возникновения. Суточное вращение звездного неба, понятие о небесной сфере. Основные точки, круги и системы координат на небесной сфере.

Высота полюса мира над горизонтом, высота светила в меридиане. Условия восхода и захода светил. Годовое движение Солнца. Эклиптика, эклиптическая система координат. Зодиак и зодиакальные созвездия.

Измерение времени, звездное время, истинное и среднее солнечное время.

Местное, поясное и сезонное время. Атомное и эфемеридное время, всемирное координированное время. Связь между разными системами счета времени. Календарь, принципы его построения и различные виды.

Григорианский и юлианский календари. Элементы сферической тригонометрии. Параллактический треугольник, соотношения между его элементами. Преобразования координат. Определение времени и азимута точек восхода и захода светил. Рефракция. Определение географических координат на земной поверхности. Общие принципы ориентирования на поверхности планет и в космическом пространстве. Определение формы и размеров Земли. Триангуляция.

Основы небесной механики и космонавтики (10 часов) Геоцентрическая и гелиоцентрическая системы мира и движение планет.

Представления разных народов о строении Вселенной. Системы Браге, Коперника, Бруно, Кеплера. Видимое движение планет и его объяснение.

Планетные конфигурации. Определение расстояний в границах Солнечной системы. Суточный и горизонтальный параллаксы, астрономическая единица. Доказательство обращения Земли вокруг Солнца. Звездная аберрация и годовой параллакс звезд. Движение Луны. Фазы Луны.

Синодический, сидерический, драконический месяцы. Затмения Солнца и Луны, условия их наступления и видимости. Сарос. История изучения затмений. Задача двух тел. Законы Кеплера. Элементы эллиптических орбит.

Эфемериды небесных тел. Алгоритм рассчета эфемерид Солнца, Луны и планет. Влияние масс небесных тел на их движение. Методы определения масс небесных тел. Гравитационные возмущения. Приливы и отливы.

Прецессия и нутация земной оси. Открытие новых планет. Понятие о задаче n тел. Ограниченная задача трех тел. Космические скорости. Проблема межзвездных перелетов.

Методы астрофизических исследований (4 часа) Яркость небесных объектов. Связь между яркостью объекта и его угловыми размерами и светимостью, которая образуется в месте наблюдения. Формула Погсона.

Шкалы звездных величин. Основы калориметрии. Астрономические инструменты. Оптические телескопы и радиотелескопы. Основные характеристики телескопов. Современные телескопы (новые технологии и методы). Интерферометры. Развитие волновой астрономии.

Астрономические наблюдения со стратосферных и космических обсерваторий. Инфракрасная, ультрафиолетовая, рентгеновская и гаммаастрономия. Понятие о методах нейтринной и гравитационно-волновой астрономии.

Физика планетной системы (12 часов) Система Земля-Луна и ее характеристика. Строение атмосферы Земли. Внутренее строение Земли.

Магнитное поле Земли и радиационные пояса. Рельеф Луны. Химический состав и физические условия на поверхности Луны. Перспективы освоения Луны человеком. Физические условия на поверхности Меркурия, Венеры, Марса: атмосфера, рельеф, внутреннее строение. Спутники Марса – Фобос и Деймос. Поиски жизни на Марсе и в Солнечной системе. Физические условия на Юпитере и Сатурне: атмосфера и рельеф планет-гигантов.

Спутники и кольца Юпитера и Сатурна. Физические условия на Уране и Нептуне: атмосфера и рельеф. Спутники и кольца Урана и Нептуна.

Карликовые планеты. Плутон и его спутник Харон. Малые тела Солнечной системы. Астероиды, кометы, метеоры и метеориты. Физические процессы в ядрах и хвостах комет. Происхождение комет, метеорные потоки, их связь с кометами. Наиболее известные кометы. Зодиакальный свет.

Физика Солнца (6 часов) Размеры, маса, светимость, средняя плотность, температура Солнца. Солнечная постоянная. Солнечный спектр, распределение энергии в нем. Атмосфера Солнца. Химический состав Солнечной атмосферы. Вращение Солнца. Фотосфера Солнца. Грануляция.

Внешние слои солнечной атмосферы: хромосфера и корона. Причины и механизм нагрева хромосферы и короны. Радиоизлучение и рентгеновское излучение Солнца. Внутреннее строение Солнца. Модель внутреннего строения Солнца. Активные образования в атмосфере Солнца: пятна, флоккулы, протуберанцы, вспышки. Общее магнитное поле Солнца.

Магнитное поле в области солнечных пятен. Солнечный ветер и магнитосфера Земли. Магнитосферы других планет. Цикличность солнечной активности и ее связь с явлениями на Земли. Влияние Солнца на живые организмы Земли.

Звезды (14 часов) Методы определения межзвездных расстояний.

Единицы расстояний – парсек и световой год, связь между ними. Основные характеристики звезд: температура, радиусы, светимости. Спектры и спектральная классификация звезд. Химический анализ атмосфер звезд.

Аномалии химического состава. Диограмма Герцшпрунга-Рассела. История возникновения и принципы построения. Основные группы звезд на диаграмме “спектр-светимость”: главная последовательность, сверхгиганты, гиганты, субкарлики, белые карлики. Классы светимости. Метод звездных параллаксов. Двойные и кратные звезды. Спектрально-двойные звезды.

Орбиты двойных звезд и методы определения их массы. Диаграммы “радиусмаса” и “маса-светимость”. Невидимые спутники звезд и проблема выявления планетных систем. Затменно-двойные звезды. Кривые блеска, определение орбит и физических характеристик коспонентов. Особенности строения тесных двойных систем. Переменные звезды. Классификация переменных по характеру переменности. Пульсирующие переменные.

Цефеиды. Связь между периодом и светимостью. Долгопериодические переменные. Неправильные переменные. Эруптивные переменные. Новые и Сверхновые звезды. Пульсары и нейтронные звезды. Гамма-всплески и галактические источники рентгеновских лучей. Условия существования материи в недрах звезд. Перенос энергии конвекцией и излучением.

Давление и температура в недрах звезд. Модели внутреннего строения звезд:

звезда главной последовательности, гигант, белый карлик, коричневый карлик. Эволюция звезд большой и малой массы. Эволюция Солнца. Понятие о теории пульсации. Особенности эволюции тесной двойной звездной системы. Механизм вспышки Новой.

Строение Галактики (2 часа) Млечный Путь и его составляющие.

Методы звездной статистики. Звездные скопления: шаровые и рассеянные.

Диаграмма “спектр-светимость” и оценка возраста. Звездные ассоциации.

Диффузная материя в Галактике. Поглощение света. Темные и светлые туманности. Планетарные туманности. Физические процессы в туманностях.

Галактические радиоисточники и остатки Сверхновых. Космические лучи.

Структура Галактики. Собственное движение и лучевые скорости звезд.

Пекулярные скорости звезд и Солнца в галактике. Вращение Галактики.

Звездное население и галактические подсистемы. Распределение водорода по радиоданным. Спиральная структура Галактики.

Внегалактическая астрономия (2 часа) Классификация галактик и их пространственное распределение. Неправильные, эллиптические и спиральные галактики. Взаимодействие галактик. Ядра галактик и их активность. Квазары. Проблема темного вещества. Скопления галактик.

Метагалактика.

Элементы космологии и космогонии (4 часа) Модели Вселенной.

Красное смещение в спектрах галактик. Постоянная Хаббла. Большой Взрыв и “горячая Вселенная”. Современные представления о строении и эволюции Вселенной. Роль теории относительности в космологии. Черные дыры.

Вещество и антивещество. Возникновение химических элементов.

Общие закономерности в строении Солнечной системы, современные представления о ее происхождении и эволюции.

Проблема существования внеземных цивилизаций, уровни их развития.

Космические коммуникации.

Организация астрономических наблюдений в средней школе ( часа) Методика изучения астрономии и планирование уроков. Планирование и оборудование астрономической площадки. Телескопы. Конструирование вспомогательных приборов и приспособлений для телескопов.

Приспособления для фотографирования светил в главном фокусе с окулярным увеличением. Ступеньчатый клиновой фотометр для фотометрических наблюдений Луны и планет. Электрофотометр.

Двухпризменный спектроскоп. Методика организации и проведения учебных наблюдений. Тематические наблюдения невооруженным глазом.

Тематические наблюдения биноклем и телескопом. Учебные астрономические наблюдения.

Студент согласно графику выполняет лабораторные работы.

№ 1. Основные элементы небесной сферы. Системы небесных координат ( часа) № 2. Звездные карты и справочники. Подвижная карта звездного неба ( часа) № 3. Изучение систем счета времени (4 часа) № 4. Видимое годовое движение Солнца и его следствия (4 часа) № 5. Законы Кеплера и конфигурации планет (4 часа) № 6. Исследование некоторых характеристик телескопов (4 часа) № 7. Спектры и светимости звезд (4 часа) № 8. Двойные и кратные звезды (4 часа) № 9. Собственное движение звезд (4 часа) № 10. Изучение рельефа Луны и галилеевых спутников Юпитера (4 часа) 1. Контрольный допуск к лабораторным работам (КД) 2.Сдача отчета по лабораторной работе (СО) 3. Зачет (З) 3. Учебно-методические материалы по дисциплине 3.1.Основная и дополнительная литература 3.1.1. Основная литература (ОЛ) 1. Галузо, И.В. Астрономия: Сборник разноуровневых заданий / И.В.

Галузо, В.А. Голубев, А.А. Шимбалев. – Минск: Юнипресс, 2005.

2. Голубев, В.А. Астрономия. Основные понятия и таблицы / В.А.

Голубев, И.В. Галузо, А.А. Шимбалев. – Минск: Аверсэв, 2005.

3. Галузо, И.В. Астрономия. Учебное пособие для 11 кл. / И.В. Галузо, В.А. Голубев, А.А. Шимбалев. – Минск, 2004.

4. Галузо, И.В. Астрономия. Планирование и методика проведения уроков / И.В. Галузо, В.А. Голубев, А.А. Шимбалев. – Минск: Аверсэв, 2004.

5. Кононович, Э.В. Курс общей астрономии / Э.В. Кононович, В.И.

Мороз. – М.: Эдиториал УРСС, 2004.

6. Левитан, Е.П. Дидактика астрономии / Е.П.Левитан. – М., 2004.

7. Шимбалев, А.А. Атлас созвездий / А.А.Шимбалев. – Минск: Харвест, 2003.

8. Шимбалев, А.А. Лабораторный практикум по астрономии / А.А.

Шимбалев, В.С. Гончар. – Минск: БГПУ, 2000.

Андрианов, Н.К. Астрономические наблюдения в школе / Н.К.Андрианов. – М., 1987.

Галузо И.В., Голубев В.А., Шимбалев А.А. Астраномия: Учебное пособие для учащихся 11-го кл. / И.В. Галузо, В.А. Голубев, А.А.

Шимбалев — Мн., 2003.

Галузо И.В., Голубев В.А., Шимбалев А.А. Астраномия. Планирование и методика проведения уроков / И.В. Галузо, В.А. Голубев, А.А.

Шимбалев — Мн., 2004.

Клищенко, А.П. Астрономия / А.П. Клищенко, В.И. Шупляк. – М.:

Новое знание, 2004.

Мартынов, Д.Я. Курс общей астрофизики / Д.Я.Мартынов. – М.: Наука, Шимбалев, А.А. Хрестоматия по астрономии / А.А. Шимбалев, И.В.

Галузо, В.А. Голубев. – Минск: Аверсэв, 2005.

3.1.3. Перечень наглядных и методических пособий:

1. Находятся в лаборатории астрономии, корп.2, комн.407.

2. Фотографии планет, Солнца, туманностей, звездных скоплений и галактик. Анимации различных процессов, происходящих во Вселенной. Находятся в планетарии, корп.2, комн.500.

3.1.4. Перечень материалов на электронных носителях:

1. Размещены в интранете физического факультета http://192.168.213.12/pfys/mpf/index.htm http://192.168.213.12/pfys/mpf/Mpf/Astronomija/index.htm 2. Размещены на сайте университета (Е-библиотека):

http://new.bspu.unibel.by// 1. Андрианов, Марленский. Школьная астрономическая обсерватория (djvu, 180 p., 1932 КВ, 10.7 КВ/р., 300dpi, Russian, OCR) 2. Цесевич В.П. Переменные звезды и их наблюдение (Наука, 1980) (djvu, 177 p., 2451 КВ, 13.8 КВ/р., 300dpi, Russian, OCR) 3. Колчинский И.Г., Корсунь А.А., Родригес М.Г. Астрономы. Биографический справочник (Наукова Думка, 1977 ) (djvu, 416 p., 7426 КВ, 17. КВ/р., 300dpi, Russian, OCR, cleaned) 4. Хокинг С. (Hawking) Черные дыры и молодые вселенные (2001) (djvu, 191 p., 1249 КВ, 6.5 КВ/р., 300dpi, Russian, OCR) 3.2. Перечень наглядных и других пособий, методических указаний по проведению учебных занятий, а также методических материалов к техническим средствам, используемым в учебном процессе 3.2.1. Иллюстрационные материалы для учебного телевиденья (УТ) 1. Планеты Солнечной системы 2. Звезда 3. Кометы – смертельный удар 4. Сверхмассивные черные дыры 3.2.2. Иллюстрационные материалы для диапроекции (ДП) Строение Солнечной системы Физическая природа планет Строение Солнца Строение Галактики Туманности и звездные скопления 3.2.3. Иллюстративный материал для демонстраций (Д) 1. Карта звездного неба 2. Диаграмма Герцшпрунга – Рэссела 3. Аппарат «Планетарий»

3.2.4. Тексты материалов для контроля знаний студентов 1.Тексты самостоятельной работы 2. Тесты по астрономии п/п Предмет астрономии, объекты развития изучения. Разделы астрономии: астрономии.

небе. Созвездия, их количество Параллактический Карты небесных координат.

системы координат на небесной координат. сферы. № 3. Изучение систем горизонтом, высота светила в времени и азимута меридиане. Условия восхода и точек восхода и движение Солнца. Эклиптика, Рефракция.

эклиптическая система Определение Измерение времени, звездное земной время, истинное и среднее поверхности.

солнечное время. Местное, Общие принципы поясное и сезонное время. ориентирования на Атомное и эфемеридное время, поверхности планет всемирное координированное и в космическом время. Связь между разными пространстве.

системами счета времени. Определение формы Календарь, принципы его и размеров Земли.

построения и различные виды. Триангуляция.

Григорианский и юлианский календари.

Основы небесной механики и космонавтики мира и движение планет.

Представления разных народов Системы Браге, Коперника, Бруно, Кеплера. Видимое конфигурации. Определение Солнечной системы. Суточный и горизонтальный параллаксы, астрономическая единица.

Доказательство обращения Земли вокруг Солнца. Звездная аберрация и годовой параллакс видимости. Сарос. История изучения затмений.

масс небесных тел на их Космические скодвижение. Методы определения рости. Проблема масс небесных тел. межзвездных переГравитационные возмущения. летов.

Приливы и отливы. Прецессия Открытие новых планет.

6 Методы астрофизических исследований между яркостью объекта и его образуется в месте наблюдения.

звездных величин. Основы калориметрии.

инструменты. Оптические тиро- медийная некоторых телескопы и радиотелескопы. вание. презента- характеристик методы). Интерферометры.

Развитие волновой астрономии.

Астрономические наблюдения космических обсерваторий.

Инфракрасная, ультрафиолетовая, рентгеновская и гаммаастрономия. Понятие о методах нейтринной и гравитационноволновой астрономии.

строение Земли. Магнитное поле Земли и радиационные Перспективы освоения Луны человеком.

Деймос. Поиски жизни на Марсе и в Солнечной системе.

Сатурна. Физические условия на Уране и Нептуне: атмосфера и рельеф. Спутники и кольца Урана и Нептуна.

комет. Происхождение комет, метеорные потоки, их связь с кометами. Наиболее известные кометы. Зодиакальный свет.

Физика Солнца Размеры, маса, Атмосфера Солнца. Мультисветимость, средняя плотность, Химический состав медийная распределение энергии в нем. рентгеновское Вращение Солнца. Фотосфера излучение Солнца.

Солнца. Грануляция. Внешние слои солнечной атмосферы:

хромосфера и корона. Причины хромосферы и короны.

Внутреннее строение Солнца. Тес- МультиМодель внутреннего строения тиро- медийная Солнца. Активные образования вание. презентав атмосфере Солнца: пятна, ция.

поле Солнца. Магнитное поле в Магнитосферы других планет.

активности и ее связь с явлениями на Земли. Влияние Солнца на живые организмы спектральная классификация атмосфер звезд. Аномалии химического состава.

возникновения и принципы Герцшпостроения. Основные группы прунгазвезд на диаграмме “спектр- Рассела.

последовательность, субкарлики, белые карлики.

Классы светимости. Метод звездных параллаксов.

Орбиты двойных звезд и методы определения их массы.

Диаграммы “радиус-маса” и “маса-светимость”. Невидимые спутники звезд и проблема выявления планетных систем.

Затменно-двойные звезды.

Кривые блеска, определение характеристик коспонентов.

Особенности строения тесных двойных систем.

Переменные звезды. МультиКлассификация переменных по медийная характеру переменности. презентаПульсирующие переменные. ция.

Долгопериодические переменные. Неправильные Сверхновые звезды. Пульсары и нейтронные звезды. Гаммавсплески и галактические последовательности, гигант, материи в недрах презентабелый карлик, коричневый звезд. Перенос ция.

Эволюция Солнца. Понятие о излучением.

звездной системы. Механизм недрах звезд.

вспышки Новой.

звездной статистики. Звездные звезд. Пекулярные ция. звезд “спектр-светимость” и оценка галактике.

возраста. Звездные ассоциации. Вращение Галактике. Поглощение света. Звездное население Темные и светлые туманности. и галактические Галактики.

астрономия галактик и их пространственное презентараспределение. Неправильные, ция.

эллиптические и спиральные галактики. Взаимодействие галактик. Ядра галактик и их активность. Квазары. Проблема темного вещества. Скопления галактик. Метагалактика.

космогонии Вселенной. Красное смещение презентав спектрах галактик. ция.

Постоянная Хаббла. Большой Взрыв и “горячая Вселенная”.

Современные представления о относительности в космологии.

Черные дыры. Вещество и Мультиантивещество. Возникновение медийная строении Солнечной системы, современные представления о ее происхождении и эволюции.

Космические коммуникации.

астрономических наблюдений в средней школе Методика фотографирования Планирование и оборудование астрономической площадки.

Телескопы. Конструирование вспомогательных приборов и телескопов.