- •Кузьмичева а.Е., Карман а.Г. Физика солнечной системы учебно-методическое пособие
- •Введение
- •Солнечная система и некоторые фундаментальныевопросы физики. Проблема интеграции
- •1.1 Интеграция физики и астрономии при подготовке бакалавра специальности «Физика»
- •1.3 Фундаментальные взаимодействия
- •Сильное взаимодействие.
- •Электромагнитное взаимодействие.
- •Слабое взаимодействие.
- •Гравитационное взаимодействие.
- •1.4. Динамический хаос, самоорганизация в космосе
- •1.4.1.Переход беспорядок – порядок. Интегрируемые и неинтегрируемые системы
- •Коллективные эффекты (синергетика во Вселенной)
- •Проблема времени
- •1.5.1. Космический хаос и направление времени
- •1.5.2. Понятие времени в науке и обучении
- •2. Лекционный комплекс
- •2.1.Тема 1. Лекция 1,2. Введение
- •Лекция 1. Предмет астрономии
- •Возникновение и развитие астрономии
- •2.1.2. Лекция 2.Структура астрономии
- •2.2. Тема 2. Лекции 3,4. Основы сферической и практической астрономии.
- •Лекция 3. Небесная сфера.
- •6. Явления, связанные с суточным вращением небесной сферы (рис 8)
- •2.3.Тема 3. Лекция 5. Движение Земли вокруг Солнца. Видимое годичное движение Солнца.
- •2.3.1.Лекция 5. Движение Земли вокруг Солнца. Видимое годичное движение Солнца
- •Созвездия зодиака
- •Контрольные вопросы:
- •Тема 4. Лекция 6. Проблема измерения времени. Календарь
- •2.4.1. Лекция 6. Проблема измерения времени. Календарь.
- •Звездное время
- •Уравнение времени
- •Системы счета времени
- •Секунда.
- •Система счисления времени в астрономии. Календарь
- •Начало отсчета годов
- •Контрольные вопросы:
- •Рекомендуемые задания на сро по теме 4:
- •Тема 5. Лекции №7, 8. Развитие взглядов
- •Лекция 7. Солнечная система
- •Конфигурации планет
- •Периоды обращения планет
- •Законы Кеплера
- •2.5.2. Лекция №8. Определение характеристик планет Солнечной системы.
- •Астрономическая единица
- •Размеры и формы светил
- •Радиус Земли
- •Контрольные вопросы:
- •2.6.2. Лекция 10. Движение Луны. Солнечные и лунные затмения
- •Примечание:
- •Затмения
- •Контрольные вопросы:
- •Часть 2. Законы и.Кеплера
- •Контрольные вопросы:
- •Обобщенные законы Кеплера.
- •Контрольные вопросы:
- •Рекомендуемые задания на срс:
- •2.7.3. Лекция 13. Элементы эллиптических орбит. Элементы теории возмущений
- •Часть 1. Характеристики эллиптических орбит.
- •Часть 2. Возмущение эллиптических орбит.
- •Задача многих тел. Возмущенное движение планет
- •Задача трех тел. Понятие о возмущающей силе
- •Контрольные вопросы:
- •Рекомендуемые задания на срс:
- •Лекция 14. Определение масс тел Солнечной системы. Проявление сил тяготения на Земле
- •Часть 1. Определение масс тел Солнечной системы.
- •Часть 2. Приливы и отливы.
- •2.8.Лекция №15 Тема 8. Инструменты и методы астрофизики. Телескопы.
- •Лекция №15. Инструменты и методы астрофизики. Телескопы.
- •Часть 1. Астрономические приборы. Глаз как приемник излучения
- •Телескопы.
- •Оптические телескопы.
- •Основные назначения телескопа:
- •Основные характеристики телескопа:
- •Фотографии телескопов
- •Менисковый телескоп
- •Ход лучей в оптических телескопах.
- •Радиотелескопы.
- •Телескопы инфракрасного излучения.
- •Рентгеновские (ри) – телескопы
- •Гамма – телескопы.
- •Фотографии телескопов
- •Контрольные вопросы:
- •Рекомендуемые задания на сро по теме 8:
- •2.9.Тема 9. Лекция 16. Основы астрофотометрии.
- •Физические основы:
- •2.9.1. Лекция 16. Основы астрофотометрии.
- •Часть 1. Электромагнитное излучение небесных тел Шкала электромагнитных волн.
- •Блеск и яркость. Видимые и абсолютные звездные величины.
- •Абсолютная звездная величина
- •Фотометрические системы. Показатель цвета.
- •Часть 2. Спектральный анализ. Методы определения температуры.
- •Спектральные приборы
- •– Наиболее вероятная скорость. (22)
- •Контрольные вопросы:
- •Рекомендуемые задания на сро по теме 9:
- •2.10.Лекция№17 - 20 . Тема 10. Элементы Солнечной системы.
- •Лекция 17. Физика Солнца.
- •1. Общие сведения о Солнце
- •2. Магнитное поле Солнца.
- •Модель внутреннего строения Солнца. Источники солнечной энергии.
- •4. Солнечная атмосфера
- •2.10.2. Лекция №18 Большие планеты Солнечной системы
- •2. Земля.
- •3. Некоторые особенности планет. Меркурий
- •Венера:
- •Сатурн:
- •2. Кометы.
- •Метеоры и метеорные потоки. Метеориты.
- •10 Октября 1933 г.
- •Метеориты.
- •Контрольные вопросы
- •Рекомендуемые темы на сро:
- •Лекция 20.Современные исследования Солнечной системы с помощью космических аппаратов.
- •21 Июля 1969 г."Аполлон-11"образцы лунного грунта.
- •Количество полетов
1.5.2. Понятие времени в науке и обучении
Движение, пространство, время как формы существования материи, являются фундаментальными понятиями физики и астрономии. Эти понятия относятся к важнейшим проблемам, формирование и развитие которых проходит через весь период развития науки. Время, как физическая величина входит в уравнения, описывающие движение или процессы. Оно широко используется и во многих других науках. Но вопрос о природе времени, несмотря на большое к нему внимание ученых, остается не решенным. Продолжаются исследования понятия времени как философской категории и как естественно научного понятия [14].
Понятие времени представляет проблему и в учебном процессе. В школе при изучении физики и астрономии время используется как заданная величина и обращается внимание только на методы и единицы его измерения. Государственные общеобязательные стандарты образования Республики Казахстан определяют требования к обязательному (минимальному) уровню подготовки учащихся на основной и старшей ступенях школы. В требования включен перечень понятий и величин, физический смысл которых учащиеся основной ступени, общественно – гуманитарного и естественно – математического направлений профильной школы должны понимать. В перечень этих понятий не включено понятие времени. [2] Это объясняется его сложностью. Но знания некоторых вопросов, связанных понятием времени, при изучении физики и астрономии в СОШ можно расширить и углубить, включая их в содержание элективных курсов и в план внеклассной работы по предмету, в форме рефератов, проектов. Поэтому пониманию понятия времени в его развитии при подготовке бакалавра специальности «Физика» должно быть уделено должное внимание.
В вузовской программе проблема времени рассматривается в начале изучения физики в курсе механики. Вводится понятие времени как свойство материальных процессов иметь определенную длительность, следовать друг за другом в определенной последовательности и развиваться по этапам и стадиям и понятие часов как периодического процесса, принятого за эталон измерения. [13] В курсе механики рассматривается замедление хода движущихся часов (замедление времени). В дальнейшем в курсе общей и теоретической физик вводится характерное время различных процессов: время релаксации при переходе изотермической системы из неравновесного состояния в равновесное или время релаксации при разрядке конденсатора, время распада нестабильных элементарных частиц и др. Но вопрос о природе времени остается.
Астрономия по учебному плану бакалавриата изучается на 3-м курсе, когда студенты имеют достаточную подготовку, чтобы вернуться к проблеме времени. Работа может быть проведена в рамках СРО, рефератов, индивидуальных и групповых проектов и направлена на:
- углубление понимания сущности времени и проблем, связанных с этим понятием;
- понимание роли астрономии в формировании понятия времени и установлении единиц его измерения;
- формирование взгляда на время как фундаментального понятия, понимание сущности которого является одной из важнейших проблем современной физики и космологии.
При этом для обобщения, углубления и расширения знаний студентов по исследуемой проблеме можно предложить следующие вопросы:
1. Абсолютное и относительное время в классической механике Ньютона.
2. Время в специальной теории относительности.
3. Время в современной физике и космологии.
4. Измерение времени. Синхронизация часов.
5. Единицы измерения времени.
6. Изменение определения секунды как единицы измерения времени.
7. История формирования понятия времени и его измерения.
8. Звездное и солнечное время.
9. Характерное время физических процессов.
10. Стрела времени.
11. Проблема прошлого, настоящего и будущего.
12. Время и идея хронополя как энергетического источника энергии любого вида материи.
13. Свойства времени.
14. Взаимная связь материи, движения, пространства и времени.
15. Системы счета времени. Календари.
Для выполнения задания студентам рекомендуется учебные пособие по физике и астрономии и учебные пособия «Концепции современного естествознания». [15,16,17]
Важность проблемы времени подчеркивает и работающий с 1984 г. в МГУ им. М.В.Ломоносова (Москва) междисциплинарный семинар по темпорологии. Цель семинара – «создать условие для консолидации исследователей времени». Одна из проблем: нужны ли для понимания феномена времени новые сущности или необходимость их умножения еще не настала. Среди вопросов предлагаемых к исследованию, можно выделить следующее:
1. Что такое время, и почему оно важно для человечества.
2. Обратимо время или однонаправлено, дискретно оно или непрерывно?
3. Почему проблемы естествознания вызывают изменения представления о времени?
4. Равномерен ли ход времени, и можно ли временем управлять?
5. Возможно ли временное бытие?
6. Как связаны время и причинность и другие.
Создана коллекция публикаций на web сайте семинара. [18,19]
Как отмечалось выше проблема времени и в школе и в ВУЗе может быть включена в программу учебно–исследовательской работы, что соответствует современному подходу к образованию. Она, в конечном счете, должна способствовать формированию не только понятия времени, но и различного вида компетентностей, как ключевых так и предметных. При определении заданий обучаемым, их внимание обращается на формулировку проблемы исследования, установление уже имеющихся знаний, поиск дополнительной информации и ее обработки, в том числе анализ различных подходов к проблеме времени и его измерения.