Науково-практична робота на тему: Екзопланети - наше майбутнє

Криворізька загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів № 34

Жовтневої районної у місті ради

НАУКОВО-ПРАКТИЧНА РОБОТА НА ТЕМУ:

Виконала Громова Ольга

учениця 10-А класу (вфн)

науковий керівник

Олійник Світлана Станіславівна

вчитель фізики і астрономії

м. Кривий Ріг

2015 рік

Паспорт роботи

Номінація: науково - практична робота.

Виконавець: Громова Ольга, Криворізька загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів

№ 34 Жовтневої районної у місті ради.

Науковий керівник: Олійник Світлана Станіславівна, учитель фізики і астрономії, Криворізька загальноосвітня школа І-ІІІ ступенів № 34 Жовтневої районної у місті ради.

Актуальність: перенаселеність планети Земля призводить до виснаження її надр і корисних копалин, можливість падіння великих метеоритів на Землю можуть призвести до незворотних наслідків на нашій планеті. Створенню неможливості існування життя на Землі.

Предмет дослідження: планети - двійники Землі, на яких можливе життя.

Мета роботи:

1) На основі зібраної інформації провести аналіз екзопланет, можливо, придатних для життя.

2) Показати практичну значимість даної роботи:

- для розвитку пізнавальних інтересів, інтерес до астрономії в учнів нашої школи, зокрема до даної теми;

- для розвитку кругозору і застосування отриманих знань. При проведенні різних конкурсів і вікторин, інтелектуальних марафонів.

Завдання :

1) Підібрати і вивчити навчальну, науково-популярну літературу та Інтернет-джерела по даній темі.

2) Розглянути найбільш значущі відкриття екзопланет.

3) Представити результати дослідження у вигляді діаграм і таблиць.

4) Дати порівняльну характеристику екзопланет, умовно придатних для життя.

5) Провести анкетування учнів нашої гімназії на тему: «Що ви знаєте про екзопланети?». Проаналізувати ці результати.

Метод дослідження: Вивчення та аналіз робіт авторів, які вивчають екзопланети. Вивчення публікацій в Інтернеті з даної теми.

Зміст

1. Екзопланети : що це таке і коли про це заговорили?...................................................4

2. Методи виявлення екзопланет………………………………………………………...5

3. Екзопланета « Суперземля » Kepler-186f……………………………………………..6

4. Унікальні екзопланети…………………………………………………………………9

5. Практична частина роботи і її результати…………………………………………...11

6. Висновок……………………………………………………………………………….13

7. Джерела інформації…………………………………………………………………...13

Зорі на небі яскраво палають,
Душу мою у ночі зігрівають.
Вийди лишень ти на двір, подивися,
Зорі на небі - джерельна водиця.
Зцілюють серце, знімають образи
Саме в цю мить, неодмінно відразу.
Зорі на небі спокійно дрімають,
Сумніви, біль, недовіра минають.
Зорі на небі, то сила всесвітня,
Щира, жива, осяйна, непохитна.
Здійснюють мрії, в найтяжчі хвилини
Зорі на небі - цілющі краплини.

1. Екзопланети: що це таке і коли про це заговорили?

Екзопланета (грец. - поза, зовні), або позасонячна планета - планета, що обертається навколо зірки за межами Сонячної системи. Планети надзвичайно малі і тьмяні у порівнянні з зірками, а самі зірки знаходяться далеко від Сонця (найближча - на відстані 4,22 світлових років). Тому довгий час завдання виявлення планет біля інших зірок була нерозв'язуваною, перші екзопланети були виявлені на кінець 1980-х років. Зараз такі планети стали відкривати завдяки вдосконаленим науковим методам, часто на межі їх можливостей.

На 19 лютого 2015 року достовірно підтверджено існування 1890 екзопланет в 1189 планетних системах, з яких в 477 є більше однієї планети . Слід зазначити, що кількість надійних кандидатів в екзопланети значно більше. Так, за проектом «Кеплер» на січень 2015 року значилося ще 4175 надійних кандидатів, однак для отримання ними статусу підтверджених планет потрібна їх повторна реєстрація за допомогою наземних телескопів.

Загальна кількість екзопланет в галактиці Чумацький Шлях в даний час оцінюється не менше ніж в 100 мільярдів, з яких ~ від 5 до 20 мільярдів, можливо, є «землеподібними». Також , згідно з поточними оцінками, близько 34 сонцеподібних зірок є в населеній зоні планети, які можна порівняти з Землею.

Світловий рік - позасистемна одиниця довжини, що дорівнює відстані, яку проходить світло за один рік.

Світловий рік дорівнює :

• 9 460 730 472 580 800 метрам (приблизно 9,5 петаметрам або 9,46 квадрильйонів метрів).

Думки про існування планетних систем, подібних до нашої, виникли у людства значно раніше, ніж наприкінці 20 століття. Вважається, що грецькі атомісти в 5 столітті до нашої ери стали першими, хто припустив множинність світів у Всесвіті.

Джордано Бруно
(1548-1600)

Всесвіт нескінченний ... У неї немає і не може бути єдиного центру. Зірки - це інші сонця, віднесені від нас на величезні і при цьому різні відстані. У небі - незліченні зірки, сузір'я, сонця і землі, які чуттєво сприймаються; розумом ми укладаємо про нескінченну кількість інших. Отже, крім видимих ​​небесних світил є ще багато космічних об'єктів, невідомих нам. Навколо інших зірок-сонць, теж обертаються планетні системи, подібні до нашої. Планети на відміну від зірок світять не своїм, а відбитим світлом. Сонце, як і планети, обертається навколо осі - загальний рух є закон Всесвіту. У Сонячній системі крім відомих планет є ще планети, невидимі оком в силу їх віддаленості від нас.

Світи - планети і сонця - перебувають у вічній зміні і розвитку , народжуються і вмирають . Змінюється і поверхня Землі - за великі проміжки "моря" перетворюються в континенти, а континенти - у "моря". Нарешті, життя є не тільки на Землі, вона поширена у Всесвіті, форми її дуже різноманітні, так само різноманітні умови на різних планетах. Життя у Всесвіті неминуче породжує і розум, причому розумні істоти інших планет зовсім не повинні бути схожими на людей - адже Всесвіт нескінченний, і в ньому є місце для всіх форм буття.

Джордано закінчив життя в полум'ї багаття на площі Квітів у Римі в 1600 році. І зараз, через чотири сотні років, людство спостереженнями підтверджує істинність його тверджень, виведених однією силою думки.

2. Методи виявлення екзопланет

Розглянемо три найбільш поширених методів виявлення екзопланет. (Графік « Методи виявлення екзопланет »).

1) Метод радіальних швидкостей - метод виявлення екзопланет, що полягає в спектрометричному вимірі радіальної швидкості зірки . Зірка, що володіє планетною системою, буде рухатися по своїй власній невеликій орбіті у відповідь на тяжіння планети. Це в свою чергу призведе до зміни швидкості, з якою зірка рухається у напрямку до Землі і від неї.

2) Транзитний метод. Спосіб визначити екзопланету - це спостерігати яскравість батьківської зірки. Якщо вона тьмяніє , протягом короткого часу, то це може вказувати на проходження планети перед зорею і нами. Це другий за популярністю метод відкриття екзопланети, але він привів до ряду помилкових відкриттів.

3) Візуальне спостереження . За допомогою телескопа «Кеплер»

Телескоп «Кеплер», який спеціально призначений для пошуку екзопланет, був запущений в травні 2009 року. Апарат постійно стежив за зірками в невеликій області неба в районі сузір'я Лебедя і шукав планети, фіксуючи слабкі коливання яскравості цих зірок при проходженні планет по диску світила. У травні 2013 року телескоп вийшов з ладу, проте фахівці знайшли спосіб продовжити його роботу в рамках так званої місії K2 .

3. Екзопланета « суперземля » Kepler 186f

Десять екзопланет на яких можливе життя .

Станом на квітень 2014 року, список умовно населених екзопланет (мають найбільші шанси для існування життя за межами нашої Сонячної системи) налічував 21 планету. Не всі з них підтвердять в кінцевому підсумку свій статус, тому вченим належить дізнатися ще дуже багато про природні, погодні та інші умови , які панують на цих планетах. Але навіть цей список дає астробіології хорошу відправну точку для пошуку життя за межами Землі.

Нижче представлений список з 10 планет, які, на думку вчених з університету Пуерто-Ріко в Аресібо, швидше за все, наберуть, так би мовити, «прохідний бал» для зарахування їх в потенційні місця існування інопланетного життя.

1) Kepler - 186f

Батьківська зірка двійника нашої планети називається Кеплер-186 і є карликом класу М1. Вона розташована в сузір'ї Лебедя і віддалена від Землі всього на 500 світлових років, що в астрономічних масштабах зовсім небагато, відкрита 19апреля 2014 року.

Сама зірка дуже тьмяна: вона в мільйон разів слабкіше самих бляклих зірок, які ми можемо спостерігати неозброєним оком на нічному небі. Але карлик виявився дуже родючим. Навколо нього астрономи виявили відразу п'ять малих планет, чотири з яких розташовані дуже близько до зірки, а тому температура їх поверхні дуже висока. Але п'ята планета, Кеплер-186f, знаходиться в зоні життя зірки і потенційно здатна підтримувати воду на своїй поверхні в рідкому стані.

Більш того, Кеплер-186f всього в 1.1 рази більша за Землю, а це означає, що умови середовища на цій планеті можуть бути дуже схожими на ті, в яких ми звикли жити. Втім, на відміну від розмірів, маса і склад екзопланети астрономам поки невідомі, а тому будуть потрібні додаткові дослідження.

Планета Kepler-186f, що отримала ім'я на честь відкритого її космічного зонда «Кеплер», має 14 тисяч кілометрів в діаметрі (це на 10 більше за Землю). Її орбіта лежить в «зоні Золотоволоски » зірки Kepler-186 - там, де не надто холодно і не дуже жарко, температурні умови планети допускають існування на її поверхні рідкої води. Це означає, що є високі шанси зустріти там життя.

У минулому році вже з'являлася інформація про дві планети, виявлених «Кеплером» в зоні населеності, але тоді йшлося про Суперземлі, маса яких в кілька разів перевищує масу Землі. Гравітація на цих планетах така сильна, що вони скоріше схожі на Нептун, ніж на Землю. Kepler-186f набагато менший і, судячи з усього, покритий скелями, що дає ще більше підстав назвати його другою Землею.

• Kepler-186f - перша знайдена планета розміру Землі в населеної зоні. Вона потрібного розміру і знаходиться на потрібній відстані від зірки, щоб бути схожою на нашу планету.

Система Kepler-186 зараз є останньою з вивчених «Кеплером» 150 тисяч зоряних систем.

Дослідники припускають, що Kepler-186f складається з тих же матеріалів, що і Земля - заліза, скель, льоду і рідкої води , хоча пропорції можуть відрізнятися. Сила тяжіння на планеті - близька земної. «Вам набагато легше уявити, що хтось може прибути туди і гуляти по поверхні», - говорить Стівен Кейн з Університету Сан - Франциско, який також брав участь в дослідженні.

Проте, Kepler-186f не є в буквальному сенсі копією Землі. Тамтешнє сонце - червоний карлик - холодніше, ніж наше, а рік триває 130 днів. Планета знаходиться на самому краю «зони Золотоволоска», так що велика частина її поверхні, можливо, покрита шаром мерзлоти.

- Ймовірно, це двоюрідна сестра Землі, а не сестра - близнючка, - говорить доктор Барклі.

З іншого боку, маючи велику масу, Kepler-186f напевно має і більш щільну атмосферу, яка компенсує недолік тепла. Червоні карлики випромінюють більшу частину світла в інфрачервоному діапазоні, який краще впливає на лід, більш ефективно розтоплюючи його.

- Це забезпечує більш ефективне поглинання енергії зірки планетою і оберігає від замерзання, - вважає Вікторія Мідоус, астробіолог і астроном з Вашингтонського університету. - Саме тому, завдяки щільній атмосфері, планета вважається потенційно населеною, хоча вона і отримує менше світла, ніж Марс від Сонця. Цікаво, що якщо планета виявиться населеною, фотосинтез там буде неможливий.

Kepler-186f отримує в шість разів менше променів у видимому спектрі ніж Земля, але «існує багато земних рослин, яким цього вистачило б», зазначила доктор Мідоус.

Астрономи не можуть назвати точний вік планети, але червоні карлики - самі довгоживучі зірки у Всесвіті. У житті було дуже багато часу - мільярди років - щоб виникнути в цій системі. Втім, міркування про нову планету довго залишаться просто роздумами - вона знаходиться дуже далеко (500 світлових років від Землі), щоб можна було подивитися на її поверхню. Астрономи сподіваються, що з часом схожі планети будуть знайдені ближче.

Місія «Кеплера» закінчилася в 2014 році з виходом з ладу основного обладнання, але аналіз отриманих ним даних дозволив виявити вже 962 нові планети. Для подальших досліджень залишаються ще понад 2800 зоряних систем обстежених зондом.

4. Унікальні екзопланети

2) Gliese 581g

Ця планета є досить спірною знахідкою. Вона була виявлена ​​ще в 2010 році, але є деякі труднощі з підтвердженням її виявлення. Проте, університет Пуерто-Ріко в Аресібо називає Gliese 581g одним з кращих кандидатів для інопланетного життя. Якщо її існування підтвердиться, то це, швидше за все, буде планета з твердою поверхнею, на відстані близько 20 світлових років від нашого Сонця і в два-три рази масивніше Землі. Вона обертається навколо своєї батьківської зірки Gliese 581 в сузір'ї Терезів, роблячи повний оберт приблизно за 30 днів. До речі, саме з цієї планети, як стверджує доктор Рагбір Бхатал з університету Західного Сіднея, були вперше отримані і приходять до сих пір сигнали від розумних істот, у вигляді лазерних спалахів (імпульсів). Правда це чи ні, покаже час. І дуже скоро.

3) Gliese 667Cc

Ще одна Суперземля - Gliese 667Cc - також розташована за космічними мірками зовсім поруч із Землею, всього в 22 світлових роках від нашої планети в сузір'ї Скорпіона. Планета, щонайменше в 4,5 рази більше, ніж Земля, і робить повний оберт навколо своєї батьківської зірки приблизно за 28 днів. Батьківська зірка - карлик М - класу G 667C масою близько третини маси нашого Сонця - фактично є частиною потрійної зоряної системи.

4 ) Kepler - 22b

Хоча Kepler - 22b більше, ніж Земля, вона обертається навколо зірки, яка досить близька за розмірами і температурою до нашого Сонця. Кеплер - 22b приблизно в 2,4 рази більше Землі, має атмосферу, завдяки якій температура на поверхні складає приблизно 22 градуси за Цельсієм. Батьківська зоряна система екзопланети знаходиться приблизно в 600 світлових років від Сонця, в сузір'ї Лебедя.

5) HD 40307g

Екзопланета HD 40307g обертається усередині населеної зони своєї зірки на відстані близько 42 світлових років від Землі в сузір'ї Живописця. Це так близько, що, при достатньому розвитку оптики в майбутньому, досить скоро вчені зможуть поглянути в телескоп на її поверхню. Планета обертається навколо своєї батьківської зірки на відстані близько 90 мільйонів кілометрів, що становить трохи більше половини відстані від Землі до Сонця (150 мільйонів кілометрів).

6) HD 85512b

HD85512b була оголошена в 2011 році як одна з 50 безцінних знахідок - планет, виявлених HARPS (високоточний вимірювач радіальної швидкості для пошуку планет), в Чилі. Ця планета приблизно в 3,6 разів масивніше Землі, розташована на відстані близько 35 світлових років від Сонця, в сузір'ї Вітрила. Дослідники сподіваються в один прекрасний день дізнатися, чи є вода на її поверхні.

7) Тау Кита е

Ще одна планета - кандидат в жилі - Тау Кита е, була виявлена ​​в грудні 2012 року і знаходиться всього в 11,9 світлових років від Землі. Цей далекий і в той же час близький чужий світ, на разі, в 4,3 рази масивніше Землі. Залежно від атмосфери, Тау Кита е може виявитися або злегка гарячою планетою, що підходить для простого життя , або пекельним світом на зразок Венери.

8) Gliese 163C

Через свою масу, яка становить приблизно сім земних, Gliese 163C потрапляє в список умовно населених вельми умовно, вибачте вже за каламбур. Таку масу може мати як дуже велика планета з твердою поверхнею, так і дуже маленький газовий гігант. Gliese 163C обертається навколо своєї тьмяною зірки за 26 днів, на відстані 50 світлових років від Землі, в сузір'ї Золотої Риби.

9) Gliese 581d

З результатів деяких досліджень, вчені роблять висновок, що Gliese 581d може мати щільну атмосферу з двоокису вуглецю. Ця екзопланета також приблизно в сім разів масивніше Землі, обертається навколо червоного карлика, і є сестрою згаданої вище планети Gliese 581g. Розташовуючись на відстані 20 світлових років від Сонця, Gliese 581d знаходиться по суті по сусідству з Землею.

10) Тау Кита f

Тау Кита f це ще один кандидат в супер Землі, як і її рідна сестра Тау Кита е, але обертається ближче до зовнішнього краю населеної зони Тау Кита. Тау Кита f, тим паче, в 6,6 рази масивніше Землі і може бути придатною для життя , якщо тільки її атмосфера зберігає достатню кількість тепла.

Kepler - 444 знаходиться на відстані 117 світлових років від Сонця. До складу даної системи входять три зірки : помаранчевий карлик Kepler - 444, який на 25 % менше Сонця, і пара близько розташованих червоних карликів, які віддалені на відстань 10 мільярдів кілометрів від центральної зірки і роблять один оберт навколо неї за 430 земних років.

Використовуючи транзитний метод, вченим вдалося з'ясувати, що навколо Kepler-444 обертається відразу 5 екзопланет, чиї радіуси в порядку віддалення від зірки становлять 0.403, 0.497, 0.530, 0.546, і 0.741 від радіуса Землі. Однією з незвичайних особливостей системи є те, що всі планети знаходяться вкрай близько до батьківської зірки: найдальша з них знаходиться на відстані всього 0.08 астрономічних одиниць від Kepler-444, здійснюючи один оберт навколо неї менш ніж за 10 земних днів. Через таку близькість на поверхні всіх п'яти планет пануватимуть надзвичайно високі температури, що унеможливлює існування на них будь-якого життя.

Ще одним цікавим обставиною є те, що Kepler - 444 могла зародитися не в Чумацькому шляху. Дана система є частиною потоку Арктура - групи старих зірок, які мають загальний власний рух і лежать поза площиною галактики Чумацький Шлях. Багато астрономів вважають, що потік Арктура швидше за все є залишком давньої карликової галактики, колись поглиненої Чумацьким шляхом.

І хоча поверхні планет, що обертаються навколо Kepler - 444, занадто гарячі, щоб там могло з'явитися життя, дане відкриття важливо тим, що доводить те, що схожі на Землю кам'яні планети могли виникнути вже на ранній стадії розвитку Всесвіту. Залишається лише знайти відповідь на старе питання - «І де ж тоді все?».

5. Практична частина роботи

Мною було проведено анкетування в 10-А класі (вфн) по темі: «Екзопланети».

Питання : Що таке екзопланети ?

В анкетуванні брали участь 23 учня.

Результати були такими:

Знаю

Не знаю

Чув

3 учня

16 учнів

4 учнів

Результати анкетування показали, що дуже незначна кількість однокласників знайома з цією темою. Я виступила зі своєю роботою перед учнями 10-А класу, 11-А і 11-Б класів. Моя робота викликала великий інтерес. Я опрацювала питання по астрономії, для шкільного туру інтелектуального марафону і для вікторини в 10-А класі .

Питання :

1) Як називається наша Галактика ? Що вона собою являє ?

2) Що таке світловий рік - це міра часу або відстані ? Чому він дорівнює ?

3) Як розрізняються зірки за розміром і кольором ?

4) Що таке екзопланета ? Які ви знаєте екзопланети ?

5) Де розташована екзопланета, яка є «сестрою - близнюком» Землі? Як вона називається? Чи існує там життя?

Учні взяли участь у вікторині з астрономії, відповіли на питання і показали наступні результати.

Всього у вікторині прийняло участь 2 класи: 11-А і 10-А:

Питання 1

Питання 2

Питання 3

Питання 4

Питання 5

89%

90%

73%

13%

15%

88%

92%

75%

94%

95%

Я виступила зі своєю роботою тільки в 10-А класі і отримала такі результати:

11-А клас - стовпчик 1(не знайомі з моєю роботою); 10-А клас - стовпчик 2.

Після мого виступу учні 10-А, 11-А, 11-Б класів прийняли участь у конкурсі малюнків на тему: «Цей непізнаний світ. Екзопланети». Переможцями стали:

1. Кривдіна Олена учениця 10-А класу;

2. Рибіна Надія учениця 10-А класу;

3. Межанс Марина учениця 11-А класу.

Висновок

Екзопланети отримують все більшу популярність і розголос. Можливо, через день, або через рік обсяг всіх даних, відомих нам в цій галузі, буде мізерно малий, порівняно з тим , що вдасться ще відкрити і дізнатися . Але так чи інакше, наука не зупиниться на досягнутому. На нашій Землі все змінюється: і природа, і надра, і повітря. А людству треба продовжувати жити, їсти, пити, вчитися, працювати, творити, щось вдосконалювати.

Людина занадто допитлива, щоб здаватися. Вона так і буде шукати «Суперземлю» - сестру-близнючку для Землі…

Когда стоишь ты в звёздном свете,

Смотря на небо, не забудь,

Что эти звёзды, блёстки эти

И те, что слиты в Млечный Путь -

Все это - Солнца огневые,

Как наше Солнце, и кругом

Плывут шары земель, - такие,

Как шар земной, где мы живём.

В просторном океане неба,

Как в жизни нашей, - тот же круг:

Там тот же бодрый труд для хлеба,

Та ж радость песен и наук!

Валерий Брюсов

Джерела інформації

Сайти в Інтернеті:

1.ru.wikipedia.org/wiki/Екзопланета.

2. vokrugsveta.ru/vs/article/2854/.

3. v-kosmose.com/planetyi-zagadochnyie-kosmicheskie-miryi/.

4. allplanets.ru/statyi.htm.

5. astronet.ru/.

13