Гомулина Наталия Николаевна, методист по физике и астрономии ОМЦ ЗАО г.Москвы.
Лабораторная работа "Солнечная активность"

Тип урока: очный. Учитель и учащиеся находятся в одном классе, а ресурсы Интернета от них удалены.

I. Цель урока. Знакомство учащихся с проявлениями солнечной активности в виде пятен, протуберанцев Формирование общих представлений о пятнообразовательной деятельности Солнца, о современном 23 цикле солнечной активности.

Основные умения, получаемые учащимися в процессе урока: уметь по фотографиям определять размеры пятен и протуберанцев, сравнивать их с размерами Земли, уметь определять степень солнечной активности по различным параметрам.

Основные особенности урока: интеграция физики и астрономии, углубление знаний по физике.

II. 1. Краткое описание процесса работы. Данная тема соответствует учебнику А.В.Засова, Э.В. Кононовича "Астрономия" п. 26 – "Солнце – ближайшая к нам звезда". Или учебнику Е.П. Левитана "Астрономия" §18 – "Общие сведения о Солнце", §19 – "Строение атмосферы Солнца".

Ход урока.

Цель лабораторной работы: Изучение солнечной активности по фотоснимкам.

Теория вопроса. Солнечная активность характеризуется различными факторами. Прежде всего, это количество солнечных пятен – областей с сильным магнитным полем и более низкой температурой. Сильное магнитное поле пятна подавляет конвективные течения, приносящие энергию из недр Солнца, и поэтому газ в центре пятна остывает, температура пятна на Солнце 4000 К –5000 К. Но полный поток энергии сохраняется, поэтому около пятна образуется яркий ореол с более высокой температурой, чем 6000 К. Солнечная активность характеризуется также солнечными вспышками, протуберанцами, корональными дырами.

Статистика солнечных пятен сводится к подсчету числа групп пятен g и числа всех пятен f, включая в группы и одиночные пятна. По результатам подсчета вычисляется число Вольфа: W = 10g + f.

Например, если число групп пятен g = 10 и число пятен N = 90, то число Вольфа W = 10g + N = 190.

Если среднее число Вольфа превышает 200 единиц, а среднее количество солнечных групп было больше десяти, то такие параметры соответствуют эпохе максимума пятнообразовательной деятельности Солнца и максимальной солнечной активности.

В июле 2000 года среднемесячный показатель числа Вольфа достиг аномальных величин, превысив 300 единиц. Последствием такой солнечной активности явилось даже наблюдения полярного сияния в Москве и Подмосковье в ночь с 15 на 16 июля 2000 года (широта 56^o).

Если угловой размер солнечного пятна составляет 17", то его линейные размеры около 12363 км, примерно равны диаметру Земли.

Это же можно оценивать и проще. Если угловой размер Солнца около 30 минут=1800I, то угловой размер пятна, которое в сто раз меньше, имеет примерно размеры в сто раз меньше размеров Солнца. А это примерно размеры нашей Земли.

Задание 1. Подсчитать число Вольфа W по фотографиям Солнца. Сравнить с табличными данными о числе Вольфа за последние два года. Сделать вывод о проявлениях солнечной активности за наблюдаемый 23 цикл солнечной активности.

Справочные данные.
Таблица 1.
Число Вольфа – Визуальные среднемесячные индексы солнечной активности в 1999 году.

Таблица 2.
Число Вольфа – Визуальные среднемесячные индексы солнечной активности в 2000 году.

Найти три фотографии Солнца по адресам http://sohowww.nascom.nasa.gov/
или http://www.sel.noaa.gov/solar_images/ – архив фотографий Солнца.

Сохранить три фотографии в jpg для последующего анализа солнечной активности.

По адресу http://www.chat.ru/~aryback/ найти показатели о числе Вольфа по дням июля 2000 года. Чему равно число Вольфа 19 июля 2000? (Убедиться, что число Вольфа W=450 !!!).

Заполнить таблицу отчета N 1

Задание 2. Определить угловой и линейный размер солнечного пятна.  Найти по адресу http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/ap000925.html прекрасную фотографию очень большого по размерам солнечного пятна. Большое пятно 23 цикла солнечной активности, одно из самых больших, зарегистрированных на Солнце. Сравнить размеры этого пятна с размерами Земли.
В конце марта 2001 года на Солнце появилась группа пятен, просто грандиозных по размеру!

По адресу http://www.spacew.com/sunnow/index.html можно найти изображение пятна, самого большого за последние 10 лет. Оно более, чем в 13 раз больше Земли!

Заполнить таблицу отчета N 2.

Линейный размер Солнца	Линейный размер пятна	Угловой размер Солнца	Угловой размер Пятна	Сравнение с радиусом Земли R пятна/R

Задание 4. Изучить по полученным фотографиям яркие ореолы вокруг солнечных пятен. Сделать вывод о температуре пятна, температуре яркого ореола и средней температуре фотосферы.

Заполнить таблицу отчета N 4.

Контрольные вопросы:

1. В какие сроки наблюдался плавный рост пятнообразования?
2. В какие сроки наблюдался максимум солнечной активности?
3. Сделать вывод о способах проявления солнечной активности за 23 цикл солнечной активности.
4. Сравнить сегодняшний, 23 цикл солнечной активности, с другими циклами солнечной активности.

III. Рекомендуемые электронные адреса к уроку. Информация для учителя. http://antwrp.gsfc.nasa.gov/apod/astropix.html – астрономическая картинка дня "Astronomy Picture of the Day". Этот сайт организован по датам. Обратить внимание учащихся, что цифры в электронном адресе соответствуют датам.
http://umbra.gsfc.nasa.gov/images/latest.html http://sohowww.nascom.nasa.gov/
http://www.sel.noaa.gov/solar_images/ImageIndex.cgi/ – фотографии Солнца.
http://www.chat.ru/~aryback/ – сайт "Солнечное обозрение" поможет учащимся сделать вывод о степени солнечной активности в 23 цикле.
 

IV. 5. Домашнее задание. Продумать ответ на вопрос: "Каково место 23 цикла солнечной активности в ряду других циклов?"

Задание для индивидуальной работы. Адреса учебного Интернет-ресурса "Солнце":
http://www.hao.ucar.edu/public/research/mlso/ – страница обсерватории Mauna Loa Solar. Ежедневные изображения Солнца в спектральных линиях Ha , He I, и информация с внезатменного коронографа.
http://umbra.gsfc.nasa.gov/images/latest.html – изображения Солнца, полученные с космической станции SOHO
http://umbra.nascom.nasa.gov/images/latest.html – изображения Солнца в различных спектральных диапазонах, от инфракрасного до рентгеновского диапазона.
http://www.lpl.arizona.edu/rhill/alpo/solstuff/recobs.html/ – фотографии Солнца в непрерывном спектре и в линиях водорода. Графики солнечной активности за последние месяцы.
http://www.hao.ucar.edu/public/slides/slides.html – изумительные фотографии солнечной короны.
http://www.hao.ucar.edu/public/slides/slide15.html – проявления солнечной активности в рентгеновских лучах.
http://www.hao.ucar.edu/public/slides/slide13.html – солнечный протуберанец в динамике.
http://www.hao.ucar.edu/public/slides/slide4.html – магнитные поля на Солнце.
http://sohowww.nascom.nasa.gov/ – архив фотографий Солнца.
http://www.nso.noao.edu/synoptic/synoptic.html – изображения Солнца в линиях различных элементов Fe I, Ca II, He I, которые приходят с различных слоев атмосферы Солнца и непохожи друг на друга.
http://www.bbso.njit.edu/cgi-bin/LatestImages/ – анимационные изображения Солнца за последние 30 дней.
http://www.sel.noaa.gov/solar_images/ImageIndex.cgi/ – архив фотографий Солнца с 1997 г.

V. Контрольные упражнения. Заполнение четырех таблиц отчета на уроке и ответы на контрольные вопросы к лабораторной работе.

VI. Оценка урока. Урок изучения проявлений солнечной активности, проведенный в данной форме – лабораторная работа – проходит исключительно интересно для учащихся, поскольку вопрос проявления солнечной активности значим для всех жителей Земли. В ходе урока учащиеся получают знания по астрономии на современном научном уровне, активизируют необходимые знания по физике, закрепляют навыки работы в современных информационных технологиях при систематизации сохраненных фотографий в виде файлов, работе в Сети по определенным адресам.

Анализ данных с сайта "Солнечное обозрение" способствует концентрации внимания на специфические вопросы, связанные проявлениями солнечной активности в виде солнечных пятен. После такого занятия учащиеся будут пользоваться данными этого научного сайта одновременно с прогнозом погоды.