Презентация - Элементы астрофизики в КИМ

Элементы астрофизики в КИМ проверялись линией заданий 24 на множественный выбор двух утверждений из пяти предложенных. В основной день предлагалось лишь три модели заданий: С заданиями с привлечением диаграммы Герцшпрунга – Рессела справляются в среднем 66% участников экзамена. При этом большинство успешно: сравнивает длительность «жизненного цикла» звезд различных спектральных классов главной последовательности; распознает по описаниям звезд их отношение к главной последовательности, красным гигантам или белым карликам; распознает различия в плотности красных гигантов, звезд главной последовательности и белых карликов .

Затруднения вызывают утверждения связанные с понятиями «светимость» и «абсолютная звездная величина». Например, к типичным ошибкам можно отнести выбор в качестве верных утверждений « Чем выше температура звезды, тем больше ее светимость » и « Чем ниже температура поверхности звезды, тем меньше ее абсолютная звездная величина ». С заданиями на базе таблицы с характеристиками звезд (температура поверхности, масса, радиус, название созвездия, к которому относится звезда) справляются в среднем около 68% выпускников. Здесь затруднения были связаны с отнесением звезд по их характеристикам к красным гигантам и сверхгигантам .

Более трудными оказались задания с использованием таблицы с характеристиками звезд, в числе которых указывалась средняя плотность. Средний процент выполнения этого задания – 58. Затруднение вызывает отнесение звезд к гигантам , белым карликам и звездам главной последовательности по сравнению их плотностей. Кроме того, без подсказки в виде диаграммы Герцшпрунга – Рессела значительная часть участников экзамена затрудняется в определении спектрального класса звезды по температуре ее поверхности.

Надо знать наизусть Класс Цвет T, K O Голубой 28 B Бело-голубой 28–10 A Белый 10–7 F Бело-жёлтый 7–6 G Жёлтый 6–5 K Оранжевый 5–3,5 M Оранжево-красный 3,5–2 Класс Цвет O Голубой 28 B Бело-голубой 28–10 A Белый 10–7 F Бело-жёлтый 7–6 G Жёлтый 6–5 K Оранжевый 5–3,5 M Оранжево-красный 3,5–2

5.4 ЭЛЕМЕНТЫ АСТРОФИЗИКИ 5.4.1 Сол неч ная си сте ма: пла не ты зем ной груп пы и пла не ты-ги ган ты, ма лые тела Сол неч ной си сте мы. 5.4.2 Звёз ды: раз но об ра зие звёзд ных ха рак те ри стик и их за ко но мер но сти. Ис точ ни ки энер гии звёзд. 5.4.3 Со вре мен ные пред став ле ния о про ис хож де нии и эво лю ции Солн ца и звёзд. 5.4.4 Наша Га лак ти ка. Дру гие га лак ти ки. Про стран ствен ные мас шта бы на блю да е мой Все лен ной. 5.4.5 Со вре мен ные взгля ды на стро е ние и эво лю цию Все лен ной.

Список принятых сокращений 1) ГП — главная последовательность. 2) БК — белый карлик. 3) СС — Солнечная система. 4) Пк, кпк — парсек, килопарсек. 5) а.е. — астрономическая единица. 6) — Солнце, — Земля.

Список формул, которые надо знать наизусть Достаточно знать, что светимость (количество энергии, излучаемое в единицу времени) пропорциональна площади поверхности (т.е. квадрату радиуса) звезды и четвёртой степени температуры, чтобы сравнивать светимости звёзд:

Список величин, которые надо знать наизусть Средние расстояния (большие полуоси орбит) от Земли до Солнца a з-с 1 а.е. 150 млн км от Земли до Луны a з-л 384 000 км 2) Для Земли ϑ I 8 км/с, ϑ II 11 км/с. Солнца: T 6000 K. Планета Большая полуось, а.е Меркурий 0,4 Венера 0,7 Земля 1 Марс 1,5 Пояс астероидов 1,5 – 3,5 Юпитер 5,2 Сатурн 10 Уран 19 Нептун 30 Пояс Койпера 30 – 50 Размеры Земли R 6400 км Луны, Rл 1700 км Солнца R 700 000 км, диска Млечного пути RМП 100 000 св. лет Составители хотят (2018 г) «радиус Солнечной системы» Чтобы, учащиеся считали равным 40 а.е.

Что изменилось Из во про сов ис чез ла под сказ ка, что одна аст ро но ми че ская еди ни ца — это 150 млн км. Те перь это зна че ние фи гу ри ру ет в спра воч ных дан ных.

Лю бой об ра зо ван ный че ло век, на мой взгляд, из об ла сти аст ро но мии дол жен иметь пред став ле ние о смене се зо нов, фа зах Луны, ка лен да ре, сол неч ной си сте ме, Га лак ти ке, Все лен ной, на блю да е мых нево ору жён ным гла зом объ ек тах и яв ле ни ях. Ни че го это го де тям не пред ла га ют. Раз ве что в во про се из ЕГЭ крайне ко ря во обыг ры ва ет ся сме на се зо нов.

Дана таб ли ца пла нет с ко лон кой «На клон оси вра ще ния». На клон, поз воль те по ин те ре со вать ся, к чему? Пред ла га ет ся со гла сить ся или не со гла сить ся с бес смыс лен ной фра зой «На Са турне мо жет на блю дать ся сме на вре мён года». Под ра зу ме ва ет ся, что мо жет, так как на клон оси вра ще ния Са тур на к нор ма ли к плос ко сти его ор би ты, со глас но таб ли це, око ло 26 . По зор нее во прос про сме ну вре мён года при ду мать слож но. Са турн — га зо вый ги гант, твёр дой по верх но сти сол неч ный свет не до сти га ет, по сто ян ные силь ные вет ры очень быст ро пе ре ме ши ва ют верх ние слои ат мо сфе ры. Ка кие там вре ме на года? Где?

Выберите два утверждения , которые соответствуют характеристикам планет: 1) Среднее расстояние от Венеры до Солнца в три раза меньше, чем от Марса до Солнца. 2) Вторая космическая скорость при старте вблизи поверхности Юпитера составляет 25 км/с. 3) Ускорение свободного падения на Марсе составляет около 3,7 м/с 2 . 4) Чем дальше планета от Солнца, тем больше первая космическая скорость для её спутников. 5) На Сатурне может наблюдаться смена времён года.

Выберите два утверждения , которые соответствуют характеристикам планет: 1) Среднее расстояние от Юпитера до Солнца составляет 780 млн км. 2) Вторая космическая скорость при старте с поверхности Меркурия составляет 1,7 км/с. 3) Ускорение свободного падения на Венере составляет около 8,9 м/с 2 . 4) Чем дальше планета от Солнца, тем больше её диаметр. 5) На Марсе НЕ может наблюдаться смена времён года.

Не лег че с во про сом «На Мер ку рии мо жет на блю дать ся сме на вре мён года» (со ста ви те ли пред по ла га ют, что на Мер ку рии сме ны вре мён года быть не мо жет). На клон его оси (пред по ло жу, что всё-таки к нор ма ли к плос ко сти ор би ты, хотя про это в за да нии ни сло ва) очень бли зок к нулю 1 . Да, солн це по чти не ме ня ет вы со ту над го ри зон том в те че ние года. Но, во-пер вых, у его ор би ты зна чи тель ный экс цен три си тет, так что рас сто я ние до Солн ца ме ня ет ся от 46 до 70 млн км, то есть по ток от Солн ца ме ня ет ся в 2,3 раза! Во-вто рых, у Мер ку рия за один обо рот во круг Солн ца про хо дит толь ко по ло ви на сол неч ных су ток. Мо жет быть, день и ночь на Мер ку рии сле ду ет счи тать при чи ной сме ны вре мён года?

Бо юсь, что в 2020-ом со ста ви те ли за ин те ре су ют ся, ме ня ют ся ли вре ме на года на Ве не ре (ось её тоже по чти пер пен ди ку ляр на плос ко сти ор би ты). Во прос в рав ной сте пе ни бес смыс лен ный — ат мо сфе ра Ве не ры непро зрач на для сол неч но го све та.

Дана таб ли ца пла нет с ко лон кой «На клон оси вра ще ния». На клон, поз воль те по ин те ре со вать ся, к чему? Пред ла га ет ся со гла сить ся или не со гла сить ся с бес смыс лен ной фра зой «На Са турне мо жет на блю дать ся сме на вре мён года». Под ра зу ме ва ет ся, что мо жет, так как на клон оси вра ще ния Са тур на к нор ма ли к плос ко сти его ор би ты, со глас но таб ли це, око ло 26 . По зор нее во прос про сме ну вре мён года при ду мать слож но. Са турн — га зо вый ги гант, твёр дой по верх но сти сол неч ный свет не до сти га ет, по сто ян ные силь ные вет ры очень быст ро пе ре ме ши ва ют верх ние слои ат мо сфе ры. Ка кие там вре ме на года? Где?

Про фазы Луны ни сло ва, а ведь 95% лю дей не по ни ма ет, по че му они ме ня ют ся. Го раз до по лез нее аби ту ри ен там бу дет вы зуб рить пе ред эк за ме ном, ра зу ме ет ся, ин фор ма цию про спек траль ные клас сы звёзд и по ди вить ся на диа грам му Герц ш прун га-Рас се ла. Аб сурд. Бо лее того, кар тин ка, ко то рую они при во дят в ка че стве та ко вой диа грам мы, ужас на. По осям (тем пе ра ту ра и све ти мость) не ука за ны еди ни цы из ме ре ния. И это вто рой год под ряд. За та кие ошиб ки сни жа ют балл на про вер ке. Об ласть глав ной по сле до ва тель но сти от ме че на очень стран ной по ло сой, ни ко гда в жиз ни не ви дел ни че го по доб но го.

Пред став ле ние о Сол неч ной си сте ме да ёт ся в ужа са ю щем виде. Есть во прос, где в таб ли це дан экс цен три си тет ряда асте ро и дов. Да лее пря мо в во про се идёт тол ко ва ние это го па ра мет ра. И по том пред ла га ет ся со гла сить ся или не со гла сить ся с фра зой «Асте ро ид Ак ви та ния вра ща ет ся по бо лее вы тя ну той ор би те, чем асте ро ид Це ре ра». В во про се для пол ной гар мо нии не хва та ет толь ко сло ва «овал».

Эксцентриситет орбиты определяется по формуле e , где b — малая полуось, a — большая полуось орбиты. e 0 — окружность, 0 e 1 — эллипс. Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам астероидов: 1) Средняя плотность астероида Геба составляет 400 . 2) Орбита астероида Эвномия находится между орбитами Марса и Юпитера. 3) Астероид Веста движется вокруг Солнца между орбитами Земли и Венеры. 4) Астероид Паллада вращается по более «вытянутой» орбите, чем астероид Церера. 5) Большие полуоси орбит астероидов Церера и Паллада одинаковы, следовательно, они движутся по одной орбите друг за другом.

Та к же есть во прос, тре бу ю щий зна ния для фор мул пер вой и вто рой кос ми че ской ско ро стей, объ ё ма шара, уско ре ния сво бод но го па де ния. Всё бы ни че го, это знать и впрямь нуж но, но де лать рас чё ты с эти ми чис ла ми (не при ду ман ны ми спе ци аль но, в от ли чие от дру гих за да ний) крайне непри ят но. Бо лее того, ока зы ва ет ся, что в боль шин стве тре ни ро воч ных ва ри ан тов это за ча стую единственный во прос, где ну жен каль ку ля тор. Боль шин ство осталь ных за да ний мож но ре шить на бу ма ге или в уме бла го да ря хо ро шо по до бран ным зна че ни ям .

Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам планет. 1) Масса Луны больше массы Ио. 2 ) Ускорение свободного падения на Тритоне примерно равно 0,79 м/с 2 . 3) Сила притяжения Ио к Юпитеру больше, чем сила притяжения Европы. 4) Первая космическая скорость для Фобоса составляет примерно 0,08 км/с. 5) Период обращения Каллисто меньше периода обращения Европы вокруг Юпитера.

Зна че ния в таб ли цах, несмот ря на оче вид ное улуч ше ние по срав не нию с про шлым го дом, со дер жат боль шое ко ли че ство оши бок. Ска жем, Аль де ба ран име ет мас су око ло 1,2 сол неч ной, то гда как в таб ли це ука за но 5. Мас са Ри ге ля за вы ше на в два раза (40 про тив 20 масс Солн ца), ра ди ус тоже по чти в два раза. От ку да эти дан ные — непо нят но.

Вы бе ри те два утвер жде ния, ко то рые со от вет ству ют ха рак те ри сти кам звезд. 1) Звез да Аль де ба ран яв ля ет ся сверх ги ган том. 2) Звез ды Аль де ба ран и Эль нат имеют оди на ко вую массу, зна чит, они от но сят ся к од но му и тому же спек траль но му клас су. 3) Звез да Бе тель гей зе от но сит ся к крас ным звез дам спек траль но го клас са М. 4) Звез ды Аль де ба ран и Эль нат от но сят ся к од но му со звез дию, зна чит, на хо дят ся на оди на ко вом рас сто я нии от Солн ца. 5) Тем пе ра ту ра на по верх но сти Солн ца боль ше, чем тем пе ра ту ра на по верх но сти звез ды Ка пел ла.

Сверхгига нты — одни из самых массивных звёзд. На диаграмме Герцшпрунга — Рассела расположены в верхней части. В Йеркской классификации сверхгигантам соответствуют классы Ia (яркие сверхгиганты) и Ib (менее яркие сверхгиганты). Обычно полная (болометрическая) абсолютная звёздная величина сверхгиганта находится между 5m и 12m. Особо яркие сверхгиганты, ярче 8m часто классифицируются как гипергиганты. Массы сверхгигантов варьируются от 10 до 70 масс Солнца , светимости — от 30 000 вплоть до сотен тысяч солнечных. Радиусы могут сильно отличаться — от 30 до 500, а иногда и превышают 1000 солнечных, тогда их ещё можно называть гипергигантами.

У Луны вто рая кос ми че ская ско рость в ва ри ан тах но мер 5, 6, 17, 18 дана 2400 м/ с (пра виль но), а в ва ри ан тах 29, 30 — 2074 м/ с (непра виль но). Од на ко в 30 ва ри ан те нуж но рас счи тать первую кос ми че скую для Луны. И если взять пра виль ное зна че ние, то не сой дёт ся с непра виль ным 1,47 км/ с, ко то рое они пред ла га ют вме сто на сто я щих 1,68 км/ с.

За га доч но и про ис хож де ние дан ных про Ка пел лу. Это си сте ма из че ты рёх звёзд, две по мас сив нее из ко то рых при мер но рав ны по мас се (2,5 сол неч ной мас сы). О ка кой из них идёт речь, если ука за на мас са 3,3 сол неч ной? Ра ди у сы этих ком по нент — око ло 9 и 12 сол неч ных. В за да нии пред ла га ет ся 23 сол неч ных ра ди у са.

Вывод Надо было очень по ста рать ся, что бы во прос по аст ро но мии был са мым неудач ным в эк за мене с боль шим от ры вом. Кста ти, мож но ли про стым смерт ным по ин те ре со вать ся, кто при ду мал до ба вить этот во прос и вы брал темы? При ни ма лось ли во вни ма ние мне ние ве ду щих аст ро но мов и фи зи ков, ра бо та ю щих в сфе ре об ра зо ва ния?

Лю бо пыт но, что в тре ни ро воч ных ва ри ан тах от ФИПИ 2018 года на клон оси Мер ку рия к нор ма ли его ор би ты был дан оши боч но (28 вме сто нуля). В таб ли це 2018 года для это го во про са шесть из восьми зна че ний для на кло на оси были даны непра виль но. В этом году зна че ния ис пра ви ли .