Коллекции загружаются
#реал #образование #астрономия
Недавно в блогах развернулось довольно активное обсуждение, связанное со школьной астрономией. Так как я профессионально этим занимаюсь, я подумал, что, может быть, кому-то будет полезно или интересно почитать о том, как в России обстоят дела с астрономией вообще и школьной астрономией в частности. Что такое астрономия? Астрономия в широком смысле – наука об изучении небесных тел. Современная астрономия разделяется на множество узкоспециализированных дисциплин, таких как космология, астрофизика, небесная механика, астрометрия и т.д. То, что ассоциируется с астрономией у большинства населения – когда люди смотрят в ночное небо через телескопы – именуется наблюдательной астрономией и является малой частью этой науки. Да и в ней давно уже правят бал дорогостоящие профессиональные инструменты, "смотрящие" в космические глубины в самых разных диапазонах электромагнитного излучения, зачастую – прямо из космоса. Правда, в отличие от многих других наук, астрономы-любители вносят изрядный вклад в науку и сейчас, помогая "большим" обсерваториям обнаруживать и отслеживать малые тела Солнечной системы – астероиды и кометы. Зачем нужна астрономия? Пожалуй, из всех естественных наук астрономия имеет наименее выраженное практическое применение. Из непосредственной практической пользы астрономии можно вспомнить разве что астронавигацию – древние мореходы с её помощью определяли положение своих судов в открытом море, а сейчас ею пользуются в космонавтике (особенно беспилотной) и военном деле, а также в мореходстве и авиации в качестве резервной или экстренной системы позиционирования. В остальном же астрономия полезна лишь опосредованно – потребность в производстве астрономических инструментов весьма благотворно влияет на промышленную оптику, точную механику и радиоэлектронику, а разрабатываемые для астрономических задач методы и алгоритмы обработки данных находят своё применения в самых разных областях народного хозяйства. Конечно, только ради этого развивать целую науку никто не станет, так что основной целью современной астрономии можно считать именно фундаментальные исследования, полезные только и исключительно обогащением человечества знаниями об устройстве окружающего мира. Астрономия в школе Астрономия как самостоятельная дисциплина школьного курса на территории нашей страны появилась в советские времена, с 1937 года став одной из обязательных дисциплин полного общего образования. Что иронично, одним из аргументов введения этой дисциплины был... антиклерикализм – считалось, что изучение астрономии отвратит школьников от религии. В 1960-ых, на фоне космического бума, испытывала свой расцвет и школьная астрономия. Однако уже в 1980-ым интерес к предмету у школьников поугас, да и ситуация в стране не располагала к крупным вложениям в школьное образование. В 1993 году астрономию как обязательную дисциплину в российских школах отменили, оставив её в качестве одной из факультативных дисциплин. Достаточно быстро её популярность в школах начала падать, и уже к началу нулевых астрономия в качестве дисциплины по выбору учащихся старших классов осталась в сравнительно немногочисленных школах, преимущественно физико-математического или естественнонаучного уклона. В 2017 году астрономию вернули в цикл обязательного общего образования. Согласно новым рекомендациям министерства образования, астрономия может читаться либо полугодичным курсом по два урока в неделю в 10-ом классе, либо годичным – в 10-ом или втором полугодии 10-го – первом полугодии 11-го класса. Что из себя представляет школьная астрономия? Многообразие накопленных человечеством к текущему моменту астрономических знаний определяет структуру школьного курса этой дисциплины. Состоит он из множества отдельных тем и разделов, в меру безуспешно пытающихся объять собой все ключевые астрономические вопросы. Страдают от этого и советские учебники по астрономии, и современные издания. Даже более полные пособия, например советский вузовский "Курс общей астрономии" под редакцией П.А. Бакулина, подвержены той же проблеме – попытки изложить весь доступный материал упираются в чрезмерную неоднородность этого самого материала и, как следствие, необходимость выбирать – перескакивать с темы на тему или ограничить рассмотрение сколько-то подробным изложением лишь нескольких направлений астрономии как науки. Факультативная астрономия, рассчитанная на 68-часовой годичный курс, справлялась с задачей формирования сколько-то полноценных знаний у учащихся с трудом. Как с этим справляется нынешняя общеобязательная 35-часовая дисциплина "Астрономия", предлагаю представить самостоятельно. А ведь рекомендуемая министерством образования программа астрономии включает в себя весьма и весьма математизированные разделы. В ней много полноценных вычислительных задач – на законы Кеплера, угловые величины, параллаксы, законы движения в поле тяготения и даже основы астрофизики. Кстати, именно сложный по школьным меркам математический аппарат и привязка к законам физики мешают сдвинуть астрономию в курс средней школы. Законы Кеплера бессмысленно изучать без умения решать квадратные уравнения, применять закон Вина – без знаний термодинамики и волновой теории, а определять склонения и восхождения звёзд – без представлений о стереометрии. Зачем астрономия нужна в школе? В первую очередь, астрономия крайне полезна для формирования единой и непротиворечивой научной картины мира у подрастающего поколения. Осознание того факта, что огромные планеты, звёзды и целые галактики подчиняются тем же законам, по которым светит лампочка накаливания и падает бутерброд со стола, здорово прочищает мозги и содействует пониманию места человека во Вселенной. К тому же, если подойти к преподаванию с толком, можно отыскать множество межпредметных связей астрономии не только с очевидными физикой и математикой, но и с историей, обществознанием и культурой. Я как-то раз читал научно-популярную лекцию на тему того, как астрономия влияла на средневековую арабскую экспансию – интереснейший вопрос, между прочим! Другой несомненный плюс астрономии – её наглядность и красочность. Англоязычный научпоп наплодил множество красивых картинок и анимаций, Увы, один жирный минус астрономии перекрывает все её плюсы – астрономия почти никому не нужна для дальнейшей профессиональной деятельности и, как следствие, получения высшего образования. В России всего четыре вуза готовят астрономов – МГУ, СПбГУ, КФУ и УрФУ (как там дела с подготовкой астрономов у последнего – не поручусь, сталкиваться не доводилось). Жиденький ручеёк их выпускников с избытком перекрывает кадровую потребность отечественных обсерваторий, а более астрономия как основная профессия нигде и не нужна. Астрофизики-теоретики (практиков-то ещё нет, хе-хе) и космологи, как показывает практика, выходят в основном из физиков – в этих науках от физики и топологии куда больше, чем от собственно астрономии. Так что при всей своей интересности и полезности для разностороннего развития личности, потенциал школьной астрономии в известном смысле ограничен. Проблемы школьной астрономии Как вы, наверное, уже поняли, проблем у современной школьной астрономии выше крыши. К уже перечисленным добавляются такие прелести как: - Кадровый голод. Несмотря на родство школьной астрономии со школьной физикой, для её преподавания нужно обладать достаточно солидным объёмом специфических знаний, выходящих за рамки общепедагогической подготовки. Разумеется, профильные учителя не возникли по росчерку министерского пера, а потому ведение новой дисциплины просто повесили на имеющихся педагогов, в основном, физиков, что не пошло на пользу ни свободному времени последних, ни качеству преподавания дисциплины в большинстве школ. - Перегруженность материалами. Большинство рекомендуемых министерством образования учебников и пособий по астрономии рассчитано на 68-часовой курс преподавания. Попытки вместить их содержимое в 35-часовой общеобразовательный курс предсказуемо не заканчиваются ничем хорошим и конструктивным. - Технические проблемы. Даже при наличии всего набора школьного практического оборудования (зрительные трубы/бинокли, телескопы, монтировки для их установки) осуществить нормальные практические наблюдения сложно в силу чисто организационных причин – толпу несовершеннолетних детей поздним вечером/ночью просто так с телескопом не выгуляешь. Это при том, что помянутый набор оборудования есть хорошо, если у трёх-четырёх школ из сотни. Астрономия и ЕГЭ До нынешнего (2021/22) учебного года астрономия была номинально представлена в ЕГЭ по физике – в виде 24-го задания, на астрономические темы. Впрочем, особой астрономической подготовки решение задания не требовало – из возможных типов заданий только один (на диаграмму Герцшпрунга-Рассела) требовал собственно астрономических знаний, остальные опирались на общефизические знания (закон всемирного тяготения), базовые знания об устройстве мира откуда-то из глубин природоведения за 5 класс (перечень планет Солнечной системы) или умение обрабатывать информацию (дана таблица характеристик небесных объектов, нужно выбрать правильные утверждения на основании неё). То есть для того, чтобы не провалить это задание, достаточно ознакомиться с одной (!) темой по собственно астрономии и, вот ведь неожиданность, хорошо знать физику. Нет, всякие казусы тоже случались – я сижу в региональной комиссии по проверке ЕГЭ по физике, и как-то раз к нам на апелляцию заявился товарищ, который считал, что мы неправомочно сняли с него баллы, когда он отнёс Солнце к планетам Солнечной системы. Но это всё же забавные исключения, а не правило. Начиная же с 2021/22 учебного года единственное "астрономическое" задание из ЕГЭ по физике убрали, довольно рационально рассудив, что физика и астрономия – разные дисциплины, мешать которые в экзамене смысла нет. Само собой, никакого ЕГЭ по астрономии нет и никогда не будет по причине его полной ненадобности. Все те немногие, кто хотят профессионально заниматься астрономией, встречаются на всеросе (кстати, наши ребятки прямо сейчас борются за призовые места федерального этапа в Самаре) и получают свои "белые билеты" на поступление, а формальный отбор построен на несомненно нужных для будущих астрономов физике и математике. Лично моё мнение "Хотели как лучше, а получилось как всегда" (с) – эта фраза как никогда хорошо характеризует ситуацию с преподаванием астрономии в общеобразовательных школах. Сама идея внедрения астрономии как самостоятельной дисциплины в школьный курс, несомненно, хороша, но практика организации этого внедрения разочаровывает. Никакой адекватной подготовки к появлению новой дисциплины проведено не было. Рекомендованный министерством Воронцов-Вельяминов – отличный учебник, но написан он в семидесятых (нынешние ученики занимаются по семнадцатому (!) изданию) и, мягко говоря, не вполне отражает современное состояние дел в этой науке. Учителей физики просто поставили перед фактом, что им теперь предстоит читать новую дисциплину. Саму дисциплину впихнули в школьный курс абы как, от чего возникают казусы вроде преподавания её во втором полугодии 11-го класса, что, мягко говоря, не слишком разумно и противоречит прямым рекомендациям того же министерства образования. Канитель с добавлением (в 2018) и убиранием (в 2022) "астрономического" задания в ЕГЭ по физике лучшей организации учебного процесса тоже не способствовала. В итоге астрономия в общеобразовательных школах в массе своей свелась к формальности – в лучшем случае учителя физики рассказывают что-то, отдалённо напоминающее содержание программы, в худшем – просто используют лишний час в неделю для подготовки своих учеников к ЕГЭ. Что с этим можно сделать? Волевым решением федерального министерства в обязательном порядке сдвинуть астрономию на 10 класс, подготовить современные учебные пособия, уделять больше внимания междисциплинарным связям и повышению учебной мотивации учащихся. Что-то из этого уже делается – ребятки из ГАИШ МГУ готовят новое пособие по астрономии для школьников (я даже внёс в это дело свой посильный вклад, став одним из множества соавторов этого труда), потихоньку улучшается ситуация на местах с кадрами и техническим обеспечением. По-хорошему, астрономия в школе нужна хотя бы для того, чтобы школа полноценно реализовывала одну из важнейших своих функций – образовательную. Но для этого мало подписать очередное постановление – нужна систематическая работа, в том числе с младшими школьниками и учениками средних классов, развитие и поддержка внешкольной деятельности по теме и т.д. Опять же, что-то из этого делается, но особой системности в этом нет. Инициативные группы на местах пытаются ситуацию улучшить, но пока что получается так себе – локальные проекты вполне успешно получают государственную поддержку, но неповоротливая бюрократическая махина министерства просвещения, похоже, считает, что дело уже сделано самим фактом введения астрономии в школьный курс, и что-то радикально менять не намерена. Что ж, будем делать, что в наших силах, и надеяться на лучшее. P.S. Пока я готовил этот текст, наткнулся на оценку ВЦИОМ, согласно которой четверть жителей России считают, что Солнце вращается вокруг Земли. На мой взгляд, этот факт наилучшим образом отражает ситуацию с астрономическими знаниями в стране. 22 марта 2022
50 |
Заяц Онлайн
|
|
watcher125
Единственный видимый вариант - молекула в целом имеет положительную гравитационную массу, при том, что один из атомов в ней - отрицательную. Но представить себе условия образования для такой молекулы я тоже навскидку не могу. Композит из обычной материи и темной энергии. Но это, конечно, та еще фантастика. |
В тему о невидимых планетах за Солнцем, какбэ не очень очевидно, что наличие планеты будет влиять на движения остальных планет.
Почитал вот лекцию относительно старую, оказывается колебание звёзд относительно Солнца используют как маркер наличия у этих звёзд планетарных систем: https://www.m24.ru/articles/nauka/25102013/28483 Блин, а я всегда думал, что Солнце это дикая громадина и массами всяких там Плутонов можно пренебречь. |
Заяц
Случайная флуктуация и вдруг )) В той фантастике - я даже только что пролистал книжку в бумаге - было объяснение. О зональности физических констант. |
По поводу невидимых планет.
Показать полностью
1) Если планета существует, она должна обладать массой. Потому что планета по определению – гравитирующая структура. Не важно, сделана она из обычной материи, тёмной материи (что было бы очень забавно), какой-то чудо-юдо-супер-дупер материи, поглощающей всё падающее на неё излучение – она в любом случае должна обладать массой. Если планета массой не обладает (но мы почему-то всё равно называем её планетой), вокруг Солнца она летать не будет, а довольно быстро по астрономическим меркам отправится в свободный полёт за счёт прецессии вращения Солнечной системы, вращения самого Солнца вокруг центра Галактики и собственного движения Галактики в местной группе. 2) Всякая гравитирующая масса влияет на движение других тел в гравитационно связанной системе. Если гипотетическая планета имеет значимую массу, она будет оказывать влияние и на Солнце, и на соседей. Другой вопрос в масштабе этого влияния – понятно, что планетоиды околоплутоновой массы на расстояниях в сотни а.е. будут вносить вклад, сопоставимый с погрешностью измерения. Собственно, именно поэтому Уильям Гершель "нашёл" массивный и сравнительно близкий Нептун по возмущениям колебания орбиты Урана за 70 лет до его первого подтверждённого наблюдения в телескоп, а "бумажное открытие" много менее массивного Плутона опередило фактические наблюдения всего на 20 лет. Правда, там большую роль сыграл позитивный опыт с Нептуном – астрономы уже знали, что расчётам правда можно доверять, и целенаправленно смотрели в нужную точку. 3) Точность современного оборудования и вычислительных средств позволяет уверенно идентифицировать по гравитационным возмущениям орбит существующих объектов необнаруженные объекты с массой порядка земной на расстояниях порядка ста астрономических единиц (15 миллиардов километров). То есть в таком радиусе от Солнца "скрытой Земли" точно нет. Чтобы лучше понимать, как велико это расстояние – на нём Солнце будет выглядеть не огромным пылающим шаром, а просто одной из ярких звёзд на ночном небе. Примерно как Сириус для нас. 4) Существуют убедительные данные, показывающие, что гравитационные возмущения отдельных транснептуновых объектов (астероидов из пояса Койпера, комет из облака Оорта) связаны с существованием далёкой неизвестной планеты с массой порядка нескольких земных. Далёкой – это значит расположенной на расстоянии порядка 500 а.е., в 15 раз дальше, чем Нептун. Расстояние это настолько громадно, а силы гравитационной связности там столь малы, что астрономы всерьёз рассматривают внесолнечное происхождение этой гипотетической планеты. Так как на таком огромном расстоянии солнечный свет падает на поверхность планеты в остаточных количествах, в телескопы её пока что разглядеть не удалось и вряд ли удастся. Долететь – тоже. Самый далёкий аппарат, запущенный человечеством в космос, за 40 лет прошёл едва десятую часть расстояния до этой возможной планеты. 4 |
ReznoVV
Сознаюсь. Я провоцировал профессионала. Очень по полочкам разложено. Я так не умею. Даже в своей области знаний. А вот разговор с тем программером таки имел место быть. Я лично вспылил и озверел тогда. |
Заяц Онлайн
|
|
yzman
Блин, а я всегда думал, что Солнце это дикая громадина и массами всяких там Плутонов можно пренебречь. Если бы смотрели издалека на Солнце, Плутон доплеровской спектроскопией не увидели бы. Слишком мало весит, слишком далеко от звезды и велик период обращения. Даже Землю не факт, что получилось бы. |
watcher125
Ответили заранее :) |
watcher125
Показать полностью
Тут давеча праздновали покидание Солнечной Системы этим аппаратом Границы Солнечной системы находятся там, где их проведёт Международный астрономический союз. "Вояджер" долетел до границы гелиосферы, что, собственно, и отмечали. Однако гравитационное действие Солнца, само собой, не заканчивается резко и внезапно, простираясь на сотни и тысячи астрономических единиц. Согласно нынешним оценкам, гравитационное воздействие Солнца может приводить к измеримым изменениям траекторий массивных тел на расстояниях до одного светового года (~63 тысячи а.е.). Так что при должном желании границами Солнечной системы можно считать именно эту невообразимо далёкую дистанцию (для сравнения, до Альфы Центавра от нас около 4 световых лет, до Сириуса – 8 с половиной). Deskolador Я провоцировал профессионала. Я не в претензии, но можно было просто спросить. Я вроде как не кусаюсь. Ну и да, на всякий случай – на профессиональное знание астрономии как науки не претендую, я с ней знаком едва дальше очень хорошего школьного уровня, ну и в пределах физических основ. Основная моя профессия – физик-теоретик, если что, астрономией на профессиональной основе я занимаюсь как учебной дисциплиной, а не как наукой. Но за лестные слова всё равно спасибо))5 |
ReznoVV
Я вредный :) И немножко в психологию обучен. Отличная лекция получилась. Про границу гелиосферы удивили. Считал, что чёткая. Именно по воздействую ветра. 1 |
Эх.
|
Deskolador
Показать полностью
Про границу гелиосферы удивили. Считал, что чёткая. Именно по воздействую ветра. Тут проблема терминологическая. Границу гелиосферы можно считать чёткой в том смысле, в котором это слово применимо для образования в сотни астрономических единиц поперечником – понятное дело, что солнечный ветер "сдувается" галактическим потоком частиц не по миллиметровой линии. Больше того, на сегодняшний день (в том числе и благодаря данным с "Вояджеров") у нас вообще нет чёткой уверенности в том, что головная ударная волна гелиосферы в принципе формируется, то есть граница "гелиомантии" (на русском это термин как-то не очень прижился) может быть достаточно плавной, а как следствие – сравнительно размытой. Достаточно полно ситуация может быть сформулирована следующим образом:1) Мы точно знаем, что существует область пространства вокруг Солнца (гелиосфера), в которой преобладающим направлением движения заряженных частиц является радиальное, от Солнца, а магнитное поле обладает характерной спиралеобразной структурой, связанной с вращением Солнца вокруг своей оси. 2) Мы точно знаем, что за этой областью существует область турбулентного движения заряженных частиц, в которой их концентрация снижается, а скорость движения падает (гелиопауза). 3) Мы имеем набор теоретических моделей, предсказывающих по ряду косвенных данных и измерений в околоземном пространстве размеры гелиосферы и гелиопаузы. Характер процессов, протекающих в этих областях, и конкретные размеры разные исследователи описывают по-разному, говорить тут можно только об очень общих оценках и соображениях. 4) Мы точно знаем, что вдоль траектории полёта "Вояджера-1" гелиосфера закончилась на расстоянии около 113 а.е., гелиопауза – 122 а.е. Также было собрано огромное количество другой интереснейшей информации – например, границу гелиосферы "Вояджер" пересекал аж пять раз, потому как её размеры постоянно менялись много быстрее скорости движения аппарата, который оказывался то внутри, то вне "пузыря" солнечного ветра. Однако я подчёркиваю, что эти данные – разовые, полученные на конкретной траектории конкретным аппаратом в конкретный момент времени. Обобщать их на всю Солнечную систему нужно с огромной осторожностью. 5) Мы точно знаем, что границы гелиосферы и гелиопаузы вдоль траектории "Вояджера" сравнительно узкие – летящий со скоростью около 17 км/с "Вояджер" преодолевал их от нескольких недель до нескольких месяцев. То есть толщина границы и правда очень маленькая – порядка десятков миллионов километров, около 0.2 – 0.5 а.е. Замечу особо, что измерения эти вполне объективны и основываются, в первую очередь, на характерном изменении концентрации заряженных частиц, замеряемой аппаратурой "Вояджера" с известной точностью. У нас нет оснований полагать, что на других направлениях толщина этих границ будет характерно иной. Но все эти интересности имеют весьма опосредованное отношение к границе Солнечной системы. Да, её часто проводят по гелиопаузе (хотя новые данные с того самого "Вояджера" заставляют сомневаться в существовании гелиосферной ударной волны, а значит и структуре магнитных полей за границей гелиопаузы), потому что это удобно как раз таки в силу выраженного характера её границы, но гравитационное-то воздействие Солнца ею не ограничено! Оно простирается в сотни раз дальше, чем гелиосфера, и никак к ней не привязано. О чём, собственно и речь – так-то облако Оорта находится за границей гелиосферы, и долгопериодические кометы всякий раз пробивают эту границу, приближаясь или удаляясь от Солнца. Что, согласитесь, не повод не считать их объектами Солнечной системы. 2 |
Я вдруг понял, что знаю разницу между гелиосферой и гелиопаузой.
|