Содержание
«Значение воды в жизни растений»
Девяткова Ирина Валерьевна,
учитель биологии МБОУ «СОШ №2 с УИОП» г.Лысьвы
Конспект урока-исследования по теме: «Значение воды в жизни растений»
(5 класс)
Цели
содержательная: создать условия для формирования знаний о значении воды в жизни растений;
деятельностная: формировать умение анализировать результаты экспериментов и делать выводы, аргументировать свою позицию.
Обобщение: вода входит в состав растений, обеспечивает обмен веществ, защищает растения от перегрева, участвует в минеральном питание растений, фотосинтезе, прорастании семян.
УУД
Познавательные: умение работать по алгоритму, анализировать результаты экспериментов и делать выводы.
Регулятивные: умение оценивать свои действия и результаты работы.
Коммуникативные: умение организовывать учебное взаимодействие в группе, строить речевое высказывание, аргументировать свою позицию.
Этапы урока — исследования:
1.Актуализация знаний
1.1 Мотивация к исследовательской деятельности
Здравствуйте, ребята. Природа любит загадывать нам загадки. Сегодня вы будете учиться их разгадывать, исполняя роль исследователей. А кого называют исследователями?
(Ответ:исследователь – человек, занимающийся научными исследованиями. Исследование – это процесс выработки новых знаний, один из видов познавательной деятельности. (Толковый словарь С.И. Ожегова).
1.2 Актуализация ЗУН и мыслительных операций
Ребята, посмотрите на картины в кабинете, что их объединяет?
(Ответ: изображение воды.)
Это картины лысьвенскиххудожников 20 века Евгения Григорьевича Шилова и Виктора Александровича Решанова.
А что означает название нашего города?
(Ответ: на коми-пермяцком языке слово «лыс» — означает хвоя, а «ва» — вода, река в хвойном лесу.)
У любой реки есть исток, т.е. начало.А откуда появилась вода на нашей планете,вы узнаете из отрывка фильма «Генезис», что означает происхождение.
(Просмотр отрывка фильма «Генезис»)
2. Операционно — исполнительский этап
2.1 Постановка проблемы (создание проблемной ситуации, постановка проблемы исследования)
О каком значении воды шла речь в видеофрагменте?
(Ответ: в воде зародились первые живые организмы, похожие на современные бактерии.)
В результате длительной эволюции от первых живых организмов произошли низшие растения — водоросли. Почему они так называются?
(Ответ: их тело не делится на органы и ткани.)
Перед вами представитель этой группы — бурая водоросль ламинария.
Как вы считаете, какое значение имеет вода в её жизни?
(Ответ: среда обитания.)
От низших растений произошли высшие. Какие растения относятся к высшим?
(Ответ: это растения, тело которых делится на органы и ткани.)
Перед вами высшее пустынное растение Вельвичия удивительная.
Впервые это растение было обнаружено в 1860 году австрийским ботаником Фридрихом Вельвичем, в честь которого и было названо. Удивительного в вельвичии много. Это дерево, ствол которого диаметром до 1,2 м, высота до 50 см. Длина корней до 3 метров.У неё только 2 листа, они никогда не опадают.Произрастает вельвичия в пустынях Намибии, где почти никогда не идут дожди. Известны экземпляры возрастом более 2000лет.
2.2 Определение темы исследования и выдвижение гипотез
Могут ли растения жить без воды? Обсудите в группе и сформулируйте свою гипотезу, обоснуйте её.
Ответы:
1.Растения не могут жить без воды,потому что с её помощью происходит питание растений.
2. Без воды могут жить только пустынные растения.
3. Растения могут жить без воды.
Сформулируйтетему сегодняшнего урока.
Ответы: значение воды для растений,влияние воды на растения.
Запишите тему урока.
2.3Формулирование цели исследования
Сформулируйте цель урока.
Цель: изучить значение воды в жизни растений.
Запишите цель урока.
2.4 Выбор метода решения проблемной ситуации
Для проверки выбранных гипотез какие методы исследования необходимо применить в своей деятельности?
Ответ: изучить литературу по теме, провести измерение, эксперимент, наблюдение, моделирование.
2.
5 «Открытие» детьми нового знания. Проверка гипотезы.
Для проверки гипотез выполните задания, работая в группах.
1 группа
1.Сделайте опыты и заполните таблицу.
Опыт 1. Клубень картофеля положите между двумя листами бумаги и слегка прижмите.
Запишите результат опыта и вывод в таблицу.
Опыт 2.Очистите семя подсолнечника от семенной кожуры, положите между двумя листами бумаги и прижмите.
Запишите результат опыта и вывод в таблицу.
Объект изучения | Результат опыта | Вывод |
Клубень картофеля | На бумаге появилось _______________________ | |
Семена подсолнечника | На бумаге появилось _______________________ |
3.
Прочитайте описание опыта. Если немного сухих семян нагреть в пробирке над пламенем, то вскоре на стенках пробирки появятся капельки воды.
Дайте название опыту:
__________________________________________________________________
Определите значение воды в жизни растений:
__________________________________________________________________
(вода входит в состав растения)
2 группа
1.Изучите ход опыта, напишите результат и вывод.
В колбу налили воду, поставили в неё растение рода Spathiphyllum. Сверху добавили растительного масла, чтобы вода не могла испаряться с поверхности. Отметили уровень воды в 1, 3, 5 дни опыта.
Как изменился уровень воды на 3 и 5 день?
2.Запишите результат: на третий день опыта уровень воды _____________ на _____ мм, на пятый — на ______.
3.Сделайте вывод: __________________________________________________________________
Докажите полученный вывод, используя растение толстянка или иллюстрацию (см. ниже).
Доказательство вывода:____________________________________________
4. Проведите опыт. Одну ладонь оставьте сухой, другую протрите влажной марлей.
Результат (Стало прохладней какой–нибудь ладони?): __________________________________________________________________
5.Сделайте вывод о значении воды в жизни растений:
__________________________________________________________________
(испарение воды листьями защищает растение от перегревания)
3 группа
1.Изучите ход опыта с семенами растений.
Опыт. Первая группа семян была залита небольшим количеством воды, вторая залита водой полностью, а третья группа семян была оставлена сухой.
Все стаканы с семенами на 7 дней были поставлены в теплое место.
2.Напишите результат данного опыта (что произошло с семенами?):
Объект | Результат | Вывод |
Семена в первом стакане | ||
Семена во втором стакане | ||
Семена в третьем стакане |
3.В тексте найдите доказательства своих выводов.
На нижней поверхности семени находится рубчик – это след от места прикрепления семени к плоду. (Рассмотрите рубчик под лупой на сухих семенах бобов). Рядом имеется маленькое отверстие – семявход или микропиле, через которое проникает вода и растворяет питательные вещества в семени.
В результате семя набухает и прорастает, первым появляется главный корень. Из-за большого количества воды к семенам не поступает кислород, и они погибают.
4.Напишите значение воды:________________________________________
(вода принимает участие в прорастании семян)
4 группа
Прочитайте задачу и ответьте на вопрос.
Голландский ученый Жан ван Гельмонт поставил интересный опыт (см. рисунок). Он взял высушенную землю и наполнил ею кадку. Масса земли была 80 кг. Ученый посадил в кадку ветку ивы массой 2 кг. Растение поливали чистой дождевой или дистиллированной водой, лишенной минеральных солей. Через 5 лет деревце выросло большим, массой 60 кг. Масса земли составила 79 кг 943 гр. Масса дерева увеличилась на 58 кг, а масса земли уменьшилась на 57 гр. Почему уменьшилась масса земли?
Ответ:________________________________________________________
2.
Проведите опыт.
1 каплю почвенной вытяжки нанесите на предметное стекло. (Почвенную вытяжку получили, растворив почву в колбе с водой, азатем отфильтровав.) На второе стекло нанесите каплю дистиллированной воды — это вода, очищенная от солей. В вытяжном шкафу подержите оба стекла над пламенем горелки.
Напишите результат: __________________________________________________________________
Вывод: __________________________________________________________________
3.Создайте модель растения.
Материалы: песок, трубочка, фильтровальная бумага.
Тупой конец трубочки закупорьте фильтровальной бумагой, засыпьте песок в трубочку до верха, прикрепите к противоположной стороне лист, вырезанный из фильтровальной бумаги так, чтобы он соприкасался с песком. Поставьте закупоренный конец трубочки в воду, наблюдайте за движением воды.
Напишите результат:_______________________________________________
Вывод о значении воды:___________________________________________.
(вода принимает участие в минеральном питании растений)
5группа
1.Прочитайте наблюдение.
При выращивании растений в теплицах заметили, что более крупные овощи вырастают там, где больше воды, углекислого газа и есть дополнительное электрическое освещение.
2.Посмотрите видеофрагмент «Фотосинтез».
Составьте уравнение фотосинтеза, используя предложенные слова, и приклейте их на лист.
_______+ _______= ________+__________
Не забудьте два обязательных условия для процесса фотосинтеза:
_____________ и ______________
3.Напишите о значении воды:__________________________________________________
4.Прочитайте текст и выполните задания.
Особую группу растений составляют ксерофиты. Это растения сухих местообитаний, где воды в почве мало.
Поэтому у них возникают разные приспособления для экономии и поглощения воды. Мощная система боковых корней кактусов, расположенных почти у самой поверхности, позволяет собирать больше влаги, попавшей в почву после дождя. Кактусы имеют мясистый стебель – это основное «хранилище влаги». Листья кактуса видоизменились в острые иглы, что экономит воду. Верблюжья колючка относится к семейству Бобовых. Выживает в жарких пустынях благодаря мощной корневой системе, достигающей 10– 15м в длину.
Вельвичия использует свои листья для поглощения влаги. Капельки тумана она впитывает многочисленными устьицами, расположенными с двух сторон листа, а затем капля по капле передает ее корням.
Выпишите приспособления растений к недостатку воды.
Кактус –__________________________________________________________________
Верблюжья колючка – __________________________________________________________________
Вельвичия удивительная –__________________________________________________________________
Ответьте на вопрос: к какой группе растений по отношению к воде относится Вельвичия удивительная?
Ответ: Вельвичия удивительная — это_________________________________
(вода принимает участие в фотосинтезе, Вельвичия удивительная для поглощения влаги использует свои листья, это ксерофит)
3.
Оценочно-рефлексивный этап
3.1Интерпретация полученных данных
Группы представляют результаты своей работы, объясняя учащимся изученный материал, фиксируют выводы на доске. Во время выступления учащиеся записывают выводы групп в тетради.
3.2Вывод по результатам исследовательской работы
Возвращаемся к гипотезам. Какая(ие) гипотеза(ы) была(и) верной(ыми) и почему?
Ответ: растения не могут жить без воды, потому что она участвует в питании, фотосинтезе, прорастании семян, защищает растение от перегрева.
3.3Применение новых знаний в учебной деятельности
Ребята, почему цветки хризантем сорта Антонов имеют несвойственный им синий цвет?
Ответ: искусственно окрашены.
Способность растений проводить воду используют флористы — это специалисты в области декорирования интерьеров с помощью цветочных композиций, создания букетов и других изделий.
О своём наблюдение расскажет Т. Екатерина.
Опыт «Окрашивание растений»
Цель проведения опыта: доказать передвижение воды по стеблю растения.
Для опыта я использовала растение хризантемы, разделила её на 3 части. Поставила цветы в колбы с водой, окрашенной пищевыми красителями в синий, красный и зелёный цвета. Провела наблюдение. Первое окрашивание цветков стало заметно уже через 2 часа. Я доказала, что вода с красителями передвигается по растению. А в результате получила уникальный букет для мамы.
3.4 Подведение итогов работы
Рефлексия
Оцените свои знания
5 — мне все понятно, могу применить свои знания на практике
4 — материал понятен, но остались вопросы
3 — материал был для меня трудным, нужно самостоятельно поработать
4. Домашнее задание
Ответьте на вопрос «Зачем мы пьём воду?»
Составьте сообщение по теме «Приспособления животных к недостатку воды»
5.
Отметки за урок
Опубликовано в группе «УРОК.РФ: группа для участников конкурсов»
Подведем итоги. 5 класс | 5 класс
Проверьте себя
1. Где обитают живые организмы на нашей планете?
На суше, в воздухе, в воде и в почве.
2. Охарактеризуйте условия жизни организмов в почвенной среде жизни.
Для почвенной среды обитания характерны следующие факторы: нет солнечного света; много воды; незначительные перепады температур; низкое содержание кислорода; — передвижение в твёрдой среде.
3. Приведите примеры растений и животных, обитающих в водной среде.
Акула, окунь, дафния, креветка, ламинария, ряска.
4. Назовите виды экологических факторов, которые влияют на жизнь организмов в природе.
Факторы живой природы: микроорганизмы, грибы, растения, животные, человек.
Факторы неживой природы: свет, температура, влажность
5. Поясните, как животные приспособлены к суровым условиям зимы.
Чтобы не замерзнуть зимой, осенью животные накапливают толстый слой жира, их мех становится более густым. Есть еще одно приспособление, с помощью которого животные справляются с тяготами зимней жизни, — спячка. Во время спячки все химические превращения в организме замедляются, и потребность в пище уменьшается. Это позволяет животным пережить зиму.
6. Что называют природным сообществом?
Природным сообществом называют совокупность растений, животных, микроорганизмов, приспособленных к условием жизни на определённой территории, влияющих друг на друга и на окружающею среду.
7. Назовите, от чего зависит разнообразие природных сообществ в разных природных зонах и на разных материках.
Их разнообразие зависит от климата, от растений, которые там растут, ведь каждое животное питается разными кормами.
Также зависит от наличия водоемов, не все животные смогут пережить знойные дни в пустыни.
8. Охарактеризуйте организмы, называемые планктонными.
Планктон – это разнородные мелкие организмы, свободно дрейфующие в толще воды и не способные сопротивляться течению. Такими организмами могут быть бактерии, некоторые водоросли (фитопланктон) , простейшие, некоторые кишечнополостные, моллюски, ракообразные, яйца и личинки рыб, личинки различных беспозвоночных животных (зоопланктон) . Планктон непосредственно или через промежуточные звенья пищевой цепи является пищей для всех остальных водных животных.
9. Что собой представляет тайга?
Это природная зона умеренного климатического пояса, характеризующийся преобладанием хвойных лесов, образованных в основном видами ели, пихты, лиственницы и сосны.
10. Приведите два-три примера крупных животных, обитающих в водной среде.
Косатка, синий кит, морской лев.
Выполните задания
А. задания на сравнение и объяснение.
1. Сравните условия обитания рыб – удильщика и акулы.
Удильщик обитает в очень глубоких местах. Эту рыбу можно увидеть очень редко. У неё особенное строение.
Акулы же обитают на средних глубинах, в частности, как в морях, так и в океанах.
2. Объясните, какие способы приспособления имеются у акулы и удильщика, связанные с условиями, в которых они обитают?
У акулы мощные плавники и много зубов. Зрение приспособлено для того слоя воды, в котором она обитает. У удильщика плохое зрение, поэтому у него есть «удочка» со светящимся поплавком. Он достаточно сильный, чтобы выдерживать давление воды, так как он – глубинная рыба.
Б. выберите правильный ответ
1. в природном сообществе растения обычно выполняют функцию:
Б) производителя
2. самое бедное разнообразие живых организмов свойственно:
В) Антарктиде
В.
составьте слово, которое содержит предложенные буквы в указанном порядке.
1. а) лес
Б) степь
В) тундра
2. а) биология
Б) организм
В) фактор
Г. вставьте пропущенное слово
1. Воздействие людей на природу – это антропогенный фактор
2. Воздействие климата на организмы – это фактор неживой природы.
3. Зеленый цвет гусеницы бабочки – это покровительственная окраска.
Солнце | Национальное географическое общество
Солнце — обычная звезда, одна из примерно 100 миллиардов в нашей галактике Млечный Путь. Солнце оказывает чрезвычайно важное влияние на нашу планету: оно управляет погодой, океанскими течениями, временами года и климатом, а также делает возможной жизнь растений благодаря фотосинтезу. Без солнечного тепла и света жизнь на Земле не существовала бы.
Около 4,5 миллиардов лет назад Солнце начало формироваться из молекулярного облака , которое в основном состояло из водорода и гелия.
Близлежащая сверхновая испустила ударную волну, которая соприкоснулась с молекулярным облаком и активировала его. Молекулярное облако начало сжиматься, и некоторые области газа схлопнулись под действием собственного гравитационного притяжения. Когда одна из этих областей разрушилась, она также начала вращаться и нагреваться от увеличивающегося давления. Большая часть водорода и гелия осталась в центре этой горячей вращающейся массы. В конце концов, газы достаточно нагрелись, чтобы начать ядерный синтез, и превратились в солнце в нашей Солнечной системе.
Другие части молекулярного облака остыли в диск вокруг совершенно нового солнца и стали планетами, астероидами, кометами и другими телами в нашей Солнечной системе.
Солнце находится на расстоянии около 150 миллионов километров (93 миллиона миль) от Земли. Это расстояние, называемое астрономической единицей (а.е.), является стандартной мерой расстояния для астрономов и астрофизиков.
AU можно измерить со скоростью света или временем, которое требуется фотону света, чтобы добраться от Солнца до Земли.
Свет на Солнце занимает около восьми минут и 19секунд, чтобы достичь Земли.
Радиус солнца, или расстояние от самого центра до внешних границ, составляет около 700 000 километров (432 000 миль). Это расстояние примерно в 109 раз больше радиуса Земли. Солнце не только имеет гораздо больший радиус, чем Земля, но и намного массивнее. Масса Солнца более чем в 333 000 раз больше массы Земли и содержит около 99,8% всей массы Солнечной системы!
Состав
Солнце состоит из пылающей комбинации газов. Эти газы фактически находятся в форме плазмы. Плазма – это состояние вещества, похожее на газ, но с большей частью ионизированных частиц. Это означает, что частицы имеют увеличенное или уменьшенное число электронов.
Около трех четвертей Солнца состоит из водорода, который постоянно сплавляется и образует гелий в процессе, называемом ядерным синтезом. Гелий составляет почти всю оставшуюся четверть. Очень небольшой процент (1,69 процента) солнечной массы составляют другие газы и металлы: железо, никель, кислород, кремний, сера, магний, углерод, неон, кальций и хром.
Эти 1,69 процента могут показаться незначительными, но их масса по-прежнему в 5628 раз больше массы Земли.
Солнце не является твердой массой. У него нет легко определяемых границ, как у скалистых планет, таких как Земля. Вместо этого Солнце состоит из слоев, почти полностью состоящих из водорода и гелия. Эти газы выполняют разные функции в каждом слое, и слои Солнца измеряются их процентом от общего радиуса Солнца.
Солнце пронизано и частично контролируется магнитным полем. Магнитное поле определяется комбинацией трех сложных механизмов: круговой электрический ток, проходящий через солнце, слои солнца, вращающиеся с разной скоростью, и способность солнца проводить электричество. Вблизи экватора Солнца силовые линии магнитного поля образуют небольшие петли у поверхности. Линии магнитного поля, проходящие через полюса, простираются гораздо дальше, на тысячи километров, прежде чем вернуться к противоположному полюсу.
Солнце вращается вокруг своей оси, как и Земля.
Солнце вращается против часовой стрелки, и ему требуется от 25 до 35 дней, чтобы совершить один оборот.
Солнце обращается по часовой стрелке вокруг центра Млечного Пути. Его орбита находится на расстоянии от 24 000 до 26 000 световых лет от галактического центра. Солнцу требуется от 225 до 250 миллионов лет, чтобы совершить один оборот вокруг галактического центра.
Электромагнитное излучение
Солнечная энергия распространяется на Землю со скоростью света в виде электромагнитного излучения (ЭМИ).
Электромагнитный спектр существует в виде волн различной частоты и длины волны.
Частота волны показывает, сколько раз волна повторяется за определенную единицу времени. Волны с очень короткими длинами волн повторяются несколько раз в данную единицу времени, поэтому они являются высокочастотными. Напротив, низкочастотные волны имеют гораздо большую длину волны.
Подавляющее большинство электромагнитных волн, исходящих от солнца, невидимы для нас.
Наиболее высокочастотными волнами, излучаемыми солнцем, являются гамма-лучи, рентгеновские лучи и ультрафиолетовое излучение (УФ-лучи). Наиболее вредные ультрафиолетовые лучи почти полностью поглощаются атмосферой Земли. Менее мощные УФ-лучи проходят через атмосферу и могут вызывать солнечные ожоги.
Солнце также излучает инфракрасное излучение, волны которого имеют гораздо более низкую частоту. Большая часть солнечного тепла поступает в виде инфракрасной энергии.
Между инфракрасным и ультрафиолетовым диапазоном находится видимый спектр, который содержит все цвета, которые мы, люди, можем видеть. Красный цвет имеет самые длинные волны (наиболее близкие к инфракрасному), а фиолетовый (наиболее близкие к ультрафиолетовому) — самые короткие.
Само солнце белое, а это значит, что оно содержит все цвета видимого спектра. Солнце кажется оранжево-желтым, потому что испускаемый им синий свет имеет более короткую длину волны и рассеивается в атмосфере — тот же самый процесс делает небо голубым.
Астрономы, однако, называют Солнце «желтым карликом», потому что его цвета попадают в желто-зеленую часть электромагнитного спектра.
Эволюция Солнца
Солнце, хотя и поддерживает всю жизнь на нашей планете, не будет сиять вечно. Солнце существует уже около 4,5 миллиардов лет.
Процесс ядерного синтеза, который создает тепло и свет, которые делают возможной жизнь на нашей планете, также является процессом, который медленно изменяет состав Солнца. Благодаря ядерному синтезу Солнце постоянно расходует водород в своем ядре: каждую секунду Солнце превращает около 620 миллионов метрических тонн водорода в гелий.
На данном этапе жизни Солнца его ядро примерно на 74% состоит из водорода. В течение следующих пяти миллиардов лет Солнце сожжет большую часть своего водорода, и гелий станет его основным источником топлива.
За эти пять миллиардов лет Солнце превратится из «желтого карлика» в «красного гиганта». Когда почти весь водород в солнечном ядре будет израсходован, ядро сожмется и нагреется, увеличивая количество происходящего ядерного синтеза.
Внешние слои солнца будут расширяться от этой дополнительной энергии.
Солнце расширится примерно в 200 раз по сравнению с текущим радиусом, поглотив Меркурий и Венеру.
Астрофизики спорят о том, расширится ли орбита Земли за пределы досягаемости Солнца или наша планета тоже будет поглощена Солнцем.
Когда солнце расширяется, оно распространяет свою энергию на большую площадь поверхности, что оказывает общее охлаждающее воздействие на звезду. Это охлаждение изменит видимый свет Солнца на красноватый цвет — красный гигант.
В конце концов, солнечное ядро достигает температуры около 100 миллионов по шкале Кельвина (почти 100 миллионов градусов по Цельсию или 180 миллионов градусов по Фаренгейту), общепринятой научной шкале для измерения температуры. Когда он достигнет этой температуры, гелий начнет плавиться, образуя углерод, гораздо более тяжелый элемент. Это вызовет интенсивный солнечный ветер и другую солнечную активность, которая в конечном итоге сбросит все внешние слои Солнца.
Фаза красных гигантов закончится. Останется только углеродное ядро Солнца, и как «белый карлик» оно не будет создавать или излучать энергию.
Структура Солнца
Солнце состоит из шести слоев: ядра, радиационной зоны, конвективной зоны, фотосферы, хромосферы и короны.
Ядро
Солнечное ядро , более чем в тысячу раз превышающее размер Земли и более чем в 10 раз плотнее свинца, представляет собой огромную печь. Температура в ядре превышает 15,7 миллиона кельвинов (также 15,7 миллиона градусов по Цельсию или 28 миллионов градусов по Фаренгейту). Ядро простирается примерно на 25% радиуса Солнца.
Ядро — единственное место, где могут происходить реакции ядерного синтеза. Другие слои Солнца нагреваются от вырабатываемой там ядерной энергии. Протоны атомов водорода яростно сталкиваются и сливаются или соединяются вместе, образуя атом гелия.
Этот процесс, известный как цепная реакция PP (протон-протон), испускает огромное количество энергии.
Энергия, выделяемая в течение одной секунды солнечного синтеза, намного больше, чем энергия, выделяемая при взрыве сотен тысяч водородных бомб.
Во время ядерного синтеза в ядре выделяются два вида энергии: фотоны и нейтрино. Эти частицы несут и излучают свет, тепло и энергию солнца. Фотоны — мельчайшие частицы света и других форм электромагнитного излучения. Нейтрино сложнее обнаружить, и на их долю приходится всего около двух процентов от общей энергии Солнца. Солнце постоянно излучает как фотоны, так и нейтрино во всех направлениях.
Зона излучения
Зона излучения Солнца начинается примерно с 25 процентов радиуса и простирается примерно до 70 процентов радиуса. В этой широкой зоне тепло от ядра резко остывает, с семи миллионов К до двух миллионов К.
В зоне излучения энергия передается в результате процесса, называемого тепловым излучением. Во время этого процесса фотоны, испущенные в ядре, проходят небольшое расстояние, поглощаются соседним ионом, высвобождаются этим ионом и снова поглощаются другим.
Один фотон может продолжать этот процесс почти 200 000 лет!
Переходная зона: тахоклин
Между радиационной зоной и следующим слоем, конвективной зоной, находится переходная зона, называемая тахоклином. Эта область создана в результате дифференциального вращения Солнца.
Дифференциальное вращение происходит, когда разные части объекта вращаются с разной скоростью. Солнце состоит из газов, протекающих в разных слоях и на разных широтах по-разному. Например, экватор Солнца вращается намного быстрее, чем его полюса.
Скорость вращения солнца быстро меняется в тахоклине.
Конвективная зона
Примерно на 70% солнечного радиуса начинается конвективная зона. В этой зоне солнечная температура недостаточно высока для передачи энергии тепловым излучением. Вместо этого он передает тепло за счет тепловой конвекции через тепловые колонны.
Подобно воде, кипящей в горшке, или горячему воску в лавовой лампе, газы глубоко в конвективной зоне Солнца нагреваются и «кипятят» наружу, вдали от ядра Солнца, через тепловые столбы.
Когда газы достигают внешних границ конвективной зоны, они остывают и погружаются обратно к основанию конвективной зоны, чтобы снова нагреться.
Фотосфера
Фотосфера – это ярко-желтая видимая «поверхность» Солнца. Толщина фотосферы составляет около 400 километров (250 миль), а температура достигает около 6000 К (5700 ° C, 10 300 ° F).
В фотосфере видны тепловые столбы конвекционной зоны, бурлящие, как кипящая овсянка. В мощные телескопы вершины колонн выглядят как гранулы, скопившиеся на солнце. Каждая гранула имеет яркий центр, представляющий собой горячий газ, поднимающийся по тепловому столбу. Темные края гранул — это холодный газ, спускающийся обратно по колонне на дно конвективной зоны.
Хотя вершины термальных столбов выглядят как маленькие гранулы, их диаметр обычно превышает 1000 километров (621 милю). Большинство тепловых столбцов существуют от восьми до 20 минут, прежде чем они растворяются и образуют новые столбцы. Существуют также «супергранулы», которые могут иметь диаметр до 30 000 километров (18 641 милю) и сохраняться до 24 часов.
Солнечные пятна, солнечные вспышки и солнечные протуберанцы формируются в фотосфере, хотя и являются результатом процессов и нарушений в других слоях Солнца.
Фотосфера: Солнечные пятна
Солнечное пятно — это именно то, на что это похоже, — темное пятно на солнце. Солнечное пятно образуется, когда интенсивная магнитная активность в конвективной зоне разрывает тепловой столб. В верхней части разорванной колонны (видимой в фотосфере) температура временно понижена, потому что до нее не доходят горячие газы.
Фотосфера: Солнечные вспышки
Процесс образования солнечных пятен открывает связь между короной (самым внешним слоем солнца) и его внутренней частью. Солнечная материя выбрасывается из этого отверстия в образованиях, называемых солнечными вспышками. Эти взрывы являются массовыми: в течение нескольких минут солнечные вспышки высвобождают эквивалент около 160 миллиардов мегатонн в тротиловом эквиваленте, или около шестой части всей энергии, выделяемой Солнцем за одну секунду.
Облака ионов, атомов и электронов вырываются из солнечных вспышек и достигают Земли примерно через два дня. Солнечные вспышки и солнечные протуберанцы способствуют космической погоде, которая может вызвать возмущения в атмосфере и магнитном поле Земли, а также нарушить работу спутниковых и телекоммуникационных систем.
Фотосфера: Корональные выбросы массы
Корональные выбросы массы (КВМ) — это еще один тип солнечной активности, вызванный постоянным движением и возмущениями в магнитном поле Солнца. CME обычно образуются вблизи активных областей солнечных пятен, корреляция между ними не доказана. Причина CME все еще изучается, и предполагается, что нарушения в фотосфере или короне приводят к этим сильным солнечным взрывам.
Фотосфера: солнечный протуберанец
Солнечные протуберанцы представляют собой яркие петли солнечного вещества. Они могут врываться далеко в корональный слой Солнца, расширяясь на сотни километров в секунду.
Эти изогнутые и скрученные элементы могут достигать сотен тысяч километров в высоту и ширину и сохраняться от нескольких дней до нескольких месяцев.
Солнечные протуберанцы холоднее короны и выглядят как более темные нити на фоне солнца. По этой причине они также известны как нити.
Фотосфера: солнечный цикл
Солнце не постоянно испускает солнечные пятна и солнечные выбросы; он проходит через цикл около 11 лет. Во время этого солнечного цикла меняется частота солнечных вспышек. Во время солнечных максимумов может быть несколько вспышек в день. Во время солнечных минимумов их может быть меньше одного в неделю.
Солнечный цикл определяется магнитными полями Солнца, которые вращаются вокруг Солнца и соединяются на двух полюсах. Каждые 11 лет магнитные поля меняются местами, вызывая нарушение, которое приводит к солнечной активности и солнечным пятнам.
Солнечный цикл может влиять на климат Земли. Например, ультрафиолетовый свет Солнца расщепляет кислород в стратосфере и укрепляет защитный озоновый слой Земли.
Во время солнечного минимума ультрафиолетовых лучей мало, а это означает, что озоновый слой Земли временно истончен. Это позволяет большему количеству ультрафиолетовых лучей проникать в атмосферу Земли и нагревать ее.
Солнечная атмосфера
Солнечная атмосфера — самая горячая область Солнца. Он состоит из хромосферы, короны и переходной зоны, называемой солнечной переходной областью, которая соединяет их.
Солнечная атмосфера затемнена ярким светом, излучаемым фотосферой, и ее редко можно увидеть без специальных инструментов. Только во время солнечных затмений, когда Луна движется между Землей и Солнцем и скрывает фотосферу, эти слои можно увидеть невооруженным глазом.
Хромосфера
Розовато-красная хромосфера имеет толщину около 2000 километров (1250 миль) и пронизана струями горячего газа.
В нижней части хромосферы, где она соприкасается с фотосферой, температура Солнца самая низкая, около 4400 К (4100°C, 7500°F). Эта низкая температура придает хромосфере розовый цвет.
Температура в хромосфере увеличивается с высотой и достигает 25 000 К (25 000 ° C, 45 000 ° F) на внешней границе области.
Хромосфера испускает струи горящих газов, называемых спикулами, похожие на солнечные вспышки. Эти огненные струйки газа тянутся из хромосферы, как длинные пылающие пальцы; обычно они имеют диаметр около 500 километров (310 миль). Спикулы существуют всего около 15 минут, но могут достигать тысячи километров в высоту, прежде чем разрушиться и раствориться.
Область солнечного перехода
Область солнечного перехода (STR) отделяет хромосферу от короны.
Ниже STR слои солнца контролируются и остаются разделенными благодаря гравитации, давлению газа и различным процессам обмена энергией. Выше STR движение и форма слоев гораздо более динамичны. В них преобладают магнитные силы. Эти магнитные силы могут привести в действие солнечные явления, такие как корональные петли и солнечный ветер.
Состояние гелия в этих двух регионах также имеет отличия.
Ниже STR гелий частично ионизирован. Это означает, что он потерял электрон, но еще остался. В районе СТО гелий поглощает немного больше тепла и теряет свой последний электрон. Его температура достигает почти одного миллиона К (один миллион ° C, 1,8 миллиона ° F).
Корона
Корона – это тонкий внешний слой солнечной атмосферы, который может простираться на миллионы километров в космос. Газы в короне сгорают при температуре около одного миллиона k (один миллион ° C, 1,8 миллиона ° F) и движутся со скоростью около 145 километров (90 миль) в секунду.
Некоторые частицы достигают убегающей скорости 400 километров в секунду (249 миль в секунду). Они избегают гравитационного притяжения Солнца и становятся солнечным ветром. Солнечный ветер дует от Солнца к краю Солнечной системы.
Другие частицы образуют корональные петли. Корональные петли — это всплески частиц, которые возвращаются к ближайшему солнечному пятну.
Вблизи полюсов Солнца находятся корональные дыры.
Эти области холоднее и темнее, чем другие области Солнца, и пропускают некоторые из самых быстро движущихся частей солнечного ветра.
Солнечный ветер
Солнечный ветер – это поток чрезвычайно горячих заряженных частиц, выбрасываемых из верхних слоев атмосферы Солнца. Это означает, что каждые 150 миллионов лет Солнце теряет массу, равную массе Земли. Однако даже при такой скорости потери Солнце потеряло лишь около 0,01% своей общей массы из-за солнечного ветра.
Солнечный ветер дует во всех направлениях. Он продолжает двигаться с этой скоростью около 10 миллиардов километров (шесть миллиардов миль).
Некоторые частицы солнечного ветра скользят через магнитное поле Земли и попадают в ее верхние слои атмосферы около полюсов. Когда они сталкиваются с атмосферой нашей планеты, эти заряженные частицы заставляют атмосферу светиться цветом, создавая полярные сияния, красочные световые представления, известные как северное и южное сияние. Солнечные ветры также могут вызывать солнечные бури.
Эти бури могут мешать работе спутников и выводить из строя электрические сети на Земле.
Солнечный ветер наполняет гелиосферу, массивный пузырь заряженных частиц, который окружает Солнечную систему.
Солнечный ветер в конце концов замедляется вблизи границы гелиосферы, на теоретической границе, называемой гелиопаузой. Эта граница отделяет вещество и энергию нашей Солнечной системы от вещества соседних звездных систем и межзвездной среды.
Межзвездная среда — пространство между звездными системами. Солнечный ветер, пройдя миллиарды километров, не может выйти за пределы межзвездной среды.
Изучение Солнца
Солнце не всегда было предметом научных открытий и исследований. На протяжении тысячелетий солнце было известно в культурах всего мира как бог, богиня и символ жизни.
Для древних ацтеков солнце было могущественным божеством, известным как Тонатиу, которому для путешествия по небу требовались человеческие жертвы. В балтийской мифологии солнце было богиней по имени Сауле, которая приносила плодородие и здоровье.
Китайская мифология считала солнце единственным оставшимся из 10 богов солнца.
В 150 году нашей эры греческий ученый Клавдий Птолемей создал геоцентрическую модель Солнечной системы, в которой Луна, планеты и Солнце вращались вокруг Земли. Только в 16 веке польский астроном Николай Коперник использовал математические и научные рассуждения, чтобы доказать, что планеты вращаются вокруг Солнца. Этой гелиоцентрической моделью мы и пользуемся сегодня.
В 17 веке телескоп позволил людям детально рассмотреть солнце. Солнце слишком яркое, чтобы мы могли изучать его незащищенными глазами. С помощью телескопа впервые стало возможным спроецировать четкое изображение солнца на экран для изучения.
Английский ученый сэр Исаак Ньютон использовал телескоп и призму, чтобы рассеять солнечный свет, и доказал, что солнечный свет на самом деле состоит из спектра цветов.
В 1800 году было обнаружено, что инфракрасный и ультрафиолетовый свет существуют за пределами видимого спектра.
Оптический прибор, называемый спектроскопом, позволил разделить видимый свет и другое электромагнитное излучение на различные длины волн. Спектроскопия также помогла ученым идентифицировать газы в солнечной атмосфере — каждый элемент имеет свою собственную структуру длины волны.
Однако способ, которым солнце генерировало свою энергию, оставался загадкой. Многие ученые выдвинули гипотезу, что Солнце сжимается и излучает тепло в результате этого процесса.
В 1868 году английский астроном Джозеф Норман Локьер изучал электромагнитный спектр Солнца. Он наблюдал яркие линии в фотосфере, длина волны которых не соответствовала ни одному известному элементу на Земле. Он догадался, что на Солнце есть элемент, изолированный от Солнца, и назвал его гелием в честь греческого бога солнца Гелиоса.
В течение следующих 30 лет астрономы пришли к выводу, что у Солнца есть горячее ядро под давлением, способное производить огромное количество энергии посредством ядерного синтеза.
Технологии продолжали совершенствоваться и позволили ученым открыть новые особенности Солнца. Инфракрасные телескопы были изобретены в 1960-х годах, и ученые наблюдали энергию за пределами видимого спектра. Астрономы двадцатого века использовали воздушные шары и ракеты, чтобы отправить специализированные телескопы высоко над Землей и исследовать Солнце без каких-либо помех со стороны земной атмосферы.
Solrad 1 был первым космическим кораблем, предназначенным для изучения Солнца, и был запущен Соединенными Штатами в 1960 году. В то десятилетие НАСА отправило пять спутников Pioneer на орбиту вокруг Солнца и собирает информацию о звезде.
В 1980 году НАСА запустило миссию во время солнечного максимума для сбора информации о высокочастотных гамма-лучах, ультрафиолетовых и рентгеновских лучах, испускаемых во время солнечных вспышек.
Солнечная и гелиосферная обсерватория ( SOHO ) был разработан в Европе и выведен на орбиту в 1996 году для сбора информации.
SOHO успешно собирает данные и прогнозирует космическую погоду уже 12 лет.
«Вояджер-1» и 2 – это космические корабли, направляющиеся к краю гелиосферы, чтобы узнать, из чего состоит атмосфера там, где солнечный ветер встречается с межзвездной средой. «Вояджер-1» пересек эту границу в 2012 году, а «Вояджер-2» – в 2018 году. Предполагается, что турбулентность конвективной зоны способствует солнечным волнам, которые непрерывно переносят солнечный материал во внешние слои солнца. Изучая эти волны, ученые больше узнают о недрах Солнца и причинах солнечной активности.
Энергия Солнца
Фотосинтез
Солнечный свет обеспечивает необходимый свет и энергию растениям и другим производителям в пищевой сети. Эти производители поглощают солнечное излучение и преобразуют его в энергию посредством процесса, называемого фотосинтезом.
Продуценты в основном растения (на суше) и водоросли (в водной среде).
Они являются основой пищевой сети, и их энергия и питательные вещества передаются всем остальным живым организмам.
Ископаемое топливо
Фотосинтез также отвечает за все ископаемое топливо на Земле. Ученые подсчитали, что около трех миллиардов лет назад первые производители появились в водной среде. Солнечный свет позволил растениям развиваться и адаптироваться. После гибели растения разлагались и перемещались вглубь земли, иногда на тысячи метров. Этот процесс продолжался миллионы лет.
Под сильным давлением и высокими температурами эти останки превратились в то, что мы знаем как ископаемое топливо. Эти микроорганизмы превратились в нефть, природный газ и уголь.
Люди разработали процессы извлечения этих ископаемых видов топлива и использования их для получения энергии. Однако ископаемое топливо является невозобновляемым ресурсом. На их формирование уходят миллионы лет.
Технология солнечной энергии
Технология солнечной энергии использует солнечное излучение и преобразует его в тепло, свет или электричество.
Солнечная энергия – это возобновляемый ресурс, и многие технологии могут собирать ее непосредственно для использования в домах, на предприятиях, в школах и больницах. Некоторые технологии солнечной энергетики включают солнечные элементы и панели, солнечные тепловые коллекторы, солнечное тепловое электричество и солнечную архитектуру.
Фотогальваника использует солнечную энергию для ускорения электронов в солнечных батареях и выработки электроэнергии. Эта форма технологии широко используется и может обеспечивать электроэнергией сельские районы, крупные электростанции, здания и небольшие устройства, такие как парковочные счетчики и прессы для мусора.
Энергия солнца также может быть использована с помощью метода, называемого «концентрированной солнечной энергией», при котором солнечные лучи отражаются и усиливаются зеркалами и линзами. Усиленный луч солнечного света нагревает жидкость, которая создает пар и приводит в действие электрический генератор.
Солнечную энергию также можно собирать и распределять без использования машин или электроники.
Например, крыши могут быть покрыты растительностью или окрашены в белый цвет, чтобы уменьшить количество тепла, поглощаемого зданием, тем самым уменьшая количество электроэнергии, необходимой для кондиционирования воздуха. Это солнечная архитектура.
Солнечного света в избытке: за один час атмосфера Земли получает достаточно солнечного света, чтобы удовлетворить потребности всех людей в электричестве в течение года. Однако солнечная технология стоит дорого, и ее эффективность зависит от солнечной и безоблачной местной погоды. Методы использования солнечной энергии все еще разрабатываются и совершенствуются.
Краткий факт
Подобно алмазу в небе
Белые карлики состоят из кристаллизованного углеродного алмаза. Типичный белый карлик весит около 10 миллиардов триллионов триллионов каратов. Примерно через 5 миллиардов лет, говорит Трэвис Меткалф из Гарвард-Смитсоновского центра астрофизики, «Наше Солнце превратится в алмаз, который действительно будет вечным».
Краткий факт
Солнечная постоянная
Солнечная постоянная — это среднее количество солнечной энергии, достигающей атмосферы Земли. Солнечная постоянная составляет около 1,37 киловатта электроэнергии на квадратный метр.
Краткий факт
Solarmax
2013 год принесет следующий солнечный максимум (solarmax), период, который, по словам астрономов, принесет больше солнечных вспышек, корональных выбросов массы, солнечных бурь и полярных сияний.
Краткий факт
Солнце — самое одинокое число
Солнце находится довольно изолированно, далеко на внутреннем крае Рукава Ориона Млечного Пути. Ближайший звездный сосед, красный карлик по имени Проксима Центавра, находится на расстоянии около 4,24 световых года.
Быстрый факт
Солнечные дни в космических агентствах
НАСА и другие космические агентства осуществляют более дюжины гелиофизических миссий, которые изучают солнце, гелиосферу и планетарную среду как единую взаимосвязанную систему.
Вот некоторые из текущих миссий:
ACE: наблюдение за частицами солнечного, межпланетного, межзвездного и галактического происхождения
AIM: определение причин образования высотных облаков в атмосфере Земли
Hinode: изучение Солнца с самым высоким в мире разрешением солнечные телескопы
IBEX: картографирование всей границы Солнечной системы
RHESSI: исследование гамма-лучей и рентгеновских лучей, самой мощной энергии, излучаемой Солнцем
SOHO: понимание структуры и динамики Солнца
SDO: жемчужина в короне НАСА, направлен на развитие научного понимания, необходимого для рассмотрения тех аспектов Солнца и Солнечной системы, которые непосредственно влияют на жизнь и общество
СТЕРЕО: понимание корональных выбросов массы
Вояджер: изучение космоса на краю Солнечной системы
Ветер: понимание солнечного ветра
Статьи и профили
Новости National Geographic: Солнце — самый круглый известный природный объект National Geographic Science: Солнце — жизнь с бурной звездойNASA: Исследование Солнечной системы—SunNASA: Солнечная и гелиосферная обсерватория (SOHO)NASA : Гелиофизика
Изображения
National Geographic Science: Sun Photos
5-LS1-1 — Чудо науки
Поддержите аргумент, что растения получают материалы, необходимые им для роста, в основном из воздуха и воды.
(Энергия и Материя)
Пояснение: Особое внимание уделяется идее о том, что растительные вещества поступают в основном из воздуха и воды, а не из почвы.
Граница оценки : нет
Заявление о доказательствах
Научная практика
Аргументация на основании фактов
Основные дисциплинарные идеи
LS1.C: Организация потоков материи и энергии в организмах
Сквозные концепции 0313 Энергия и материя
Оценки
Учебные ресурсы
Явления
Видео
Планы обучения
Общее ядро
Оценки
Чудо науки Оценки
Откуда деревья берут свою массу?
Общие оценки
Учителя, внедрившие NGSS, поделились следующими оценками.
Многие из них являются черновиками и должны использоваться соответствующим образом. Не стесняйтесь улучшать эти оценки или вносить свои собственные. Узнайте больше здесь.
Рост растений
Учебные ресурсы
Мини-уроки
Чудо научных ресурсов
Материя Уровень 2 — Материя и материя Транспорт Слайды мышления
Транспорт вещества в растениях Графический органайзер (версия для учителя)
Транспорт вещества в растениях Графический органайзер (версия для учащихся)
Словарь — требования к растениям: воздух и вода
Общие ресурсы
Якорные диаграммы
5-ЛС1-1, 5-ЛС2-1, 5-ПС3-1
Движение материи
5-ЛС1-1, 5-ЛС2-1, 5-ПС3-1
5-ЛС1-1, 5-ЛС2-1, 5-ПС3-1
5-LS1-1, 5-LS2-1, 5-PS3-1
Материя и энергия в жизни
5-ЛС1-1, 5-ЛС2-1, 5-ПС3-1
5-ЛС1-1, 5-ЛС2-1, 5-ПС3-1
5-LS1-1, 5-LS2-1, 5-PS3-1
Материя и энергия в жизни
5-ЛС1-1, 5-ЛС2-1, 5-ПС3-1
5-ЛС1-1, 5-ЛС2-1, 5-ПС3-1
5-LS1-1, 5-LS2-1, 5-PS3-1
Материя и энергия в жизни
5-ЛС1-1, 5-ЛС2-1, 5-ПС3-1
5-ЛС1-1, 5-ЛС2-1, 5-ПС3-1
Явления
Почему подсолнухи следуют за солнцем?
Растительное масло в качестве топлива
Биосфера 2
Топливо и продукты питания из водорослей
Воздушные растения — почва не нужна
Выращивание рыбы с овощами
12 лет в закрытой экосфере
Видео
LS1.
C: Организация потоков материи и энергии в организмах
CCC5: Материя и энергия
SEP7: Участие в обсуждении фактов
Планы обучения
Общие планы обучения
5-LS1-1 Учебный план — Удивительные растения
Сюжетные линии
NSTA Resources — 5-LS1-1
Common Core Connections
ELA/Literacy
RI.5.1 — Точно цитируйте из текста при объяснении того, что в тексте явным образом указано, и когда в тексте содержатся ссылки на текст .
RI.5.9 — Объедините информацию из нескольких текстов на одну и ту же тему, чтобы писать или говорить на эту тему со знанием дела.
W.5.1 — Пишите мнения по темам или текстам, подтверждая точку зрения аргументами и информацией.
