>

φωτογραφία φόντου

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΣΤΟΧΟΙ

Περιγραφη

exof.pngΗ Αστρονομία είναι ένας απ' τους πλέον συναρπαστικούς και ταχύτατα εξελισσόμενους κλάδους της επιστήμης. Ανέκαθεν, όχι μόνον επιστήμονες και σπουδαστές, αλλά και γενικότερα άνθρωποι με ανήσυχο νου έδειχναν και εξακολουθούν να δείχνουν τεράστιο ενδιαφέρον για τα επιτεύγματα και τις προόδους της επιστήμης αυτής. Τα συναρπαστικά θέματα, με τα οποία ασχολείται η Αστρονομία, αποτελούν πρόκληση για εκείνον που αρχίζει να τη γνωρίζει. Το Σύμπαν, που είναι το αντικείμενο μελέτης της Αστρονομίας, είναι ένας τεράστιος χώρος γεμάτος από αντικείμενα και διαδικασίες που δεν έχουν αντίστοιχα στη Γη. Είναι από κάθε άποψη εξαιρετικά ενδιαφέρον αλλά και χρήσιμο για το σύγχρονο άνθρωπο να γνωρίσει το φυσικό κόσμο που τον περιβάλλει και να γίνει κοινωνός του θαυμαστού κόσμου του Σύμπαντος.
Το βιβλίο αυτό γράφτηκε για το μάθημα «ΣΤΟΙΧΕΙΑ ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑΣ ΚΑΙ ΔΙΑΣΤΗΜΙΚΗΣ», που διδάσκεται στη Β' τάξη του Ενιαίου Λυκείου, σύμφωνα με το αναλυτικό πρόγραμμα του Παιδαγωγικού Ινστιτούτου. Η ύλη του μαθήματος έχει χωριστεί σε εννέα κεφάλαια, καθένα από τα οποία είναι και μια αυτοδύναμη ενότητα. Η διάταξη των κεφαλαίων έγινε κατά τέτοιον τρόπο, ώστε η παρεχόμενη γνώση και πληροφορία να βαίνει από τα απλούστερα προς τα πιο σύνθετα θέματα και από το κοντινό διάστημα προς το μακρινό Σύμπαν.
Στο τέλος κάθε ενότητας γίνεται ανακεφαλαίωση, δίνονται ερωτήσεις και ασκήσεις και προτείνονται δραστηριότητες για την καλύτερη εμπέδωση της ύλης. Σε κάθε κεφάλαιο υπάρχουν ένθετα, όπου αναπτύσσονται ειδικά θέματα που βοηθούν στην καλύτερη κατανόηση ορισμένων αστρονομικών φαινομένων, εξηγούν τη λειτουργία αστρονομικών οργάνων ή παρέχουν πρόσθετες γνώσεις και πληροφορίες. Η μελέτη τους είναι υποβοηθητική και όχι προαπαιτούμενη για την επίτευξη των διδακτικών στόχων του βιβλίου. Οι εικόνες που περιλαμβάνονται είναι άρρηκτα συνυφασμένες με το περιεχόμενο της αντίστοιχης παραγράφου και βασικός συντελεστής αποσαφήνισης πολλών σημείων του κειμένου. Γι' αυτό προτείνεται η συστηματική τους παρατήρηση και η προσεκτική ανάγνωση του σχετικού υπότιτλου που επισυνάπτεται σ' αυτές.

Αναλυτικο Προγραμμα

Για το ισχύον αναλυτικό πρόγραμμα του μαθήματος, μεταβείτε στο 'Διδακτικό Πακέτο - βιβλία pdf' και συγκεκριμένα στην ενότητα 'ΔΕΠΠΣ-ΑΠΣ'.

Στοχοι

Oι γενικοί στόχοι του μαθήματος είναι:

  • Να γνωρίσουν την ιστορία της επιστήμης της Αστρονομίας και να αντιληφθούν την σχέση της με τις υπόλοιπες επιστήμες.
  • Να γνωρίσουν τα βασικά προβλήματα που απασχολούν τους αστρονόμους και να εξοικειωθούν με μεθόδους παρατήρησης και όργανα που βοηθούν στη μελέτη των προβλημάτων αυτών.
  • Να αντιληφθούν τη δομή του ηλιακού μας συστήματος, τα χαρακτηριστικά και τους νόμους που το διέπουν.
  • Να αντιληφθούν την διαδικασία γέννησης και τα στάδια εξέλιξης αστέρων.
  • Να αντιληφθούν την δομή και την εξέλιξη του Σύμπαντος.
  • Να γνωρίσουν την διαστημική και να προβληματιστούν πάνω στις μελλοντικές προοπτικές του ανθρώπου στο σύμπαν.

ΠΕΡΙΓΡΑΦΗ ΚΑΙ ΣΤΟΧΟΙ ΑΝΑ ΕΝΟΤΗΤΑ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ

Κεφάλαιο 1 - Εισαγωγή

Στην παρούσα ενότητα:

  • Γίνεται σύντομη επισκόπηση της ιστορίας της Αστρονομίας. Επισημαίνονται οι πλέον σημαντικοί σταθμοί στην εξέλιξή της.
  • Προσδιορίζεται το πεδίο μελέτης της Αστρονομίας και οι σχέσεις της με άλλες επιστήμες και την τεχνολογία.
  • Διατυπώνονται τα βασικά προβλήματα που απασχολούν τους αστρονόμους, μέσω μιας γενικής συζήτησης με τους μαθητές.

Λέξεις κλειδιά: Αστρονομία, Αστρονομικά Προβλήματα, Παρατηρησιακή Αστρονομία, Θεωρητική Αστρονομία, Αστροφυσική, Κοσμολογία

Κεφάλαιο 2 - Αστρονομικές Παρατηρήσεις και Όργανα

 

Στην παρούσα ενότητα:

  • Τονίζονται τα βασικά χαρακτηριστικά της μεθόδου έρευνας και κατάκτησης της γνώσης, τα οποία αποδέχεται και χρησιμοποιεί η σύγχρονη επιστημονική κοινότητα. Γίνεται ευρεία χρήση παραδειγμάτων από περιοχές των θετικών επιστημών, που είναι οικείες στους μαθητές.
  • Αναλύονται οι ιδιομορφίες που χαρακτηρίζουν τις αστρονομικές παρατηρήσεις. Με ποιους τρόπους γίνεται η επεξεργασία των παρατηρησιακών δεδομένων και τα είδη των πληροφοριών που λαμβάνονται απ' αυτή. Εισάγεται με την χρήση εικόνων, παραδειγμάτων και κατάλληλων εποπτικών μέσων η έννοια του φάσματος μιας Η/Μ ακτινοβολίας. Γίνεται αναφορά στο αντίστοιχο ένθετο για τις επιπλέον γνώσεις περί φασμάτων που χρειάζεται να κατέχουν οι μαθητές.
  • Ανακαλούνται εμπειρίες από την καθημερινή ζωή των μαθητών και πραγματοποιούνται κατάλληλες δραστηριότητες μέσα στην τάξη, ώστε να καταδειχθούν τα βασικά χαρακτηριστικά των κινήσεων των ουράνιων σωμάτων. Χρησιμοποιούνται ανάλογες διαδικασίες, για να ερμηνευτούν οι φαινομενικές κινήσεις τους στα πλαίσια του ηλιοκεντρικού μοντέλου.
  • Ανακαλούνται οι γνώσεις της Οπτικής των μαθητών. Εξηγείται με ποιο μηχανισμό λειτουργούν τα τηλεσκόπια και ποιο είναι το κυριότερο χαρακτηριστικό της λειτουργίας τους. Συζητείται πώς και γιατί γίνονται αστρονομικές παρατηρήσεις στις μη ορατές περιοχές του Η/Μ φάσματος. Επισημαίνεται ο ρόλος της ατμόσφαιρας στις αστρονομικές παρατηρήσεις και η αναγκαιότητα της διεξαγωγής τους από το διάστημα.

Λέξεις κλειδιά: Αστρονομική Παρατήρηση, Κοσμολογικά Μοντέλα, Γεωκεντρικό Μοντέλο, Ηλιοκεντρικό Μοντέλο, Ηλεκτρομαγνητική Ακτινοβολία, Φωτόνιο, Φάσμα Απορρόφησης, Ζενίθ, Ναδίρ, Αζιμούθιο, Αστέρες, Αστερισμοί, Πλανήτες, Θερινό Ηλιοστάσιο, Χειμερινό Ηλιοστάσιο, Ισημερία, Τηλεσκόπιο

Κεφάλαιο 3 - Το Ηλιακό Σύστημα

 

Στην παρούσα ενότητα:

  • Περιγράφονται οι φαινομενικές κινήσεις των πλανητών ως προς έναν επίγειο παρατηρητή και ερμηνεύονται με βάση το ηλιοκεντρικό μοντέλο.
  • Διατυπώνονται οι φαινομενολογικοί νόμοι του Kepler. Τονίζεται ότι οι νόμοι του Kepler προέκυψαν εμπειρικά από τη συστηματοποίηση των παρατηρησιακών δεδομένων του Tycho Brache, και ερμηνεύτηκαν στα πλαίσια της Νευτώνειας Μηχανικής και του νόμου παγκόσμιας έλξης.
  • Αναφέρονται βασικά χαρακτηριστικά στοιχεία της Γης και της Σελήνης. Ερμηνεύονται, μέσω κατάλληλων σχημάτων και δραστηριοτήτων, οι εκλείψεις του Ήλιου και της Σελήνης.
  • Με την βοήθεια παραδειγμάτων που αντλούνται απο τις γενικές γνώσεις και εμπειρίες των μαθητών περιγράφονται φαινόμενα που οφείλονται στην αλληλεπίδραση Γης – Σελήνης και ερμηνεύονται ποιοτικά.
  • Περιγράφονται με πολλές φωτογραφίες και σχήματα τα πιο βασικά χαρακτηριστικά των γήινων και των δίιων πλανητών, καθώς και η ζώνη των αστεροειδών. Με παρόμοιο τρόπο περιγράφονται τα πιο σημαντικά χαρακτηριστικά των κομητών και ερμηνεύεται ο τρόπος σχηματισμού της ουράς τους.
  • Εξηγείται η προέλευση και ο σχηματισμός των μετεώρων και των μετεωριτών. Περιγράφεται η δομή του μεσοπλανητικού χώρου και εξηγείται το ζωδιακό και το αντιζωδιακό φως.
  • Εξηγείται ο σχηματισμός του ηλιακού συστήματος σύμφωνα με το θεωρητικό μοντέλο της νεφελικής συμπύκνωσης.

Λέξεις κλειδιά: Πλανήτες, Φάσεις Πλανητών, Ηλιακό Σύστημα, Γη, Σελήνη, Κομήτες, Μετέωρα, Μεσοπλανητικός Χώρος, Νεύτονας, Κέπλερ, Κοπέρνικος

Κεφάλαιο 4 - Ο Ήλιος

 

Στην παρούσα ενότητα:

  • Εξηγείται η προέλευση των τεράστιων ποσών ενέργειας που ακτινοβολεί ο Ήλιος, με βάση τα πορίσματα της Ειδικής Θεωρίας της Σχετικότητας του Einstein και τις πυρηνικές αντιδράσεις σύντηξης που συμβαίνουν στο εσωτερικό του. Γίνεται σύντομη αναφορά στις σχετικές έννοιες και μηχανισμούς.
  • Περιγράφεται η βοήθεια εικόνων η δομή του εσωτερικού τμήματος του Ήλιου. Τονίζεται ότι το μοντέλο αυτό είναι θεωρητικό και μόνο έμμεσες παρατηρήσεις το επιβεβαιώνουν.
  • Δείχνονται φωτογραφίες της ηλιακής ατμόσφαιρας και περιγράφεται η δομή της.
  • Περιγράφονται μέσω εικόνων τα φαινόμενα που συνιστούν την ηλιακή δραστηριότητα.
  • Ερμηνεύεται ποιοτικά η ηλιακή δραστηριότητα ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης ισχυρών μαγνητικών πεδίων και ρευμάτων ιονισμένης ύλης. Αναλύονται σύντομα οι απαραίτητες έννοιες και διαδικασίες , με την ανάκληση των σχετικών γνώσεων των μαθητών.
  • Αναφέρονται τα χαρακτηριστικά της ακτινοβολίας που εκπέμπει ο Ήλιος και οι πληροφορίες που μπορούμε να αντλήσουμε από το φάσμα της. Οι μαθητές παραπέμπονται στο ένθετο περί Η/Μ ακτινοβολίας του κεφαλαίου2, αφού προηγηθούν σχετικές υπενθυμίσεις.
  • Εισάγεται η έννοια της ιονόσφαιρας. Περιγράφονται και εξηγούνται ποιοτικά, φαινόμενα που οφείλονται στην ηλιακή δραστηριότητα και στην αλληλεπίδραση του ηλιακού ανέμου με την ιονόσφαιρα. Δείχνονται εικόνες του πολικού σέλας και εξηγείται ο σχηματισμός του.

Λέξεις κλειδιά: Ήλιος, Ηλιακή Ενέργεια, Ηλιακή Ακτινοβολία, Πυρηνική Σχάση, Πυρηνική Σύντηξη, Φωτόσφαιρα, Στέμμα, Χρωμόσφαιρα, Ηλιακός Άνεμος, Ηλιακές Κηλίδες, Ηλιακά Νετρίνα

Κεφάλαιο 5 - Οι Αστέρες

 

Στην παρούσα ενότητα:

  • Εξηγείται το φαινομενικά μεταβλητό του σχήματος των αστερισμών. Τονίζεται οτι οι αστέρες μοιάζουν με τον Ήλιο. Ορίζονται τα φυσικά χαρακτηριστικά των αστέρων: η λαμπρότητα, το φαινόμενο και το απόλυτο μέγεθος, η θερμοκρασία και ο φασματικός τύπος. Γίνεται αναφορά στον τρόπο μέτρησης της απόστασης των αστέρων από τη Γη και της ταχύτητας με την οποία κινούνται ως προς αυτή. Οι μαθητές παραπέμπονται στη μελέτη των ένθετων που περιέχουν πληροφορίες σχετικές με τις αποστάσεις των αστέρων και με το φαινόμενο Doppler.
  • Εισάγεται το διάγραμμα Hertzsprung-Russel: Πως κατασκευάζεται, από ποιες περιοχές αποτελείται, ποιες πληροφορίες μπορούμε να πάρουμε από αυτό.
  • Αναλύεται το μοντέλο της νεφελικής συμπύκνωσης για την εξήγηση του σχηματισμού των αστέρων. Προσδιορίζεται ο όρος "εξέλιξη του αστέρα".
  • Περιγράφονται τα διαδοχικά στάδια της εξέλιξης ενός αστέρα, τα φαινόμενα που τα συνοδεύουν και οι μηχανισμοί που τα προκαλούν.
  • Εξηγείται πως σχηματίστηκαν τα χημικά στοιχεία που παρατηρούμε γύρω μας και γενικότερα μέσα στο Σύμπαν, από τα οποία αποτελείται και το σώμα μας. Οι πληθυσμοί των αστέρων ταξινομούνται σύμφωνα με τη χημική τους σύσταση.
  • Εισάγεται η έννοια των μεταβλητών αστέρων και οι κατηγορίες τους. Ερμηνεύεται το φαινόμενο της παρατηρούμενης μεταβολής της λαμπρότητας των αστέρων.
  • Ορίζονται τα αστρικά συστήματα και η δυναμική αλληλεπίδραση των αστέρων που τα αποτελούν. Τα αστρικά συστήματα ταξινομούνται ανάλογα με το πλήθος των αστέρων που περιέχουν και με το σχήμα που εμφανίζουν.

Λέξεις κλειδιά: Αστέρες, Αστερισμοί, Διάγραμμα Hertzsprung-Russel, Αστρικά Συστήματα, Μεσοαστρική Ύλη, Βαρυτική Κατάρρευση, Αστρική Εξέλιξη, Μελανές Οπές, Πάλσαρς, Καινοφανείς Αστέρες, Υπερκαινοφανείς Αστέρες

Κεφάλαιο 6 - Οι Γαλαξίες

 

Στην παρούσα ενότητα:

  • Ανακαλείται η οπτική εμπειρία που έχουν οι μαθητές για το Γαλαξία και δείχνονται σχετικές φωτογραφίες και σχήματα. Ορίζεται ο Γαλαξίας και περιγράφονται συνοπτικά η δομή και τα βασικά χαρακτηριστικά του.
  • Παρουσιάζονται φωτογραφίες άλλων γαλαξιών και ταξινομούνται σύμφωνα με το σχήμα τους.
  • Αναλύεται ο τρόπος με τον οποίο ο Hubble κατέληξε στη διατύπωση του ομώνυμου φαινομενολογικού νόμου. Ανακαλούνται οι γνώσεις των μαθητών γύρο από τον τρόπο μέτρησης των αποστάσεων και των ταχυτήτων των ουράνιων σωμάτων ως προς τη Γη, με αναφορά στα αντίστοιχα ένθετα του κεφαλαίου 5. Τονίζεται ότι ο νόμος του Hubble αφορά τους πλέον απομακρυσμένους από το Γαλαξία (μας) γαλαξίες.
  • Ορίζονται οι ομάδες και τα σμήνη γαλαξιών. Συζητείται ο τρόπος με τον οποίο δύο γαλαξίες μπορούν να αλληλεπιδράσουν. Δείχνονται εικόνες που αναπαριστούν τη συγχώνευση ή τη σύγκρουση δύο γαλαξιών.
  • Αναφέρονται, με τη βοήθεια εικόνων, τα βασικά χαρακτηριστικά των ενεργών γαλαξιών. Αναπτύσσονται συνοπτικά οι μηχανισμοί στους οποίους οφείλονται τα έντονα φαινόμενα που παρατηρούνται στους ενεργούς γαλαξίες.
  • Αναλύονται τα βασικά στοιχεία του επικρατέστερου θεωρητικού μοντέλου, με το οποίο ερμηνεύεται ο σχηματισμός και η εξέλιξη των γαλαξιών.

Λέξεις κλειδιά: Γαλαξίας, Εξωγαλαξιακά Αντικείμενα, Ομάδες Γαλαξιών, Εξέλιξη Γαλαξιών

Κεφάλαιο 7 - Δομή και Εξέλιξη του Σύμπαντος

 

Στην παρούσα ενότητα:

  • Διατυπώνονται οι κοσμολογικές υποθέσεις και θεμελιώνεται μέσω πειστικών επιχειρημάτων η αναγκαιότητα τους.
  • Με βάση τις κοσμολογικές αρχές και το νόμο του Hubble και με τη βοήθεια παραδειγμάτων και των σχετικών δραστηριοτήτων οι μαθητές οδηγούνται στη διατύπωση της υπόθεσης της διαστολής του Σύμπαντος.
  • Οι μαθητές καθοδηγούνται στην πρόβλεψη ότι υπάρχει μια διάχυτη ομοιόμορφη ακτινοβολία σε ολόκληρο το Σύμπαν, αποτέλεσμα της διαστολής, της ομοιογένειας και της ισορροπίας του. Υποβοηθούνται με την ανάκληση των γνώσεων τους γύρω από την ακτινοβολία που εκπέμπει ένα θερμό σώμα και προς τούτο γίνεται αναφορά στο σχετικό ένθετο του κεφαλαίου 2. Τονίζεται η ιστορική επιβεβαίωση της πρόβλεψης αυτής από τους Penzias και Wilson.
  • Περιγράφονται τα βασικά στάδια της εξέλιξης του Σύμπαντος σύμφωνα με τη θεωρία της Μεγάλης Έκρηξης. Υπογραμμίζονται οι παρατηρησιακές επιβεβαιώσεις των προβλέψεων της θεωρίας και τα ανοιχτά προβλήματα που υπάρχουν.Αναλύονται συνοπτικά οι φυσικοί μηχανισμοί που προκάλεσαν τις μεταβολές των καταστάσεων του Σύμπαντος στις κυριότερες φάσεις της ιστορίας του.
  • Περιγράφονται πιθανά σενάρια, που προβλέπονται στο πλαίσιο του μοντέλου της Μεγάλης Έκρηξης, για το μέλλον του Σύμπαντος και ο αποφασιστικός ρόλος της μέσης πυκνότητας της συμπαντικής ύλης στο ζήτημα αυτό.

Λέξεις κλειδιά: Κοσμολογική Υπόθεση, Διαστολή του Σύμπαντος, Ακτινοβολία Υποβάθρου, Μεγάλη Έκρηξη

Κεφάλαιο 8 - Διαστημική

 

Στην παρούσα ενότητα:

  • Επιδεικνύονται πολλές εικόνες και σχηματικές αναπαραστάσεις διαστημικών συσκευών που χρησιμοποιούνται για τη διεξαγωγή αστρονομικών παρατηρήσεων και εντοπίζονται τα βασικά στοιχεία της δομής τους.
  • Ανακαλούνται οι αντίστοιχες γνώσεις των μαθητών από τη Φυσική και προσδιορίζονται οι τροχιές που είναι δυνατόν να ακολουθούν τα διαστημόπλοια και οι δορυφόροι. Συζητείται η χρησιμότητα των δορυφόρων και η επίδρασή τους στο βιοτικό επίπεδο των ανθρώπων στη Γη.
  • Γίνεται με επίδειξη φωτογραφικού υλικού ιστορική επισκόπηση των επανδρωμένων αποστολών στο διάστημα και συζητούνται μελλοντικές προοπτικές τέτοιου είδους προγραμμάτων.
  • Γίνεται συζήτηση γύρω από τη λειτουργία και τη δομή των επανδρομένων διαστημικών σταθμών και στους στόχους που εξυπηρετεί η κατασκευή τους. Συζητείται το θέμα εγκατάστασης ανθρώπινων αποικιών στο διάστημα και ποιες είναι οι προοπτικές ενός τέτοιου εγχειρήματος.
Λέξεις κλειδιά: Διαστημικές Συσκευές, Διαστημικά Προγράμματα, Τροχιά, Πύραυλος, Διαστημόπλοιο, Δορυφόροι, Διαστημικοί Σταθμοί, Διαστημικές Αποικίες, Γεωπλασία

Κεφάλαιο 9 - Το Σύμπαν και ο Άνθρωπος

 

Στην παρούσα ενότητα:

  • Ανακαλούνται οι γνώσεις που έχουν αποκτήσει οι μαθητές για την εξέλιξη του Σύμπαντος και των αστέρων, για το μηχανισμό σχηματισμού των χημικών στοιχείων και για το πως διαμορφώνονται οι συνθήκες που επικρατούν στις επιφάνειες των πλανητών. Με αυτά τα δεδομένα καθοδηγούνται στο συμπέρασμα οτι το φαινόμενο της ζωής, αν και σπάνιο, είναι συμβατό με τους γενικούς νόμους της φύσης.
  • Συζητείται η πιθανότητα ύπαρξης πολιτισμών σε άλλους, εκτός της Γης, πλανήτες και με ποιους τρόπους θα μπορούσαμε να επικοινωνήσουμε μαζί τους. Ξεκινώντας από τα σημερινά δεδομένα και τη γενική κατάσταση του πλανήτη μας αναζητούνται οι πιθανές μελλοντικές προοπτικές του ανθρώπινου είδους και ο τρόπος με τον οποίο μπορούμε να τις επηρεάσουμε.

Λέξεις κλειδιά: Σύμπαν, Εξωγήινος Πολιτισμός