Учитель. Наш сегодняшний урок пройдет в виде устногожурнала о магнитном поле Земли и планет.Речь пойдет оземном и космическом магнетизме.
Хочется, чтобы, слушая выступления, вы составляли план, который помог бы вам потом вспомнить все то,о чем мы будем говорить. Внимание!Приготовились слушать. Откройтесвои рабочие тетради.
Первый ученик. Магнит - этокамень из Магнесии - древнего города в Малой Азии, тело, обладающее намагниченностью. Магнитные явления известны людям с очень давних времен.В 1600 г. Уильям Гильберт выпустилкнигу под названием «Новая физиология о магнитах, магнитных силах и великом магните - Земле», в которойпривел факты, доказывающие, что наша планета - магнит: ведь вертикально стоящие оконные железные решетки с течением времени намагничиваются (очевидно, под влияниемэтого магнита); известно, что кусок магнитного железняка, будучи подвешенным, ориентируется в пространстве особым образом (опять-таки, видимо, подвлиянием этого магнита). Последнийфакт - основа одного из величайшихизобретений человека - компаса.
Учитель. Первая страничка нашего устного журнала называется«Компас указывает на….».Ее ведетученик ... (оглашает его фамилию).
Второй ученик. Из историикомпаса. Удивительная способностьмагнита притягивать железо была известна еще в древности. Свойствомагнита указывать на юг и север Земли было открыто позже. Но уже вIIIв. изготавливали особые «югоуказатели» в виде маленького человечкас вытянутой рукой. Эта фигурка -древнейший компас - укрепляласьна магните, который мог вращаться.Значительно позже (вVIII-IXвв.)арабы стали применять компас длямореплавания. Европейские мореплаватели пользовались компасом примерно сIXв., но не знали (также, как китайцы и арабы), почемуодин конец стрелки указывает на юг,а другой - на север.
Первые компасы представляли собой небольшие кусочки намагниченного железа, прикрепленные к пробке, плавающей в глиняном сосуде с водой. Такие примитивные приборыприменяли кочевники при переходах через пески бескрайних пустынь. Этикомпасы были настолько ценны для кочевников, что их держали в специальных ящичках между горбами верблюдов.
Шло время, менялся внешний видкомпаса. К стойке для стрелки сталиприкреплять карточку с нанесеннымиобозначениями частей света. Потомввели 4 промежуточных румба: северо-восточный, северо-западный, юго-восточный, юго-западный. Все направления изображали в виде лучей,расходящихся из центра круга в разныестороны, как лепестки цветка. Рисунокполучил название «роза ветров».
Устройство простейшего сегодняшнего компаса такое: в плоской цилиндрической пластмассовой коробочке на острие стальной иглы находитсямагнитная стрелка. Один конец стрелки окрашен в синий цвет, он указывает направление на север; другой окрашен в красный, он указывает на юг;на дне коробочки расположено градусное кольцо.
Компасы бывают разные. Например, в маршрутах геологов и географов сопровождает горный компас, укоторого есть приспособление дляизмерения еще углов наклона поверхности Земли и горных пластов.
Задание № 1.Определите: в какомнаправлении расположена классная доска.
Задание № 2.На столах перед вамитри металлических цилиндра (из набора калориметрических тел). Определите с помощью компаса: какой изних изготовлен из стали.
Учитель.Всем известно, что магнитнаястрелка компаса ориентируется в данном месте пространства всегда определенным образом. Как вы думаете:почему?
Попытаемся дать ответ, прослушав материал со второйстраницы нашего устного журнала.Она носит название «Загадочный невидимка».Ее ведет ученик ...
Третий ученик. Моя тема -«Магнитное поле Земли и его природа».
Сегодня ученые знают, что одна изособенностей Земли как планеты -наличие у нее магнитного поля. Именно благодаря ему мы можем пользоваться компасом.
Что же является источником этогомагнитного поля? По современнымвоззрениям первая причина - это процессы, происходящие в недрах Земли.Ядро Земли является жидким и состоящим из железа; в нем циркулируют круговые токи, которые и порождаютземное магнитное поле: вокруг токов всегда есть магнитное поле.
В 1958 г. при помощи космическихаппаратов российские и американскиеученые открыли существование вокругЗемли двух «поясов», которые расположены в экваториальной плоскости.Эти «пояса» (их называют радиационными) состоят из движущихся потоковзаряженных частиц - протонов и электронов, которые создают кольцевойток. Таким образом, радиационные пояса - вторая причина существования у Земли магнитного поля. В первом (грубом) приближении на неслишком больших расстояниях от поверхности планеты ее магнитное поленапоминает поле знакомого нам полосового магнита. Северный полюс этого магнита находится в Южном полушарии и не на поверхности Земли, ана некоторой глубине, а Южный магнитный полюс - в Северном полушарии и тоже в недрах планеты. Если мымысленно соединим эти полюсы прямой, то полученный отрезок диаметром Земли не будет. Это - первая особенность магнитных полюсов Земли.
Есть еще одна интересная особенность этих полюсов: они постепенносмещаются. На основе изучения намагниченности извергнутых из глубинЗемли и осадочных пород на морскомдне получены данные, говорящие отом, что магнитное поле Земли некогда имело почти противоположное направление по сравнению с нынешним.
Учитель. На картеи глобусе обозначены полюсы Земли.
Что такое полюс? (Выслушиваетответ: «Полюс - точка пересечениявоображаемой оси вращения Земли с земной поверхностью».На Земле - два полюса: Северныйи Южный.)
Найдите полюса на глобусе, назовите их координаты (90° севернойшироты, 90° южной широты).
Как вы думаете: на какие два полюса - географический или магнитный - показывает стрелка компаса?(Выслушивает ответы.)
Третий ученик (продолжает).Итак, Земля обладает свойствами, позволяющими считать нашу планету магнитом с двумя полюсами - Северным иЮжным. Магнитные полюса не совпадают с географическими: Южный магнитный полюс находится в Северномполушарии, Северный - в Южном.
Координаты магнитных полюсов(по данным на 1980-1985 гг.):
Южный - 77° северной широты,102°западной долготы (Северная Америка, Канадский Арктический архипелаг, п-ов Бутия);
Северный магнитный полюс - 65,5°южной широты, 39,5° восточной долготы (Антарктида).
Найдите эти полюсы на глобусе, обозначьте флажками: синий флажок поставьте в Антарктиде (Северный магнитный полюс), красный - в СевернойАмерике (Южный магнитный полюс).
Если соединить магнитные полюсылинией по поверхности Земли, то получится магнитный меридиан. Магнитные меридианы - это силовые линии,идущие от одного магнитного полюса к другому. Магнитные меридианы несовпадают с географическими. Между ними образуется угол, называемыймагнитным склонением.
Магнитное склонение бывает восточным (положительным) и западным(отрицательным). Чтобы определитьточное направление на север, надо знать показания компаса и магнитноесклонение, которое дается на топографических картах.
Магнитное склонение медленноизменяется, поэтому карты земныхмагнитных полей сохраняют своюточность лишь на несколько лет, и ихсоставляют каждые 5 лет.
Четвертый ученик (продолжает сообщение). Магнитное полеЗемли образует магнитосферу нашейпланеты. Она простирается на расстояние 70-80 тыс. км в направлении наСолнце и на многие миллионы километров - в противоположную сторону. Это поле имеет магнитныйшлейф,или магнитный «хвост»; оннаправлен на ночную сторону планеты. Земной магнитный шлейф тянется очень далеко и «заходит» заорбиту Луны. Советские космическиеаппараты «Марс-2» и «Марс-3» обнаружили следы этого шлейфа на расстоянии ~ 20 млн. км от Земли.
Пятый ученик. В некоторыхрайонах Земли величина, характеризующая ее магнитное поле, индукция, всегда резко отличается отсредних значений. Эта ненормальность (аномалия) может охватыватьбольшие региональные площади илималые. Большинство аномалий объясняется залеганием под поверхностьюЗемли горных пород, содержащихжелезные руды. Примерами могут служить такие места, как Криворожскийбассейн, Горная Шория. В районе Курской магнитной аномалии индукция магнитного поля в 5 раз сильнее среднего значения.
Кратковременные изменения магнитного поля Земли, называемые магнитными бурями,вызывают вспышкина Солнце и сопровождающие их выбросы потоков заряженных частиц. Особенно сильные магнитные буривозникают в том случае, когда такойпоток охватывает всю Землю, менее сильные порождаются потоками частиц, проходящих мимо Земли.
Магнитное поле Земли оказывает влияние на процессы, происходящиев атмосфере, например, на возникновение Полярных сияний, которыенаблюдаются в высоких широтах навысотах до 1000 км. Сияние вызывают потоки заряженных частиц, идущих из космоса; в магнитном полеЗемли в условиях разреженного воздуха так светятся обычно атомы кислорода и молекулы азота,
Учитель.Переворачиваем вторую страницу нашего журнала. Теперь мы - на третьей. Она называется «Магнитное полеЗемли и климат».
Шестой ученик. В последниегоды в исследовании изменений земного климата большую роль играютфизические методы. С их помощью была, в частности, установлена связьсерьезных климатических изменений, происходивших на Земле в течение миллионов лет, с изменениями концентрации радиоактивныхизотопов и магнитного поля Земли. На первый взгляд, эта связь кажется странной. Климатзависит, прежде всего, от притокалучистой солнечной энергии и от состава газов в земной атмосфере. Ноэто - поверхностное мнение. Процессы, происходящие в недрах Земли, порождают земное магнитное поле; оно изменяется от эпохи кэпохе. Это поле препятствует проникновению заряженных частиц икосмических лучей в атмосферу. Чемоно сильнее, тем препятствия значительнее.
В 80-е гг.XXв. ученые разработали методы определения индукции магнитного поля, которую Земля имелатысячи и миллионы лет назад. Было установлено, что вулканическая лава,остывая, фиксирует магнитное поле, которое Земля имела во время извержения. Изучая образцы лав разных эпох, ученые находят значения остаточных магнитных полей и по ним определяют дату остывания лавы и восстанавливают историю магнитногополя Земли.
Ученые обратили внимание на то, что в последние миллионы лет магнитное поле Земли возрастало. В товремя, когда на Земле случались крупныеоледенения, оно было наиболеесильным. Первые признаки оледенения Гренландии и Антарктиды проявились практически вместе с проявлением магнитного поля Земли: около3-4 млн. лет назад. С тех пор индукциямагнитного поля Земливозросла в 6-10 раз; особенно высокой она была примерно 380 тыс. лет назад, тогда и происходил активныйпроцесс оледенения континентов и океана, шло понижение температурымирового океана.
Интересны такие данные: конецпоследнего оледенения (около 12 тыс.лет назад) совпал с периодом резкогоусиления магнитного поля Земли. Период же очень теплого климата (бывший 608 тыс. лет назад) совпал с периодом очень слабого магнитного поля Земли (оно было в 2-3 раза слабеесовременного, хотя последнее относят к полям относительно слабым).
Эти совпадения не случайны, а свидетельствуют о том, что процессы, происходящие на Земле, связаны с космическими процессами.
Сейчас считают, что изменения климата нашей планеты, по-видимому, связаны с изменениями магнитного поля Земли. Дальнейшие исследования океана, атмосферы и особеннокосмического пространства помогутспециалистам более полно выявитьсвязь магнитного поля Земли и климата на ней.
Учитель.Теперь мы знаем, что живем в магнитном поле Земли. Замечает ли наш организм это магнитное поле или нет?А если замечает, то в чем это проявляется? Надеемся это узнать из четвертой страницы нашего устного журнала. Она называется «Будь здоров».Будем говорить о влиянии магнитного поля Земли на человека и животных.
Шестойученик.Магнитноеполе Земли (геомагнетизм) - ещеодин фактор воздействия среды обитания на человека и живые существа;его относят к геофизическим факторам. Действие геомагнетизма на здоровье человека может быть благоприятным и неблагоприятным в зависимости от силы воздействия.
У истоков изучения этого явлениястоял наш выдающийся соотечественник - биолог А.Л.Чижевский (1897-1964). Это был достойный восхищения исследователь, мужественный, нежалевший себя, никогда не жаловавшийся на трудности ученый, преданный науке. 16 лет жизни он провел взаключении - в лагерях ГУЛАГа. Вдень освобождения обратился к коменданту с просьбой: оставить его в лагере на месяц для завершения научной работы. Свою книгу «Физическиефакторы исторического процесса» ониздал в 1924 г. на собственные деньги, которых хватило лишь на 300 экземпляров. В ней молодой ученый утверждал, что происходящие на Землеприродные «буйства» (землетрясения,извержения вулканов и др.) и многиесоциальные события (эпидемии, войны, голодные моры) в значительнойстепени зависят от 11-летнего цикласолнечной активности и солнечныхбурь, вызывающих на Земле бури магнитные. В беседах с К.Э.Циолковскимон доказывал, что магнитные буривлияют на состояние нервной системы, которая является их своеобразным «приемником». И нервы, и головной мозг - очень чувствительные«приемники» и реагируют с большойбыстротой. Нет никого, кто был бысвободен от воздействия геомагнитного поля. Открытия ученого опередилинауку почти на столетие.
В наше время все знают о неблагоприятных днях (когда сильны магнитные возмущения), о том, что кроватьили диван, на котором спят, надо ставить изголовьем на север, чтобы магнитные силовые линии геомагнитного поля шли параллельно телу, тогда мозг и нервная система отдыхают более продуктивно.
Влияние магнитных бурь на организм человека, и особенно на больных сердечно-сосудистыми заболеваниями, было выявлено французскимимедиками в 1915—1919 гг. Они установили, что во время таких бурь больных охватывают продолжительные приступы болей, длящиеся 2-3 дня.
Исследования показали, что реакция организма человека на магнитныебури зависит от его возраста, пола иреактивности нервной системы, состояния здоровья. У людей пожилоговозраста в эти дни учащается пульс иповышается артериальное давление.
Было отмечено также, что мужчины более подвержены воздействиюмагнитных бурь, чем женщины. Вмагнитоактивные дни инфаркты миокарда случаются на 4,5 % чаще, чемв магнитоспокойные дни.
Почему организм человека реагирует на магнитные бури?
Известно, что магнитное поле действует на движущиеся электрическиезаряды, электрические токи, магниты.В биологических системах, в том числе в организме человека, существуютупорядоченные движения электрических зарядов (электронов и ионов),определяющие все основные процессы жизнедеятельности клеток. Крометоков и зарядов, в живом организмеимеются маленькие «магнитики»;это - молекулы различных веществ, прежде всего молекулы воды. Известно, что магниты взаимодействуют.Именно поэтому меняющееся магнитное поле вызывает переориентациюмаленьких «магнитиков» в организме,располагая их иначе, чем прежде. Отклоняясь от обычного направления,они перестают нормально выполнятьсвои функции, отчего начинает страдать весь организм. В организме человека возникают дополнительно к существующим в нем биотокам иныеэлектрические токи, что еще большенарушает его нормальную жизнедеятельность. Наибольшей чувствительностью обладает нервная система.
А.Л.Чижевский считал, что физикаможет помочь оградить человека оттакого рода вредных влияний природной среды. По его мнению, в ролиспасителя выступает металл. Ученыйпредлагал помещать больных на период магнитных бурь в экранированные металлом палаты. В реальных жеусловиях люди в периоды магнитныхбурь остаются незащищенными. Поэтому большое значение имеют заблаговременные прогнозы магнитоактивных дней: люди могут заранее принятьлекарства.
За многие годы эволюции организмы человека и животных адаптировались к существованию магнитногополя Земли и его некоторым колебаниям. Так, в нем есть электромагнитный «регулятор».
Электромагнитные свойства кровиимеют существенное значение для еедвижения; если бы кровь не обладалаэтими свойствами, то нагрузка на сердце значительно бы возросла, и оно должно было бы иметь большие размеры.
Магнитное поле Земли - своеобразный щит, оберегающий нас и весьорганический мир. Не будь у Землимагнитного поля, защищающего ее отсолнечной радиации, наша планетапревратилась бы в выжженную пустыню, а живые существа погибли бы.
Учитель. Исследования ученых продолжаются.Многие данные о магнитных поляхЗемли и планет получены с помощьюавтоматических межпланетных станций (АМС).
Как вы думаете, существуют ли магнитные поля у других планет Солнечной системы? Современная наука даетответы на этот вопрос.
Переворачиваем очередную страницу нашего устного журнала и оказываемся на странице«Космические аппараты рассказывают...».
С помощью космических аппаратовбыло установлено наличие у Марсамагнитного поля. Оно обнаружено магнитометрами советских АМС «Марс-2»и «Марс-3» (1972 г.). Значение его индукции и направление в разных местахпланеты получены с помощью советскихАМС «Марс-5» (1974 г.) и «Фобос-2»(1989 г.). Оказалось, что Марс обладает собственным полем, направление которого подобно земному: Северный магнитный полюс находится в южном полушарии. Значение индукции магнитного поля на участке экваториальнойповерхности Марса слабее, чем на Земле, и не превышает 1/800 значения индукции магнитного поля на поверхности Земли.
О существовании магнитного поляу Юпитера было известно ранее израдиоастрономических наблюдений,но лишь полеты американских аппаратов «Пионер-10» (1973 г.) и «Пионер-11» (1974 г.) позволили обнаружить некоторые особенности магнитосферы этой планеты: магнитная осьЮпитера направлена на север, т.е. дляэтой планеты Северный географический полюс совпадает с Северным магнитным, но полюса не лежат на одной прямой; магнитное поле планетыочень сильное; оно, как и земное,имеет «хвост» (или «шлейф»), протянувшийся очень далеко: за пределыорбиты следующей планеты - Сатурн.Явления, наблюдаемые на дневной стороне планеты, похожи на явления в ее магнитном хвосте.
Магнитное поле у Сатурна есть;оно сильнее земного, но слабее, чем у Юпитера. Это выяснилось благодаря пролету американского космического аппарата «Пионер-11» (1979 г.)вблизи планеты - на расстоянииоколо 21,4тыс. км от нее.
В 1974 г. была открыта магнитосфера Меркурия во время пролета около него американской АМС «Маринер-10». Оказалось, что магнитное поле этой планеты вблизи ее поверхности примерно в 100 раз слабее, чем на поверхности Земли. Этого поля едва достаточно, чтобы повлиять напоток солнечного излучения.
Единственный из пролетевших около планеты Уран (на расстоянии81,2тыс. км) космический аппарат «Вояджер-2» (США, запущен в 1977 г.) выяснил, что эта планета тоже имеет магнитное поле, причем более сильное,чем у Сатурна.
«Встретившийся» сНептуном(на расстоянии примерно 5 тыс. км) в 1989 г.американский КА «Вояджер-2» обнаружил магнитное поле у этой планеты и то, что линия, соединяющая магнитные полюса, отклонена от оси вращения на 50°.
Единственной, насколько пока известно, планетой, у которой нет собственного магнитного поля, являетсяВенера.
Почти похожа на Венеру в этом отношении Луна - естественный спутник Земли. Запущенный в 1959 г. советский космический аппарат «Луна-2»обнаружил, что Луна практически неимеет магнитного поля. На высоте55 км над лунной поверхностью его индукция очень мала. Но некоторыеобразцы лунного грунта имеют слабуюостаточную намагниченность. Ученыесчитают, что она могла возникнуть либопод влиянием магнитного поля Солнца или Земли, либо того поля, котороебыло у Луны ранее.
Учитель. Итак, мы с вами познакомились поближе с земным и космическими магнитными полями. Теперь послушаем вас. Открываем шестую страницу устного журнала. Ееназвание «Подумай!»
Часть первая - ответы на вопросы:
1. В книге «Пятнадцатилетний капитан» Жюля Верна есть такие строки:
«... По палубе скользнула какая-тотень.Это был Негоро.Подкравшись к компасу, судовойкок подложил под нактоуз (деревянный шкаф, на верхнем основаниикоторого установлен компас)какой-то тяжелый предмет,который он держал в руке. Несколько секунд он смотрел ..., а затем бесшумно исчез.
Если бы Дик Сэнд, сменивший поутру Тома, заметил предмет, положенный Негоро под нактоуз, он поспешилбы убрать его.
Это был железный брусок ».
Кто читал роман Жюля Верна, тотпомнит, что корабль попал вместоАмерики в Африку.
Как вы думаете: могло ли случиться такое под влиянием железного бруска или это фантазия автора? (Ответ: Да, могло. Железо намагничивается вмагнитном поле Земли и стрелка компаса с ним взаимодействует; показания ее искажаются.)
2.Куда указывает стрелка исправного компаса? (Синее острие обращено к Южному магнитному полюсу инаходящемуся неподалеку Северномугеографическому.)
3.Куда направлено остриестрелки компаса вблизи Северногогеографического полюса? (На Южныймагнитный полюс.)
3.Стальные пластины ирельсы, лежащие на складе, с течением времениоказываются намагниченными. Почему? (Они находятся под влияниеммагнитного поля Земли.)
Часть вторая – тест.
Учитель. Теперь проверим, насколько вы были внимательны и как усвоили основные понятия, о которых шла речь. Предлагаю тест. В листках, которые лежат перед вами, необходимодописать фразы.
Тестпотеме«Магнитноеполе»
ВариантI
1.Источник магнитного поля Земли …
2.Южный магнитный полюс Земли находится вблизи ... географического полюса.
3.Области на земном шаре, где направление магнитной стрелки всегда образуетбольшой угол с направлением магнитныхсиловых линий Земли, называют ...
4.Магнитная аномалия объясняется ...
5.Стальной кожух печи (рис.), находящейся в северном полушарииЗемли, имеет в своей верхней части ...полюс, так как ...
ВариантII
1.Магнитная стрелка, свободновращающаяся вокруг вертикальнойоси, всегда устанавливается в данном месте Земли в определенном направлении потому, что ...
2. Северный магнитный полюс Земли находится у ... географическогополюса.
3. Кратковременный «всплеск» изменения магнитного поля Земли называют ...
4.Причина магнитной бури ...
5.Все стальные и железные предметы намагничиваются в магнитномполе Земли. Стальной кожух печи(рис.), находящейся в северном полушарии Земли, имеет в нижней своейчасти ... полюс.
Учитель.Окончили работу? Поменяйтесь тестами и проверьте труд соседа; подчеркните неверно данные окончанияфраз волнистой линией. Выполнили? Поменяйтесь листочками в обратномнаправлении. Поднимите руки, кто втесте не сделал ни одной ошибки.Ваша оценка «5». Поднимите руки,кто сделал одну ошибку. Ваша оценка«4». Прошу поднять руки тех, кто сделал две ошибки. Ваша оценка «3».
IV. Домашнее задание
Учитель.Теперь запишем задание на дом. Прочесть в учебнике тему «Магнитныеявления». Кроме того, нужно составить на отдельных листах по этой темекроссворд. Алгоритм выполнения задания даю вам на листочке; возьмитеего с собой.
Алгоритм составления кроссворда
1. Выберите форму кроссворда: традиционный, диагональный, дуговой,циклический.
2. Определите тему, которой будетпосвящен кроссворд.
3. Выберите слова по теме. Помните, что они в кроссворде могут быть только именами существительными в именительном падеже, единственномчисле. (Не имеющие единственногочисла слова, например, «очки», такжемогут быть использованы.)
4. Цифры в сетке пишите аккуратно и четко в верхнем углу клетки, чтобы оставалось место для буквы.
5. Порядковые номера проставляютпоследовательно в клетках, предназначенных для первой буквы слова,независимо от его горизонтальногоили вертикального положения. Еслислова в горизонтальном и вертикальном рядах образуют прямой угол иначинаются с общей буквы, они«идут» под одним номером.
7. Желательно, чтобы «вопросы»кроссворда содержали дополнительную информацию, а не только взятуюиз учебника.Свободное поле на листе украсьте различными рисунками по теме.
8. Запишите кроссворд и ответы кнему на отдельных листах.
9.Помните: кроссворд на отличнуюоценку должен состоять из 13-15 слов.
Укажите список литературы,которой вы пользовались.
10. Не забудьте написать свою фамилию и имя, класс.
Для подготовки к опросу по материалу урока учащиеся получаютуменьшенную ксерокопию краткогоопорного конспекта, выполненногона листе ватмана.
Познакомилась с Вашим уроком, Александр Валентинович!
Очень интересный и обширный материал. Оригинальное домашнее задание. Выделены все этапы урока, ведь на конференции так трудно это сделать. Спасибо за урок.
На: Урок - конференция «Магнитное поле Земли и других планет»
Познакомилась с Вашим уроком, Александр Валентинович!
Очень интересный и обширный материал. Оригинальное домашнее задание. Выделены все этапы урока, ведь на конференции так трудно это сделать. Спасибо за урок.
С уважением, Щербинина М.В.
На: Урок - конференция «Магнитное поле Земли и других планет»
СПАСИБО! да данный урок насыщенный ,прошел довольно хорошо,на уроке все были задействованы