J. A. Komenský ,,A co si silně přeji a důrazně žádám: knihy
musí předkládat všechno srozumitelně a přístupně, tak, aby žákům jistě dávaly
světlo, s jehož pomocí mohou sami porozumět všemu i bez učitele``.
V. Vanýsek: ,,Astrofyziku je nutno začlenit do výuky tak, aby lépe vynikla
logická struktura fyzikálního poznávání kosmického prostoru a vesmíru vůbec.
Není účelem nového pojetí astrofyziky na gymnáziu informovat studenta o všech
hlavních výsledcích, kterých dosáhla, ale na vybraných příkladech ukázat na
fyzikální podstatu jevů ve vesmíru``.
- Cíl:
- Osvojení principů astrofyzikálních metod určování vzdáleností a charakteristik hvězd.
- Základní myšlenky:
- Paralaktický posuv poloh hvězd umožňuje určování roční
paralaxy. Z hustoty zářivého toku lze stanovit pozorovanou bolometrickou
hvězdnou velikost a při znalosti vzdálenosti i zářivý výkon hvězdy. Aplikací
Stefanova-Boltzmannova zákona stanovíme efektivní povrchovou teplotu, z čárového
spektra hvězd spektrální třídu. Z oběžné doby a velké poloosy oběžné dráhy
fyzických dvojhvězd určíme prostřednictvím III. Keplerova zákona nejdůležitější
hvězdnou charakteristiku - hmotnost.
- Pojmy:
- Roční paralaxa, efektivní povrchová teplota, spektrální třída, fyzická dvojhvězda.
- Návaznost na fyziku:
- Zákony záření černého tělesa (Stefanův-Boltzmannův, Wienův), Kirchhoffovy zákony spektrální analýzy, III. Keplerův zákon v přesném tvaru. Zákon všeobecné gravitace.
- Cíl:
- Získání představ o hvězdě hlavní posloupnosti, na které závisí život na Zemi.
- Základní myšlenky:
- Slunce je typická hvězda, dostupná pro podrobné studium, což nám umožňuje analýza k nám přicházejícího slunečního záření.
- Pojmy:
- Zářivý výkon, solární konstanta, fotosféra, chromosféra, koróna, sluneční skvrny, protuberance, sluneční aktivita, sluneční vítr.
- Návaznost na fyziku:
- Elektromagnetické záření různých vlnových délek, spojité a čárové spektrum, plazma.
- Cíl:
- Vytvořit u žáků představy o fyzikálních podmínkách v nitru hvězd na základě známých fyzikálních zákonů.
- Základní myšlenky:
- Stavba nitra hvězd je popisována fyzikálními zákony.
Procesy uvolňování energie udržují záření hvězd - gravitační smršťování, termojaderné reakce. V nitru platí hydrostatická rovnováha.
- Pojmy:
- Model hvězdy, hydrostatická rovnováha, gravitační smršťování, termojaderné reakce.
- Návaznost na fyziku:
- Záření, tlak, stavová rovnice, zákon zachování energie.
- Cíl:
- Pochopení procesů spojených s uvolňováním energie při termojaderných reakcích v nitru hvězd.
- Základní myšlenky:
- V jádře hvězd při termojaderných reakcích probíhá nevratná změna chemického složení. Zdrojem energie je přeměna hmotnostního úbytku.
- Pojmy:
- p-p řetězec, CNO cyklus.
- Návaznost na fyziku:
- Vlastnosti elementárních částic, termojaderné reakce, hmotnostní úbytek.
- Cíl:
- Osvojení představ o délce existence, vývoje a konečných stadií vývoje hvězd a Slunce.
- Základní myšlenky:
- Hvězdy nezůstávají s časem neměnné, procházejí několika vývojovými stadii. Doba existence hvězdy je tím kratší, čím je větší její hmotnost.
- Pojmy:
- Hvězda hlavní posloupnosti, červený obr, nova a supernova, bílý trpaslík, neutronová hvězda, černá díra.
- Návaznost na fyziku:
- Termojaderné reakce, vlastnosti
plynu.
- Cíl:
- Seznámení žáků se stavovou a vývojovou
interpretací H-R diagramu, s určováním fyzikálního stavu hvězdy, závislostí mezi
zářivým výkonem, efektivní povrchovou teplotou a poloměrem hvězd zachycenou na
diagramu efektivní teplota - zářivý výkon.
- Základní myšlenky:
- Mezi zářivým výkonem, efektivní
povrchovou teplotou a poloměrem existuje závislost, kterou lze zachytit na H-R
diagramu. Astrofyzika používá rovněž závislost absolutní (bolometrická) hvězdná
velikost - spektrum. Hvězdy při vývoji mění své charakteristiky.
- Pojmy:
- Stavový a vývojový H-R diagram, hvězdy hlavní posloupnosti, červený obr, bílý trpaslík.
- Návaznost na fyziku:
- Stefanův-Boltzmannův zákon, Wienův posunovací zákon.
- Cíl:
- Pochopení stavby naší hvězdné soustavy - Galaxie.
- Základní myšlenky:
- Hvězdná soustava, ke které patří i naše sluneční soustava, představuje seskupení hvězd, plynu a prachu. Její stavba je určována gravitačními silami a pohybem látky.
- Pojmy:
- Galaxie, sférická složka, plochá složka, hvězdokupy, temné mlhoviny, difúzní mlhoviny, diferenciální rotace Galaxie.
- Návaznost na fyziku:
- Rotace tuhého tělesa, keplerovská rotace.
- Cíl:
- Studium objektů položených za hranicemi Galaxie.
- Základní myšlenky:
- Látka je ve velkých měřítcích vesmíru koncentrována do hvězdných soustav.
- Pojmy:
- Eliptické, spirální, nepravidelné galaxie, galaxie s aktivním jádrem, kvasary, Místní skupina galaxií, kupa galaxií.
- Návaznost na fyziku:
- Netepelné záření, relativistické částice, gravitační interakce.
- Cíl:
- Seznámit žáky se současnými představami o stavbě a vývoji vesmíru.
- Základní myšlenky:
- Kosmologie zachycuje obraz vyvíjejícího se vesmíru.
- Pojmy:
- Kosmologický princip, Hubbleův zákon, Hubbleova konstanta, modely vesmíru, počáteční stadium vývoje, reliktní záření, kritická hustota, horizont vesmíru.
- Návaznost na fyziku:
- Vlastnosti elementárních částic, záření černého tělesa, gravitační interakce.