Егэ по астрономии 2022

Пройти тестирование по этим заданиям
Вернуться к каталогу заданий

Версия для печати и копирования в MS Word

Пройти тестирование по этим заданиям

Эксперт объяснила, почему из ЕГЭ по физике убрали единственную астрономическую задачу

Астрономия останется обязательным предметом для старшеклассников.

Со следующего года из ЕГЭ по физике уберут задание № 24 — единственную астрономическую задачу, входившую в этот экзамен. Ведущий инженер Краснопресненской лаборатории Государственного астрономического института МГУ имени М. В. Ломоносова, автор и редактор учебных и методических пособий по астрономии для средней школы Ирина Лапина объяснила, почему это произошло.

По ее словам, в 2022 году ЕГЭ окончательно перейдет на современные образовательные стандарты, в которых среди прочего прописано, что астрономия является самостоятельным предметом, за который идет отдельная оценка в аттестат о полном среднем образовании.

Она добавила, что задание по астрономии, которое было в ЕГЭ по физике, «очень формальное» и выполнить его можно даже с минимальной подготовкой, поэтому на интерес школьников к предмету это не повлияет.

«Интерес к астрономии у школьников есть и без ЕГЭ, причем и у младших, и у старших. Очень жаль, что почти все сейчас — и сами ребята, и родители, и даже учителя — главную задачу школы стали видеть лишь в подготовке к сдаче ЕГЭ», — рассказала она «Российской газете».

В России между тем задумались о поэтапной отмене ОГЭ. По мнению депутатов Госдумы, тестирование отражает не реальные знания, а навыки, полученные при подготовке к экзамену.

В ЕГЭ по физике появилось новое задание №24 по астрономии. Для его выполнения вам потребуются выучить определенную теорию. В помощь приводятся материалы с примерами решения задач по этому заданию. Читайте (немного теории и практики) и вы с легкостью расправитесь с этим заданием.

Основные типы заданий по астрономии

Все приводимые задания по астрономии можно с достаточной степенью условности разделить на 4-е типа:

• Задание о звездах, здесь все о звездах.
• Задание по планетам Солнечной системы, начиная от Меркурия и кончая Нептуном (Плутон в настоящее время считается малым объектом нашей системы и не относится к планетам).
• Это задание по спутникам нашей Солнечной системы.
• Задание по прочим объектам Солнечной системы: об астероидах, кометах и прочих космических объектах, которые находятся в нашей системе.

Задания о звездах

Для выполнения этого задания достаточно будет знать: понятие о спектральной классификации звезд, распределение звезд по размерам и диаграмму («спектр-светимость»). Рассмотрим более подробно виды классификации звезд.

Спектральная классификация звезд

Согласно этой классификации (рис.1) спектральный класс звезд определяется поверхностной температурой звезды и обозначается определенной буквой (O;B;A;F;G;K;M) – именно в такой последовательности. Класс O – самый высокий класс в иерархии, а класс (M) – самый низкий. Чем выше класс, иерархии, тем звезды горячее, больше, ярче. А чем ниже класс, тем, соответственно они холоднее, меньше, тусклее, но такие звезды живут дольше, чем звезды выше классом. Здесь необходимо понять, что температура определяет спектральный класс звезды. Иногда встречаются вопросы про плотность: чем больше звезда, тем более она разряжена.

Для того, чтобы запомнить порядок классификации, можно использовать такой стишок:
«Один Высокий Англичанин Финики Жевал Как Морковь»

Кратко о Солнце, звезде нашей Солнечной системы. Оно относится к звездам G – класса, так как имеет температуру 5800 градусов Кельвина. Это соответствует желтому цвету. Все звезды, которые будут иметь температуру выше, будут относиться к классам F, A, B, O, а те, что ниже – к классам K, M.

Рассмотрим вопросы по порядку и проанализируем их на правильность.

1. Пункт 1. Белые карлики много меньше гигантов, поэтому их плотность намного больше плотности остальных звезд, включая и гигантов, поэтому это утверждение не верно.
2. Пункт 2. Да, звезда Канопус относится к сверхгигантам, так как имеет размер в 65 раз больше солнечного. Это утверждение правильное.
3. Пункт 3. На диаграмме мы видим, что температура класса А выше G. Да и как мы обсуждали ранее, чем выше класс, тем больше температура, поэтому утверждение верное.
4. Пункт 4. По диаграмме видно, что Солнце относится к спектральному классу G, а не к классу А. То есть утверждение ложное.
5. Пункт 5. На диаграмме видим, что температуре 8000 К соответствует классу А, поэтому данное утверждение правильное.

Правильные ответы: п.п. 2, 5.

Содержание заданий о Солнечной системе

Прежде чем приступать к рассмотрению задания по Солнечной системе вспомним некоторые основные сведения. Вот перечень некоторых фактов, которые необходимо знать:

1. Порядок расположения планет: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун;
2. Самая большая планета Солнечной системы – это Юпитер;
3. Солнечная система содержит 8 планет, которые делятся на две группы. В первую группу входят планеты земной группы – это Меркурий, Венера, Земля, Марс. Во вторую группу входят газовые гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун; Логично, что газовые гиганты имеют меньшую плотность, чем твердые;
4. Между Марсом и Юпитером находится пояс астероидов;
5. Практически все планеты обладают спутниками; для Земли – это Луна; не имеют спутников – Венера и Меркурий; Существует множество факторов, влияющих на наличие спутников у планеты, но основным является гравитация, то есть, чем больше масса планеты, тем наиболее вероятно у нее есть спутники. Например, Юпитер самая большая планета Солнечной системы и у него больше всех спутников.
6. Наличие атмосферы. Все планеты Солнечной системы имеют атмосферу, кроме Меркурия.
7. Все планеты вращаются по эллиптическим орбитам; плоскость вращения планеты Земля называется эклиптикой;
8. Один оборот Земля делает за сутки, одно вращение вокруг Солнца – за год;
9. Наклон оси планет к плоскости вращения определяет смену времен года;
10. Последние исследования обнаружили еще один пояс астероидов за Нептуном, а ранее считавшийся планетой Плутон оказался по своим параметрам сравним с большими астероидами этого пояса, поэтому его перестали признавать планетой.

Для того чтобы двигаться дальше, необходимо познакомиться с некоторыми формулами важными при решении заданий по тематике планет. Причем практически все эти формулы известны из курса физики. Вот эти формулы:

$$ V=frac{4}{3}*pi*{R}^3 ,,,(1)$$

где (R) – радиус планеты.

Масса планеты

$$ M=rho*V ,,,,, (2) $$

где (rho) – плотность планеты.

Ускорение свободного падения для любой планеты, любого тела

$$ g=frac{G*M}{R^2},,,,, (3) $$

где (M) – масса планеты,

(R) – расстояние от тела до центра планеты,
(G) – гравитационная постоянная,

Первая космическая скорость

$$ {V}_{1}=sqrt{g*R},,,,, (4)$$

Вторая космическая скорость

$$ {V}_{2}={V}_{1}sqrt{2},,,,,(5)$$

Используя эти формулы можно легко решать задачи посвященные планетам, спутникам.

Пример 3

Решение:

1. По пункту 1 можно сравнить время обращения вокруг Солнца (меркурианский год) и время вращения вокруг собственной оси (меркурианские сутки). Мы видим, что год равен 87,97 суток, а сутки (меркурианские) равны 58,6 суткам, что значительно меньше. Для измерения принимаются земные сутки. Следовательно, это утверждение не верное.
2. Пункт 2. Сравнивая табличные значения по плотности планет видно, что действительно плотность планет гигантов ниже, чем у Земли. Это правильное утверждение.
3. Пункт 3. Так как нам известна (из справочной таблицы) вторая космическая скорость, то мы легко можем посчитать первую космическую скорость, используя формулу (5). Расчетная скорость равна 15,05, то есть примерно равна 15,1 км/ч, следовательно, данное утверждение правильное.
4. Пункт 4. Используя формулы (5, 3) вычисляем первую космическую скорость для Марса, а затем определяем ускорение свободного падения. Вычисленное значение равно 3,7 м/с. Сравниваем его с табличным значением равным 5,02 и видим, что реальное значение намного меньше. Следовательно, это утверждение неверное.
5. Пункт 5. Этот вопрос совсем простой. Можно воспользоваться формулой (1, 2) и посчитать массу планет. А можно просто посмотреть в таблицу и увидеть, что плотность Земли выше, чем у Венеры, и радиус также у Земли больше, так что и масса будет больше. Таким образом, это утверждение неверное.

Правильные ответы: п.п. 2, 3.

Спутники планет Солнечной системы

Для ответов на вопросы по спутникам, формул, которые мы рассмотрели для планет, будет вполне достаточно. Необходимо также знать хотя бы основные спутники планет. Для Земли – это естественный спутник Луна. Марс имеет два спутника. Венера и Меркурий не имеют спутников. У Юпитера самыми известным являются: Ио, Европа, Ганимед и Каллисто – в порядке удаленности от Юпитера. Кроме того надо помнить, что Сатурн имеет так называемое кольцо, которое содержит множество объектов являющимися спутниками.

Обратите внимание на формулу гравитационного притяжения:

$$ F=G*frac{m*M}{R^2}, $$

где (G=6,67*{10}^{-11}) – гравитационная постоянная; (m) – масса первого объекта, например, спутника; (M) – масса второго объекта, например, планеты; (R) – расстояние между их центрами; (F) – сила, с который оба объекта притягиваются друг к другу.

Как видно из формулы, сила гравитационного притяжения обратно пропорциональна расстоянию между объектами. Значит, как правило, чем ближе спутник находится к планете, тем сильнее он притягивается и тем меньше ее период обращения.

Пример 4. Спутники

Ирина Константиновна, действительно, из ЕГЭ по физике в следующем году уйдет единственная астрономическая задача?

Ирина Лапина: Да. Дело в том, что по современным образовательным стандартам старшей школы (ФГОС), астрономия — самостоятельный предмет. И за него ставится отдельная от физики оценка в аттестат о полном среднем образовании. А ЕГЭ окончательно переходит на эти стандарты как раз в 2022 году. Но уверяю вас: задание N 24 в ЕГЭ по физике никак не влияет на интерес школьников к астрономии. Оно очень формальное, выполнить его сможет любой, кто хоть как-то готовился. Интерес к астрономии у школьников есть и без ЕГЭ: причем и у младших, и у старших. Очень жаль, что почти все сейчас — и сами ребята, и родители, и даже учителя — главную задачу школы стали видеть лишь в подготовке к сдаче ЕГЭ.

Не получится ли так, что астрономия снова окажется на школьных «задворках»?

Ирина Лапина: Этого ни в коем случае нельзя допустить. Откройте ФГОС. Астрономия остается обязательной для всех профилей в 10-11 классах. А вот физику, химию и биологию школы уже могут заменить одним-единственным предметом — естествознание. То есть даже физика в старших классах фактически становится предметом по выбору. От некоторых педагогов я уже слышу, что и астрономию нужно включить в список «предметов по выбору». Но без базовых знаний основ естественных наук полное среднее образование — фикция.

Физику, химию и биологию школы уже могут заменить одним-единственным предметом — «естествознание»

По опросам ВЦИОМ, 25 процентов россиян считали, что Солнце вращается вокруг Земли. Цифры шокируют?

Ирина Лапина: Конечно, шокируют. Хотя хочется думать, что большинство ответивших так говорили все-таки несерьезно. Правда, от подобной шутки плакать хочется. В нашей стране, с нашей космической историей по-прежнему популярны разные астрологические «школы», гороскопы и нумерология. Даже теории «лунного заговора» и миф о плоской Земле, — все это живет и процветает.

По-прежнему популярны астрологические «школы», гороскопы и нумерология. Даже теории «лунного заговора» и миф о плоской Земле, — все это живет и процветает

Может, причина в том, что до 2017 года астрономии как предмета в российских школах не было?

Ирина Лапина: Не совсем так. Космографию изучали еще в царской России: в гимназиях, реальных училищах и кадетских корпусах, причем будущим военным и технарям этот курс давали в удвоенном объеме. В советское время по всей стране строились планетарии, где «ширнармассам» читались лекции. Помните строки Маяковского? «Расселись зрители и ждут, чтоб небо показали». В школах предмет «астрономия» появился в 1937/38 учебном году. Летом 1945 года, сразу после войны, в МГУ съезжались учителя астрономии со всех уголков страны на курсы повышения квалификации. С началом космической эры, интерес к астрономии в СССР возрос многократно. Он приводил вчерашних школьников не только на астрономические отделения университетов, но и в технические вузы. Но в начале 1990-х астрономия как обязательный предмет ушла из школы. Учителей астрономии уже нигде не готовили. Время было такое: много чего из «старого» и «советского» вдруг стало никому не нужным.

Совсем ушла?

Ирина Лапина: К счастью, нет. Первые представления об окружающем мире традиционно даются еще в начальной школе: детям рассказывают о том, почему бывают день и ночь, сменяются времена года, о Земле как планете, о Солнечной системе. Кое-что есть в средних классах в курсе географии, физики. Всегда были астрономические кружки в школах. Олимпиады по астрономии никогда не прекращались. Но астрономия как полноценный предмет вернулась в школы в 2017 году — в старших классах.

Зачем этот предмет нужен именно старшеклассникам? Они и так перегружены ЕГЭ и репетиторами.

Ирина Лапина: Астрономия должна завершать естественно-научное базовое образование средней школы, формировать целостную картину мира у выпускника. Сегодня в официальном учебном плане на предмет дается всего 35 часов. Многие школы отводят полгода в конце 10-го класса и полгода — в начале 11-го. Это разумно.

Вы обратили внимание, что последние четыре года подряд Нобелевские премии по физике присуждены именно космологам и астрофизикам? Черные дыры, экзопланеты, гравитационные волны, ускоренное расширение Вселенной, космические нейтрино — сейчас передний край науки. И это, конечно, интересует ребят. Учитель должен их знакомить с новостями науки, но на базе уже имеющихся знаний, в первую очередь — физики.

Слышала от выпускников совсем другое: «Сложно, скучно — лучше бы потратил время на подготовку к ЕГЭ».

Ирина Лапина: К сожалению, подготовленных учителей астрономии почти нет, часы астрономии дают и математикам, и химикам, и информатикам. Более того — учителям истории и иностранного языка. Но даже опытные педагоги-физики не могут вести этот предмет без подготовки. В педвузах до недавнего времени никакого серьезного блока астрономии не было. А многие курсы повышения квалификации, особенно дистанционные, вместо необходимых предметных знаний выдают лишь некие «сертификаты». Редко где к этим занятиям привлекаются профессиональные астрономы, хотя именно современные астрономические знания от профессионалов нужны учителям. Отдельная проблема — учебники.

А что с ними не так?

Ирина Лапина: Формально — все так. В федеральном перечне есть несколько утвержденных линеек, все эти учебники выпускает одно издательство. И крупной корпорации в общем-то все равно, какой именно учебник будут закупать в регионах. Но для педагогов, для школ — критически важно.

Судите сами. В 2017 году, когда почти неожиданно для всех астрономию как предмет возродили, учителям был предложен немного подредактированный советский учебник, по которому еще мы когда-то учились. Хороший для своего времени, но все-таки учебник прошлого века. Кардинально переработать материал, с учетом всех «революций» в науке XXI века могут только авторы, а их уже давно нет.

В том же году появился учебник, написанный современным автором. Он вызвал много нареканий. Группа астрономов-профессионалов выпустила даже по этому поводу «методичку» с перечнем опечаток и ошибок.

Есть еще один учебник, написанный астрономами ГАИШ МГУ (А.В. Засов, В.Г. Сурдин). Он прошел апробацию в школах нескольких российских регионов, получил одобрение как современный, грамотный и очень интересный. Содержит новые методические подходы, например, QR-коды — ссылки на достоверную информацию для самых любознательных ребят.

Наводишь камеру смартфона — и попадаешь, скажем, на веб-сайт заповедника «Аркаим» в Челябинской области, где сохранились элементы древней обсерватории. Или — на биографию Сергея Королева, на информацию об исследовании кометы Чурюмова-Герасименко… Уникальные снимки орбитальной станции «Мир», высадки астронавтов на Луну, космического телескопа Хаббл… Поверьте, от этого учебника даже взрослым — не оторваться.

Один из учителей нам написал: «Когда дети сдавали учебники в конце учебного года, книги были потрепанными. Это о многом говорит. Сильно загруженные старшеклассники, для которых главное — подготовиться к ЕГЭ, действительно читали эту книжку!».

Официально

Как рассказали «РГ» в Рособрнадзоре, в перспективной модели ЕГЭ 2022 года по физике действительно нет заданий по астрономии. «Это обусловлено тем, что в ФГОС среднего общего образования астрономия указана как самостоятельный учебный предмет и сформулированы отдельные от физики требования к предметным результатам освоения учебного предмета. Соответственно, в результатах освоения учебного предмета «физика» нет результатов по астрономии», — подчеркнули в ведомстве.

Кстати

Ирина Лапина — хранитель музея старейшей в Москве Краснопресненской обсерватории МГУ. Ныряешь из Нововаганьковского переулка в старую деревянную калитку — и попадаешь совершенно в другую эпоху: с древними астрономическими артефактами и приборами, старинными глобусами Луны и Марса, современным глобусом Фобоса ручной работы, антикварной мебелью, коваными винтовыми лестницами — как в Хогвартсе, только настоящими. Но главное — под огромным механическим металлическим куполом живет многотонный телескоп-астрограф, которому больше ста лет. Он до сих пор в рабочем состоянии. Правда, небо уже не то: за столичными огнями звезд почти и не видно.

Комментарии

Евгения Карташова, учитель астрономии, Московская область:

— Десятиклассники приходят на урок и не могут ответить на самые элементарные вопросы. Например, чем планета отличается от звезды? Они не знают даже самого простого: что звезда светит собственным светом, а планета — лишь отражает его. Это программа окружающего мира… второй класс! Зато спрашиваю про гороскопы — и получаю в ответ море информации. Потом мы начинаем вместе выяснять, почему гороскопы на самом деле ничего общего с наукой не имеют. Считаю, что курс астрономии нужно начинать не в выпускных классах, а гораздо раньше.

Юлия Ремянникова, учитель физики и астрономии, Пермь:

— Должны быть учебники, в которых грамотно и доступно излагается материал, в том числе касающийся физических основ методов исследований, позволивших оценить значение тех или иных параметров космических тел. Чтобы мы не слышали от учеников фраз: «Ну и дурят нашего брата!». Астрономия — наука наблюдательная, а наши учащиеся в пределах крупного города ясной, безоблачной ночью могут наблюдать на небе 2-3 десятка звезд, и никогда не смогут наблюдать Млечный путь. Поэтому учебники должны содержать множество четких фотографий.

В 2018 году в экзамен были включены задания на множественный выбор двух правильных ответов из пяти предложенных и задания на извлечение астрономической информации из текстов с таблицами. Вместе с тем при изучении курса астрономии также необходимо решать задачи. При решении таких задач обойтись без калькулятора нельзя. Приведем примеры.

Пример 1

Масса Марса составляет 0,1 от массы Земли, диаметр Марса вдвое меньше, чем диаметр Земли. Каково отношение периодов обращения искусственных спутников Марса и Земли Т_М/Т_З, движущихся по круговым орбитам на небольшой высоте?

Решение

Ускорение спутника, движущегося со скоростью v вокруг планеты массой М по круговой траектории радиуса, равно

откуда

Период обращения спутника

Ответ: ≈ 1,1

Пример 2

Меркурий движется по эллиптической орбите с большой полуосью а = 0,38 а.е. Эксцентриситет орбиты ε = 0,2. Найти силу всемирного тяготения (или ускорение Меркурия) между Солнцем и Меркурием в перигелии и афелии.

Решение

1. Находим в таблицах необходимые данные
Меркурия m = 0,3 ˑ 10²⁴ кг,
масса Солнца М = 2 ˑ 10³⁰ кг, 1 а.е. = 1,5 ˑ 10¹¹ м

2. Находим большую полуось орбиты Меркурия
а = 0,38 ˑ 1,5 ˑ 10¹¹ = 5,7 ˑ 10¹⁰

3. Расстояния между Солнцем и Меркурием в перигелии (r) и афелии (R):
r = а (1-е) = 0,38 ˑ 1,5 ˑ 10¹¹ˑ(1-0,2) = 4,56 ˑ 10¹⁰
R = а(1+е) = 0,38 ˑ 1,5 ˑ 10¹¹ ˑ (1+0,2) = 6,84 ˑ 10¹⁰

4. Находим силу взаимодействия F и f

Ответ: F = 1,93 ˑ 10⁴⁴; f = 8,59 ˑ 10⁴³

Пример 3

Прочитайте текст:

Расстояние до звезды R, выраженное в парсеках, обратно параллаксу звезды π, выраженному в секундах дуги, т.е. равно 1/π. Путь, проходимый лучом света в течение года, называется световым годом.
1 парсек = 3,26 световых года=206 265 а.е.=3,08 ∙ 10¹³ км.
Звездную величину М светила, которую оно имело бы, находясь от нас на расстоянии 10 парсеков, называют абсолютной величиной.
М = m + 5 + 5lgπ или М = m + 5 – 5lgr,
где m — наблюдаемая (видимая) звездная величина светила, находящегося на расстоянии r парсеков и имеющего годичный параллакс π.

1) Выполните расчет

Параллакс Сириуса равен 0,37″, а параллакс Спики равен 0,02″. Выразить расстояния до этих звезд в парсеках, в световых годах, в астрономических единицах и в километрах.
Ответы: 2,7 парсек = 8,8 св.г = 558000 а.е. = 8,3 ∙ 10¹³ км;
50 парсек = 163 св.г.

Параллакс Альтаира равен 0,20″, а параллакс Веги равен 0,12″. Выразить расстояния до этих звезд в парсеках, в световых годах, в астрономических единицах и в километрах.
Ответы: 5 парсек = 16,3 св.г = 1,03 ∙ 106 а.е. = 15,4 ∙ 10¹³ км;
8,3 парсек = 27,2 св.г = 1,7 ∙ 106 а.е. = 2,56 ∙ 10¹⁴ км.

2) Выполните расчет

Видимая звездная величина Сириуса равна -1,58, а его спутника 8,44. Во сколько раз истинный блеск Сириуса больше истинного блеска его спутника? Принять во внимание, что расстояние между этими звездами ничтожно мало в сравнении с расстоянием от Земли до Сириуса.
Ответ: Сириус в 10200 раз ярче своего спутника.

Вычислить абсолютную звездную величину Сириуса, зная, что его параллакс равен 0,371″, а видимая звездная величина равна -1,58.
Ответ: +1,27.

Определить абсолютную величину Антареса, зная, что его параллакс равен 0,009″, а видимая величина равна +1,22.
Ответ: -4,0.

Пример 4

Представьте себе, что в какой-то момент Марс остановился на своей орбите. Сколько времени он падал бы на Солнце? Среднее расстояние от Солнца до Марса 1,52 а.е.

Решение

Можно считать, что падение на Солнце — это движение по орбите с большой полуосью а = 1,52 а.е.

Следовательно, время падения — это четверть периода обращения.

Ответ: 0,46894… (лет)

Задание 24 № 9324

Рассмотрите таблицу, содержащую сведения о ярких звездах.

Выберите два утверждения, которые соответствуют характеристикам звезд, и укажите их номера.

1) Температура поверхности и радиус Бетельгейзе говорят о том, что эта звезда относится к красным сверхгигантам.

2) Температура на поверхности Проциона в 2 раза ниже, чем на поверхности Солнца.

3) Звезды Кастор и Капелла находятся на одинаковом расстоянии от Земли и, следовательно, относятся к одному созвездию.

4) Звезда Вега относится к белым звездам спектрального класса А.

5) Так как массы звезд Вега и Капелла одинаковы, то они относятся к одному и тому же спектральному классу.

Решение.

1) К красным сверхгигантам относят звёзды с низкой температурой (3000—5000 K) и большим радиусом (200—1500 радиусов Солнца). Бетельгейзе попадает в эту категорию. Утверждение 1 верно.

2) Температура на поверхности Проциона больше, чем на поверхности Солнца (5800 К). Утверждение 2 неверно.

3) Звёзды одного созвездия находятся на небольших угловых расстояниях друг от друга. Расстояния звёзд до Земли не влияют на разбиение их по созвездиям. Утверждение 3 неверно.

4) Рассмотрим фрагмент классификации звёзд по спектральным классам:

Вега попадет в спектральный класс A. Утверждение 4 верно.

5) Температуры поверхностей Веги и Капеллы сильно различаются, они относятся к разным спектральным классам. Утверждение 5 неверно.

Ответ: 14

Источник: Де­мон­стра­ци­он­ная вер­сия ЕГЭ—2018 по физике.