Koordinace učiva fyziky a zeměpisu na ZŠ

Transkript

1 Masarykova univerzita Pedagogická fakulta Katedra fyziky Koordinace učiva fyziky a zeměpisu na ZŠ Bakalářská práce Vedoucí práce: Doc. RNDr. Josef JANÁS, CSc Vypracoval: Ondřej DUFEK Brno

2 Prohlášení: Prohlašuji, že jsem bakalářskou práci na téma Koordinace učiva a zeměpisu na ZŠ vypracoval samostatně a použil pouze uvedenou literaturu. Říčany, duben 2008 Ondřej DUFEK 2

3 Poděkování: Děkuji vedoucím mé práce panu doc. RNDr. Josefu JANÁSOVI, CSc., za trpělivost a cenné rady, které mi poskytoval při jejím zpracování. 3

4 Bibliografický záznam DUFEK, Ondřej. Koordinace učiva fyziky a zeměpisu na ZŠ: Bakalářská práce. Brno: Masarykova univerzita, Fakulta pedagogická, Katedra fyziky, s., Vedoucí bakalářské práce doc. RNDr. Josef Janás, CSc. Anotace Práce se zabývá uplatňováním mezipředmětových vazeb fyziky a zeměpisu na základní škole. Jaká je koordinace společného učiva obou předmětů dokládá 14 témat vycházejících z analýzy učebnic fyziky a zeměpisu na základní škole. Annotation The present thesis is concerned with applying of the intercurricula relationships of Physics and Geography at basic school. The coordination of mutual subject matters is showed in fourteen issues based on primary school Physic and Geography textbooks analysis. Klíčová slova Koordinace učiva, společné pojmy fyziky a zeměpisu na základní škole, obsahová analýza pojmů. Key words Mutual subject matter coordination, collective definitions in Geography and Physics at basic school, content notion analysis. 4

5 OBSAH: Úvod Atmosféra Země Galaxie Měsíc Slunce.14 5 Planety, planetky, komety Planeta Země Zatmění Slunce Zatmění Měsíce Buzola Rychlost a měření větru Teplota Skleníkový efekt Obnovitelné a neobnovitelné zdroje energie Zdroje elektrické energie..40 Závěr...44 Literatura

6 Úvod Úkolem této práce je zjistit, jaká je situace v uplatňování mezipředmětových vazeb mezi fyzikou a zeměpisem na základní škole v ČR. Jedním ze způsobů uplatňování těchto vazeb je koordinace jak obsahu vzdělávání, tak metod i časové posloupnosti [13]. V práci jsem se zaměřil na vyhledávání společných témat fyziky a zeměpisu, která jsou probírána na základní škole a analyzovat jejich obsahovou shodu či rozdílnost. Protože pro fyziku i pro zeměpis na základní škole existuje více řad učebnic, proto jsme se domluvili s vedoucím práce na obsahové analýze dvou řad učebnic fyziky a jedné řadě učebnic zeměpisu, konkrétně: Fyzika pro 6. ročník ZŠ [1,2], Fyzika pro 7. ročník ZŠ [3,4], Fyzika pro 8. ročník ZŠ [5,6], Fyzika pro 9. ročník ZŠ [7,8], Zeměpis pro 6. ročník ZŠ [9], Zeměpis pro 7. ročník [10], Zeměpis pro 8. ročník ZŠ [11], Zeměpis pro 9. ročník [12]. Jelikož společných témat je v učebnicích velké množství, vybrali jsme s vedoucím práce 14 nejvýznamnějších témat a to: 1.Atmosféra Země; 2.Galaxie; 3.Měsíc; 4.Slunce; 5.Planety, planetky, komety; 6.Planeta Země; 7.Zatmění Slunce; 8.Zatmění Měsíce; 9.Buzola; 10.Rychlost a měření větru; 11.Teplota; 12.Skleníkový efekt; 13.Obnovitelné a neobnovitelné zdroje energie; 14.Zdroje elektrické energie. V práci jsou dále tyto pojmy rozebírány z hlediska vazby fyziky a zeměpisu na ZŠ. Jak bylo už shora uvedeno, tato práce má přispět ke zlepšení koordinace předmětů fyziky a zeměpisu vyučovaných na základní škole. Uplatňování mezipředmětových vazeb ve fyzice a zeměpisu na ZŠ však není symetrické. Mnohé z pojmů společných pro oba předměty jsou nejdříve uváděny v zeměpisu a až poté probírány v některém z ročníků fyziky na ZŠ. Z didaktického hlediska by učitelé měli znát tyto předmětové vazby a upozorňovat žáky, že jednotlivá témata budou nebo byly opakovány nebo rozšiřovány v hodinách fyziky nebo zeměpisu. Je však velice náročné znát opravdu všechny společná témata. Komplexně chápané a všestranně uplatňované mezipředmětové vazby umožňují vytvářet soustavu poznatků o nejobecnějších vlastnostech přírodních jevů, společnosti a myšlení. Prvním krokem k tomu je uplatňování dvoustranných vazeb mezi spolu souvisejícími předměty. 6

7 1 Atmosféra Země Jedno z témat, které se během studia na základní škole probírá v hodinách fyziky i zeměpisu v některém z pěti ročníků druhého stupně je Atmosféra Země. V jednotlivých hodinách zeměpisu a fyziky však žáci získávají poznatky z tohoto tématu z jiného úhlu pohledu. Podle učebnice zeměpisu pro 6. ročník ZŠ [9] se žáci dozvídají, že naši planetu obklopuje vzdušný obal, který se nazývá atmosféra. Zjišťují, že atmosféra sahá až do výšky několika stovek kilometrů nad povrchem Země a jaké plyny se v atmosféře vyskytují. Dále se dozvídají, že hustota vzduchu se vzrůstající výškou klesá, a že okamžitý stav atmosféry se nazývá počasí. Pokud vyučující probírá látku podle učebnice fyziky pro 7. ročník ZŠ [4], tak se žáci vrací k tomuto tématu tím, že si zopakují co to atmosféra je. Na rozdíl od zeměpisu 6. ročníku si toto téma rozšiřují o následující poznatky: - Atmosféra se diferencuje do několika vrstev, nejnižší vrstvou atmosféry je troposféra, její výška závisí především na zeměpisné šířce a ročním období. V průměru dosahuje troposféra výšky 18 km. - Teplota v ní klesá až na hodnotu -60 C. V troposféře probíhají hlavní děje, které ovlivňují ráz počasí, tvoří se tu oblaka a vlhkost dosahuje hodnoty až 85 %. - Dále se dozvídají, že nad troposférou se nachází stratosféra, která šahá do výšky 60 km a teplota v ní roste až na 20 C, i to že součástí stratosféry je ozonosféra, která chrání naši Zemi před nebezpečným zářením ze Slunce. Ozonová vrstva má různou tloušťku na různých místech Země, nejtenčí je na pólech. Znečištění ozonosféry je důsledkem ozonové díry. - Následující vrstvou je mezosféra. Dosahuje výšky km. Teplota v ní klesá na hodnotu 85 C. Poslední vrstvou je termosféra, která sahá do výšky 600 km nad zemský povrch. Obsahuje velké množství iontů a volných elektronů. Teplota stoupá až na hodnotu 1500 C. V této učebnici se však autoři dále nezmiňují o exosféře, poslední vrstvě atmosféry přecházející postupně do meziplanetárního prostoru, která by v daném tématu podle mého názoru neměla chybět. V učebnici fyziky pro 8. ročník ZŠ [5] se opět uvádí, že atmosféra je vzduchový obal Země, který sahá až do výšky 1000 km, i to jaké plyny jsou obsaženy v atmosféře včetně jejich procentuálního zastoupení. Největší podíl patří dusíku, a to (asi 78%) a kyslíku (asi 18%). Zbylé 1% připadá především na vzácné plyny. Jsou to helium, argon, krypton a xenon. 7

8 Kromě těchto plynů je v atmosféře zastoupeno i malé množství vodíku, oxidu uhličitého, vodní páry, radonu a freonu. Mnohé plyny se do atmosféry dostávají lidskou činností. V učebnici [5] si žáci mohou prohlédnout obr.1., který znázorňuje změnu hustoty a tlaku s výškou. Obr.1 Změny hustoty a tlaku s výškou V učebnici se připomíná, že tyto plyny jsou nebezpečné a způsobují skleníkový efekt, kterým se budu zabývat později. Také se opět dozví jak je atmosféra diferencována a jaké vlastnosti mají jednotlivé vrstvy. Nejnižší vrstva atmosféry se nazývá troposféra. Její výška závisí na zeměpisné šířce. V polárních oblastech se výška pohybuje okolo 8 až 9 km. V našich zeměpisných šířkách je šířka asi 11 km. V rovníkových oblastech dosahuje výšky okolo 14 až 16 km. V troposféře se soustřeďuje asi 75% veškeré hmotnosti atmosféry. Vznikají zde téměř veškeré projevy počasí. Teplota zde klesá v průměru o 0,6 C na 100 metrech výšky. Díky tomuto poklesu zůstává na některých vrcholcích hor sníh celý rok, protože teplota tu je celoročně pod bodem mrazu. V zimě se pokles teploty snižuje asi o polovinu. Na horní hranici troposféry teplota může dosahovat hodnoty až -80 C. Nad troposférou se nachází stratosféra. Ta dosahuje výšky až 50 km. Vzduch ve stratosféře je velmi řídký, hustota a tlak klesá se vzrůstající výškou velmi podstatně. Jelikož není ve stratosféře téměř žádná vodní pára, nejsou zde ani žádná oblaka. Vane zde velmi silný vítr, zvláště na spodní hranici. Teplota ve stratosféře dosahuje kladných hodnot. Žáci se dále dozvídají, že součástí stratosféry je ozonosféra, což je část s velkou koncentrací ozónu. Ozonosféra pohlcuje nebezpečné sluneční záření a tím umožňuje život na Zemi. Nad stratosférou se rozkládá mezosféra, která sahá do výšky 80 km. Teplota zde opět prudce klesá až na hodnotu -90 C. Následující vrstvou je termosféra. Teplota tu opět roste. Na rozdíl od učebnice [4] uvádí učebnice [5] také nejvyšší 8

9 sféru atmosféry, kterou je exosféra a dosahuje výšky až 900km. Tato sféra postupně přechází do meziplanetárního prostoru. Dále je uvedeno rozčlenění atmosféry podle elektrických vlastností na neutronosféru a ionosféru. V učebnici [5] si mohou prohlédnou graf závislosti teploty a výšky v atmosféře jako vidíme na obr.2. Obr.2 Průběh teploty v atmosféře Z analýzy tohoto tématu v daných učebnicích vyplývá, že v 6. ročníku v hodinách zeměpisu se žáci dozvídají pouze to, co je to atmosféra a jaké má základní vlastnosti. Je to pohled na atmosféru pouze z geografického hlediska. Další podrobné rozčlenění atmosféry na její jednotlivé sféry a popis těchto sfér a seznámení se s jejími podrobnými vlastnostmi je uvedeno v učebnici fyziky pro 7. ročník ZŠ [4] a v učebnici fyziky pro 8. ročník ZŠ [5]. Žáci se také učí jak atmosféra ovlivňuje život na Zemi a jak chrání naši planetu a také se dotknou i témat, na které by se v dnešní době při výuce určitě nemělo zapomínat, jako je skleníkový efekt a ozonová díra. Skleníkovým efektem se podrobněji zabývám v tématu č.12. Hlavní odlišnosti probíraného tématu v hodinách zeměpisu a fyziky je v rozsahu učiva v těchto předmětech. Učivo Atmosféra Země, které se nejdříve probírá v zeměpisu v 6. ročníku ZŠ, je vhodně rozšířeno ve fyzice 7. a 8. ročníku. 9

10 2 Galaxie Žáci se o tomto tématu učí v zeměpisu v 6. ročníku ZŠ [9]. Zjišťují, že veškeré objekty, které můžeme vidět na obloze jsou součástí Vesmíru. Existují však miliardy dalších objektů, které nelze spatřit pouhým okem, ale také patří do vesmírného prostoru. Vesmír je tvořen galaxiemi a Země se nachází v naší Galaxii, která obsahuje miliardy hvězd. Naší nejbližší hvězdou je Slunce. Planety, planetky, komety, družice planet a další tělesa, které obíhají kolem slunce, tvoří sluneční soustavu. Žáci se o tomto tématu poté dozvídají v hodinách fyziky až v 9. ročníku ZŠ, popřípadě na víceletých gymnáziích. Tuto látku opět probírají podrobněji než v 6.ročníku v zeměpisu. Pokud tuto látku probírají v učebnici [8], tak zjišťují: - Hvězdy ve vesmíru jsou seskupovány v obrovských galaxiích, které seskupují miliony až biliony hvězd, mezihvězdný plyn a prach. - Naše Slunce je součástí Galaxie. Dále probírají jednotlivé typy galaxií. - Zjišťují, že existují eliptické galaxie, které v dalekohledu vypadají jako mlhové obláčky ve tvaru kruhů nebo elips. V okolí Galaxie můžeme nejčastěji pozorovat eliptické galaxie menších rozměrů, které obsahují několik miliónů hvězd. Žáci si mohou prohlédnout fotografie různých galaxií v dané učebnici, jako např. obr.3 a obr.4. - Dalším typem je spirální galaxie, která je oproti eliptickým galaxiím značně zploštělá. Její tvar připomíná obrovskou čočku. Může obsahovat až několik biliónů hvězd. Hustota hvězd a mezihvězdné hmoty není v disku všude stejná. Místa s větší hustotou se nazývají spirální ramena. - Žáci se dále dozvídají,že naše Galaxie je spirální galaxií s příčkou a má čtyři spirální ramena. Galaxie, které nejsou eliptické ani spirální, označujeme jako nepravidelné galaxie. V okolí naší Galaxie se nachází asi 50 malých nepravidelných galaxií. Do této skupiny patří Velké a Malé Magellanovo mračno. Pokud se žáci učí z učebnice [7] tak si osvojují tyto poznatky: - Galaxie je soustava kosmických těles, do kterých patří i sluneční soustava. Při pohledu na noční oblohu můžeme pozorovat pouhým okem asi 3000 hvězd. - Světlo ze v vzdálených hvězd se k nám šíří desítky nebo stovky let. Ostatní hvězdy okem nemůžeme rozeznat, protože světlo ze vzdálených objektů je velmi slabé. Jinak tomu je když je pohromadě několik stovek hvězd, takové objekty se nazývají hvězdokupy. 10

11 - Naše galaxie, do které patří sluneční soustava, se nazývá Galaxie. Je složena asi ze 150 miliard hvězd, které jsou seskupeny do plochého disku. Průměr galaxie je asi 15 tisíc světelných let. Hvězdy nejsou v tomto disku rozloženy rovnoměrně, ale vytvářejí tzv. ramena spirálového tvaru. Prostor v Galaxii mezi hvězdami není prázdný, tvoří ho záření, volné elektrony, protony, molekuly plynů a drobná prachová zrnka. Obr.3 Normální spirální galaxie Obr.4 Spirální galaxie s příčkou Z analýzy je patrné, že žáci, kteří se s galaxiemi setkávají ve výuce zeměpisu 6. ročníku v učebnici [9], dozvídají se o tomto tématu pouze okrajově. Učí, že jednotlivé galaxie obsahují miliardy hvězd. Také probírají naši sluneční soustavou, v jejímž středu je Slunce. Sluneční soustava je však součástí naší Galaxie. Dále si uvádějí, že sluneční soustavu tvoří vedle Slunce také planety, planetky a další tělesa. Na proti tomu v 9. ročníku ZŠ se žáci tomuto tématu věnují již podrobněji a více do hloubky. To platí jak pro učebnici [8] tak pro učebnici [7]. Žáci probírají nejenom to co je galaxie, ale také jaké mohou existovat typy galaxií, jak jsou velké, jak vznikají a také jaký počet hvězd je jimi tvořen. Zjišťují také, že meziplanetární prostor, není tak docela prázdný jak na první pohled vypadá, ale je tvoře mikroskopickými částicemi. Zjišťují, že galaxie a samotný vesmír je obrovský a vzdálenosti v něm se uvádějí v jiných jednotkách než je tomu na Zemi. Pro vzdálenosti se používá světelný rok. Opět je patrné, že v zeměpisu v 6.ročníku se žáci dozvídají o galaxii jen okrajově a v 9. ročníku si toto téma rozšíří. 11

12 3 Měsíc O Měsíci se žáci opět dozvídají v zeměpisu v 6. ročníku ZŠ nebo na víceletých gymnáziích, a to v učebnici [9]. Žáci si osvojují následující poznatky: - Měsíc je jedinou přerozenou družicí Země a po Slunci druhé nejzářivější těleso, na které můžeme na obloze vidět. Nemá však vlastní zdroj záření, ale odráží se na něm záření sluneční. - Měsíc je také kromě Země jediným tělesem ve vesmíru, na kterém stanul člověk. - Měsíc se otáčí kolem své osy a také obíhá kolem Země. Jeden takový oběh vykoná za 27 dní a 8 hodin. - Země pozorujeme stále stejnou stranu Měsíce, kterou nazýváme přivrácenou. Je to dáno tím, že oběžná doba kolem Země je stejná jako doba jeho jednoho otočení kolem vlastní osy. Na obr.6 si mohou prohlédnout přivrácenou stranu Měsíce. - Vzdálenost Země na Měsíc je km. Na povrchu Měsíce také můžeme pozorovat krátery, které způsobili dopadající vesmírná tělesa. Dále mohou z obr.5 vidět, proč Měsíc střídá jednotlivé své fáze. Obr.5 Fáze měsíce K Měsíci se žáci vrací opět v 7. ročníku ZŠ. V učebnici [4] a [3] probírají jednotlivé fáze Měsíce. Toto téma je součástí učiva světelné jevy. Stejně jako v hodinách zeměpisu se žáci učí, proč vidíme na obloze během jednoho měsíce různé fáze Měsíce. Pojmenovávají si jednotlivé fáze jako nov, první čtvrť, úplněk a poslední čtvrť. 12

13 Obr.6 Měsíc Měsíc je předmětem učiva fyziky v 9. ročníku ZŠ a to v kapitole o astronomii [7] a [8], ale jen okrajově. Žáci se učí, že Měsíc v historii sloužil jako jakýsi kalendář. Na Měsíci jsou stejné chemické prvky jako na Zemi a také že měsíční horniny se skládají ze stejných nebo podobných materiálů jako horniny na Zemi. Můžeme toto téma shrnovat následovně: Žáci se o Měsíci nejprve dozvídají v 6. ročníku ZŠ a to v látce o planetě Zemi. Učí se, že Měsíc je jediným přirozeným satelitem Země, i to jaké koná pohyby a učí se rozpoznávat jednotlivé fáze Měsíce na noční obloze. Poté se k Měsíci vrací v hodinách fyziky v 7. ročníku a to při probírání světelných jevů. Tady důkladně probírají měsíční fáze a vysvětlují si jaký je důvod, že Měsíc má na obloze během jednoho měsíce různý tvar. Měsíc je součástí učiva i ve fyzice 9. ročníku a to v kapitole o astronomii, kde se však o Měsíci pouze zmiňují v souvislosti s vesmírnými tělesy jednotlivých planet. V zeměpisu v 6. ročníku v učebnici [9] se probírají měsíční fáze, i to jaká je vzdálenost Měsíc-Země a jaké koná Měsíc pohyby.ve fyzice v 7. ročníku se toto téma nejen opakuje, ale dále rozšiřuje a ve fyzice 9. ročníku pouze připomínáme. 13

14 4 Slunce O Slunci se žáci v hodinách zeměpisu poprvé dozvídají v 6. ročníku základní školy v učebnici [9]. Žáci si osvojují to, že Slunce je naší nejbližší hvězdou a je ve středu naší sluneční soustavy. Uvědomují si to, že bez Slunce by na Zemi neexistoval život. Záření, které k nám ze Slunce přichází vnímáme jako teplo a světlo. Dále si osvojují poznatky, že okolo Slunce rotuje 8 planet. Slunce není věčné, ale má také svoji dobu života a jakmile vyhasne, skončí na Zemi život. Obr.7 Struktura Slunce K tomuto tématu se žáci opět vrací ve fyzice v 9. ročníku ZŠ v učebnici [8] v kapitole o astronomii. Téma si rozšiřují o následující poznatky: - Slunce se skládá z několika vrstev. Díváme-li se na Slunce vidíme vrstvu, která se nazývá fotosféra. Tato sféra se nám jeví jako žlutá a má teplotu přibližně 6000 C. Takovou obrovskou teplotu nemůže vydržet žádná pevná látka, plyn nebo kapalina. Plyn ve fotosféře je silně ionizován, jedná se tedy o plazma. - Žáci si také mohou v této učebnici na obr.7 prohlédnout sluneční strukturu a na obr.8 protuberance. - Fotosféra, kterou si přiblížíme dalekohledem, se jeví jako vrstva granulí. Mluvíme tedy o granulaci slunečního povrchu. Světlejší místa, jsou místa, ze kterých na povrch Slunce vystupuje plazma. Tmavější místa, jsou místa, ze kterých ochlazené plazma klesá zpět. - Na obr.9 je vidět fotosféra z let Na povrchu Slunce se vyskytují sluneční skvrny, které mají obrovské rozměry. Tyto skvrny jsou místa na povrchu Slunce mající nižší teplotu než okolí těchto skvrn. Sluneční skvrny se neustále mění. Astronomové zjistili, že se neustále střídají období, kdy je na povrchu Slunce počet těchto skvrn minimální s obdobím, kdy je počet skvrn 14

15 naopak maximální. Mluvíme tedy o obdobích maximální a minimální sluneční činnosti. Perioda jednoho cyklu je asi 11 roků. - Nad fotosférou se nachází chromosféra. Tuto vrstvu nevidíme. Člověk tuto sféru může pozorovat pouze v ultrafialovém spektru. V chromosféře se nad místy slunečních skvrn objevují jasnější oblasti. Z nich někdy vystupují proudy plazmatu. Když je rychlost plazmatu menší, dostává se jen do okolí Slunce. Takové útvary nazýváme protuberance. Při vysoké rychlosti vystupování plazmatu hovoříme o erupci. V tomto případě letí oblak odvrženého plazmatu meziplanetárním prostorem a pokud dojde ke srážce se zemí nastává magnetická bouře. Tuto bouři můžeme na Zemi pozorovat jak polární záři. Tato záře je většinou pozorovatelná jen v polárních oblastech. Pokud jde o velkou polární bouři, můžeme polární záři pozorovat i z našich zeměpisných šířek. - Nejvyšší sférou Slunce je koróna, která se nachází nad chromosférou a zasahuje až do několika poloměrů Slunce. Tuto sféru můžeme pozorovat při zatmění Slunce. Ze Slunce jsou také neustále uvolňovány nabité částice, jedná se o protony, elektrony, částice α. Proud těchto části nazýváme sluneční vítr. Žáci toto téma také probírají ve fyzice 9. ročníku ZŠ v učebnici [7]. Podle této učebnice se žáci učí: - Slunce je plynná koule o poloměru asi 700 tisíc kilometrů. Hmotnost Slunce činí 330 tisíc hmotností Země. Perioda otočení Slunce kolem své osy je 25 dní. - Slunce je obrovská žhavá koule složená z plynů a plazmy. Není však stejnorodá, hustota jednotlivých vrstev se mění. Závisí to na vzdálenosti od středu Slunce. Také teplota jednotlivých částí Slunce je rozdílná. Teplota v jádru dosahuje 15 miliónů C. Teplota viditelného povrchu Slunce je 6000 C. Ve slunečních skvrnách je teplota přibližně 4000 C. - Zdrojem energie ve Slunci jsou termonukleární reakce přeměna jader vodíku v jádra atomů helia. Tato přeměna je velice důležitá nejen pro všechny ostatní změny na Slunci, ale také pro život na Zemi. Opět si mohou prohlédnout detailní obrázky Slunce. 15

16 Obr.8 Slunce Koordinací tohoto učiva můžeme shrnout následovně: V zeměpisu 6. ročníku žáci probírají Slunce jako podmínku života na Zemi. Dále pak probírají Slunce pouze jako část sluneční soustavy. Ve fyzice v 9. ročníku [7] a [8] probírají vlastnosti Slunce, zabývají se jednotlivými sférami Slunce a jejich zvláštnostmi. Zdůrazňuje se také, že Slunce je pro život na Zemi nepostradatelné. Obr.9 Sluneční fotosféra na snímcích z družice SOHO z let V zeměpisu v 6. ročníku se žáci dozvídají o Slunci pouze to, že je zdrojem energie a že po určité době vyhasne. Ve fyzice ZŠ si téma rozšiřují a prohlubují o poznatky, že na Slunci jsou sluneční skvrny, co je sluneční vítr, sluneční erupce, perioda rotace Slunce kolem vlastní osy, vlastnosti jednotlivých slunečních vrstev, co je zdrojem energie. 16

17 5 Planety, planetky, komety Toto téma žáci opět probírají nejprve v v zeměpisu v 6.ročníku ZŠ [9], dozvídají se, že v naší sluneční soustavě je 9 planet. Rozdělují se na pevné planety (Merkur, Venuše, Země, Mars) a plynné planety (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun a Pluto). O Plutu máme doposud nejméně informací. Dozvídají se, že na plynných planetách není možná existence života. V současnosti se vědci domnívají, že život v naší sluneční soustavě je pouze na Zemi. Na Merkuru, který obíhá nejblíže Slunci, panují podmínky neumožňující život. Denní výkyvy teplot dosahují hodnoty až 700 C. Na Venuši dosahují teploty až 500 C, není tam voda ani kyslík. Na Marsu panují teploty okolo -60 C. V současné době probíhá intenzivní průzkum Marsu. Pozn. Jelikož je učebnice [9] z roku 2003, je zde uváděno 9 planet včetně Pluta. Tuto planetu však astronomové v roce 2006 označili za trpasličí planetu a do skupiny planet již nepatří. Žáci se také dozvídají, že komety jsou pevná tělesa, která obíhají kolem hvězdy po velmi protáhlých drahách. Komety jsou tvořeny z jádra, které je z ledu a prachu, a také mají ocas, který má vždy směr od hvězdy. Dále poznávají planetky, což jsou menší tělesa vyskytující se především v oblasti mezi Marsem a Jupiterem. Poté žáci toto téma opět probírají ve fyzice v 9. ročníku ZŠ [8]. Tímto tématem se zabývají v kapitole o astronomii. Nejprve si připomínají, které planety patří do sluneční soustavy. Rozdělují si planety na kamenné a plynné. Téma je rozšířeno o tyto poznatky: - Merkur je nejbližší planetou Slunci. Poloměr Merkuru je km. Dozvídají se, že je menší než Země. Merkur je tvořen pevným kamenným povrchem, na němž jsou krátery. Jednotlivé krátery jsou pojmenovány po známých světových osobnostech. Příčiny vzniku kráterů na Merkuru jsou stejné jako na jiných vesmírných tělesech, a to je srážka s jiným menším vesmírným tělesem. Při dopadu takového tělesa dojde k uvolnění k velkému množství tepla. Tím se zahřeje dopadající těleso i planeta na místě dopadu na teplotu několika tisíc Celsiových stupňů. Poté dojde k sublimaci horniny a vzniku kráteru. Kolem kráteru dochází k roztavení horniny. Oběžná doba Merkuru kolem Slunce je 88 dní. Jelikož je osa Merkuru kolmá k rovině oběhu, nedochází ke střídání ročních období. Oběžná doba Merkuru kolem své osy je velmi pomalá. Slunce na Merkuru vychází vždy po 176 pozemských dnech, 88 dnů je stále nad obzorem, 88 dnů stále pod obzorem. 17

18 - Další kamennou planetou, o které se žáci učí je Venuše. Její poloměr je km. Ta je obklopena hustou atmosférou, přes kterou nemůžeme pozorovat její povrch. Povrch planety jsme mohli poznat až počátkem 90. let, a to díky sondě Magellan, která povrch zmapovala. Díky této sondě jsme mohli poznat, že povrch planety byl přetvořen intenzivní sopečnou činností. V současné době není žádná ze sopek na Venuši aktivní, ačkoli se tam vyskytují výrazná lávová pole. Žáci se dále dozvídají, že na Venuši se nevyskytují tak často krátery jako na Merkuru. Chybí menší krátery, jelikož menší tělesa při průletu hustou atmosférou shoří. Teplota povrchu Venuše dosahuje hodnoty až 500 C, je to dané tím, že teplo nemůže uniknout přes hustou atmosféru, která obsahuje velké množství oxidu uhličitého. Dále se dozvídají, že oběžná doba Venuše kolem Slunce činní 7,5 měsíce. Venuše se stejně jako Merkur otáčí kolem své osy velmi pomalu, dochází ke střídání dne a noci jen jednou za 117 pozemských dní. Venuše se otáčí kolem své osy od východu k západu, tedy opačně než je tomu u Země. Další planetou je Země, kterou se budu zabývat v dalším tématu. - Dále se žáci dozvídají o planetě Mars. Jeho poloměr je km. Je to další z kamenných planet, je ale menší než Země. V okolí obou pólů se vyskytují tzv. polární čepičky, které jsou tvořené zmrzlou vodou a zmrzlým oxidem uhličitým (suchým ledem). V současnosti je Mars cílem mnoha kosmických sond, které zmapovaly povrch Marsu. Tyto sondy zjistily, že na Marsu se v dávné minulosti nacházelo velké množství tekoucí vody. Zajímavým útvarem na Marsu je kaňon Údolí Marineru. To co je kaňon se učí v hodinách zeměpisu. V jeho blízkosti se nacházejí nejvyšší sopky na Marsu, jsou však stejně jako na Venuši nečinné. Nejvyšší sopkou a horou na Marsu je štítová sopka Olympus Mons. Tato sopka je pravděpodobně zároveň nejvyšší horou v celé sluneční soustavě. Oběžná doba Marsu kolem Slunce je 1,9 roku. Osa rotace Marsu má téměř stejný sklon jako osa Země, proto se na Marsu také střídají roční období. Oběžná doba kolem své osy je 24 hodin a 37 minut. Kolem Marsu také obíhají měsíce Phobos a Deimos. Dále si žáci uvádějí, které jsou plynné planety sluneční soustavy: - Největší planetou sluneční soustavy je Jupiter, který je tvořen především vodíkem a heliem. Poloměr Jupiteru je km. Na daném obrázku můžeme vidět jednotlivé pásy plynu, které jsou rovnoběžné s vodíkem. Plyn v různých pásech se pohybuje různou rychlostí. Některé pásy plynu mohou také rotovat opačným směrem. Místo, kde se jednotlivé pásy plynu střetávají vznikají víry. Největší vír nazýváme Velká rudá skvrna, který si opět žáci mohou prohlédnout na fotografii. Kolem Jupiteru obíhá také 18

19 mnoho měsíců, do roku 2007 jich astronomové objevili 63. Největší čtyři měsíce jsou Io, Europa, Kallisto a Ganyméd. Tyto měsíce objevil v roce 1610 Galileo Galilei, proto je nazýváme galileovské měsíce. Všechny čtyři měsíce obíhají ve směru rotace Jupitera. Některé Jupiterovi měsíce mohou obíhat v opačném směru než je jeho rotace. Některé měsíce mají velikost pouhý 1 km. Při pohledu na Jupiter pomocí dalekohledů můžeme pozorovat prstence. Tyto prstence jsou tvořeny malými tělesy, které obíhají spořádaně v rovině rovníku planety. Oběžná doba Jupitera kolem své osy je přibližně 10 hodin, rotuje rychleji než Země. Kolem Slunce oběhne za 12 let. - Saturnu, druhá největší planeta sluneční soustavy. Jeho poloměr je km. Oběžná doba kolem Slunce je dvakrát delší než je tomu u Jupitera. Saturn nemá pevný povrch a je tvořen především heliem a vodíkem. Proto má Saturn také v atmosféře pásy rovnoběžné s rovníkem. Saturn má kolem sebe prstence, ty jsou dobře viditelné ze Země i menšími dalekohledy. Mezi jednotlivými prstenci jsou mezery, které tyto prstence oddělují. Tyto mezery jsou způsobeny pohybem větších těles v prstencích. Největší mezery způsobují až stokilometrové měsíce. Tyto měsíce vysbírávají jednotlivé menší tělíska, které se vychýlila ze svých drah. Tím se udržují mezery mezi jednotlivými prstýnky. Proto se jim říká pastýřské měsíce. Žáci se dozvídají, že největším Saturnovým měsícem je Titan. Titan má velice hustou atmosféru, jeho povrch jsme poznali až díky sondě Huygens. Na povrchu Titanu jsou vyvýšeniny z ledu a tmavá údolí a řečiště. Jelikož teplota na Titanu je -100 C, nemůže na Titanu téci voda. Řeky a jezera tvoří metan, který na Titanu může existovat ve všech třech skupenstvích. V roce 2007 bylo známo 60 Saturnových měsíců. Povrch většiny z nich je tvořen z ledu. Doba rotace Saturnu je přibližně stená jako doba rotace Jupiteru. Oběžná doba Saturnu kolem Slunce je 30 let. - Další planetou je Uran, má namodralou barvu. To je dáno nepatrným množstvím metanu v atmosféře. Jeho poloměr je km. Stejně jako další plynné planety má Uran prstence. O jeho měsících se toho ví však velice málo, protože Uran navštívila jediná sonda. Zatím je známo 27 jeho měsíců. Perioda rotace je 18 hodin. - Poslední planetou sluneční soustavy je Neptun. Jeho poloměr je km. Stejně jako Uran má namodralou barvu, což je opět dáno malým množstvím metanu v atmosféře. Doposud známe 13 měsíců obíhajících kolem Neptunu. Oběžná doba Neptunu kolem své osy je 16 hodin. Dále se dozvídají o planetkách, což jsou menší vesmírná tělesa, která se ve sluneční soustavě vyskytují zejména v pásu mezi Marsem a Jupiterem. V roce 2007 bylo známo více 19

20 než planetek. Planetky jsou velmi pečlivě pozorovány, představují vážnou hrozbu pro Zemi. Srážka se Zemí by měla pro lidstvo katastrofální následky. Vědci předpokládají, že vyhynutí dinosaurů před 65 miliony let způsobila srážka právě s planetkou. Nebezpečnými pro zemi jsou zejména ty, které dosahují velikostí 180 m a přiblíží se k trajektorii Země na vzdálenost 7,5 milionů kilometrů nebo méně. Planetky, které obíhají Slunce blíže než Jupiter jsou většinou kamenná tělesa. Astronomové také postupně objevili asi planetek obíhající za Neptunem. Ty se ale od ostatních planetek liší tím, že nejsou kamenná, ale ledová. Mezi planetky v roce 2006 astronomové zařadili také Pluto. Tato trpasličí planeta byla do té doby označována jako devátá planeta sluneční soustavy. Kolem Pluta obíhají tři měsíce. Dále se žáci učí o kometách, což jsou také malé vesmírná tělesa. Komety se pohybují po silně protáhlých drahách kolem slunce. Při přiblížení ke Slunci materiál komety intenzivně sublimuje a vytváří plynný obal nazývaný koma. Aby k sublimaci došlo, musí se těleso dostat blíže ke Slunci než na vzdálenost Jupiteru. Malá tělesa, která jsou v této oblasti trvale, už ztratila veškerý led a suchý led. Ohon se proto může vytvořit jen u těles, která se do blízkosti Slunce dostávají z velkých vzdáleností. Na ionty a jiné nabité částice působí elektrickou silou nabité částice proudící ze Slunce ve formě slunečního větru. Proto se nabité částice mohou vyskytovat jen v úkrytu za kometou. Vytvářejí tak úzký a velmi dlouhý ohon. Prachové částice a jiné nabité částice jsou těžší a působí na ně menší síla slunečního záření. Vytvářejí proto tlustější prachový ohon, který může být mírně zahnutý jako dým z komína. Čím kometa kolem Slunce letí rychleji, tím je zakřivenější. Při průletu kolem Slunce ztrácí kometa mnoho tun materiálu. Halleyova kometa ztrácí v blízkosti Slunce každou sekundu asi 5 tun prachu a 15 tun plynu. Za celý oblet ztrácí přibližně miliardu tun materiálu, což je asi 0,5 % její celkové hmotnosti. Na obr.11 si mohou prohlédnout Halleyovu kometu. Pokud se žáci ve fyzice 9. ročníku ZŠ učí podle učebnice [7] v ní se nejprve rozdělují planety zemského typu (Merkur, Venuše, Země a Mars). Tyto planety mají relativně malou hmotnost. Nejtěžší z nich je Země. Druhou skupinu tvoří velké planety (Jupiter, Saturn, Uran, Neptun), které mají větší rozměry i hmotnost, ale malé průměrné hustoty. Zvláštností velkých planet je jejich rychlá rotace kolem vlastní osy, jejímž důsledkem je zploštění planet. Mají podobné chemické složení jako Slunce. Jejich atmosféry jsou složené z velkého množství methanu a čpavku. Všechny planety obíhají kolem Slunce ve stejném směru. Směr rotace kolem vlastní osy je kromě Uranu také stejný. Je to směr od západu k východu. Trajektorie jejich měsíců leží v rovině rovníků planet. Vlastnosti jednotlivých planet si žáci mohou přečíst v tabulce, jsou to vzdálenost od Slunce, hmotnost, hustota, doba 20

21 oběhu kolem Slunce, doba rotace kolem své osy, počet měsíců a teplota povrchu ve stupních Celsia. V této učebnici si žáci na obr.10 mohou prohlédnout planety sluneční soustavy. Dále se žáci opět dozvídají co jsou to planetky. Jsou to drobná tělesa, jejichž velikost se pohybuje od desítek metrů po sta kilometry. Největší planetkou je Ceres, jejíž velikost je km. Nejvíce planetek se vyskytuje v pásu mezi Marsem a Jupiterem. Trajektorie některých planetek jsou značně výstředné, takže se přibližují na poměrně malou vzdálenost ke Slunci. U některých planetek bylo zjištěno kolísání jasnosti, což svědčí o rotaci kolem osy a jejich nepravidelnému tvaru. Celkový počet planetek se odhaduje na 200 tisíc. Názvy planetky dostávají po svých objevitelích. Obr.10 Planety Sluneční soustavy Poté žáci probírají komety, které obíhají kolem Slunce po protáhlých elipsách. Tvar těchto elips je ovlivněn gravitačním působením velkých planet, hlavně Jupitera, tím se zkracuje nebo prodlužuje oběžná doba komet. Kometu tvoří jádro, které má velikost několika kilometrů, obklopeno řídkou atmosférou a prachem, které se na nebi jeví jako koma nebo hlava komety. Kometa má také chvost, který je složen z plynů a prachových části. Této chvost může být dlouhý až několik kilometrů. Po značnou část oběhu je jádro komety neaktivní. Teprve když se začíná přibližovat ke Slunci, začíná se jádro zahřívat a uvolňují se z něj plyny, které tvoří komu. Poté, co se kometa dále přibližuje ke Slunci, objeví se její chvost. Pokud je kometa blízko Země, můžeme tuto záři pozorovat. Jednou za 76 let oběhne kolem Slunce Halleyova kometa. Každoročně astronomové objeví dvě až tři desítky nových komet. 21

22 Obr.11 Halleyova kometa Ze srovnání toho tématu vyplývá, že v učebnici zeměpisu pro 6. ročník ZŠ [9] se uvádí pouze rozdělení planet na pevné a plynné, že život je možný pouze na Zemi, protože na ostatních planetách jsou extrémní podmínky. Ve fyzice 9. ročníku ZŠ obě učebnici [7] a [8] toto téma rozšiřují, každá učebnice ale odlišně. Nejvíce se tímto tématem zabývá učebnici [8], kde jsou jednotlivé planety opět rozděleny na pevné a plynné, ale jednotlivé planety se probírají detailně. Uvádějí se jejich vlastnosti, vzdálenosti od Slunce, složení, oběžná doba kolem Slunce a doba rotace. Dále se dozvídají také nové informace o planetkách a kometách. Probírají jaké nebezpečí je ukryto v planetkách. Dozvídají se, co jsou to za vesmírná tělesa, jaké mají složení a na jakých drahách se pohybují. V učebnici [7] není toto téma tak obsáhlé jako v učebnici [8]. Žáci se dozvídají, že planety se dělí na planety pozemského typu a na velké planety. Jednotlivé planety neprobírají jednotlivě, ale jednotlivé skupiny zvlášť. Vlastnosti jednotlivých planet jsou uvedeny v tabulce.dále se také dozvídají o planetkách a kometách. Dozvídají se jejich vlastnosti a složení. Ze srovnání můžeme vidět, že základní poznatky se žáci dozvídají v 6. ročníku základní školy. Toto téma je poté značně rozšířeno ve fyzice v 9. ročníku ZŠ. Žáci si opakují jednotlivé planety, ale také se dozvídají jejich vlastnosti. Dále je také učivo rozšířeno o vlastnosti planet, kde je jejich největší výskyt, jaké mají velikosti a jaké od nich hrozí nebezpečí vůči Zemi. Také učivo o kometách je rozšířeno o jejich složení, fyzikální vlastnosti, tvar a pohyb. 22

23 6 Planeta Země O Zemi jako planetě se žáci v zeměpisu poprvé dozvídají v 6. ročníku ZŠ [9] a nejprve se probírá toto učivo: - Země je jednou z 8 planet naší Sluneční soustavy. Země má přibližně tvar koule. Poloměr Země je km. Zmenšeným modelem Země je glóbus. Kulový tvar Země můžeme pozorovat např. na připlouvající a odplouvající lodi. - Polohu na zemském povrchu určujeme pomocí zeměpisných souřadnic zeměpisné délky a šířky. - Planeta Země se otáčí kolem své osy. Jedno otočení je přibližně rovno 24 hodinám. Důsledkem otáčení je střídání dne a noci. Slunce je na obloze nejvýše vždy v poledne. Říkáme, že vrcholí. Země byla rozdělena do 24 časových pásem, v každém pásmu je stejný čas a liší se od sousedního o 1 hodinu. První pásmo, ve kterém platí světový čas se rozkládá kolem hlavního poledníku (0 ). Kolem poledníku 180 se nachází datová hranice. - Dalším pohybem Země je rotace kolem Slunce. Vzdálenost Země Slunce je přibližně 150 miliónů kilometrů. Jeden oběh trvá 365 dní 5 hodin a 49 minut. Za tuto dobu urazí Země přibližně 1 miliardu kilometrů. Důsledkem oběhu Země kolem Slunce je střídání ročních období. - Osa Země je skloněná vůči rovině, ve které obíhá kolem Slunce. Díky jejímu sklonu a oběhu Země kolem Slunce se v průběhu roku mění úhel dopadu slunečních paprsků na zemský povrch. Mění se tak množství energie (tepla), které dopadá na zemský povrch. Ve fyzice se tímto tématem zabývají učebnice [7] a [8]. Zde si opakují, že Země je součástí sluneční soustavy a že patří do skupiny pevných planet a má tvar geoidu. Následkem poměrně rychlé rotace kolem své osy a jisté poddajnosti zemského tělesa je Země na pólech zploštělá. Opět se uvádí, že Země se otáčí kolem své osy jednou za 23 hodin 56 minut a 4 sekundy. Země obíhá kolem Slunce po elipse za 365 a čtvrt dne. Zemská osa svírá s rovinou oběžné dráhy kolem Slunce úhel 66,5, což má za následek střídání ročních období. Země je obklopena atmosférou, která sahá přibližně do výšky km. Ze srovnání obsahu učiva o Zemi jako planetě je zřejmé, že obsahově nejvíce poznatků žáci získávají v zeměpisu 6. ročníku. Ve fyzice 9. ročníku se toto téma nijak nerozšiřuje, pouze se opakují stejné informace, které by žáci měli znát již ze zeměpisu. Jedinou novou informací by mělo být to, že Země není koule, ale má tvar geoidu. 23

24 7 Zatmění Slunce Zatmění Slunce žáci v zeměpisu poprvé probírají 6. ročníku ZŠ [9]. Učí se, že k zatmění Slunce dochází v případě, jestliže se Měsíc dostane mezi Slunce a Zemi, na kterou vrhá stín. Ten na Zemi vyznačuje úzký pás, ze kterého je zatmění pozorovatelné. Rozlišujeme úplné, částečné a prstencové zatmění. Situaci žáků přibližuje obr.12. Toto téma je opět probíráno ve fyzice v 7. ročníku ZŠ v učebnicích [3] a [4]. V učebnice [4] je v kapitole o světelných jevech i zatmění Slunce jako velice vzácný jev, který nastává, když se mezi Slunce a Zemi dostane Měsíc, který na Zemi vrhá stín. Měsíc je sice 400krát menší než Slunce, ale také jeho vzdálenost je 400krát blíže než Slunce. Proto mají oba kotouče na obloze přibližně stejný poloměr. Poté Měsíc zakryje celé Slunce můžeme na Zemi pozorovat úplné zatmění Slunce. Při úplném zatmění Slunce je kolem kotouče měsíce pozorovatelná koróna, což je slabě zářící vrstva, která jinak není pozorovatelná, protože je přezářena slunečním záření. O koróně se žáci více dozví v 9. ročníku. Úplné zatmění Slunce lze na Zemi pozorovat jen místa, kde dochází k úplnému zastínění Slunce Měsícem. Jelikož se Země i Měsíc neustále vůči Slunci pohybují, pohybuje se i úplné zatmění. Na daném místě může zatmění trvat maximálně několik minut. Jelikož úplné zatmění Slunce je pozorovatelné jen z úzkého pruhu na zemském povrch, máme větší pravděpodobnost pozorovat částečné zatmění Slunce, které vzniká částečným zastíněním slunečního kotouče Měsícem. Měsíc obíhá zemi po elipse, proto se mění jeho vzdálenost od Země. Když je od Země dále, zakryje Slunce celé a my můžeme pozorovat úplné zatmění Slunce déle. Když je naopak blíže Zemi, nezakryje Slunce celé a my můžeme pozorovat prstencové zatmění Slunce. Žáci si mohou prohlédnout v učebnici fotografie a obrázky zatmění Slunce. V učebnici [3] se žáci dozvídají, že poté co se Měsíc na své oběžné dráze okolo Země dostává do prostoru mezi Slunce a Zemi, dochází k úplnému zatmění Slunce. V místech, kam dopadají paprsky jen z části Slunce, nastává pro pozorovatele částečné zatmění Slunce. O tomto tématu se také zmiňuje učebnice [7] ve fyzice v 9. ročníku ZŠ, ale jen jako opakování. Obr.12 Úplné zatmění Slunce 24

25 Z analýzy vyplývá, že žáci se v zeměpisu v 6. ročníku ZŠ dozvídají jak vzniká zatmění Slunce a vyjmenují si jednotlivé možné druhy zatmění podrobně však toto téma neprobírají. K tématu se vrací až ve fyzice v 7. ročníku ZŠ kde si vysvětlují proč daná zatmění vznikají. Mohou si to vysvětlit také z názorných obrázků V zeměpisu se žáci dozvídají pouze: co je to zatmění, jednotlivé druhy zatmění.ve fyzice si toto téma prohlubují: vysvětlují si jak jednotlivá zatmění vznikají a co je jejich příčinou. 25

26 8 Zatmění Měsíce Stejně jako zatmění Slunce je toto téma probírané nejprve v zeměpisu v 6. ročníku ZŠ [9] Žáci se dozvídají, že k zatmění Měsíce dochází, když vstoupí Měsíc do stínu, který vrhá Země. Toto zatmění mohou pozorovat lidé z neosvětlené části polokoule. Rozlišujeme úplné a částečné zatmění Měsíce. Princip tohoto zatmění mohou vidět na obr.14. K tomuto tématu se žáci vrací v hodinách fyziky v 7. ročníku ZŠ [3] a [4]. Ve fyzice v 7. ročníku ZŠ [3]se žáci dozvídají, že k zatmění Měsíce dochází, když se Měsíc na své oběžné dráze okolo Země dostane do prostoru stínu Země. Když je Měsíc v úplném stínu Země, můžeme pozorovat úplné zatmění Měsíce. Pokud je zakryta jen část Měsíc stínem Země, pozorujeme částečné zatmění Měsíce. O tomto tématu se opět zmiňuje učebnice [7] ve fyzice v 9. ročníku ZŠ, ale jen jako téma k opakování. V učebnici [4] je zatmění Měsíce opět probíráno v kapitole o světelných jevech. Nejprve se dozvídají, že Měsíc v nejdříve vstoupí do polostínu. Této situaci říkáme polostínové zatmění Měsíce. Tento jev však ze Země není dobře pozorovatelný, protože Měsíc jen trochu ztmavne. Poté Měsíc vstoupí částečně do stínu Země nastává částečné zatmění Měsíce. Poté se celý měsíc posouvá dále do stínu, je-li ve stínu Země celý mluvíme o úplném zatmění Měsíce. Někdy se měsíc nedostane do stínu Země celý, a proto mluvíme jen o částečném zatmění Měsíce. Poté co dojde k úplnému zatmění Měsíce je Měsíc stále ze Země pozorovatelný. Změní se však jeho jasnost a barva. Na měsíc stále dopadají sluneční paprsky, které se rozptýlili v atmosféře, proto je Měsíc zbarven oranžově, červeně nebo hnědě. Žáci si opakují, že zatmění Měsíce je pozorovatelné najednou z celé poloviny Země. Žáci si mohou zatmění Měsíce prohlédnout na obr.13. Obr.13 Zatmění Měsíce 26

27 Ze srovnání tedy vyplývá, že žáci se v zeměpisu v 6. ročníku ZŠ dozvídají jak vzniká zatmění Měsíce a vyjmenují si jednotlivé druhy zatmění Měsíce. Podrobněji však toto téma neprobírají. K tématu se vrací až ve fyzice v 7. ročníku základní školy v učebnici [4], kde si vysvětlují jak jednotlivá zatmění vznikají. Mohou si to vysvětlit také z názorných obrázků. Zatmění Měsíce je také probíráno ve fyzice v 7. ročníku ZŠ a to v učebnici [3], zde si opět vysvětlují důvody zatmění úplného a částečného zatmění Měsíce. Zatmění Měsíce si také žáci opakují v 9. ročníku ZŠ v učebnici [7]. Zde už toto téma není nijak rozebíráno, pouze je to zde dáno jako námět na opakování. Obr.14 Úplné zatmění Měsíce Opět můžeme tedy vidět, že zatmění Měsíce je nejprve probíráno v zeměpisu 6. ročníku ZŠ. Žáci se dozvídají: co je a jak vzniká zatmění Měsíce. Ve fyzice v 7. ročníku si toto téma rozšiřují: jak vzniká a jaké jsou druhy zatmění Měsíce. 27

28 9 Buzola O používání buzoly k rozeznávání světových stran se žáci učí už v přírodopisu na 1. stupni ZŠ. V učebnici zeměpisu 6. ročníku ZŠ [9] se nejprve znovu uvádí k čemu buzola slouží a jak funguje. Nejprve se žáci dozvídají to, k čemu buzola slouží a jak funguje. Také se naučí nejenom s buzolou pracovat, ale společně s mapou orientovat se v terénu. Zjistí, že buzola slouží také určování azimutu, což je úhel mezi směrem na sever a směrem, kterým se pohybuje nebo kde se nachází náš cílový objekt. V tomtéž ročníku se žáci s buzolou seznámí i ve fyzice v učebnici pro 6. ročník [2]. Učí se nejenom to, k čemu buzola slouží, ale také z čeho je složena a na jakém principu funguje. Zjišťují, že buzola je přístroj, který slouží k určování světových stran. Je tvořena střelkou (což je magnetka volně se otáčející kolem své svislé osy), úhlovou stupnicí a směrovou růžicí. Buzola také slouží k určování azimutu. Buzolu najdeme také v učebnici fyziky pro 6. ročník ZŠ [1], kde je popsána jako kompas se směrovou růžicí a s otáčivým kruhem rozděleným na 360. Ze srovnání vyplývá, že se v obou předmětech liší nejenom výklad, ale také způsob výkladu ve dvou srovnávaných učebnicích fyziky samotných. V hodinách zeměpisu probírají buzolu spíše po praktické stránce a učí se s buzolou pracovat. Naproti tomu v hodinách fyziky probírají princip a funkci buzoly. K pochopení funkce buzoly je třeba vědět o magnetickém poli Země, a to se probírá ve fyzice. V učebnici fyziky pro 6. ročník ZŠ [1], se bere buzola jen okrajově, je tam však podrobně popsán kompas, který pracuje na stejném principu jako buzola. V učebnici fyziky pro 6. ročník ZŠ [2] se žáci učí na jakém principu buzola pracuje z jakých částí je tvořena. Ze srovnání je jasné, že v hodinách zeměpisu i fyziky se probírá funkce i použití buzoly v dobré obsahové shodě. 28

29 10 Rychlost a měření větru Rychlost šíření větru probírají žáci v 6. ročníku základní školy v hodinách zeměpisu v učebnici [9] jako součást tématu meteorologie. Dozvídají se o meteorologických stanicí, kde se rychlost a směr větru pravidelně měří. Dozvídají se, že proudění vzduchu je dané rozdílným tlakem v různých oblastech. K lepšímu pochopení jsou v učebnici obrázky přístrojů sloužících k měření rychlosti a směru větru. Dále se dozvídají, že větrný rukáv, který mohou vidět na dálnicích nebo letištích slouží k určování směru větru. Toto téma se také probírá v hodinách fyziky v 6. ročníku ZŠ v učebnici [2]. Žáci se dozvídají, že na měření a rychlosti a směru větru se používá anemometr, který si mohou prohlédnout na obrázku. Je zde také zobrazen větrný rukáv, který se používá jako ukazatel směru větru. S tímto tématem se mohou setkat také v kapitole o meteorologii v 7. ročníku ZŠ [4], kde opět opakují k čemu slouží anemometr. K lepšímu pochopení slouží obr.15. Také si vysvětlují jak se proudění větru se využívá ve větrných elektrárnách. Tímto tématem se zabývá také učebnice [5]. V hodinách fyziky se rychlost, vznik a měření větru probírá jako součást kapitoly o meteorologii. Žáci si opakují znalosti již získané zeměpisu v 6. ročníku. Probírají důvody vzniku větru a opět si opakují na co slouží anemometr. Obr. 15 anemometr Ze srovnání můžeme vidět, že toto téma prostupuje celým studiem na základní škole. V zeměpisu v 6. ročníku se žáci dozvídají důvody proudění vzduchu a měření jeho velikosti a směru pomocí přístrojů. Dále se toto téma rozšiřuje v hodinách fyziky. V 6. ročníku se dozvídají na co slouží anemometr, jako přístroj na měření rychlosti a směru větru. V 7. ročníku se dozvídají, že proudění vzduchu se používá např. ke výrobě elektrické energie. Opět 29

30 si opakují na co slouží anemometr. V 8. ročníku v učebnici [5] opět probírají důvody vzniku větru. Ze srovnání vyplývá, že základy tohoto tématu jsou probírány v zeměpisu v 6. ročníku: vnik větru, měření rychlosti a směru větru pomocí přístrojů. Ve fyzice se toto téma rozšiřuje o popis přístroje k měření větru a fyzikální princip vzniku větru. 30

31 11 Teplota Toto téma se probírá v zeměpisu v 6. ročníku ZŠ v učebnici [9], kde si žáci osvojují poznatky o teplotě v jednotlivých klimatických pásech. Učí se z grafu vyčíst jak se mění průměrné teploty během roku na rovníku a na polárním kruhu. Žáci se dozvídají, že denní teploty se měří a zaznamenávají meteorologických stanicích. Nejstarší meteorologickou stanicí u nás je Klementinum v Praze, kde se měří od roku Poté se toto téma probírá ve fyzice v 6. ročníku ZŠ v učebnici [2]. V hodinách fyziky probírají teplotu z jiného úhlu pohledu. Definují si teplotu jako základní fyzikální veličinu, kterou popisujeme stav tělesa. Mění se při zahřátí tělesa nebo při jeho ochlazení. Teplota souvisí s rychlostí pohybu atomů a molekul, čím rychleji se atomy a molekuly pohybují, tím se teplota zvyšuje. Žáci se probírají Celsiovu stupnici, osvojují si stupeň Celsia jako jednotku teploty. Na obrázku také mohou vidět rozdíl mezi stupnicí Celsiovou a Kelvinovou. Dozvídají se o Kelvinově stupnici jako často užívané stupnici ve fyzice. Jednotka kelvin patří k základním fyzikálním jednotkám. V učebnici se také zmiňují o stupnici Fahrenheitově, která se používá v USA. Dále si osvojují poznatky o přístrojích, kterými je možno teplotu měřit. Nejčastěji se teplota pevných těles, kapalin a plynů měří laboratorním teploměrem. Využívá se při tom objemové roztažnosti kapalin. Laboratorní teploměr je podobný tomu, který se v domácnostech používá k měření teploty místnosti nebo venkovní teploty. Dále si zde vysvětlují z čeho se teploměr skládá. Je to úzká uzavřená trubička, která je z části vyplněná kapalinou (nejčastěji rtutí nebo obarveným lihem). Trubička je spojena s baňkou, ve které je většina kapaliny. Na trubičce je stupnice. Roste-li teplota vzduchu v okolí teploměru, roste i teplota kapaliny v trubičce. Její objem se zvětšuje, hladina v trubičce stoupá. Dále se žáci dozvídají, že rtuťové teploměry lze použít pro oblast -38,8 C až do 357 C. Lihové teploměry jsou určeny pro měření nižších teplot, asi v rozmezí od -115 C do 78,3 C. Při překročení uvedených teplot se mění skupenství rtuti nebo lihu a teploměry by byly nepoužitelné. Dále žáci poznávají bimetalový teploměr, který funguje na principu pásku zhotoveného ze dvou kovů. Tento pásek je stočen do spirály, která je na konci upevněna. Na druhém konci je spojena s otáčivou ručkou, umístěnou nad teplotní stupnicí. Zvýší-li se teplota vzduchu, jeden kov se roztahuje více než druhý a spirála se zkracuje. Ručka se otáčí po stupnici teploměru. Bimetalový teploměr si žáci mohou prohlédnout na obrázku. Dále se učí o lékařském teploměru, který se používá na měření teploty lidského těla. V současné době se stále více používají digitální teploměry. 31

32 Teplota se poté probírá v hodinách fyziky v 7. ročníku ZŠ v učebnici [4]. Žáci se o teplotě dozvídají v tématu o meteorologii. Teplota jedna z fyzikálních veličin, které zkoumá meteorologie. Dále se teplota probírá ve fyzice v 8. ročníku ZŠ v učebnici [6]. Je zde probírána v kapitole o tepelných jevech. Dozvídají se zde, co je to teplota tání. Zjišťují, že je to teplota, při které se pevná látka mění v kapalinu. Mohou si zde také prohlédnout tabulku, kde jsou zapsány látky a k nim příslušné hodnoty teploty tání. Dále se učí o teplotě tuhnutí. Je to děj, při kterém kapalná látka přechází v pevnou. Pelota tání ledu a tuhnutí vody je při normálním tlaku 0 C. Říkáme jí bod mrazu. Toto téma se také probírá v hodinách fyziky 6. ročníku ZŠ v učebnici [1]. Žáci se dozvídají o rtuťovém laboratorním teploměru, který se skládá z vnějšího skleněného obalu, uvnitř tohoto obalu je nádobka s rtutí spojená s tenkou trubicí. Tím je zajištěno, že i malé změny objemu rtuti se projeví dostatečně velkými změnami délky rtuťového sloupečku v tenké trubici. Zahříváme-li nádobku teploměru, zvětší se objem rtuti a rtuť stoupá do trubice. Dále probírají, že na většině teploměrů se používá Celsiova stupnice. Žáci se také dozvídají princip fungování bimetalových teploměrů, kde je do spirály smotaný pásek dvojkovu. Kovová vrstva, která se při zahřívání více prodlužuje, je na vypuklé straně závitu. Vnější konec spirály je upevněn, vnitřní konec je spojen s otáčivou ručkou. Při zahřívání se spirála více zkrucuje, při ochlazování se uvolňuje. To způsobuje otáčení ručky, která na stupnici udává teplotu v Celsiových stupních. Žáci si mohou prohlédnout bimetalový teploměr na obrázku. Poté se dozvídají, že na měření teploty těla se používá lékařský teploměr, který má menší rozsah stupnice. Na meteorologických stanicích se teplota vzduchu měří většinou plynule. K zapisování se používá termograf. Dále žáci toto téma probírají v hodinách fyziky v 8. ročníku ZŠ v učebnici [5]. Žáci probírají teplotu tání. Zjišťují, že je to teplota, při které se mění pevná látka na kapalnou. Teplota tuhnutí je teplota, při které se mění kapalná látka na pevnou. Teplota tání a tuhnutí závisí na druhu látky a na tlaku. Dále se probírá měření teploty v kapitolo o meteorologii. Teplota je měřena na meteorologických stanicích. Z porovnání obsahu tématu vidíme, že v zeměpisu v 6. ročníku [9] se teplota probírá pouze jako část meteorologie. Ve fyzice [2] se toto téma dále rozšiřuje, žáci se dozvídají co to teplota je a jak se měří. Popisují si zde několik druhů teploměrů-rtuťový, bimetalový, digitální a lékařský. Také si osvojují poznatky o teplotních stupnících-celsiova, Kelvinova, Fahrenheitova. Ve fyzice v 7. ročníku ZŠ v učebnici [4] se toto téma probírá jako součást meteorologie. Opět se k tomuto tématu žáci dostávají v 8. ročníku ZŠ v učebnici [6]. Zde je 32

33 probírána teplota tání a tuhnutí a na čem závisí. Teplota se také probírá v učebnici [1], žáci si zde vysvětlují co je to teplota a jaké máme teploměry: rtuťový, bimetalový, lékařský. Také se zmiňují o termografu, který se používá na meteorologických stanicích. Dále se tímto tématem zabývají ve fyzice v 8. ročníku ZŠ v učebnici [5], kde probírají teplotu tání a tuhnutí a měření teploty v meteorologických stanicích. Ze srovnání můžeme vidět, že v zeměpisu 6. ročníku se teplotou zabývají pouze v meteorologii-zaznamenávaní teplot pro účely předpovědi počasí. A také určení průměrných teplot v různých klimatických pásech. Dále se tímto tématem zabývá fyzika. Je ale velký rozdíl podle kterých řad učebnic se dané téma na ZŠ probírá. Učebnice [2]-definice teploty, druhy teploměrů, teplotní stupnice. Učebnice [4]-součást meteorologie (měření teploty vzduchu). Učebnice [6]-teplota tání a tuhnutí. Učebnice [1]-co je to teplota, druhy teploměrů, termograf. Učebnice [5]-teplota tání a tuhnutí, měření teploty. 33

34 12 Skleníkový efekt Skleníkový efekt se probírá ve fyzice v 8. ročníku ZŠ [5]. Žáci se dozvídají, že světlo ze Slunce proniká přes atmosféru na povrch Země, ten se zahřívá a vysílá tepelné záření. Některé plyny v atmosféře brání průchodu tohoto tepelného záření zpět do vesmíru. Uvádí se analogie se skleníkem, kde tepelné záření nemůže projít sklem a ve skleníku je vyšší teplota než vně skleníku. Tento jev se proto nazývá přirozeným skleníkovým efektem, bez něj by byla na planetě Zemi nižší teplota a nebyl by zde možný život. Při vhodném množství skleníkových plynů v atmosféře je rovnováha mezi dopadajícím slunečním zářením a tepelným zářením vysílaným zahřátou Zemí. V poslední době je však lidskou činností, zejména spalováním pevných paliv, tato rovnováha narušována. Dochází ke zvyšování množství skleníkových plynů v atmosféře. Tyto plyny zesilují přirozený skleníkový efekt, a proto dochází k nadměrnému oteplování Země. Žáci se dozvídají, že průměrné teploty jsou dnes o 0,6 C vyšší než před sto lety. Skleníkový efekt by mohl mít pro lidstvo katastrofální následky jako tání ledovců, stoupání hladiny moří a oceánů, rozšiřování pouští. Pozn. Vědci se domnívají, že velké množství oxidu uhličitého, který se dostává do atmosféry je z půd, především vlivem intenzivního zemědělství. V dnešní době známe více než 30 skleníkových plynů. Některé jsou až 1000krát účinnější než oxid uhličitý. Toto téma se probírá později v hodinách zeměpisu v 9. ročníku ZŠ [12]. Žáci se opět dozvídají o skleníkovém efektu jako o příčině současných globálních klimatických změn. Podstatou skleníkového efektu je zadržování tepla odraženého od zemského povrchu. Čím vyšší je intenzita skleníkového efektu, tím více tepla je zadržováno. Kdyby zemská atmosféra neobsahovala skleníkové plyny, byla by průměrná roční teplota na Zemi -19 C. Ve skutečnosti je průměrná roční teplota +14 C, to umožňuje Život na Zemi. Průměrná teplota na Zemi se během 20 století zvýšila o (0,6-0,7 C). Z měření víme, že 90 léta 20. století byla vůbec nejteplejší z celého období, kdy se měření provádí. Tento trend neustále pokračuje a způsobuje tání pevninských a horských ledovců, zvýšení hladiny moří a oceánů, zvyšování teploty půd atd. Není však vyloučeno, že tyto změny mohou být součástí přirozených změn klimatu, které se děly i v minulosti. Pozn. V některé literatuře se nesprávně používá globální oteplování, správně by se mělo používat globální změny klimatu, protože v některých částech světa by mohlo způsobit ochlazení. 34

35 Nejvýraznějším skleníkovým plynem v atmosféře jsou vodní páry, následuje oxid uhličitý, metan, oxid dusný a některé další plyny. Žáci se opět dozvídají, že pokud by oteplování pokračovalo, mohlo by to mít pro lidstvo katastrofální následky. Je však velice těžké odhadnout důsledky globálního oteplování v budoucnu. Nejhorší prognózy říkají, že by mohlo dojít k úplnému roztátí ledovců a hladina světového oceán by stoupla až o 95 cm. Mohlo by dojít k posunu vegetačních pásem, k rozšiřování pouští a pravděpodobně by byla ovlivněna i zemědělská produkce, což by mohlo vést i k migraci obyvatelstva. Dále se dozvídají, že v roce 1998 byl podepsán tzv. Kjótský protokol, který ukládá jednotlivým státům snížit produkci skleníkových plynů. Jeho naplňování v praxi je však značně problematické. Z analýzy vidíme, že téma je probíráno nejprve ve fyzice v 8. ročníku ZŠ [5], kde se žáci dozvídají, co je příčinou skleníkového efektu a jaké by to mohlo mít pro nás následky. Dále se dozvídají jaké plyny způsobují skleníkový efekt a jakým způsobem se do atmosféry dostávají. Poté je toto téma probíráno v zeměpisu v 9. ročníku ZŠ, kde se obsah téměř shoduje s obsahem ve fyzice, ale rozšiřuje se o nejvýraznější skleníkové plyny, co by mohl skleníkový efekt způsobit do budoucna a co je to Kjótský protokol. 35

36 13 Obnovitelné a neobnovitelné zdroje energie Toto téma je probíráno na ZŠ v hodinách fyziky i zeměpisu. Podle učebnice zeměpisu pro 6. ročník [9] se žáci dozvídají, že lidé v dnešní době jsou závislí na nerostných surovinách. Nejvíce jsou člověkem využívány uhlí, ropa a zemní plyn, jsou to tzv.energetické suroviny. Tyto suroviny jsou používány nejenom k výrobě elektrické energie, ale také k výrobě paliv, léčiv a umělých látek. Dále si uvádí, že zásoby nerostných surovin nejsou nekonečné. Jelikož je využívání těchto surovin člověkem opravdu velké, zásoby v zemi se zmenšují rychle a po určité době se úplně vyčerpají (vědci spočítali zásoby ropy na 50 let). Takovéto zdroje nazýváme neobnovitelé a budou muset být nahrazeny jinými přírodními zdroji. Ostatní zdroje energie, které příroda vytváří opakovaně, nazýváme obnovitelné zdroje energie. Žáci se dozvídají jaké mohou být obnovitelné a neobnovitelné přírodní zdroje. Některé využití obnovitelných přírodních zdrojů: - jako energetické suroviny - výroba léčiv - výroba umělých látek Některé využití obnovitelných přírodních zdrojů: - přeměna sluneční energie na energii elektrickou - horká podzemní voda se používá na vytápění domů, vyhřívání skleníků atd. - přeměna větrné energie na energie elektrickou - využití termálních pramenů k léčivým účinkům Poté se s tímto tématem setkávají žáci ve fyzice v 8. ročníku ZŠ [6]. Žáci se opět dozvídají, že na výrobu elektrické energie se používají jak neobnovitelné přírodní zdroje tak i obnovitelné přírodní zdroje. Uvádějí si, že mezi neobnovitelné zdroje energie patří především ropa, uhlí a zemní plyn. Žáci se dozvídají, že spalováním těchto surovin je neekologické. Při tomto spalovaní dochází k uvolňování plynů, které jsou nebezpečné jak pro přírodu tak i pro člověka. Důsledkem spalovaní nerostných surovin je tvorba skleníkových plynů, které zesilují skleníkový efekt. Dále se dozvídají o obnovitelných zdrojích energii, jako je tekoucí voda, dřevo, sluneční energie, větrná energie. Jejich využití je především při výrobě elektrické 36

37 energie. Jednotlivé typy elektráren, které využívají obnovitelné zdroje energie jsou uvedeny v tématu č.14. Ve fyzice 9. ročníku ZŠ [7], pak se žáci dozvídají následující poznatky: - obnovitelné zdroje energie jsou takové zdroje energie, které se neustále obnovují, mezi typické příklady těchto zdrojů energie patří energie vody, větru nebo slunečního záření, která je pro nás nejdůležitější - neobnovitelnými zdroji především energie jsou ropa, zemní plyn a uhlí, ale také např. uran. Po vyčerpání těchto zdrojů bude muset člověk přejít na jiné zdroje energie. Podíl energetických zdrojů na světové spotřebě energie mohou žáci vyčíst z grafu (obr.16). Dále se žáci dozvídají jaké je využití obnovitelných zdrojů energie. Uvádí si především využití při výrobě elektrické energie v jednotlivých typech elektráren. Ze srovnání vyplývá, že v zeměpisu v 6. ročníku ZŠ se žáci dozvídají co jsou to obnovitelné a neobnovitelné zdroje energie a uvádějí si, které zdroje do nich patří. Dále se dozvídají jaké je jejich využití. V 8. ročníku ZŠ v hodinách fyziky [6] si prakticky učivo opakují a rozšiřují o další poznatky: - spalováním nerostných surovin vznikají škodlivé plyny. - využívají obnovitelné a neobnovitelé zdroje energie. Je patrné, že ve fyzice se probírá téměř totožné učivo jako v zeměpisu. Obr. 16 Podíl energetických zdrojů na světové spotřebě energie 37

38 14 Zdroje elektrické energie Toto téma nejprve žáci probírají v zeměpisu v 6. ročníku ZŠ [9]. Dozvídají se, že bez elektrické energie si fungování dnešního světa nedovedeme představit. Zjišťují, že elektrická energie se získává v různých typech elektráren - tepelné, jaderné, vodní, větrné nebo sluneční elektrárny. O zdrojích elektrické energie se žáci dozvídají také ve fyzice 6. ročníku ZŠ [2], kde si objasňují jak elektrickou energii získáváme. Uvádějí si tyto typy elektráren: vodní, přílivová, větrná, sluneční, tepelná, jaderná. Toto téma se probírá opět v zeměpisu v 9. ročníku ZŠ [12]. V tomto ročníku žáci probírají toto téma podrobněji a rozšiřují si ho o následující poznatky: - Nejvíce elektrické energie získáváme z tepelných elektráren, kde se spaluje především hnědé uhlí. Existují však také elektrárny, které spalují zemní plyn nebo ropu. Tyto elektrárny však ve značné míře znečišťují životní prostředí. Budují se především v místech těžby, aby se uhlí nemuselo dovážet na velké vzdálenosti. - Velký význam ve světě mají jaderné elektrárny. Problémem těchto elektráren je vyhořelé palivo a jeho uskladnění. Velký důraz se klade také na bezpečnost jaderných elektráren, budují se proto na místech, kde nehrozí nebezpečí zemětřesení. - Dalším typem elektrárny je vodní. Náklady na výrobu elektrické energie v takové elektrárně je nízká, nespotřebovává se zde žádné palivo. Avšak potřebují dostatečné množství vody. Řeka musí mít stálý průtok, dostatečnou rychlost a také sklon. Takové podmínky jsou splněny především v horských oblastech např. Alpy. V nížinách nemají řeky dostatečnou rychlost, proto se s elektrárnami staví i přehrady. - Elektrická energie se může vyrábět také v slunečních elektrárnách (na místech s dostatečným slunečním svitem), větrných elektrárnách (v oblastech, kde je často fouká vítr a má dostatečnou rychlost). 38

39 Obr. 17 Schéma tepelné elektrárny O zdrojích elektrické energie získávají žáci další poznatky ve fyzice 8. ročníku [5] a [6]. Uvádějí si, že elektrická energie se v dnešní době získává z velké části spalováním, štěpením atomových jader, ze Slunce a z vnitřku Země. Jsou probírány tyto typy elektráren: - Tepelné elektrárny spalují fosilní paliva (uhlí, ropu, zemní plyn) nebo mohou spalovat i obnovitelné zdroje (dřevo, sláma, bioplyn). Teplo vznikající v těchto elektrárnách se používá získávání páry nutné k pohonu turbíny. Záměrně se dosahuje velkého tlaku a teploty, aby se dosáhlo co největší účinnosti. Turbína je spojená osou s elektrickým generátorem, který vyrábí elektrický proud, který se pomocí transformátoru převádí na proud s velmi vysokým napětím. Pára otáčejíc lopatkami turbíny postupně chladne a čerpadlo ji převádí zpět do kotle s vodou. Na obr.17 si mohou prohlédnou schéma tepelné elektrárny. - Jaderné elektrárny pracují na principu štěpení jader uranu, při kterém vznikají dvojice jader lehčích atomů. Jádra se štěpí pohlcením neutronu a při každém takovém štěpení jádra se uvolňují několik dalších neutronů. V reaktoru probíhá řízená řetězová reakce. Při štěpení dochází k uvolnění velkého množství tepla, které se využívá k získání páry nutné k pohonu turbíny. Na obr.18 si mohou prohlédnou schéma jaderné elektrárny. - Geotermální elektrárny využívají vysokou teplotu v zemské kůře, která vodu přivede k varu a získaná pára poté otáčí opět lopatkami turbíny. - Sluneční (solární) elektrárny voda do varu se přivádí pomocí mnoha zrcadel, které koncentrují odrážené sluneční záření do malého prostoru. 39

40 - Vodní elektrárny koryta řek se vhodně na určitém místě přehradí, vytvoří se přehrada. Elektrárna se vybuduje v dolní části přehrady. Voda je z velké výšky pouštěna na lopatky vodní turbíny, která je spojena s elektrickým generátorem. - Větrné elektrárny elektrický generátor je poháněn vrtulí, která je roztáčena větrem. Zdroje elektrické energie jsou probírány také ve fyzice v 9. ročníku ZŠ [7]. Obr. 18 Schéma jaderné elektrárny Žáci se dozvídají o elektrárnách jako zdrojích elektrické energie. Zjišťují, že v naší elektrické soustavě jsou tři druhy elektráren: tepelná, jaderná a vodní. Žáci podrobněji probírají vznik elektrické energie v jaderných elektrárnách. Osvojují si tyto poznatky: - Řetězová reakce probíhá v jaderném reaktoru. Palivo se vkládá do reaktoru v podobě palivových článků, což jsou nejčastěji uranové tyče zabudované do kovových pouzder. - Základní část reaktoru, kde probíhá řetězová rekce, se nazývá aktivní zóna. - Řetězová reakce probíhá účinně, neutrony vyletující z jader po každém štěpení jsou zpomalovány tzv. moderátorem zpomalovačem, slouží k tomu voda nebo grafit. Zpomalené elektrony mají více času rozštěpit jádro uranu. - K ovládání reaktoru se používají regulační tyče vyrobené z kadmia nebo oceli, které pohlcují přebytečné neutrony. - Při nebezpečném zvyšování počtu neutronů v reaktoru se do aktivní zóny zasunou havarijní tyče a řetězová reakce se zastaví. - Voda, která se během řetězové reakce ohřívá na vysokou teplotu, se odvádí do parogenerátoru, který je součástí sekundárního okruhu. Pára otáčí lopatky turbíny, která je spojena s generátorem vyrábějícím elektrickou energii. Dále si žáci uvádějí, že elektrickou energii lze vyrábět ve větrných elektrárnách. Nevýhodou těchto elektráren je nestálost foukání větru. Klimatické podmínky na našem území neumožňuje širší využití této formy energie. 40