Исследуйте космическую науку

  1. обзор
  2. В чем смысл?
  3. подготовка
  4. Деятельность - Часть 1
  5. Упражнение - Часть 2. Вызов существа Марса
  6. В заключение

Адаптированы из Воображаемые марсиане , Назначение: Марс , Космический центр им. Джонсона НАСА, 2002, и Космическое излучение Единица исследования: здоровье в космосе , Лунный и планетный институт, 2006.

обзор

В течение этого 60-минутного занятия дети в возрасте от 8 до 13 лет создают своего собственного «марсианина», используя ремесленные материалы и ультрафиолетовые бусы. Они изучат, как ультрафиолетовое излучение Солнца может влиять на живые существа, сравнивая условия на Земле и Марсе, а затем обсудят способы защиты организмов от ультрафиолетового излучения. Затем они примут участие в конкурсе Mars Creature Challenge, где они изменят свое существо, чтобы помочь ему выжить в суровых условиях УФ - как на Марсе. Затем они будут проверять своих существ на Марсе, подвергая их воздействию различных условий окружающей среды, чтобы увидеть, насколько хорошо они «выживают» в марсианской среде. Это исследование будет исследовать укрытие и защиту как одно из требований жизни и как атмосфера Земли защищает жизнь от вредного ультрафиолетового излучения.

Это упражнение может быть разбито на две части по 30 минут, если необходимо.

В чем смысл?

  • Ультрафиолетовое излучение исходит от Солнца.
  • Ультрафиолетовое излучение Солнца путешествует в космосе.
  • Одеяло атмосферы Земли защищает нас от значительной части ультрафиолетового излучения Солнца.
  • Атмосфера Марса не защищает его поверхность от ультрафиолетового излучения. Земля защищена, а Марс - нет.
  • Марс суров: сухой, очень холодный, тонкая атмосфера и много ультрафиолетового излучения.
  • Хотя некоторое ультрафиолетовое излучение необходимо, слишком много может нанести вред людям (и другим живым организмам).
  • Жизнь нуждается в защите от ультрафиолетового излучения.
  • Жизнь на Марсе должна быть в состоянии противостоять суровым условиям, включая воздействие ультрафиолетового излучения.
  • Есть способы, которыми мы можем защитить себя от вредного ультрафиолетового излучения.
  • Будьте креативны, проектируйте и защищайте «марсианина».
Советы по вовлечению девушек в STEM:
  • Искры первоначальный интерес к теме. В этом случае, привлекая детей к естественному любопытству, воображению и интересу к инопланетной жизни, предоставляя им возможность создать свою собственную версию «марсианина».
  • Встраивайте действия в интересные контексты. Для детей 8–13 лет используйте реальные проблемы, например, как изменить свое существо, чтобы оно могло выжить (часть 2 этого упражнения). Девочки мотивированы проектами, которые они считают актуальными и значимыми.
  • Разрешите детям подходить к занятиям по-своему. Девочки мотивированы, когда они могут подходить к проектам по-своему, применяя свои творческие способности, уникальные таланты и предпочтительные стили обучения. Это занятие дает детям свободу в дизайне и творчестве для их «марсианина».
  • Используйте проектное обучение, групповую работу, инновационные задачи и технологии (например, Интернет), чтобы помочь вовлечь детей. Девочки наслаждаются практическими, открытыми проектами и исследованиями. Это задание (особенно часть 2) требует, чтобы дети сотрудничали, чтобы выполнить задачу выживания.
  • Предоставьте участникам возможность участвовать в мероприятиях по развитию своих пространственных навыков, таких как строительные и инженерные проекты. Это упражнение дает детям возможность проектировать, строить и рисовать.

материалы

Для большой группы:

Для каждого ребенка:

  • 1 ручка / карандаш
  • 1 пара ножниц
  • лента и / или клей

Занятие Часть 1:

  • 3 УФ-бусины (можно найти в ремесленных магазинах; другие источники перечислены ниже)
  • 2 не УФ-бусины
  • 2 очистителя для труб
  • различные ремесленные изделия для создания существа, такие как шарики из пенопласта, войлок, фольга, дополнительные средства для чистки труб, небольшие картонные коробки с молоком, пустые маленькие бутылки с водой, цветные карточки, старые компакт-диски, помпоны и цветная пряжа

Задание Часть 2:

  • 1 существо Марс (должно было быть сделано во время части 1 упражнения)
  • различные материалы, которые будут «защищать» существо Марса от ультрафиолетового излучения, например, конструкционная бумага разных цветов (зеленая или синяя обеспечивает наилучшую защиту), фольга, полиэтиленовая пленка (разных цветов), бумажные солнцезащитные очки (могут быть получены из оптометрист), солнцезащитный крем (попробуйте разные SPF), липкая лента, бумага, ткань и т. д .; Вы даже можете включить контейнеры с водой для детей, чтобы поэкспериментировать (возможно, снаружи)
  • необязательно (рекомендуется): NAI Extremophile Торговые карты
  • необязательно: 1 копия Extreme-O-File: защита жизни страницы активности
  • необязательно: 1 копия Life на Марсе? (экстремофил) Торговые карты и / или Ученый Прожектор
  • Торговые карты (большой файл, 34 МБ)
    Торговые карты (небольшой файл, 7 МБ)

  • опционально: 1 фен


Для фасилитатора:

  • исходная информация
  • список покупок
  • открытая площадка, где дети могут немного разойтись, желательно с тенистыми и солнечными зонами
  • помещение в помещении, где дети могут передвигаться и взаимодействовать друг с другом

подготовка

  • Ознакомьтесь с процедурами действий, страницами действий и научной справочной информацией.
  • По возможности найдите близлежащую открытую площадку с тенистыми и солнечными пятнами.
  • Подготовьте помещение в помещении с использованием ремесленных материалов, где дети будут создавать своих существ на Марсе.
  • Необязательно: Распечатайте копии Extreme-O-File: защита жизни страницы активности и / или Жизнь на Марсе? Торговые карты (экстремофилы) и Ученый Прожектор ,

Торговые карты (большой файл, 34 МБ)
Торговые карты (небольшой файл, 7 МБ)

Примечание для ведущего: излучение и электромагнитный спектр

Свет и тепло являются частью спектра энергии - или излучения - нашего Солнца. Мы можем «видеть» свет и чувствовать тепло. Но есть и другие виды энергии, которые производит наше Солнце. Большая часть этой энергии составляет электромагнитный спектр. Свет является частью видимой части спектра, а тепло - частью инфракрасной части спектра. Радиоволны, микроволны, ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и гамма-лучи являются частями спектра электромагнитной энергии - или излучения - от Солнца.

Излучение - это энергия, которая распространяется волнами или в виде частиц. Радиоволны, микроволны, видимый свет и инфракрасное излучение имеют относительно большую длину волны и низкую энергию. Но ультрафиолетовые лучи, рентгеновские лучи и гамма-лучи имеют меньшую длину волны и более высокую энергию. Эта более короткая длина волны настолько мала, что эти длины волн взаимодействуют с кожей человека, клетками и даже частями клеток - хорошо это или плохо!

Наше Солнце также производит космическое излучение. Космические лучи - это быстро движущиеся частицы очень высокой энергии (протоны, электроны и нейтрино), которые могут повредить ДНК, увеличивая риск развития рака и вызывая другие проблемы со здоровьем. Космические лучи обладают такой высокой энергией, что трудно спроектировать экранирование, которое блокирует их; космические лучи исходят не только от нашего Солнца, но и из других мест нашей галактики и вселенной.

Предметом этой деятельности является ультрафиолетовое излучение. Людям нужно ультрафиолетовое излучение, потому что наша кожа использует его для производства витамина D, который жизненно важен для поддержания здоровья костей. Около 10 минут солнца каждый день позволяет нашей коже вырабатывать рекомендуемое количество витамина D. Однако чрезмерное воздействие ультрафиолета вызывает ожоги кожи и приводит к появлению морщинистой и пятнистой кожи, раку кожи и катаракте.

На Земле наша атмосфера защищена от большей части ультрафиолетового излучения Солнца. Озоновый слой поглощает большую часть ультрафиолетовой части спектра (UVB и UVC). Некоторые все еще проходят (UVA и немного UVB). Мы можем полностью защитить себя, покрывая себя одеждой и используя солнцезащитный крем. Наша атмосфера защищает нас от большинства рентгеновских, гамма- и космических лучей.

На Марсе очень мало атмосферы, чтобы защитить живые существа от ультрафиолетового излучения - или от рентгеновских лучей и гамма-лучей или даже более опасных космических лучей. Организмы должны будут обеспечивать свою собственную защиту в виде изменений тела (адаптации) или защищенной среды (например, под землей). Эти меры будут достаточно хороши для защиты от ультрафиолетового излучения.

Чувствительные к ультрафиолетовому излучению шарики, используемые в этом эксперименте, служат в качестве детекторов ультрафиолетового излучения. Они содержат пигмент, который меняет цвет при воздействии ультрафиолетового излучения солнца или ультрафиолета. Интенсивность цвета соответствует интенсивности УФ-излучения. При экранировании от источников ультрафиолетового излучения или при воздействии света, который не содержит ультрафиолетового излучения, например ламп внутри помещений, шарики остаются белыми. Бусины предназначены для многократного использования и, по словам производителей, будут менять цвет до 50 000 раз.

Деятельность - Часть 1

1. Пусть дети опишут некоторые характеристики Марса, которые могут быть полезны для жизни. Если вы провели предыдущие мероприятия, такие как Марс по Книге или Марс сверху напоминать детям об их открытиях во время этих занятий.

  • Есть ли атмосфера? Да!
  • Что это такое толстое, как у Земли? Нет!
  • Какова поверхность? Какие типы функций есть? Вулканы, кратеры и ручьи.

2. Обсудите проблемы, с которыми столкнутся живые существа на Марсе. Вспомните определение группы для жизни и ее потребностей (четыре требования) из предыдущих действий.

  • Чем Марс отличается от Земли? Меньше, намного холоднее, суше, тонкая атмосфера, ветрено, на поверхности нет жидкой воды и т. Д.

3. Ввести тему солнечного излучения . Дети могут быть незнакомы с ультрафиолетовым излучением и его влиянием на кожу; Возможно, вам придется провести их через обсуждение.

  • Что дает нам наше Солнце? Свет и тепло.
  • Что происходит, когда ты слишком долго остаешься на солнце? Вы загорелись!
  • Какая часть солнечной энергии вызывает ожоги нашей кожи? Ультрафиолетовая энергия или излучение. Эта энергия невидима для наших глаз, и мы не можем ее чувствовать, но она все еще влияет на наши тела.
  • Что защищает нас от большей части ультрафиолетового излучения на поверхности Земли? Наша атмосфера блокирует большую часть солнечного ультрафиолета. Озоновый слой в наших верхних слоях атмосферы образует защитную сферу, поглощающую большую часть ультрафиолетовой энергии.
  • Как вы защищаете себя от ожогов от солнца? Вы носите одежду, пользуетесь солнцезащитным кремом и / или находитесь под навесом, таким как тень дерева, зонтик или крытое патио.

4. Представьте некоторые виды жизни на Земле, которые выживают в экстремальных (особенно холодных, сухих) условиях. Посмотрите на NAI Extremophile Торговые карты , Необязательно: дети читают и просматривают экстремофильные элементы в « Жизни на Марсе»? набор торговых карточек или страницы активности. Примечание. Также может быть полезно, чтобы книги о экстремофилах из вашей коллекции библиотеки были доступны для просмотра детьми.

  • Существует ли жизнь в холодных, сухих местах на Земле? Если да, то какой? Да! Микробы, такие как бактерии, плесень и грибки, были найдены в ледяных щитах на Земле, а также в крайне сухих и суровых условиях пустыни, такой как пустыня Атакама в Чили (расположенной в Южной Америке).
  • Существует ли жизнь в холодной, сухой среде на Марсе? Если да, то какой? Мы не знаем! Ученые отправляют миссии для поиска признаков жизни в этих местах.
  • Необязательно: попросите детей «создать свою» торговую карту из шаблона набора торговых карточек модуля.

5. Предложите участникам создать своего собственного «марсианина» - существо Марса. Объясните, что их создания будут включать детекторы излучения (ультрафиолетовые шарики), которые сделаны из специального пигмента, который очень чувствителен и меняет цвет при воздействии ультрафиолетовых лучей. Необязательно: Раздайте Explore: Life on Mars? Коллекционные карточки для вдохновения. Необязательно: Направьте детей на страницы / функции модуля «Ученый».

6. Построить марсианина. Пусть дети спроектируют свое собственное существо с набором материалов, которые вы предоставите. Поощряйте их делиться своими идеями по мере их создания. Опционально: пусть дети нарисуют изображение своего существа на страницах своих действий с Extreme-O-File или предложат им «создать свою собственную» визитную карточку из шаблона модульной торговой карточки.

7. Когда дети закончат, спросите их, что они наблюдают.

  • Какого цвета датчики УФ-излучения вашего марсианина - УФ-шарики? Белый или кремовый.
  • Датчики радиации вашего существа обнаруживают какие-либо признаки радиации в этом здании? Нет .
  • Как вы думаете, детекторы излучения вашего марсианина станут яркими, если они выйдут на Солнце? Почему или почему нет? Ответы будут различаться.
  • Изменится ли его детекторы излучения, если он выйдет в тень? Почему или почему нет? Ответы будут разными .

8. Попросите детей накрыть детекторы излучения своего марсианина руками, а затем вынести его на улицу. Пусть они встанут в тени и раскроют свое существо.

  • Что вы наблюдаете за тем, что происходит с детекторами излучения существа Марса? Бусинки становятся слегка окрашенными, что указывает на то, что даже в тени снаружи некоторое количество УФ-излучения достигает детекторов и нашей кожи.

9. Попросите детей снова прикрыть марсиан руками, чтобы свет не достигал их . Держите существо накрытым около 2 минут, пока бусинки не станут белыми. Используйте эту возможность, чтобы обсудить свои наблюдения.

  • Как вы думаете, что произойдет, когда мы выведем наши существа на солнечный свет? Это изменит цвет. Много возможных ответов здесь.

10. Пусть теперь дети возьмут своего марсианина под полное солнце.

  • Что происходит с бисером? Гранулы становятся глубоко окрашенными, реагируя на интенсивность ультрафиолетового излучения, которому они подвергаются.

11. Вернитесь в помещение и продолжите обсуждение.

  • Что случилось с детекторами излучения вашего марсианина? Они изменили цвета.
  • Они изменились в тени? Да, немного.
  • На солнце? Да, вполне!
  • Где они изменились больше всего? Под прямыми солнечными лучами.
  • Был ли ваш прогноз верным? Ответы будут различаться.
  • Что заставило детекторы излучения вашего существа менять цвет? Ультрафиолетовое излучение от Солнца.
  • Что случилось с детекторами излучения после возвращения внутрь и чем это вызвано? Они снова стали белыми, потому что больше не обнаруживали никакого излучения. УФ-излучение не проникает через здание.

Примечание для ведущего: некоторые дети могут сказать, что свет заставил их измениться, а другие - тепло. Напомните им об их наблюдениях о бусах внутри; бусы были белыми, хотя они были в свете комнаты. Спросите их, что случилось с их бусами, когда они вернули их обратно внутрь; бусинки изменились с цветного состояния на солнце обратно на белый в комнатном свете. Если это изменение вызывает тепло, предложите детям держать бусы в кулаках; бусины не меняют цвет при нагревании. Они также могут нагреть бусинки феном (осторожно!). Причина изменения исходит от Солнца; это из той части спектра Солнца, которую мы не видим и не чувствуем напрямую.


  • Что этот эксперимент рассказал вам об УФ-излучении и ВАС? Так же, как мой марсианин, я нахожусь под воздействием ультрафиолетового излучения, когда я на улице, и если я слишком сильно на него воздействую, я тоже могу изменить цвет (то есть получить солнечный ожог)!
  • Как мы защищаемся от ультрафиолетового излучения? Ответы могут включать ношение одежды, использование солнцезащитного крема, использование зонтов, пребывание внутри.

12. Расскажите детям, что с помощью своего марсианина они продемонстрировали воздействие ультрафиолетовых лучей Солнца на объекты (и людей!) На Земле. Так же, как для нас важно защитить себя от вредного ультрафиолетового излучения Солнца, жизнь на Марсе также нуждается в защите! Помните, это одно из требований к жизни!

  • Обладает ли Марс большей или меньшей защитой от ультрафиолетового излучения Солнца, чем Земля? В нем больше или меньше атмосферы? У Марса меньше атмосферы - меньше защиты!
  • Что бы это значило для жизни на поверхности Марса при меньшей защите? Что бы ему нужен был способ защитить себя!

Упражнение - Часть 2. Вызов существа Марса

1. Напомним, что атмосфера Земли защищает нас от ультрафиолетового излучения.

  • Откуда исходит ультрафиолетовое излучение? Солнце и оно путешествует в пространстве.
  • Как оно достигает Земли? Он путешествует от Солнца до Земли.
  • Как вы защищаете себя от слишком большого количества ультрафиолетового излучения? Одежда, солнцезащитный крем, пребывание внутри.
  • Что еще естественным образом защищает нас от большей части поступающего ультрафиолетового излучения? Атмосфера. Точно так же, как облака могут блокировать часть видимого света в дождливый день, внешний слой нашей атмосферы действует как фильтр и отфильтровывает большую часть - не все - ультрафиолетового излучения.
  • Почему ультрафиолетовое излучение может быть проблемой на Марсе? Потому что атмосфера на Марсе намного тоньше и не содержит озонового слоя, который помогает поглощать ультрафиолетовое излучение, как это делает Земля.
  • Можем ли мы изменить свое существо, чтобы защитить его от ультрафиолетового излучения на марсианской поверхности? Да, давайте попробуем!

Объясните: атмосфера Земли защищает нас от многих опасных типов излучения нашего Солнца - ультрафиолетового излучения, рентгеновского излучения, гамма-излучения и космических лучей очень высокой энергии. Мы знаем, что некоторое ультрафиолетовое излучение все еще проникает (вы заметили это во время первой части этого упражнения), но мы можем защитить себя, прикрываясь, ограничивая свое время на Солнце и используя солнцезащитный крем. Мы возьмем то, что узнали о Марсе, чтобы защитить наших марсиан!

2. Испытание существа: предложите детям работать вместе в небольших группах (из 4–6), чтобы защитить своих существ от суровых условий ультрафиолетового излучения на Марсе. Дети могут изменить свое существо (изменить его в соответствии с окружающей средой) или создать убежище для защиты. Попросите их выбрать один из этих вариантов для вызова. Им следует убедиться, что они могут заглянуть внутрь или задержаться и увидеть свои УФ-шарики на своем существе для наружного тестирования. Призовите детей делиться идеями и планировать их изменения в своей группе. Необязательно: они могут использовать Extreme-O-File: страница защиты жизни чтобы помочь, как они проектируют и планируют. Необязательно: пусть дети нарисуют рисунок своего дизайна на своих страницах с заданиями Extreme-O-File .

  • Какие еще особенности нужны марсианам для защиты от ультрафиолетового излучения? Пусть они подумают, как животные и люди на Земле защищают себя от Солнца (одежда, жизнь под землей, солнцезащитный крем, экзоскелеты и т. Д.).
  • Каждая группа детей должна сделать следующее:
    • Испытайте как минимум два способа защиты своего существа в двух отдельных экспериментах. Каждая группа может разделить это между собой так, что половина тестирует первый эксперимент, а другие - второй. Это позволит проводить оба эксперимента одновременно, экономя время, необходимое для выполнения упражнения.
    • Для каждого эксперимента попросите их снова вывести свое существо на Марс и проверить его. Напомните детям, чтобы они накрыли детекторы излучения существа Марса своими руками, а затем выньте его на улицу для тестирования.
  • Что вы наблюдаете за тем, что происходит с детекторами излучения существа Марса? Много возможных ответов здесь!

3. Как большая группа, пусть дети поделятся своими созданиями и наблюдениями.

  • Какие материалы предлагают лучшую защиту для их создания? Худший? Вовсе нет?
  • Солнечные лучи изменили цвета существа Марса. Солнечные лучи когда-нибудь превращают вас в цвета? Да!
  • Какие практические вещи вы можете и должны сделать, чтобы защитить себя от ультрафиолетовых лучей? Носите защитную одежду, используйте солнцезащитный крем, не оставайтесь на солнце в течение длительных периодов времени и определенно не ожидайте, что тень защитит вас! Чрезмерное воздействие ультрафиолетовых лучей приводит к ожогу кожи, иногда к сильному (ой!). И чрезмерное или чрезмерное жжение кожи может привести к раку кожи.

4. Необязательно: Предложите детям рассмотреть любые другие особенности, от которых их существам на Марсе может потребоваться защитить себя, например сухую и очень холодную марсианскую среду. Они могут выполнять веселые тесты дома, например, проводить ночь в мешочке в морозильной камере и т. Д.

В заключение

Подведите итоги испытания и узнайте, что они узнали об ультрафиолетовом излучении на Земле и в космосе. Что помогает защитить Землю от большинства ее вредных воздействий? Атмосфера! Как ультрафиолетовое излучение бросает вызов жизни на Марсе и других планетах? Напомним, требования к жизни - особенно защита. Как вы думаете, какие способы для живых существ защитить себя от ультрафиолетового излучения? Что происходит с организмами и детьми, которые получают слишком много ультрафиолетового излучения?

Примечание для фасилитатора: подключение к миссии НАСА
Детектор оценки радиации (RAD) для научной лаборатории Mars

Этот инструмент, показанный до его установки в сентябре 2010 года на марсоход Curiosity НАСА, поможет будущим миссиям людей на Марс, предоставляя информацию о радиационной обстановке на Марсе и на пути к Марсу. Результаты могут также помочь ученым понять последствия для жизни там. В ноябре 2012 г. первые результаты показали связь между воздействием космического излучения и погодными явлениями на Марсе. Для более подробной информации, пожалуйста, посетите MSL- RAD Science Reports ,

Предоставлено: НАСА JPL.

В чем смысл?
Есть ли атмосфера?
Что это такое толстое, как у Земли?
Какова поверхность?
Какие типы функций есть?
Чем Марс отличается от Земли?
Что дает нам наше Солнце?
Что происходит, когда ты слишком долго остаешься на солнце?
Какая часть солнечной энергии вызывает ожоги нашей кожи?
Что защищает нас от большей части ультрафиолетового излучения на поверхности Земли?