Новосибирский государственный технический университет ВВЕДЕНИЕ В НАПРАВЛЕНИЕ «ТЕХНОСФЕРНАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ» Блок 1. Основные законы мироздания
Электрическая картина мира СТРОЕНИЕ МАТЕРИИ В настоящее время полагают, что мир состоит из фундаментальных частиц. Гипотеза о том, что все вещества состоят из мельчайших элементарных частиц – атомистическая гипотеза – возникла еще в Древней Греции и развивалась Левкиппом, Демокритом и Эпикуром (5 – 3 вв. до н. э. ). Философ Демокрит назвал частицы атомами, т. е. неделимыми частицами. Р. Бойль (17 -ый век) положил атомистику в основу своих химических представлений и объяснил все химические изменения соединением и разъединением атомов.
n n Важную роль атомистика играла в работах И. Ньютона. В результате быстрого развития химии (работы А. Лавуазье, Ж. Пруста, К. Бертолле и др. ) была заложена основа количественных аспектов атомистического учения. Дж. Дальтон сформулировал закон кратных отношений (1803), ввел понятие атомного веса и дал оценки атомных весов некоторых элементов. Ж. Гей-Люссаком был установлен закон объемных отношений (1808), для объяснения которого А. Авогадро в 1811 ввел представление о молекуле, как состоящей из атомов наименьшей частице вещества, способной к самостоятельному существованию. Он же предположил, что в равных объемах любых газов при одних и тех же условиях заключается одинаковое число молекул (Закон Авогадро). Чему оно равно?
n n n Атомизм или атомное учение – учение о прерывистом, дискретном строении материи. Молекула – наименьшая частица вещества, которая способна существовать самостоятельно и не может дробиться дальше без потери основных химических свойств данного вещества. Атом – мельчайшая частица химического элемента, сохраняющая его свойства.
Сомнения в абсолютной неделимости атома возникли ещё в первой трети 19 -го века. В 30 -е годы 19 века в теории электролиза, развитой М. Фарадеем, появилось понятие иона, и было выполнено измерение элементарного заряда. В 1833 при исследовании явления электролиза он установил, что ток в растворе электролита это упорядоченное движение заряженных частиц – ионов. Фарадей определил минимальный заряд иона, который был назван элементарным электрическим зарядом. Приближенное значение которого оказалось равным e = 1, 60· 10– 19 Кл. На основании исследований Фарадея можно было сделать вывод о существовании внутри атомов электрических зарядов. В 1887 С. Аррениусом была сформулирована теория электролитической диссоциации.
Другие оценки начальной стадии n Элементарный расчет тогда показывает, что "планковская температура" T = 1032 K достигается через 10 - 43 секунд от начала мира, T = 1013 K - через 10 - 6 секунд, T = 1010 K - через 1 секунду, T = 109 K - через 1 минуту, T = 104 K (смена эпох) - через 100 тысяч лет, T = 103 K - через 1 миллион лет. Таким образом, первичный нуклеосинтез завершается уже через несколько минут от "начала мира", а формирование атомов - через миллион лет. После этой довольно бурной стадии начальный этап эволюции завершается и переходит в рутинный процесс расширения, который мы и наблюдаем сейчас, спустя приблизительно 14 миллиардов лет от "начала мира".
n n Согласно библейским источникам, период времени от сотворения мира Богом до Рождества Христова насчитывал от 3483 до 6984 лет. В индуизме время жизни мироздания до возврата в «непроявленное» состояние равно 100 годам Брахмы. Каждый год Брахмы состоит из 360 суток; сутки состоят из равных дня и ночи; день длится одну калпу, которой соответствует 4, 32 млрд человеческих лет. Итого, время жизни мироздания — около 311 трлн лет. Считается, что нынешний Брахма находится на 51 году, что соответствует около 155 трлн лет.
Земля n В истории Земли существует множество важнейших событий и этапов развития эволюции, которые произошли на планете с момента ее образования. Возраст Земли зафиксирован на отметке в 4, 5 миллиарда лет (4540000000 лет), что соответствует примерно 1/3 возраста Вселенной, за это время произошли огромные биологические и геологические изменения. Формирование Земли, а так же образование Солнца и других тел Солнечной системы произошло от уплотнения облака межзвездной пыли. Туманности протопланетных дисков формировались путем увеличения вещества на орбите вокруг них.
n Земля была сформирована примерно через 10 миллионов лет после начала уплотнения межзвездной пыли. Тепло, выделяемое в результате уплотнения, сформировало планету в расплавленном состоянии, у которой во время дифференциации слоев, образовалось внутреннее ядро из тяжелых элементов обернутое мантией и протокора образуемая легкими элементами. Именно в это время, образовалась Луна, вероятно, из-за столкновения между Землей и гигантским астероидом. Земля охлаждалась и постепенно приобретала твердую корку, из которой получились первые континенты.
n n При постоянной бомбардировке метеоритами и кометами со льдом, Земля пополнилась огромным количеством воды, из которой образовались океаны, а вулканическая активность и водяной пар создали примитивную атмосферу, изначально лишенную кислорода. Континенты плавали на расплавленной мантии, соединяясь и разъединяясь в процессе, который был повторен много раз в течение четырех с половиной миллиардов лет.
n Химические реакции привели к образованию органических молекул, взаимодействующих друг с другом и образующих структуры все более сложные и сложные, которые наконец, привели к молекулам, способным воспроизводить свои копии. Эта способность и привела к созданию жизни. Сначала жизнь началась в виде одноклеточных организмов, но позже перешла к многоклеточным, а в эволюционном процессе, таком как фотосинтез, появился кислород атмосферы, приведший к созданию озонового слоя. Формы жизни, эволюционируют во многих видах, становятся более совершенными, колонизируют и постепенно занимают все места обитания на Земле. Оледенения, извержения вулканов и падение метеоритов вызывают массовое вымирание многих видов, но остальные виды превращаются в новые формы и всегда воссоздают новую биосферу.
n Около шести миллионов лет назад, ветвь эволюционной дифференциации приматов разделилась и привела к развитию современного человека. Возможность ходить на задних лапах, увеличение размеров мозга и развитие систем связи были решающими факторами. Человек научился управлять огнем, развил сельское хозяйство и начал систематически разводить животных. Это позволило улучшить условия жизни для формирования обществ и цивилизаций, с различными культурными и религиозными особенностями. Благодаря достижениям в науке, письме, политике, транспорте и коммуникациях, человеческие существа стали доминирующим видом на Земле, в состоянии влиять на окружающую среду и все другие формы жизни. Область человеческой деятельности и продолжающийся рост населения подталкивают человечество применять в глобальном масштабе вопросы, представляющие общий интерес, такие как охрана окружающей среды.
Наша галактика Млечный Путь Галактикой называется большая система из звёзд, межзвёздного газа, пыли, и тёмной материи, связанная силами гравитационного взаимодействия. Обычно звездные галактики содержат от 10 миллионов до нескольких триллионов звёзд, вращающихся вокруг общего центра тяжести. Кроме отдельных звёзд и разрежённой межзвёздной среды, большая часть галактик содержит множество кратных звёздных систем, звёздных скоплений и различных туманностей. Как правило, диаметр галактик составляет от нескольких тысяч до нескольких сотен тысяч световых лет, а расстояния между ними исчисляются миллионами световых лет. Существуют свидетельства того, что в центре многих (если не всех) галактик находятся сверхмассивные чёрные дыры.
Межгалактическое пространство является практически чистым вакуумом со средней плотностью меньше одного атома вещества на кубический метр. Возможно, что в наблюдаемой части Вселенной находится около 1011 звёздных галактик. Существует три основных вида галактик: эллиптические, спиральные и неправильные. Наша галактика Млечный Путь является большой дискообразной спиральной галактикой с перемычкой, диаметром 100 000 световых лет и толщиной в 3000 световых лет. Она содержит около 3× 1011 звёзд, а её общая масса составляет около 6× 1011 масс Солнца.
n Звёздная система — это система, состоящая из звезд, движущихся по замкнутой орбите, гравитационно связанных, и, возможно, имеющих планетарные системы, состоящих из меньших тел (например, таких как планеты или астероиды). Так, Солнечная система — это звёздная система, образованная одиночной звездой — Солнцем — и другими телами (планетами и др. ), обращающимися вокруг неё. Кратность звездной системы ограничена. Невозможно создать долгоживущую систему из трех, четырех и более равноправных звезд. Устойчивыми оказываются только иерархические системы. К примеру, чтобы в тройной системе третий компонент не был выброшен из системы, необходимо чтоб он не приближался ближе чем 8 -10 радиусов "внутренней" двойной системы.
Солнечная система — звёздная система, состоящая из Солнца и планетной системы, включающей в себя все естественные космические объекты, обращающиеся вокруг Солнца: планеты и их спутники, карликовые планеты и их спутники, а также малые тела — астероиды, кометы, метеороиды, космическую пыль. Солнечная система входит в состав галактики Млечный путь. Планеты Солнечной системы: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун. Солнце - жёлтая звезда, представляющая собой центральное тело Солнечной системы, в котором сосредоточена подавляющая часть всей её массы (около 99, 866 %), и которое удерживает своим тяготением планеты и прочие принадлежащие Солнечной системе тела.
Большая часть планет обращается вокруг Солнца в одном направлении, по эллиптическим орбитам с небольшим эксцентриситетом и малым наклонением к плоскости эклиптики, т. е. плоскости орбиты Земли. Самой большой угловой скоростью обладает Меркурий — он успевает совершить полный оборот вокруг Солнца всего за 88 земных суток. А для самой удалённой планеты — Нептуна — орбитальный период составляет 165 лет. Самой большой массой и самым большим экваториальным диаметром обладает Юпитер, самыми маленькими – Меркурий. n Однако же единственной планетой Солнечной системы, где существует жизнь является планета Земля. И Вы сегодня можете оставить свой след в истории Земли и всей Солнечной системы!
Скачать презентацию Новосибирский государственный технический университет ВВЕДЕНИЕ В НАПРАВЛЕНИЕ ТЕХНОСФЕРНАЯ
лекция_4_Вселенная.ppt