1.2 Evoluția Universului. Procesul de formare a materiei

Mai a mai fost un moment, special în cursul proceselor fizice din Universul în expansiune după Big Bang. Electronii și pozitronii, produși la temperaturi ridicate ca urmare a ciocnirii particulelor de înaltă energie, au încetat să fie creați pe măsură ce temperatura a scăzut la câteva miliarde de grade. Energia particulelor care se ciocnesc a devenit insuficientă pentru formarea lor. Electronii și pozitronii disponibili se anihilează și se formează fotonii. Astfel, numărul de fotoni crește. După ceva timp, procesul de anihilare se încheie. Deci, până la sfârșitul celei de-a doua perioade de 5 minute, procesele din Universul timpuriu fierbinte se termină. Temperatura scade sub un miliard de grade. Universul încetează să mai fie fierbinte. Prin urmare, începe o perioadă de procese complet diferite, care durează trei sute de mii de ani.

În acest moment, încă nu există atomi. Substanța Universului este o plasmă, adică niște nuclee goale fără electroni în orbită. Această plasmă este „umplută” cu fotoni. Prin urmare, se numește plasmă fotonică. Este opac la fotoni. Lumina prin presiunea sa o scutură doar puțin, formând un „sunet fotonic”. Conductorul principal al tot ceea ce se întâmplă în Universul în expansiune în toate cele trei perioade este temperatura. Universul nu numai că se extinde, dar în același timp (sau mai bine zis, prin urmare) se răcește. Când temperatura scade la patru mii de grade, are loc un alt salt în natura proceselor: încep să se formeze atomi neutri. Plasma încetează să fie complet ionizată. Numărul de atomi neutri crește. Ele se formează ca urmare a murdării cu electroni a nucleelor ​​de hidrogen și heliu prezente în plasmă. Așa apar hidrogenul și heliul neutre în Universul în expansiune. Pe măsură ce plasma a început să se transforme într-un gaz neutru, a devenit transparentă pentru fotoni. În acest moment, la trei sute de mii de ani după Big Bang, fotonii au scăpat dintr-o captivitate atât de lungă (numită era plasmei fotonice) și s-au repezit în cele mai îndepărtate colțuri ale Universului. Aceste schimbări calitative au avut consecințe de amploare. Principalul dintre ele, aparent, este că plasma anterior omogenă, acum transformată într-un gaz neutru, a putut să se adune în bucăți. Și acesta este primul pas către formarea galaxiilor și a tuturor corpurilor cerești în general. De ce nu s-ar putea întâmpla asta în plasmă? Pentru că bulgărea de plasmă formată a blocat fotoni în interiorul său, care a exercitat o presiune extraordinară asupra sa din interior și l-a rupt. Nodul nu a crescut mai departe, ci, dimpotrivă, s-a prăbușit. Plasma a devenit din nou omogenă. Dar când fotonii, precum aburul dintr-un balon care se sparge, au fost eliberați, nimic nu a împiedicat materia neutră să se adune în bucăți.

În primul rând, apare o întrebare firească, de unde știm că universul se extinde. Acest lucru nu este deloc evident. Dimpotrivă, în toate epocile s-a crezut că Universul este staționar, adică odată lansat, ca un ceas, și era important doar să aflăm cum funcționează mecanismul acestui ceas. Dar s-a dovedit că mecanismul universului se schimbă în timp. Universul se dezvoltă, evoluează, adică este non-staționar. Primul care s-a gândit la asta a fost fizicianul sovietic A. Fridman, care a lucrat la Petrograd în anii 1920. El a rezolvat strict matematic ecuațiile teoriei gravitației lui A. Einstein și a stabilit că Universul nu poate fi staționar, trebuie să se schimbe și să evolueze constant. Dacă îi acceptăm staționaritatea, atunci sub acțiunea forțelor de atracție, ar trebui să se contracte treptat. Compresia sub acțiunea forțelor gravitaționale poate fi împiedicată de forțele care decurg din mișcările circulare ale corpurilor pe orbitele lor, așa cum este cazul sistemului solar. În galaxiile eliptice intră în vigoare o altă reacție - mișcarea corpurilor de-a lungul orbitelor foarte alungite. În ceea ce privește întregul Univers, atunci nici una, nici cealaltă explicație nu este imposibilă, deoarece pentru a echilibra acțiunea forțelor gravitației, ar trebui să o accelereze la viteze care depășesc viteza luminii. Și acest lucru este interzis de legile fizicii. Se pare că nu există nimic cu care să echilibreze forțele gravitaționale din Univers.

A. Einstein s-a ocupat și de această problemă și a găsit o cale de ieșire în faptul că a modificat ecuațiile teoriei gravitației, în așa fel încât forțele de atracție să fie echilibrate de niște forțe de respingere introduse de el, care, potrivit presupunerea sa, ar trebui să acționeze între toate corpurile din Univers (împreună cu forțele de atracție). Așa că a obținut oarecum ilegal soluții statistice care descriu un univers staționar. A publicat un răspuns la lucrarea lui Friedman publicată la sfârșitul lunii iunie 1922 în „Jurnalul fizic” german în același loc, în care indica că a găsit o eroare în calculele lui A. Friedman, iar soluțiile corecte dau un Univers staționar . Abia aproape un an mai târziu (în mai 1923)

A. Einstein a reușit să-l convingă pe A. Friedman de corectitudine și a recunoscut-o public.

În procesul de formare a materiei în Univers, neutrinii joacă un rol important. În prima etapă (în primele secunde după Explozie), neutrinul uniformizează neomogenitățile care apar aleatoriu ale densității materiei din Univers. Acest lucru a fost posibil deoarece neutrinii aveau energii mari (viteze apropiate de viteza luminii). Însă egalizarea densității materiei are loc doar la scări spațiale mici (conform conceptelor cosmice). Cu toate acestea, în timp, din cauza expansiunii Universului, neutrinii își pierd energia. La aproximativ 300 de ani lumină de la începutul expansiunii, neutrinii care se încadrează într-o îngroșare a densității (un bulgăre) nu mai reușesc să iasă din ea, nu au suficientă energie pentru aceasta. Ele nu mai împiedică formarea de neomogenități în substanța Universului.

Evoluția stelelor

2.1 Formarea stelelor din gaz

Una dintre ipoteze presupune că stelele se formează din materie gazoasă, materia gazoasă care se observă încă în Galaxie. Începând din momentul în care masa și densitatea substanței gazoase ating o anumită valoare, critică, substanța gazoasă, sub influența propriei sale atracții, începe să se contracte și să se îngroașe. În acest caz, se formează mai întâi o minge de gaz rece. Dar compresia continuă, iar temperatura bilei de gaz crește. Energia potențială a particulelor din câmpul gravitațional al unei sfere de gaz devine mai mică atunci când se apropie de centru. O parte din energia potențială este transformată în energie termică.

Apoi bila de gaz se va încălzi, va emite energie termică prin radiația din straturile de suprafață. Prin urmare, se va răci mai întâi în stratul de suprafață, iar apoi în straturi mai profunde. Dacă în această bilă de gaz (stea) nu ar apărea noi surse de energie, procesul de comprimare ar duce mai degrabă rapid la dispariția energiei și la dispariția stelei. Toată energia ar fi dusă de radiație. Dar, de fapt, acest proces este mai complicat. Ca rezultat al compresiei, regiunile centrale ale stelei sunt încălzite la temperaturi foarte ridicate. Ele sunt localizate foarte adânc și, prin urmare, experimentează cu greu influența răcirii, care este cauzată de radiația din straturile de suprafață. Când temperatura regiunii centrale atinge câteva milioane de grade, în ea încep să aibă loc reacții termonucleare. Ele sunt însoțite de eliberarea unei cantități mari de energie.

Astfel, prima perioadă de formare a stelelor este perioada de contracție. Durează până când reacțiile termonucleare încep să aibă loc în regiunea centrală a stelei. În perioada de contracție, temperatura stelei crește. Prin urmare, tipul spectral al stelei devine mai devreme. În ceea ce privește luminozitatea stelei, în perioada de compresiune, creșterea acesteia va fi facilitată de o creștere a temperaturii la suprafață, precum și de o creștere a transparenței materiei încălzite. Prin urmare, radiațiile din straturile mai profunde și mai fierbinți vor părăsi direct steaua. Dar și mecanismul invers funcționează. Scăderea razei stelei va scădea luminozitatea. Experții au evaluat acțiunea combinată a tuturor mecanismelor și au ajuns la concluzia că în perioada de contracție a stelei, există încă o ușoară creștere a luminozității stelei. De aceea, în diagrama spectru - luminozitate, evoluția în perioada de compresie se desfășoară pe linii care merg de la dreapta la stânga și se ridică ușor în sus. Acest lucru este prezentat în Figura 17. Diferența în liniile evolutive de pe diagramă este determinată de diferența dintre masele norilor de gaz din care s-au format stelele. Cu cât masa este mai mare, cu atât luminozitatea este mai mare, cu atât linia evolutivă este mai mare pe diagramă.

Când perioada de compresie se încheie și reacțiile de temperatură încep să aibă loc în interiorul stelei, toate stelele apar pe secvența principală a diagramei spectru - luminozitate. Într-o reacție termonucleară, hidrogenul este transformat în heliu. În acest caz, patru protoni (patru nuclee ale unui atom de hidrogen) formează nucleul unui atom de heliu. Excesul de masă rezultat este transformat în energie: aproximativ 0,007 din masa unei substanțe este transformată în energie de radiație în timpul acestei reacții.

Contracția stelei se oprește deoarece energia provine din reacții termonucleare, care contracarează contracția. Compensează consumul de energie pentru radiații. Atâta timp cât totul se desfășoară în acest fel, steaua își va menține constante caracteristicile fizice de bază - raza, temperatura, luminozitatea. Va rămâne pe diagrama spectru - luminozitate pe linia secvenței principale. Dar după ceva timp, hidrogenul din partea centrală a stelei se va epuiza. Drept urmare, raza stelei ar trebui să crească, iar temperatura acesteia ar trebui să scadă. În acest caz, luminozitatea va crește ușor. Aceasta înseamnă că steaua va începe să se deplaseze din secvența principală la dreapta și în sus. Viteza acestei deplasări depinde de viteza de ardere a hidrogenului, care, la rândul său, depinde foarte mult de temperatură. Viteza reacțiilor termonucleare este aproximativ proporțională cu puterea a 15-a a temperaturii! Prin urmare, acele stele cu temperaturi mai ridicate în regiunile lor centrale părăsesc secvența principală mai repede și se deplasează mai repede spre dreapta și sus pe diagramă. Pe de altă parte, temperatura regiunilor centrale este mai mare pentru stelele cu mase mari. Aceste stele au un câmp gravitațional puternic și mai multă energie gravitațională potențială. Această energie este transformată în energie termică în timpul compresiei.

Din aceste motive, stelele de mase mari și luminozități mari părăsesc secvența principală la dreapta și în sus mai repede. În același timp, se deplasează în direcția părții diagramei în care se află ramura uriașilor. Figura 1 arată că stelele cu mase mari și, prin urmare, luminozități mari evoluează mai repede, transformându-se în giganți roșii, atunci când stelele cu mase mai mici sunt doar puțin îndepărtate de linia secvenței principale.

Figura 1. Deplasări evolutive ale stelelor pe spectru - diagrama luminozitate după epuizarea hidrogenului în regiunile centrale

Vine momentul în care tot hidrogenul din steaua gigantică este ars. Procedând astfel, vor ajunge în stadiul de gigant roșu. Apoi, contracția miezului lor, care constă din heliu, va duce la o creștere suplimentară a temperaturii. Crește la valori de peste 100 de milioane de grade. Apoi începe o nouă reacție termonucleară, în urma căreia nucleele unui atom de carbon sunt formate din trei nuclee de atomi de heliu. Și această reacție este însoțită de o pierdere de masă și de eliberare de energie de radiație. Ca urmare, temperatura stelei crește. Steaua își începe noua mișcare pe diagrama spectru - luminozitate.

A.G. Ivanov

Geologie

Note de curs

Editor

Cercetare Națională Perm

universitate politehnică

Secțiunea 1 (mod. 1). GEOLOGIA ŞI RELAŢIA SA CU ALTE ŞTIINŢE

Curs 1. Introducere

Întrebări de curs:

1. Legătura geologiei și litologiei cu alte științe.

2. Poveste scurta geologie şi litologie.

Geologie -Știința pământului (greacă Ge - Pământ, logos - predare). În trecutul nu prea îndepărtat, până la sfârșitul secolului al XIX-lea, geologia a reprezentat o știință unificată a originii Pământului și a învelișurilor sale dure exterioare, compoziția lor, dezvoltarea istorică, structura internă și lumea organică... Interesul extraordinar pentru Pământ, asociat cu nevoia de a căuta materii prime pentru o industrie înfloritoare, a condus la creșterea rapidă a cunoștințelor geologice. În geologie, secțiunile despre compoziția Pământului, istoria acestuia, relieful, lumea organică și altele au început să se separe, apoi s-au transformat în științe independente. Să enumeram aceste științe.

litologie -știința compoziției, structurii, texturii și originii rocilor sedimentare. Litologia contemporană este formată din trei părți. Prima acoperă metodele și tehnicile de teren și cercetare de laborator... Al doilea, în domeniul petrografiei rocilor sedimentare, studiază compoziția minerală și chimică, structura și textura rocilor. A treia parte, sedimentologică, analizează cursul general și regularitățile procesului sedimentar.

geochimie -știința compoziției chimice a Pământului, legile abundenței și distribuției elementelor chimice în el și migrarea lor.

Mineralogie -știința mineralelor, compuși chimici ai elementelor care formează baza învelișului solid al Pământului.

Cristalografie- știința formei cristaline a mineralelor. Această știință este indisolubil legată de mineralogia.

Petrografie - o știință care studiază rocile formate în procesele geologice din interiorul Pământului.

Geofizica -știința proprietăților fizice ale Pământului și a substanțelor din care este alcătuit.

inginerie geologie - ramură a studiilor geologiei proprietăți fizice roci în legătură cu ingineria umană.

geologie minerala - o secțiune de geologie care studiază condițiile de formare și modelele de distribuție a zăcămintelor minerale.

hidrogeologie -știința apelor subterane, calitatea, distribuția, mișcările și locurile de posibilă extracție a acesteia.

Geotectonica -știința structurii, a mișcărilor deformațiilor și a dezvoltării învelișurilor dure exterioare ale Pământului în legătură cu dezvoltarea sa în ansamblu.

Geologie structurală -știința formelor de apariție a operațiunilor miniere, motivele apariției lor și istoria dezvoltării.

Paleontologie - o ştiinţă care studiază animalele şi lumea vegetală ere geologice trecute.

Toate aceste științe geologice sunt strâns legate de cele naturale - chimie, fizică, biologie și matematică.

SCURT ISTORIE A GEOLOGIEI

Istoria veche de secole a geologiei a început odată cu apariția omului.

Primele concepte de geologie au apărut în antichitate, de pe vremea când o persoană a luat prima dată o piatră în mâini, a făcut primul topor de piatră, un vârf pentru o armă de aruncare ...

În ciuda faptului că geologia era la începutul drumului său, deja atunci au fost determinate direcțiile în vederi asupra dezvoltării Pământului.

1. Catastrofismul- sistemul de vederi, conform căruia dezvoltarea Pământului este o serie de catastrofe. Acestea sunt erupții vulcanice, cutremure, meteoriți în cădere, inundații - toate acestea sunt principalele evenimente care schimbă fața Pământului.

2. Neptunismul- (Neptun - zeul mării al grecilor antici) - doctrina conform căreia totul de pe Pământ a fost format din apă.

3. Plutonismul- (Pluton în mitologia greacă este zeul lumii interlope) - direcția în vederi asupra dezvoltării Pământului, asociată exclusiv cu intestinele sale.

Cu toate acestea, momentul apariției geologiei ca știință este considerat a fi a doua jumătate a secolului al XVIII-lea - perioada apariției și dezvoltării rapide a industriei miniere.

În Rusia, acest lucru s-a reflectat în acumularea intensivă de cunoștințe geologice de valoare aplicată asupra zăcămintelor de minereuri de fier și cupru, zăcăminte de argint-plumb din Urali, Altai și Transbaikalia, sulf nativ în Ucraina, pietre colorate din Urali.

Fondatorul generalizării cunoștințelor geologice în Rusia a fost M. Lomonosov, iar în Europa de Vest - D. Getton și A.G. Werner.

M. Lomonosov, generalizarea cunoștințelor dispersate de mineralogie, minerit, fizică și chimie fenomene naturale a prezentat ideea formării suprafeței pământului datorită interacțiunii forțelor interne și externe, a calculat grosimea scoarței terestre, a explicat originea mineralelor și a rocilor.

Observațiile rămășițelor paleontologice din colecțiile primite de pe teritoriul Rusiei europene au permis să se pună bazele metodei actualismului (toate fenomenele din trecut au procedat în același mod în care fenomenele similare procedează acum) „Pe straturile de pământul." În această lucrare, el a stabilit ideile de bază ale teoriei evoluționiste, care au fost dezvoltate ulterior de omul de știință englez C. Lyell. Marele M. Lomonosov, cu lucrările sale, a pus bazele doctrinei geologice, pe care s-a dezvoltat ulterior clădirea științei geologice.

Pentru prima dată, cercetările academice au evidențiat rolul primordial al atenției cercetare în teren. Astfel, disputa cu privire la cauza fundamentală a proceselor geologice a fost soluționată în favoarea „plutoniștilor”. Cu privire la negarea ideilor „catastrofiștilor”, geologii evoluționari de la începutul secolelor al XVIII-lea și al XIX-lea au deschis calea dezvoltării geologiei istorice și dinamice.

Academicianul rus P.S. Pallas, sasul A.G. Werner, om de știință german L. Buch, englezul R.I. Murchison, ca urmare a colectării și analizării unei cantități mari de material până în 1850, a creat premisele pentru apariția științei. geotectonica. Doctrina geosinclinelor „mobile” și a platformelor „stabile” a fost dezvoltată la acea vreme de J. Hall, J. Dan, A.P. Karpinsky și alții.

În același timp, metodele de fizică, optică și matematică sunt utilizate pe scară largă în geologie.

G. Sorby și G. Rosenbusch au folosit un microscop optic pentru a studia rocile. E.S. Fedorov a inventat o masă universală de măsurare proprietati optice minerale. D. Pratt și J. Erie au fost pionieri în utilizarea datelor geofizice. Au dezvoltat o teorie izostazie(1855), potrivit căruia Scoarta terestra este în echilibru gravitațional aproape peste tot.

Progresele în cartografierea geologică din a doua jumătate a secolului al XIX-lea au creat premisele generalizărilor geologice pentru anumite regiuni, țări și continente. În 1875, a fost creată o organizație internațională a geologilor, Congresul Geologic Internațional (IGC), în care s-au discutat rezultatele cercetărilor geologice în cadrul sesiunilor, principiile cooperării internaționale în unificarea hărților geologice, nomenclatura rocilor, stratigrafic. au fost dezvoltate diviziuni etc.

În Rusia, în 1882, a fost creat Comitetul Geologic pentru a planifica și a dirija cercetările geologice pe teritoriul Rusiei. Acest comitet a fost condus de A.P. Karpinsky.

Cercetările din Asia Centrală sunt asociate cu numele lui I. Mushketov. V.A. Obruchev a studiat Asia Centrală și Siberia de Est. Oameni de știință renumiți precum A.E. Fersman și V.I. Vernadsky.

Lucrările lui I.M. Gubkin. Ei au oferit o evaluare pozitivă a potențialului de petrol și gaze Caucazul de Nord, regiunea Ural-Volga și Siberia de Vest.

Congresele internaționale de geologie din 1937 și 1984 din URSS mărturisesc prestigiul tot mai mare al științei geologice sovietice.

Vinogradov, Khain, Strakhov, Shatsky și alți oameni de știință au jucat un rol important în cercetarea geologică.

Întrebări de control:

1. Enumerați principalele direcții în vederi asupra dezvoltării Pământului.

2. În ce an a fost înființată organizația internațională a geologilor - Congresul Internațional de Geologie (IGC)?

3. În ce an a fost înființat Comitetul Geologic în Rusia?

Cursul 2. STRUCTURA ŞI ORIGINEA UNIVERSULUI.

STRUCTURA GALAXIEI NOASTRE

Întrebări pentru prelegere:

1. Formarea Universului.

2. Compoziția chimică a universului.

3. Pământul ca planetă a sistemului solar.

4. Forma și dimensiunea Pământului.

5. Structura Pământului. Suprafața pământului.

6. Metode de studiu structura interna Pământ.

7. Geosferele externe și interne ale Pământului.

8. Apariția scoarței terestre.

Obiectul de studiu al geologiei este planeta Pământ. Pentru a-l studia, sunt necesare cunoștințe și despre alte planete, stele, galaxii, deoarece toate se află într-o anumită interacțiune încă din momentul apariției lor în Univers. Prin urmare, planeta noastră este doar o particulă din spațiul cosmic.

EDUCAȚIA UNIVERSULUI

Universul a apărut acum aproximativ 18-20 de miliarde de ani. Până atunci, toată substanța sa a fost în condiții temperaturi mariși densități pe care fizica modernă nu le poate descrie. Această stare a materiei se numește „singular”. Teoria Universului în expansiune, sau „Big Bang”, a fost creată pentru prima dată în Rusia de A.A. Friedman în 1922. Esența teoriei: o substanță într-o stare singulară a suferit o expansiune bruscă, care în termeni generali poate fi asemănată cu o explozie. Întrebarea care apare mereu „Ce s-a întâmplat înainte de Big Bang”, potrivit fizicianului englez S. Hogins, este de natură metafizică. Starea anterioară nu a afectat ulterior Universul actual în niciun fel.

COMPOZIȚIA CHIMĂ A UNIVERSULUI

Compoziția chimică a Universului este ¾ hidrogen și ¼ heliu în masă. Toate celelalte elemente nu depășesc nici măcar 1% în compoziția Universului. Elementele grele au apărut în Univers mult mai târziu, când, în urma reacțiilor termonucleare, stelele „s-au aprins”, iar în timpul exploziilor de supernove au fost aruncate în spațiul cosmic.

Ce poate rezerva viitorul universului? Răspunsul la această întrebare constă în stabilirea densității medii a Universului. Densitatea de curent este de 10 -29 g / cm 3, ceea ce reprezintă 10 -5 unități de masă atomică în 1 cm 3. Pentru a vă imagina o astfel de densitate, trebuie să distribuiți 1 g de substanță pe un cub cu o latură de 40 de mii de km!

Dacă densitatea medie este egală sau puțin mai mică densitate critică, Universul se va extinde doar, dar dacă densitatea medie este mai mare decât cea critică, atunci expansiunea Universului se va opri în timp și acesta va începe să se contracte, revenind la starea singulară.

La aproximativ 1 miliard de ani după Big Bang, ca urmare a comprimării norilor de gaz uriași, au început să se formeze stele și galaxii - grupuri de milioane de stele. Orice stea se formează ca urmare a prăbușirii unui nor cosmic de gaz și praf. Când compresia în centrul structurii va avea ca rezultat o foarte temperaturi mari, reacțiile nucleare încep în centrul „bunchiului”; transformarea hidrogenului în heliu cu eliberare de energie enormă, ca urmare a radiației căreia strălucește steaua. Heliul este ulterior transformat în carbon.

Pământul CA PLANETĂ A SISTEMULUI SOLAR

Pământul face parte din univers și al nostru sistem solar unul dintre ele este de 100 de miliarde. stele din galaxia stelară, care are o vârstă de aproximativ 12 miliarde. ani. Vârsta sistemului solar, căruia îi aparține Pământul, este de aproximativ 6 miliarde. ani.

Există nouă planete în sistemul solar. Spre planete terestru includ Mercur, Venus, Pământ și Marte, către planetele exterioare- Jupiter, Saturn, Uranus, Neptun și Pluto. Raza sistemului solar este de 5,917 miliarde km (de la Pământ la Soare este de 149,509 milioane km).

Planetele terestre sunt relativ dense, dar sunt relativ mici ca dimensiune și masă. Mercur nu are atmosferă, restul planetelor de acest tip o au, iar pe Marte atmosfera este apropiată de cea a Pământului.

Planetele exterioare sunt uriașe ca dimensiune și masă, dar au o densitate relativ scăzută. Atmosfera acestor planete este compusă în principal din metan și amoniac.

Asa de Soarele. Masa sa este de 99,87% din masa sistemului. Cea mai mare dintre planete, Jupiter, are o masă de 0,1% din masa sistemului. Soarele este o minge de plasmă (hidrogen 90% și heliu 10%) cu o temperatură la suprafață de aproximativ 5600 0. Toate corpurile Sistemului sunt conectate cu Soarele prin forța de atracție gravitațională și, prin urmare, se influențează reciproc. Masa uriașă a Soarelui și energia sa radiantă are o mare influență asupra multor procese geologice ca și pe miez interior, și pe coaja de piatră a Pământului.

Originea sistemului solar și a Pământului în dezvoltarea gândirii geologice a rămas în centrul atenției oamenilor de știință. După părerile filosofului german I. Kanta formarea stelelor și a soarelui a avut loc sub influența forțelor gravitației. P. Laplaceși-a dezvoltat teoria, îmbogățindu-o mișcare de rotație particule de materie într-o nebuloasă gazoasă rarefiată și incandescentă. Conform ipotezei Kant-Laplace, cheaguri de materie au format embrionii planetelor. Planetele care s-au răcit treptat, precum și Pământul s-au răcit și s-au deformat. Această idee destul de progresivă odată cu dezvoltarea cercetării astronomice s-a dovedit mai târziu a fi nesatisfăcătoare.

Nimic în întregul univers nu există,
Doar zborul lor. Zborul Pământului și zborul stelelor,
si piatra. Și el îmi duce necazurile...
Paul Eluard

Ce s-a intamplat? Cum se manifestă unitatea materială a lumii? Este posibil, prin studierea compoziției și mișcării corpurilor cosmice, să se restabilească imaginea evoluției sistemului? Care este diferența dintre viu și neviu?

Conferință de lecție

SCOPUL CONFERINȚEI... Aduceți și sistematizați faptele care mărturisesc unitatea materială a lumii în contextul evoluției sale.

PLANUL CONFERINȚEI

1. Modele generale în mișcarea și compoziția chimică a corpurilor din sistemul solar. 2. Unitatea compoziție chimică obiectele universului. Rezultatele observației. 3. Unitatea manifestării legilor fizice în Univers. 4. Diferența dintre materia vie și materie nevie.

Unitatea materială a lumii în care trăim se manifestă în primul rând în unitatea compoziției chimice a obiectelor Universului. De fapt, elementele tabelului periodic se găsesc în obiecte din spațiul profund. De exemplu, heliul a fost descoperit ca urmare a observațiilor spectrale ale Soarelui, iar apoi a fost găsit pe Pământ. Universul în epoca timpurie a evoluției sale a fost hidrogen-heliu. Formarea elementelor chimice mai grele (până la fier) ​​are loc numai în interiorul stelelor. Elementele mai grele decât fierul sunt sintetizate conform conceptelor moderne doar în timpul exploziilor de supernove care apar ca urmare a evoluției stelelor supermasive. Sistemele planetare par să se nască cu stele de a doua generație. Vârsta Soarelui nostru și a corpurilor sistemului solar este estimată la 4,5 miliarde de ani. Soarele este o stea de a doua generație. Elementele grele au intrat deja în compoziția norului de gaz-praf, din care s-au format stelele și planetele.

O altă dovadă a unității materiale a lumii este unitatea legilor naturii, confirmată de observații, manifestată în Univers. În special, proprietățile uniforme ale spațiu-timp în lumea observată sunt asociate, conform conceptelor moderne, cu îndeplinirea imuabilă a legilor de conservare a energiei, momentului, momentului unghiular. În cele din urmă, unitatea dialectică observată și interacțiunea principalelor tipuri de materie - materie, câmp, mărturisește unitatea materială a lumii. Unitatea lumii se manifestă și prin faptul că proprietățile lumii noastre sunt descrise de constantele lumii: constantele Boltzmann, Planck, gravitaționale, viteza luminii, care sunt incluse în legile fizice de bază.

Vii și nevii au o compoziție chimică similară. După cum sa menționat deja în § 39, o trăsătură caracteristică a moleculelor asociate cu viața este asimetria în ceea ce privește reflectarea oglinzii.

MESAJUL 1. Modele de bază în sistemul solar. Mișcarea, structura și compoziția chimică a corpurilor cerești. Analiza datelor din tabel. Distanțele din sistemul solar sunt măsurate cu o măsură specială - unitate astronomică... 1 a. e. = 149,6 milioane km. Aceasta este distanța medie de la Pământ la Soare. Raza Pământului este de 6378 km, masa Pământului este de 5,97 10 24 kg.

Surse de informare

1. Gurshtein A.A. Secretele eterne ale cerului / A. A. Gurshtein. - M .: Educație, 1991.
2. Dagayev M. M. Carte pentru lectură despre astronomie / M. M. Dagaev. - M .: Educație, 1980.

MESAJUL 2. Unitatea compoziției chimice a obiectelor Universului.

Surse de informare

1. Hawking S. De la Big Bang la găurile negre / S. Hawking. - M., 1990.
2. Dolgov A. D., Univers, viață, minte / A. D. Dolgov, Ya. B. Zel'dovich, I. S. Shklovsky. - M., 1987.
3. Substanta si antimateria in Univers // Natura. - 1982. - Nr. 8,

MESAJUL 3. Unitatea legilor fizice.

Surse de informare

1. Chernin A.D. Fizica timpului / A.D. Chernin. - M. 1987.
2. Novikov I.D., Gravitația găurilor negre / I.D. Novikov. - M., 1986.

MESAJUL 4. Materia vie și nevie. Chiralitatea biomoleculelor.

Surse de informare

1. Inas M.O. la natura vietuitoarelor: mecanisme si M. Inas. - M .. 1994.
2. Dokina R. Gena egoistă / R. Dawkins. - M însemnând /., 1993

Lumea materială este una. Unitatea compoziției chimice a obiectelor Universului mărturisește originea comună și legile generale ale evoluției. În întregul Univers observabil se respectă aceleași legi, dintre care cele mai importante sunt legile de conservare. Substanțele vii și cele nevii au în comun și diferite în ceea ce privește compoziția chimică și structura moleculară.

Toate corpurile numeroase, atât de natură vie, cât și neînsuflețite, constau din cele mai mici particule materiale - atomi ai diferitelor elemente chimice. Numărul acestor elemente chimice și unitatea lor sunt determinate de marea lege a naturii - legea periodică a lui D. I. Mendeleev. Dar apare o altă întrebare care necesită un răspuns. Din ce substanță, din ce elemente constau corpurile cerești, stelele și planetele? Este legea lui Mendeleev valabilă și pentru Univers? Da, este.

Multă vreme, oamenii au urmărit căderea pe pământ a „pietrelor cerești” - meteoriți. În vremuri trecute, astfel de pietre erau adesea adorate ca „mesageri ai zeilor”. În prezent știm că meteoriții sunt resturi de la alte corpuri cerești din Univers.

Desigur, este foarte interesant să aflăm din ce elemente chimice sunt făcute „pietrele cerești”. Numeroase analize ale meteoriților, atât de piatră, cât și de fier, au arătat că fragmentele de materie care ne cad din adâncurile Universului sunt compuse din aceleași elemente chimice pe care le unește tabelul periodic. Nu există un singur element nou necunoscut pe pământ în compoziția meteoriților. Compoziția corpurilor cerești incandescente - soarele și stelele - a fost acum determinată. Razele de lumină care veneau pe Pământ de la stelele îndepărtate au spus despre asta unui om.

La mijlocul secolului trecut, filosoful O. Comte, încercând să demonstreze că cunoștințele noastre despre natură sunt limitate, a dat următorul exemplu: o persoană nu va ști niciodată din ce sunt făcute stelele și soarele, care este temperatura acestora. Corpurile cerești sunt etc. La urma urmei, soarele și stelele sunt corpuri cerești încinse. Chiar dacă presupunem că în viitorul îndepărtat oamenii vor construi vehicule zburătoare interplanetare, totuși nu se vor putea apropia de suprafața soarelui și a stelelor, deoarece temperatura acestor corpuri cerești este foarte ridicată. Știința a respins argumentele false ale acestui filozof. La doar câțiva ani după această declarație a lui Comte, a fost descoperit un nou mod fructuos de a studia corpurile cerești - analiza spectrală.

Esența acestei metode, pe scurt, este următoarea: lumina albă pe care o observăm în viață, în anumite condiții, se descompune în raze colorate. Acest lucru poate fi verificat printr-o experiență foarte simplă. Așezați o bucată de sticlă în formă de pană pe calea fasciculului de lumină, așa-numita prismă triunghiulară. Trecând printr-o astfel de prismă, lumina își schimbă direcția rectilinie sau, după cum se spune, este refractată în ea și, în același timp, se descompune în razele sale colorate constitutive. Se formează așa-numitul spectru de raze colorate. Se obișnuiește să se distingă șapte culori în spectru: roșu, portocaliu, galben, verde, albastru, albastru și violet, trecând unul în celălalt. Acest fenomen se explică prin faptul că razele de culori diferite sunt refractate în moduri diferite într-o bucată de sticlă triedră - razele roșii sunt deviate mai puțin decât altele într-o prismă, mai mult decât toate celelalte raze sunt violete.

Studiind spectrele de lumină din diverse surse, oamenii de știință au descoperit o caracteristică remarcabilă a acestora. Lumina care provine din solide și lichide incandescente dă întotdeauna un spectru continuu, adică razele-benzi colorate se succed în ea și întotdeauna în aceeași ordine.

Se obține un spectru complet diferit dacă lumina este emisă de vaporii incandescenți ai unei substanțe. Acest spectru constă din linii subțiri colorate separate de dungi întunecate. Un astfel de spectru se numește spectru de linie.

Și acum se dovedește că fiecare element chimic are propriul spectru de linii, diferit de alții. De exemplu, vaporii de sodiu incandescenti dau un spectru format dintr-o linie galbena dubla; spectrul vaporilor elementului de litiu conține linii caracteristice - una roșie și una portocalie; vaporii de potasiu înroșiți arată două linii caracteristice - roșu și violet etc.

Descoperirea acestei caracteristici remarcabile - capacitatea substanțelor de a-și da propriul spectru de radiații, care este diferit de altele, atunci când sunt în stare de gaze incandescente - a stat la baza unei analize spectrale neobișnuit de sensibile *). Cu ajutorul acestei metode de cercetare, în primii ani de aplicare, au fost acoperite mai multe elemente chimice noi, necunoscute anterior (inclusiv galiul menționat anterior). Conținutul acestor elemente din pământ este foarte împrăștiat, prin urmare, ele au scăpat anterior atenției cercetătorului. Metoda de studiu spectral al corpurilor naturii a făcut posibilă detectarea milionimilor și miliardelor de gram de materie.

Fiecare nou corp simplu s-a făcut simțit printr-o nouă combinație de linii colorate în spectru, un nou spectru de linii. Studiul spectral al razelor de lumină care provin din corpurile cerești și a făcut posibilă determinarea din ce elemente sunt formate stelele.

Chiar înainte de descoperirea spectrelor de linii, s-a observat că spectrul razelor solare, care multă vreme a fost considerat continuu, nu este de fapt continuu, ci intersectat de multe linii subțiri întunecate.

Soluția acestor linii a fost găsită după descoperirea analizei spectrale. Se pare că în spectru se formează linii întunecate deoarece lumina pe drum trece prin perechi neluminoase ale unor elemente. Deci, de exemplu, dacă lumina trece prin vapori răciți de potasiu, atunci în spectrul continuu, în locurile în care sunt situate liniile colorate ale acestui element - roșu și violet - vor apărea, respectiv, două linii întunecate. Astfel de spectre, constând din linii întunecate pe un fundal de benzi colorate, sunt numite spectre de absorbție. Spectrele de absorbție și au ajutat la aflarea compoziției corpurilor cerești.

Studiul spectrului de absorbție al luminii solare a arătat că lumina soarelui trece prin vapori mai reci ai multor elemente chimice - fier, hidrogen, heliu, sodiu, calciu, siliciu și altele.

Unde sunt situate aceste perechi? Nu a fost greu să dau un răspuns. Se știe că în atmosfera Pământului nu există vapori ai tuturor acelor elemente despre care vorbește lumina soarelui. De asemenea, aceste elemente nu pot fi în spațiul interstelar și din acest motiv. Spectrele de absorbție ale luminii provenite de la diferite stele sunt diferite. Aceasta înseamnă că lumina diferitelor stele întâlnește diferite elemente chimice (sub formă de vapori răcoriți, neluminoși) în drumul său spre Pământ. Prin urmare, este clar că toate acele elemente chimice despre care vorbesc lumina soarelui și lumina stelelor sunt sub formă de vapori lângă Soare însuși, lângă stea însăși în straturile lor exterioare, mai reci. Elementele descoperite prin cercetare trebuie, așadar, incluse în compoziția acestor corpuri cerești.

Un studiu al spectrelor luminii solare a arătat că soarele are cel mai mult hidrogen, urmat de heliu. Acolo au fost descoperite multe alte elemente chimice (oxigen, calciu, fier, magneziu, sodiu etc.), dar în locul lor toate constituie o fracție foarte mică în comparație cu hidrogenul. Nu au fost găsite elemente chimice pe Soare, în afară de cele găsite pe Pământ. Acest lucru indică faptul că corpurile cerești sunt compuse din aceleași substanțe ca și Pământul. Dar pe diferite corpuri cerești, materia poate fi în stări foarte diferite.

Coroana din partea interioară este un nor extrem de rarefiat de particule luminoase, în principal particule de electricitate - electroni eliberați din straturile de dedesubt. Toate se mișcă rapid în direcții diferite, dar mai ales departe de Soare. Viteza lor este la fel de mare ca cea a gazului la temperaturi de până la un milion de grade. În partea exterioară a coroanei, ele sunt amestecate cu particule de praf care sunt transportate în spațiul interplanetar.

Astronomii au făcut multe pentru a studia diferite fenomene de pe Soare, în special în timpul unei eclipse totale de Soare. La urma urmei, acele câteva minute în care are loc o eclipsă totală de soare sunt cel mai bun timp pentru observarea coroanei solare, cromosferei, proeminențelor și multor alte fenomene care au loc pe Soare.

Studiul spectrelor corpurilor cerești cu o convingere de necontestat a dovedit unitatea materială a Universului. Numeroase spectre ale Soarelui, stele, nebuloase au arătat că niciunul dintre corpurile cerești nu are astfel de elemente care ne-ar fi necunoscute nouă, locuitorii Pământului, nu există elemente care să nu fie incluse în tabelul periodic al elementelor lui DI Mendeleev. . Deci, în prezent, peste 60 de elemente chimice au fost deja găsite pe Soare și toate ne sunt cunoscute din tabelul periodic.

Compoziția stelelor neutronice

Stelele cu neutroni sunt unele dintre cele mai interesante corpuri cerești din spațiu. În ciuda dimensiunilor lor extrem de mici (nu mai mult de 20 km în diametru), au o densitate incredibil de mare. Drept urmare, un vârf de materie din această stea va cântări mai mult de 500 de milioane de tone. Din cauza gravitației, electronii sunt împinși în protoni, transformându-se în neutroni, care a fost numele acestor stele.

Studiind stelele neutronice, fizicienii teoreticieni au dezvoltat modele ale comportamentului materiei în condiții de densitate mare. Rezultatul a fost ipoteza existenței unui lichid superfluid. Un lichid similar a fost creat în condiții de laborator. Proprietățile distinctive sunt capacitatea de a curge în sus și din containere închise ermetic.

Stelele neutronice se formează ca urmare a exploziilor supernovei și reprezintă etapa finală din viața unei stele. Ele constau dintr-un miez de neutroni și o crustă subțire de materie degenerată cu predominanța nucleelor ​​de fier și nichel. Dimensiunea unor astfel de corpuri cerești este foarte mică - aproximativ 20-30 de kilometri în diametru. Dar densitatea este extrem de mare.

Când au fost descoperite stelele neutronice, oamenii de știință au sugerat că materia din care sunt compuse nucleele lor poate intra într-o stare superfluid - în timp ce vâscozitatea sa devine zero și absența frecării permite substanței, de exemplu, să se infiltreze cu ușurință prin găuri înguste... Sub influența presiunii și temperaturii ridicate, au loc procese de formare a neutrinilor, contribuind la răcirea stelei. Una dintre proprietățile unor astfel de obiecte este schimbarea temperaturii lor și camp magnetic... Cu toate acestea, până de curând, toate aceste presupuneri existau doar în teorie și nu erau susținute de dovezi faptice.

În laboratoarele terestre, supraconductivitatea își pierde puterea la temperaturi peste 100-200C sub zero. Dar, cu presiune ridicată în interiorul unei stele neutronice, proprietățile sunt păstrate la un miliard de grade. Pentru a obține un lichid superfluid, heliul este răcit la o temperatură apropiată de zero absolut. Dar, în stelele neutronice, poate apărea la un miliard de grade, datorită faptului că particulele aflate la o asemenea temperatură se influențează reciproc cu ajutorul unor interacțiuni nucleare puternice. Ca rezultat, quarcii sunt menținuți în interiorul particulelor, în timp ce neutronii și protonii rămân în interiorul nucleului atomic. Multă vreme, oamenii de știință nu au putut determina valoarea temperatura critica, dar acum este cunoscut și variază de la 500 de milioane la un miliard de grade Celsius.

Deci, nucleul unei stele neutronice este format dintr-un lichid neutron superfluid, protoni degenerați și protoni supraconductori și stratul superior al crustei solide de fier. Inițial, temperatura este de aproximativ un miliard de grade, dar steaua se răcește destul de repede, pierzându-și luminozitatea. Dar, ele emit destul de puternic unde radio în direcția axei magnetice.

Astrofizicienii au observat recent că steaua Cassiopeia A se răcește rapid. Oamenii de știință au reușit să determine parametrii scăderii temperaturii, dar nu au avut suficiente date observaționale pentru a clarifica la ce temperatură are loc trecerea la o formă lichidă. Ulterior s-a dovedit că din 1999, când a fost descoperită Cassiopeia A, temperatura acesteia a scăzut cu 4%.

Compoziție chimică

„În ceea ce privește compoziția chimică, stelele, de regulă, sunt plasme de hidrogen și heliu. Restul elementelor sunt prezente sub formă de „contaminanți” relativ nesemnificativi. Compoziția chimică medie a straturilor exterioare ale unei stele arată astfel. Pentru 10 mii de atomi de hidrogen sunt 1000 de atomi de heliu, 5 atomi de oxigen, 2 atomi de azot, un atom de carbon, 0,3 atomi de fier.
Există stele cu un conținut crescut de unul sau altul element. De exemplu, sunt cunoscute stelele cu un conținut crescut de siliciu (stelele de siliciu), stelele cu mult fier (stelele de fier), manganul (manganul), carbonul (carbonul) etc.. Stelele cu compoziție anormală a elementelor sunt destul de diverse. La stele tinere, cum ar fi giganții roșii, a fost găsit un conținut crescut de elemente grele. Într-una dintre ele s-a găsit un conținut crescut de molibden, de 26 de ori mai mare decât conținutul său în Soare. În general, conținutul de elemente ai căror atomi au o masă mai mare decât cea a unui atom de heliu scade treptat pe măsură ce steaua îmbătrânește. În același timp, compoziția chimică a unei stele depinde și de locația stelei în galaxie. În vechile stele ale părții sferice a galaxiei sunt puțini atomi de elemente grele, iar în partea care formează un fel de „brațe” spiralate periferice ale galaxiei, iar în partea sa plată sunt stele relativ bogate în elemente grele. În aceste părți apar stele noi. Prin urmare, prezența elementelor grele poate fi asociată cu trăsăturile evoluției chimice care caracterizează viața unei stele.
Stelele de carbon sunt foarte interesante. Acestea sunt stele relativ cool - giganți și supergiganți. Temperaturile lor de suprafață sunt de obicei în intervalul 2500 - 6000C. La temperaturi peste 3500C, cu cantități egale de oxigen și carbon în atmosferă, majoritatea acestor elemente există sub formă de monoxid de carbon CO. Unele tipuri de stele se caracterizează printr-un conținut crescut de metale situate în aceeași coloană a tabelului periodic cu zirconiu; aceste stele conțin elementul instabil tehnețiu 4399Tc. Nucleele de tehnețiu ar putea fi formate din 98Mo ca urmare a captării unui neutron cu ejecția unui electron din nucleul de molibden sau în timpul fotoprocesului de la 97Mo. În orice caz, prezența unui nucleu instabil este o dovadă convingătoare a dezvoltării reacțiilor nucleare în stele.”

Ipoteze despre originea planetelor sistemului solar

Cosmogonia se ocupă de originea planetelor sistemului solar. Știința nu oferă un răspuns complet și cuprinzător la această întrebare. Nu este încă posibil să se verifice concluziile teoriilor moderne în raport cu orice alt sistem planetar. Să luăm în considerare cele mai cunoscute ipoteze cosmogonice.

Ipoteza Kant-Laplace. Kant a sugerat că sistemul solar a fost format dintr-un nor cosmic, sau „haos”. Formându-se din condensările apărute în nebuloasa primară, planetele s-au îndepărtat de aceasta și de Soare prin forțe centrifuge. Este interesant că Kant a expus aceste idei într-un tratat dedicat dovezii existenței lui Dumnezeu. Potrivit lui Kant, „Dumnezeu a pus în forțele naturii arta secretă de a se dezvolta independent din haos într-un univers perfect”. Astfel, pentru Kant, formarea planetelor s-a produs dintr-un nor rece de gaz și praf.

Ideea lui Kant a fost susținută de Laplace, însă, conform ipotezei sale, planetele s-au format ca urmare a separării inelelor gazoase de protosarele incandescent, a răcirii și condensării acestora. Inelele au fost împărțite în mai multe mase, care apoi au format planete diferite.

Această ipoteză se numește ipoteza nebulară (din latinescul nebuloasă - nebuloasă) a lui Kant-Laplace. Întrucât formarea inelelor și planetelor a avut loc în condiții de rotație a nebuloasei și de acțiunea forțelor centrifuge, această ipoteză este numită și rotațională (rotația latină - rotație).

Ipoteza blugilor. Ipoteza Kant-Laplace nu a putut explica faptul că momentul unghiular (momentul unghiular) al planetelor este de aproximativ 29 de ori mai mare decât momentul unghiular al Soarelui, iar acest lucru contrazice legea conservării momentului unghiular. Pentru a rezolva această contradicție au apărut așa-numitele „ipoteze catastrofale”, cărora le aparține ipoteza Jeans. Potrivit ei, o anumită stea a trecut lângă Soare și a provocat maree puternice pe ea, care au luat forma unor jeturi de gaz, din care s-au format ulterior planetele. Această ipoteză a condus la concluzia despre unicitatea sistemului solar.

Ipoteza lui O.Yu. Schmidt. Om de știință sovietic O. Yu. Schmidt (1891-1956) a sugerat că Soarele, care se învârte în jurul centrului galaxiei, ar putea capta materia cu un moment unghiular suficient. Calculele lui Schmidt, în special, au arătat că perioada inițială a revoluției Soarelui a fost foarte lungă, iar apoi ar fi trebuit să scadă la 20 de zile. În realitate, este egal cu 25 de zile, iar un astfel de meci este considerat bun.

Este de așteptat ca studiile suplimentare ale planetelor terestre și ale planetelor gigantice folosind stații spațiale fără pilot să arunce o lumină nouă asupra misterului formării sistemului solar.

Primele ipoteze cosmogonice

Aceste ipoteze au apărut mult mai devreme decât au devenit cunoscute multe legi importante ale sistemului solar. Semnificația primelor ipoteze cosmogonice a constat în primul rând în faptul că au încercat să explice originea corpurilor cerești ca urmare a natural proces, nu un act simultan al creației divine. În plus, unele ipoteze timpurii conțineau idei corecte despre originea corpurilor cerești. Aceasta a fost, de exemplu, ipoteza propusă de filozoful german I. Kant la mijlocul secolului al XVIII-lea. Kant a sugerat că sistemul solar a fost format dintr-un nor de praf.

Tabloul formării sistemului solar a fost conturat mai detaliat în ipoteza propusă la sfârșitul secolului al XVIII-lea. oameni de știință francezi P. Laplace. Laplace privea o nebuloasă mare, care se învârtea încet, cu gaz fierbinte rarefiat. Pe măsură ce nebuloasa s-a prăbușit, viteza de rotație a crescut, iar nebuloasa s-a prăbușit. Soarele s-a format din partea sa centrală. Pe măsură ce Soarele primar era comprimat, viteza unghiulară de rotație în jurul axei a crescut (în virtutea legii conservării momentului unghiular), iar inelele de gaz au început să se separe în planul ecuatorului Soarelui. Din sistemul concentric al acestor inele au apărut planetele.

Imaginea s-a dovedit a fi atât de clară încât pentru o perioadă foarte lungă de timp ipoteza lui Laplace a fost cea mai populară. Cu toate acestea, în secolul XX. Ipoteza lui Laplace a trebuit să fie abandonată, deoarece s-a dovedit că nu putea explica, de exemplu, distribuția momentului unghiular în sistemul solar.

Idei moderne despre originea planetelor

La prima vedere, ar putea părea că, în comparație cu problemele grandioase ale cosmologiei și cosmogoniei stelare, problema originii sistemului solar nu este foarte dificilă. De fapt, acesta nu este cazul. Problema originii planetelor este o problemă foarte complexă și încă departe de a fi rezolvată, dependentă în mare măsură de dezvoltarea nu numai a astronomiei, ci și a multor alte științe ale naturii (în primul rând științele Pământului). Faptul este că, în timp ce nu poți decât să explorezi singurul sistem planetarînconjurând soarele nostru. Cum arată sistemele mai tinere și mai vechi, probabil existente în jurul altor stele, nu se știe. Pentru a explica corect originea planetelor, este de asemenea necesar să știm cum s-au format Soarele și alte stele, deoarece sistemele planetare apar în jurul stelelor ca urmare a proceselor naturale de dezvoltare a materiei. Și totuși, în ciuda dificultăților, oamenii de știință sunt convinși că se va găsi explicația corectă. Este foarte important să știi cum a apărut planeta noastră dezvoltare ulterioară geofizică, geochimie, geologie și alte științe ale pământului.

Oamenii de știință din diferite țări studiază în prezent problemele cosmogoniei planetare.Oamenii de știință ruși au adus o contribuție semnificativă la formarea cosmogoniei planetare moderne. Deci, de exemplu, timp de o jumătate de secol problemele cosmogoniei planetare au fost tratate de către academician V.G. Fesenkov(1889-1972), subliniind mereu că trebuie să existe o strânsă legătură între procesul de formare a Soarelui și procesul de formare a planetelor. La începutul anilor 40. ipoteza cosmogonică a fost făcută de academician O. Yu. Schmidt(1891-1956).

Cele mai importante concluzii ale cosmogoniei planetare sunt următoarele:

a) Planetele s-au format ca rezultat al combinației de corpuri solide (reci) și particule care făceau parte din nebuloasa care înconjura odinioară Soarele. Această nebuloasă este adesea numită „Preplanetar” sau „Protoplanetar” nor. Se crede că soarele și norul protoplanetar s-au format simultanîntr-un singur proces, deși nu este încă clar cum a avut loc separarea părții nebuloasei, din care au apărut planetele, de „protosoare”.

Cele mai importante etape în formarea planetelor

b) Formarea planetelor a avut loc sub influența diverselor procese fizice... Consecinţă mecanic procesele au fost comprimarea (aplatizarea) nebuloasei în rotație, distanța acesteia față de protosare”, ciocnirea particulelor, mărirea lor etc. Temperatura substanței nebuloasei și starea în care se afla substanța s-au schimbat. Încetinirea rotației viitorului Soare s-ar putea datora camp magnetic, legând nebuloasa cu „protosoarea”. Interacțiunea radiației solare cu materia norului protoplanetar a dus la faptul că cel mai mult particule ușoare și numeroase s-a dovedit a fi departe de Soare (unde se află acum planetele gigantice). O teorie care ține cont de toate aceste procese face posibilă explicarea multor regularități din sistemul solar.

c) Sateliții planetelor (și, prin urmare, Luna noastră) au apărut, aparent, dintr-un roi de particule care înconjura planetele, adică, în cele din urmă, tot din materia nebuloasei protoplanetare. Centura de asteroizi a apărut acolo unde gravitația lui Jupiter a împiedicat formarea unei planete majore.

În acest fel, ideea principală a cosmogoniei planetare moderne se rezumă la faptul că planetele și sateliții lor s-au format din solide și particule reci.

Pământul ca planetă s-a format practic pe o perioadă de aproximativ 100 de milioane de ani și a fost, de asemenea, rece la început. Încălzirea ulterioară a Pământului a avut loc ca urmare a impactului unor corpuri mari (de dimensiunea asteroizilor), compresiei gravitaționale, dezintegrarii elementelor radioactive și a altor procese fizice. Treptat în proces diferențierea gravitațională a materiei(T. e. în procesul de separare a materiei, constând din elemente chimice grele și ușoare), elemente chimice grele (fier, nichel etc.) s-au concentrat în centrul Pământului, din care s-a format nucleul planetei noastre. Mantaua Pământului a apărut din elemente chimice mai ușoare și compușii acestora.

Siliciul și alte elemente chimice au devenit baza formării continentelor, iar cei mai ușori compuși chimici au format oceanele și atmosfera Pământului. Atmosfera pământului conținea inițial o mulțime de hidrogen, heliu și compuși care conțineau hidrogen precum metanul, amoniacul și vaporii de apă. În timp, hidrogenul și heliul s-au evaporat, iar odată cu apariția plantelor capabile să „expuleze” oxigen, atmosfera pământului a început să se îmbogățească cu oxigen, a cărui prezență este una dintre condițiile necesare existenței lumii animale.

Majoritatea oamenilor de știință cred că universul are 14 miliarde de ani. Teoria Big Bang este, de asemenea, considerată a fi dovedită, dar cauzele ei sunt încă descrise doar prin ipoteze. În special, una dintre teorii sugerează că cauza ar fi fost vibrațiile cuantelor în vid, iar conform teoriei corzilor, explozia a fost cauzată de influențe externe. În acest sens, o serie de cercetători au pus la îndoială unicitatea Universului, crezând că există mai multe sau chiar un număr infinit dintre ele, deoarece se formează în mod constant.

După Big Bang, universul a trecut printr-o etapă de expansiune rapidă. Se crede că la acea vreme problema cu care suntem obișnuiți nu exista încă. A apărut mai târziu din energia generată de Big Bang. Primele stele au apărut nu mai devreme de 500 de milioane de ani după Big Bang. Trebuie remarcat faptul că procesul de expansiune a Universului continuă până în zilele noastre.

În general, majoritatea proceselor globale ale Universului, de exemplu, expansiunea sa, vor avea un efect redus asupra vieții de pe Pământ în viitorul apropiat.

Compoziția universului

După cum subliniază oamenii de știință, principalul lucru în Univers este că este format din 75% din el. De asemenea, principalele din întreg spațiul înconjurător sunt heliul și carbonul. Cea mai mare parte a Universului este ocupată de așa-numita energie întunecată și materie întunecată, aceste substanțe au fost puțin studiate, iar ideile despre ele sunt în mare parte abstracte. Substanța obișnuită este de numai 5-10%.

Principala formă de organizare a materiei în Univers sunt stelele și planetele. Ele formează galaxii - clustere în care corpurile cerești experimentează atracție reciprocă și se influențează reciproc. Aceste sisteme diferă ca formă, de exemplu, Calea Lactee aparține galaxiilor spirale.

Galaxiile se unesc în grupuri, iar acestea, la rândul lor, în superclustere. Sistemul solar este situat în galaxia Calea Lactee, care, la rândul ei, aparține superclusterului Fecioarei. Trebuie remarcat faptul că Pământul nu este situat în centrul universului, dar nici la periferia universului.

Soarele este o stea relativ mică pe scara universului.

Pe lângă stele și planete, există și alte obiecte în Univers, cum ar fi cometele. Deși traiectoria lor este mai largă decât cea a planetelor, ele se mișcă totuși pe orbita lor. De exemplu, cometa Halley zboară aproape de Soare la fiecare 76 de ani. O altă categorie binecunoscută de obiecte spațiale sunt asteroizii. Sunt mai mici decât planetele și nu au atmosferă. Asteroizii pot reprezenta un risc real pentru Pământ – unii oameni de știință cred că dispariția dinozaurilor și alte modificări ale florei și faunei din acea perioadă ar putea fi asociate cu ciocnirea Pământului cu acest corp ceresc.