1.2 วิวัฒนาการของจักรวาล กระบวนการก่อตัวของสสาร

มีอีกช่วงเวลาหนึ่งที่พิเศษในระหว่างกระบวนการทางกายภาพในจักรวาลที่กำลังขยายตัวหลังบิ๊กแบง อิเล็กตรอนและโพซิตรอนที่ผลิตขึ้นที่อุณหภูมิสูงเนื่องจากการชนกันของอนุภาคพลังงานสูง จะหยุดสร้างเมื่ออุณหภูมิลดลงถึงหลายพันล้านองศา พลังงานของอนุภาคที่ชนกันนั้นไม่เพียงพอสำหรับการก่อตัว อิเล็กตรอนและโพซิตรอนที่มีอยู่จะทำลายล้างและโฟตอนจะก่อตัวขึ้น ดังนั้นจำนวนโฟตอนจึงเพิ่มขึ้น หลังจากผ่านไประยะหนึ่ง กระบวนการทำลายล้างก็สิ้นสุดลง ดังนั้น เมื่อสิ้นสุดช่วงที่สองของ 5 นาที กระบวนการในจักรวาลยุคแรกสุดร้อนแรงก็สิ้นสุดลง อุณหภูมิลดลงต่ำกว่าหนึ่งพันล้านองศา จักรวาลหยุดร้อน ดังนั้นช่วงเวลาของกระบวนการที่แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจึงเริ่มต้นขึ้นซึ่งกินเวลาสามแสนปี

ขณะนี้ยังไม่มีอะตอม สารของจักรวาลคือพลาสมา นั่นคือนิวเคลียสเปลือยบางตัวที่ไม่มีอิเล็กตรอนโคจรอยู่ พลาสมานี้ "อัดแน่น" ด้วยโฟตอน ดังนั้นจึงเรียกว่าโฟโตนิกพลาสมา ทึบแสงกับโฟตอน แสงจากแรงกดทำให้เกิดการสั่นสะเทือนเพียงเล็กน้อย ทำให้เกิด "เสียงโฟตอน" ตัวนำหลักของทุกสิ่งที่เกิดขึ้นในจักรวาลที่กำลังขยายตัวทั้งสามช่วงคืออุณหภูมิ เอกภพไม่เพียงแต่ขยายตัว แต่ในขณะเดียวกัน (หรือมากกว่านั้น) ก็เย็นตัวลง เมื่ออุณหภูมิลดลงถึงสี่พันองศา การก้าวกระโดดอีกครั้งเกิดขึ้นในธรรมชาติของกระบวนการ: อะตอมที่เป็นกลางเริ่มก่อตัว พลาสม่าหยุดที่จะแตกตัวเป็นไอออนอย่างสมบูรณ์ จำนวนอะตอมที่เป็นกลางเพิ่มขึ้น พวกมันเกิดขึ้นจากการเปรอะเปื้อนของนิวเคลียสของไฮโดรเจนและฮีเลียมที่มีอยู่ในพลาสมาด้วยอิเล็กตรอน นี่คือลักษณะที่ไฮโดรเจนและฮีเลียมเป็นกลางปรากฏในจักรวาลที่กำลังขยายตัว เมื่อพลาสมาเริ่มกลายเป็นก๊าซที่เป็นกลาง โฟตอนก็โปร่งใส ในเวลานี้ สามแสนปีหลังจากบิ๊กแบง โฟตอนหนีจากการถูกจองจำที่ยาวนาน (เรียกว่ายุคของโฟโตนิกพลาสม่า) และรีบเข้าไปในมุมที่ห่างไกลที่สุดของจักรวาล การเปลี่ยนแปลงเชิงคุณภาพเหล่านี้มีผลที่ตามมามากมาย เห็นได้ชัดว่าสิ่งสำคัญของพวกเขาคือพลาสมาที่เป็นเนื้อเดียวกันก่อนหน้านี้ซึ่งตอนนี้เปลี่ยนเป็นก๊าซที่เป็นกลางสามารถรวมตัวกันเป็นก้อนได้ และนี่คือก้าวแรกสู่การก่อตัวของดาราจักรและวัตถุท้องฟ้าทั้งหมดโดยทั่วไป เหตุใดจึงไม่เกิดขึ้นในพลาสมา เนื่องจากก้อนพลาสม่าที่ก่อตัวขึ้นนั้นกักโฟตอนไว้ภายในตัวมันเอง ซึ่งออกแรงกดมหาศาลจากภายในและทำลายโฟตอน ก้อนไม่ได้เติบโตต่อไป แต่ในทางกลับกันก็ทรุดตัวลง พลาสมากลายเป็นเนื้อเดียวกันอีกครั้ง แต่เมื่อโฟตอนถูกปลดปล่อยออกมา เหมือนกับไอน้ำจากบอลลูนที่ระเบิด ไม่มีอะไรมาขวางกั้นสิ่งที่เป็นกลางจากการรวมตัวกันเป็นก้อน

อย่างแรกเลย มีคำถามตามธรรมชาติเกิดขึ้น เราจะรู้ได้อย่างไรว่าจักรวาลกำลังขยายตัว สิ่งนี้ไม่ชัดเจน ตรงกันข้าม ในทุกยุคทุกสมัย เชื่อกันว่าจักรวาลอยู่กับที่ นั่นคือเมื่อถูกปล่อยออก เหมือนนาฬิกา และสิ่งสำคัญคือต้องค้นหาว่ากลไกของนาฬิกานี้ทำงานอย่างไร แต่ปรากฎว่ากลไกของจักรวาลเปลี่ยนแปลงไปตามกาลเวลา จักรวาลพัฒนา วิวัฒนาการ กล่าวคือ มันไม่นิ่ง คนแรกที่นึกถึงเรื่องนี้คือนักฟิสิกส์ชาวโซเวียต A. Fridman ซึ่งทำงานใน Petrograd ในปี 1920 เขาแก้สมการทางคณิตศาสตร์ของทฤษฎีความโน้มถ่วงโดย A. Einstein อย่างเคร่งครัดและกำหนดว่าจักรวาลไม่สามารถหยุดนิ่งได้ จักรวาลจะต้องเปลี่ยนแปลงและพัฒนาอยู่ตลอดเวลา หากเรายอมรับความนิ่งของมัน จากนั้นภายใต้การกระทำของแรงดึงดูด มันก็จะค่อยๆ หดตัวลง การบีบอัดภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วงสามารถขัดขวางโดยแรงที่เกิดจากการเคลื่อนที่เป็นวงกลมของวัตถุในวงโคจรของมัน เช่นเดียวกับในระบบสุริยะ ในดาราจักรวงรี ปฏิกิริยาอีกอย่างหนึ่งมีผลบังคับใช้ นั่นคือ การเคลื่อนที่ของวัตถุตามวงโคจรที่ยาวมาก สำหรับจักรวาลทั้งหมดนั้น ไม่มีคำอธิบายใดหรือคำอธิบายอื่นใดที่เป็นไปไม่ได้ เนื่องจากเพื่อให้สมดุลกับการกระทำของแรงโน้มถ่วง มันจะต้องเร่งความเร็วให้เกินความเร็วแสง และนี่เป็นสิ่งต้องห้ามโดยกฎแห่งฟิสิกส์ ปรากฎว่าไม่มีสิ่งใดที่จะสร้างสมดุลให้กับแรงโน้มถ่วงในจักรวาลด้วย

ก. ไอน์สไตน์ยังจัดการกับปัญหานี้และพบทางออกในข้อเท็จจริงที่ว่าเขาแก้ไขสมการของทฤษฎีความโน้มถ่วง ในลักษณะที่แรงดึงดูดสมดุลโดยแรงผลักบางอย่างที่เขาแนะนำ ซึ่งตาม ข้อสันนิษฐานของเขาควรกระทำระหว่างวัตถุทั้งหมดในจักรวาล (พร้อมกับแรงดึงดูด ). ดังนั้นเขาจึงได้รับคำตอบทางสถิติที่อธิบายจักรวาลที่อยู่กับที่อย่างผิดกฎหมาย เขาตีพิมพ์คำตอบของงานของฟรีดแมนซึ่งตีพิมพ์เมื่อปลายเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2465 ใน "วารสารทางกายภาพ" ของเยอรมันในที่เดียวกันซึ่งเขาระบุว่าเขาพบข้อผิดพลาดในการคำนวณของ A. ฟรีดแมนและการแก้ปัญหาที่ถูกต้องทำให้จักรวาลอยู่กับที่ . เกือบหนึ่งปีให้หลัง (ในเดือนพฤษภาคม พ.ศ. 2466)

A. Einstein สามารถโน้มน้าว A. ฟรีดแมนถึงความถูกต้องได้ และเขายอมรับอย่างเปิดเผย

ในกระบวนการสร้างสสารในจักรวาล นิวตริโนมีบทบาทสำคัญ ในระยะแรก (ในวินาทีแรกหลังการระเบิด) นิวตริโนจะปรับความหนาแน่นของสสารในจักรวาลให้สม่ำเสมอ สิ่งนี้เป็นไปได้เพราะนิวตริโนมีพลังงานสูง (ความเร็วใกล้เคียงกับความเร็วแสง) แต่การทำให้เท่ากันของความหนาแน่นของสสารนั้นเกิดขึ้นเฉพาะในสเกลเชิงพื้นที่ขนาดเล็กเท่านั้น (ตามแนวคิดของจักรวาล) อย่างไรก็ตาม เมื่อเวลาผ่านไป เนื่องจากการขยายตัวของจักรวาล นิวตริโนสูญเสียพลังงานไป ประมาณ 300 ปีแสงหลังจากการเริ่มต้นของการขยายตัว นิวตริโนที่ตกลงไปในความหนาแน่นที่หนาแน่นขึ้น (ก้อนเนื้อ) จะไม่สามารถหลุดออกจากมันได้อีกต่อไป พวกมันไม่มีพลังงานเพียงพอสำหรับสิ่งนี้ พวกเขาไม่ได้ป้องกันการก่อตัวของความไม่เท่าเทียมกันในเนื้อหาของจักรวาลอีกต่อไป

วิวัฒนาการของดวงดาว

2.1 การเกิดดาวจากแก๊ส

หนึ่งในสมมติฐานสันนิษฐานว่าดาวฤกษ์ก่อตัวขึ้นจากสสารก๊าซ ซึ่งเป็นสสารก๊าซที่ยังคงพบเห็นในดาราจักร เริ่มจากช่วงเวลาที่มวลและความหนาแน่นของสารที่เป็นแก๊สถึงค่าวิกฤตที่แน่นอน สารที่เป็นแก๊สจะเริ่มหดตัวและข้นขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงดึงดูดของมันเอง ในกรณีนี้จะเกิดก้อนแก๊สเย็นขึ้นก่อน แต่การอัดยังคงดำเนินต่อไป และอุณหภูมิของลูกบอลแก๊สก็สูงขึ้น พลังงานศักย์ของอนุภาคในสนามโน้มถ่วงของทรงกลมก๊าซจะน้อยลงเมื่อเข้าใกล้ศูนย์กลาง ส่วนหนึ่งของพลังงานศักย์จะถูกแปลงเป็นพลังงานความร้อน

จากนั้นลูกแก๊สจะร้อนขึ้นและปล่อยพลังงานความร้อนผ่านการแผ่รังสีจากชั้นผิว ดังนั้นในชั้นพื้นผิวจะเย็นลงก่อนแล้วจึงเย็นลงในชั้นที่ลึกกว่า หากไม่มีแหล่งพลังงานใหม่ปรากฏในลูกบอลก๊าซ (ดาวฤกษ์) กระบวนการบีบอัดจะนำไปสู่การหายตัวไปของพลังงานและการสูญพันธุ์ของดาวฤกษ์อย่างรวดเร็ว พลังงานทั้งหมดจะถูกพาออกไปโดยรังสี แต่ในความเป็นจริง กระบวนการนี้ซับซ้อนกว่า อันเป็นผลมาจากการบีบอัด บริเวณตอนกลางของดาวฤกษ์ได้รับความร้อนจนถึงอุณหภูมิที่สูงมาก พวกมันอยู่ลึกมาก ดังนั้นจึงแทบไม่ได้รับอิทธิพลจากความเย็น ซึ่งเกิดจากการแผ่รังสีจากชั้นผิว เมื่ออุณหภูมิของภาคกลางสูงถึงหลายล้านองศา ปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ก็เริ่มขึ้น พวกมันมาพร้อมกับการปล่อยพลังงานจำนวนมาก

ดังนั้นช่วงแรกของการเกิดดาวจึงเป็นช่วงหดตัว จะคงอยู่จนกระทั่งปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์เริ่มเกิดขึ้นที่บริเวณภาคกลางของดาวฤกษ์ ในช่วงระยะเวลาการหดตัว อุณหภูมิของดาวจะสูงขึ้น ดังนั้นประเภทสเปกตรัมของดาวจึงกลายเป็นก่อนหน้า ในส่วนของความส่องสว่างของดาวฤกษ์นั้น ในช่วงระยะเวลาของการบีบอัด การเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิพื้นผิวจะเอื้ออำนวยได้ ตลอดจนความโปร่งใสของวัตถุที่ร้อนขึ้นด้วย ดังนั้นการแผ่รังสีจากชั้นที่ลึกและร้อนกว่าจะออกจากดาวโดยตรง แต่กลไกย้อนกลับก็ใช้งานได้เช่นกัน การลดรัศมีของดาวจะทำให้ความส่องสว่างลดลง ผู้เชี่ยวชาญได้ประเมินการกระทำที่รวมกันของกลไกทั้งหมดและได้ข้อสรุปว่าในช่วงระยะเวลาการหดตัวของดาวฤกษ์ ความส่องสว่างของดาวฤกษ์ยังคงเพิ่มขึ้นเล็กน้อย นั่นคือเหตุผลที่ในสเปกตรัม - แผนภาพความส่องสว่าง วิวัฒนาการในช่วงระยะเวลาการบีบอัดดำเนินไปตามเส้นที่วิ่งจากขวาไปซ้ายและสูงขึ้นเล็กน้อย แสดงในรูปที่ 17 ความแตกต่างของเส้นวิวัฒนาการบนแผนภาพนั้นพิจารณาจากความแตกต่างของมวลของเมฆก๊าซที่เกิดจากดาวฤกษ์ ยิ่งมวลมาก ความส่องสว่างยิ่งมาก เส้นวิวัฒนาการยิ่งสูงบนแผนภาพ

เมื่อระยะเวลาการบีบอัดสิ้นสุดลงและปฏิกิริยาอุณหภูมิเริ่มเกิดขึ้นภายในดาวฤกษ์ ดาวทั้งหมดจะปรากฏบนลำดับหลักของสเปกตรัม - แผนภาพความส่องสว่าง ในปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ ไฮโดรเจนจะถูกแปลงเป็นฮีเลียม ในกรณีนี้ โปรตอนสี่ตัว (สี่นิวเคลียสของอะตอมไฮโดรเจน) ก่อให้เกิดนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม มวลส่วนเกินที่ได้จะถูกแปลงเป็นพลังงาน: ประมาณ 0.007 ของมวลของสารจะถูกแปลงเป็นพลังงานรังสีในระหว่างปฏิกิริยานี้

การหดตัวของดาวฤกษ์หยุดลงเนื่องจากพลังงานมาจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ ซึ่งต่อต้านการหดตัว มันชดเชยการใช้พลังงานของรังสี ตราบใดที่ทุกอย่างดำเนินไปในลักษณะนี้ ดาวฤกษ์จะคงลักษณะทางกายภาพพื้นฐานของมันให้คงที่ เช่น รัศมี อุณหภูมิ ความส่องสว่าง มันจะยังคงอยู่ในสเปกตรัม - แผนภาพความส่องสว่างบนบรรทัดลำดับหลัก แต่เมื่อผ่านไประยะหนึ่ง ไฮโดรเจนในใจกลางดาวจะหมดลง เป็นผลให้รัศมีของดาวควรเพิ่มขึ้นและอุณหภูมิของดาวควรลดลง ในกรณีนี้ความส่องสว่างจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อย ซึ่งหมายความว่าดาวจะเริ่มเปลี่ยนจากลำดับหลักไปทางขวาและขึ้น อัตราการกระจัดนี้ขึ้นอยู่กับอัตราการเผาไหม้ของไฮโดรเจน ซึ่งจะขึ้นอยู่กับอุณหภูมิอย่างมาก อัตราของปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์เป็นสัดส่วนโดยประมาณกับกำลังอุณหภูมิที่ 15! ดังนั้นดาวที่มีอุณหภูมิสูงกว่าในบริเวณภาคกลางจึงปล่อยให้ลำดับหลักเร็วขึ้นและเคลื่อนที่เร็วขึ้นไปทางขวาและบนแผนภาพเร็วขึ้น ในทางกลับกัน อุณหภูมิของภาคกลางจะสูงกว่าสำหรับดาวฤกษ์ที่มีมวลมาก ดาวเหล่านี้มีสนามโน้มถ่วงรุนแรงและมีพลังงานโน้มถ่วงสูงกว่า มันคือพลังงานที่แปลงเป็นพลังงานความร้อนระหว่างการบีบอัด

ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ดาวฤกษ์มวลมากและความส่องสว่างสูงจึงปล่อยให้ลำดับหลักไปทางขวาและขึ้นเร็วขึ้น ในเวลาเดียวกัน พวกมันเคลื่อนที่ไปในทิศทางของส่วนของแผนภาพที่กิ่งก้านของยักษ์ตั้งอยู่ รูปที่ 1 แสดงว่าดาวฤกษ์มวลสูง ดังนั้น ความส่องสว่างสูงวิวัฒนาการเร็วขึ้น กลายเป็นดาวยักษ์แดง เมื่อดาวที่มีมวลต่ำกว่านั้นอยู่ห่างจากเส้นซีเควนหลักเพียงเล็กน้อย

รูปที่ 1 การกระจัดของดาวบนสเปกตรัม - แผนภาพความส่องสว่างหลังจากการหมดสิ้นของไฮโดรเจนในพื้นที่ภาคกลาง

ช่วงเวลานั้นมาถึงเมื่อไฮโดรเจนทั้งหมดในดาวยักษ์หมดไฟ ในการทำเช่นนั้นพวกเขาจะไปถึงขั้นของยักษ์แดง จากนั้นการหดตัวของแกนกลางซึ่งประกอบด้วยฮีเลียมจะทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้นอีก เพิ่มขึ้นเป็นมูลค่ากว่า 100 ล้านองศา จากนั้นปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ใหม่ก็เริ่มต้นขึ้น ซึ่งเป็นผลมาจากการที่นิวเคลียสของอะตอมคาร์บอนเกิดขึ้นจากนิวเคลียสสามอะตอมของฮีเลียม และปฏิกิริยานี้มาพร้อมกับการสูญเสียมวลและการปลดปล่อยพลังงานรังสี ส่งผลให้อุณหภูมิของดาวเพิ่มขึ้น ดาวฤกษ์เริ่มการเคลื่อนไหวครั้งใหม่บนสเปกตรัม - แผนภาพความส่องสว่าง

A.G. Ivanov

ธรณีวิทยา

บันทึกบรรยาย

สำนักพิมพ์

วิจัยแห่งชาติระดับดัด

มหาวิทยาลัยโปลีเทคนิค

ส่วนที่ 1 (สมัย 1). ธรณีวิทยาและความสัมพันธ์กับวิทยาศาสตร์อื่นๆ

การบรรยาย 1. บทนำ

คำถามบรรยาย:

1. ความเชื่อมโยงของธรณีวิทยาและหินวิทยากับศาสตร์อื่นๆ

2. เรื่องสั้นธรณีวิทยาและหินวิทยา

ธรณีวิทยา -วิทยาศาสตร์โลก (กรีก Ge - Earth, โลโก้ - การสอน) ในอดีตที่ผ่านมา จนถึงปลายศตวรรษที่ 19 ธรณีวิทยาเป็นตัวแทนของวิทยาศาสตร์ที่เป็นหนึ่งเดียวของการกำเนิดโลกและเปลือกนอกที่แข็งของมัน องค์ประกอบ การพัฒนาทางประวัติศาสตร์ โครงสร้างภายใน และ โลกอินทรีย์... ความสนใจอย่างมากในโลกที่เกี่ยวข้องกับความต้องการในการค้นหาวัตถุดิบสำหรับอุตสาหกรรมที่เจริญรุ่งเรือง นำไปสู่การเติบโตอย่างรวดเร็วของความรู้ทางธรณีวิทยา ในธรณีวิทยา ส่วนที่เกี่ยวกับองค์ประกอบของโลก ประวัติความเป็นมา ความโล่งใจ โลกอินทรีย์ และอื่นๆ เริ่มแยกออกจากกัน จากนั้นจึงเปลี่ยนเป็นวิทยาศาสตร์อิสระ ลองรายการวิทยาศาสตร์เหล่านี้

วิทยา -ศาสตร์แห่งองค์ประกอบ โครงสร้าง พื้นผิว และที่มาของหินตะกอน วิทยาหินร่วมสมัยประกอบด้วยสามส่วน อันแรกครอบคลุมวิธีการและเทคนิคของภาคสนามและ การวิจัยในห้องปฏิบัติการ... ประการที่สอง ศึกษาองค์ประกอบแร่และเคมี โครงสร้างและพื้นผิวของหินในขอบเขตของ petrography ของหินตะกอน ส่วนที่สาม เชิงตะกอน วิเคราะห์หลักสูตรทั่วไปและความสม่ำเสมอของกระบวนการตะกอน

ธรณีเคมี -วิทยาศาสตร์ขององค์ประกอบทางเคมีของโลกกฎของความอุดมสมบูรณ์และการกระจายขององค์ประกอบทางเคมีในนั้นและการย้ายถิ่น

แร่วิทยา -ศาสตร์แห่งแร่ธาตุ สารประกอบทางเคมีของธาตุที่เป็นพื้นฐานของเปลือกแข็งของโลก

ผลึกศาสตร์- ศาสตร์แห่งแร่รูปผลึก วิทยาศาสตร์นี้เชื่อมโยงกับแร่วิทยาอย่างแยกไม่ออก

ปิโตรกราฟ -วิทยาศาสตร์ที่ศึกษาหินที่เกิดขึ้นในกระบวนการทางธรณีวิทยาภายในโลก

ธรณีฟิสิกส์ -ศาสตร์แห่งคุณสมบัติทางกายภาพของโลกและสารที่ประกอบด้วย

ธรณีวิทยาวิศวกรรม -สาขาธรณีวิทยากำลังศึกษา คุณสมบัติทางกายภาพหินที่เกี่ยวข้องกับวิศวกรรมมนุษย์

ธรณีวิทยาแร่ -ส่วนหนึ่งของธรณีวิทยาที่ศึกษาสภาพการก่อตัวและรูปแบบการกระจายตัวของแหล่งแร่

อุทกธรณีวิทยา -ศาสตร์แห่งน้ำบาดาล คุณภาพ การกระจาย การเคลื่อนที่ และสถานที่ที่สามารถสกัดได้

ธรณีสัณฐาน -ศาสตร์ของโครงสร้าง การเคลื่อนที่ของความผิดปกติ และการพัฒนาของเปลือกนอกแข็งของโลกที่เกี่ยวข้องกับการพัฒนาโดยรวม

ธรณีวิทยาโครงสร้าง -วิทยาศาสตร์ของรูปแบบการเกิดขึ้นของการทำเหมือง สาเหตุของการเกิดขึ้น และประวัติของการพัฒนา

บรรพชีวินวิทยา -สัตว์เรียนวิทยาศาสตร์และ ผักโลกยุคทางธรณีวิทยาที่ผ่านมา

วิทยาศาสตร์ทางธรณีวิทยาทั้งหมดเหล่านี้มีความเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับวิทยาศาสตร์ธรรมชาติ - เคมี ฟิสิกส์ ชีววิทยาและคณิตศาสตร์

ประวัติโดยย่อของธรณีวิทยา

ประวัติศาสตร์ธรณีวิทยาที่มีอายุหลายศตวรรษเริ่มต้นจากรูปร่างหน้าตาของมนุษย์

แนวความคิดแรกของธรณีวิทยาเกิดขึ้นในสมัยโบราณตั้งแต่ครั้งแรกที่คนหยิบหินขึ้นมาทำขวานหินก้อนแรกเคล็ดลับสำหรับอาวุธขว้าง ...

แม้ว่าธรณีวิทยาจะอยู่ที่จุดเริ่มต้นของเส้นทาง แต่ก็มีการกำหนดทิศทางในมุมมองเกี่ยวกับการพัฒนาของโลกแล้ว

1. ภัยพิบัติ- ระบบการมองตามที่การพัฒนาของโลกเป็นชุดของหายนะ. สิ่งเหล่านี้คือการปะทุของภูเขาไฟ แผ่นดินไหว อุกกาบาตที่ตกลงมา น้ำท่วม ทั้งหมดนี้เป็นเหตุการณ์หลักที่เปลี่ยนโฉมหน้าของโลก

2. ดาวเนปจูน- (ดาวเนปจูน - เทพเจ้าแห่งท้องทะเลของชาวกรีกโบราณ) - หลักคำสอนที่ทุกสิ่งบนโลกเกิดขึ้นจากน้ำ

3. พลูโตนิสม์- (ดาวพลูโตในเทพปกรณัมกรีกคือเทพเจ้าแห่งยมโลก) - ทิศทางในมุมมองเกี่ยวกับการพัฒนาของโลก ซึ่งเกี่ยวข้องเฉพาะกับลำไส้ของมันเท่านั้น

อย่างไรก็ตาม เวลาของการเกิดขึ้นของธรณีวิทยาในฐานะวิทยาศาสตร์ถือเป็นช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 18 ซึ่งเป็นช่วงเวลาของการเกิดขึ้นและการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมเหมืองแร่

ในรัสเซียสิ่งนี้สะท้อนให้เห็นในการสะสมความรู้ทางธรณีวิทยาอย่างเข้มข้นของมูลค่าที่ใช้กับเงินฝากของแร่เหล็กและแร่ทองแดงเงินฝากตะกั่วเงินในเทือกเขาอูราลอัลไตและทรานส์ไบคาเลียกำมะถันพื้นเมืองในยูเครนหินสีในเทือกเขาอูราล

ผู้ก่อตั้งความรู้ทางธรณีวิทยาทั่วไปในรัสเซียคือ M. Lomonosov และในยุโรปตะวันตก - D. Getton และ A.G. แวร์เนอร์.

M. Lomonosov ความรู้ทั่วไปที่กระจัดกระจายของแร่วิทยา การขุด ฟิสิกส์และเคมี ปรากฏการณ์ทางธรรมชาตินำเสนอแนวคิดเกี่ยวกับการก่อตัวของพื้นผิวโลกอันเนื่องมาจากการทำงานร่วมกันของกองกำลังภายในและภายนอกคำนวณความหนาของเปลือกโลกอธิบายที่มาของแร่ธาตุและหิน

การสังเกตซากดึกดำบรรพ์ในคอลเล็กชั่นที่ได้รับจากอาณาเขตของยุโรปรัสเซียทำให้สามารถวางรากฐานสำหรับวิธีการของความเป็นจริงได้ (ปรากฏการณ์ทั้งหมดในอดีตดำเนินไปในลักษณะเดียวกับที่ปรากฏการณ์ที่คล้ายกันดำเนินไปในขณะนี้) "บนชั้นของ โลก." ในงานนี้ เขาได้วางแนวคิดพื้นฐานของทฤษฎีวิวัฒนาการ ซึ่งต่อมาได้รับการพัฒนาโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษ C. Lyell M. Lomonosov ผู้ยิ่งใหญ่พร้อมกับผลงานของเขาได้วางรากฐานสำหรับหลักคำสอนทางธรณีวิทยาซึ่งการสร้างวิทยาศาสตร์ทางธรณีวิทยาในเวลาต่อมา

เป็นครั้งแรกที่งานวิจัยทางวิชาการได้เน้นย้ำบทบาทหลักในการระมัดระวัง งานวิจัยภาคสนาม.ดังนั้น ข้อพิพาทเกี่ยวกับสาเหตุที่แท้จริงของกระบวนการทางธรณีวิทยาจึงถูกยุติลงโดยชอบ "ผู้มีพลูโตนิสต์" ในการปฏิเสธความคิดของ "ภัยพิบัติ" นักธรณีวิทยาวิวัฒนาการในช่วงเปลี่ยนศตวรรษที่ 18-19 ได้ปูทางสำหรับการพัฒนาธรณีวิทยาทางประวัติศาสตร์และพลวัต

นักวิชาการชาวรัสเซีย พัลลาส, แซกซอน เอ.จี. เวอร์เนอร์ นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมัน แอล. บุช ชาวอังกฤษ R.I. เมอร์ชิสันเป็นผลมาจากการรวบรวมและวิเคราะห์วัสดุจำนวนมากภายในปี พ.ศ. 2393 ได้สร้างข้อกำหนดเบื้องต้นสำหรับการเกิดขึ้นของวิทยาศาสตร์ จีโอเทคโทนิกส์หลักคำสอนของ geosynclines "มือถือ" และแพลตฟอร์ม "เสถียร" ได้รับการพัฒนาในขณะนั้นโดย J. Hall, J. Dan, A.P. Karpinsky และอื่น ๆ

ในขณะเดียวกัน วิธีการทางฟิสิกส์ ทัศนศาสตร์ และคณิตศาสตร์ก็ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านธรณีวิทยา

G. Sorby และ G. Rosenbusch ใช้กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงเพื่อศึกษาหิน อี.เอส. Fedorov ได้คิดค้นโต๊ะวัดสากล คุณสมบัติทางแสงแร่ธาตุ D. Pratt และ J. Erie เป็นผู้บุกเบิกการใช้ข้อมูลธรณีฟิสิกส์ พวกเขาพัฒนาทฤษฎี isostasy(1855) ตามที่ เปลือกโลกอยู่ในสมดุลแรงโน้มถ่วงแทบทุกที่

ความก้าวหน้าในการทำแผนที่ทางธรณีวิทยาในช่วงครึ่งหลังของศตวรรษที่ 19 ได้สร้างเงื่อนไขเบื้องต้นสำหรับการสรุปทางธรณีวิทยาสำหรับแต่ละภูมิภาค ประเทศ และทวีป ในปี พ.ศ. 2418 ได้มีการจัดตั้งองค์กรธรณีวิทยาระหว่างประเทศ (International Geological Congress - IGC) ซึ่งได้มีการหารือเกี่ยวกับผลการวิจัยทางธรณีวิทยาในการประชุมหลักการของความร่วมมือระหว่างประเทศในการรวมแผนที่ทางธรณีวิทยาการตั้งชื่อของหิน stratigraphic แผนกต่างๆ ฯลฯ ได้รับการพัฒนา

ในรัสเซียในปี พ.ศ. 2425 คณะกรรมการธรณีวิทยาได้จัดตั้งขึ้นเพื่อวางแผนและกำกับดูแลการวิจัยทางธรณีวิทยาในอาณาเขตของรัสเซีย คณะกรรมการชุดนี้นำโดยเอ.พี. คาร์พินสกี้

การวิจัยในเอเชียกลางมีความสัมพันธ์กับชื่อ I. Mushketov วีเอ Obruchev ศึกษาเอเชียกลางและไซบีเรียตะวันออก นักวิทยาศาสตร์ที่มีชื่อเสียงเช่น A.E. Fersman และ V.I. เวอร์นาดสกี้

ผลงานของ ไอ.เอ็ม. กุบกิน. พวกเขาให้การประเมินศักยภาพของน้ำมันและก๊าซในเชิงบวก คอเคซัสเหนือ, ภูมิภาคอูราล-โวลก้า และไซบีเรียตะวันตก

การประชุมทางธรณีวิทยาระหว่างประเทศในปี 2480 และ 2527 ในสหภาพโซเวียตเป็นพยานถึงศักดิ์ศรีที่เพิ่มขึ้นของวิทยาศาสตร์ทางธรณีวิทยาของสหภาพโซเวียต

Vinogradov, Khain, Strakhov, Shatsky และนักวิทยาศาสตร์คนอื่น ๆ มีบทบาทสำคัญในการวิจัยทางธรณีวิทยา

คำถามควบคุม:

1. ระบุทิศทางหลักในมุมมองเกี่ยวกับการพัฒนาของโลก

2. องค์กรระหว่างประเทศของนักธรณีวิทยาก่อตั้งขึ้นในปีใด - International Geological Congress (IGC)

3. คณะกรรมการธรณีวิทยาก่อตั้งขึ้นในรัสเซียในปีใด

บรรยาย 2 โครงสร้างและที่มาของจักรวาล

โครงสร้างของ GALAXY . ของเรา

คำถามสำหรับการบรรยาย:

1. การก่อตัวของจักรวาล

2. องค์ประกอบทางเคมีของจักรวาล

3. โลกเป็นดาวเคราะห์ของระบบสุริยะ

4. รูปร่างและขนาดของโลก

5. โครงสร้างของโลก พื้นผิวโลก.

6. วิธีการศึกษา โครงสร้างภายในโลก.

7. geospheres ภายนอกและภายในของโลก

8. การเกิดขึ้นของเปลือกโลก

เป้าหมายของการศึกษาธรณีวิทยาคือดาวเคราะห์โลก ในการศึกษานั้น จำเป็นต้องมีความรู้เกี่ยวกับดาวเคราะห์ ดาวฤกษ์ ดาราจักรอื่นด้วย เนื่องจากพวกมันทั้งหมดมีปฏิสัมพันธ์บางอย่างตั้งแต่ช่วงเวลาที่พวกมันปรากฎในจักรวาล ดังนั้นโลกของเราจึงเป็นเพียงอนุภาคของอวกาศ

การศึกษาของจักรวาล

เอกภพกำเนิดขึ้นเมื่อประมาณ 18-20 พันล้านปีก่อน ถึงเวลานั้น สารทั้งหมดก็อยู่ในสภาพ อุณหภูมิสูงและความหนาแน่นที่ฟิสิกส์สมัยใหม่ไม่สามารถอธิบายได้ สถานะของสสารนี้เรียกว่า "เอกพจน์" ทฤษฎีการขยายจักรวาลหรือ "บิ๊กแบง" ถูกสร้างขึ้นครั้งแรกในรัสเซียโดย A.A. ฟรีดแมนในปี ค.ศ. 1922 สาระสำคัญของทฤษฎี: สารในสถานะเอกพจน์ได้รับการขยายตัวอย่างกะทันหัน ซึ่งโดยทั่วไปแล้วสามารถเปรียบได้กับการระเบิด คำถามที่เคยเกิดขึ้น "เกิดอะไรขึ้นก่อนบิ๊กแบง" ตามที่นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ S. Hogins มีลักษณะเลื่อนลอย สถานะก่อนหน้านี้ไม่ส่งผลกระทบต่อเอกภพปัจจุบันแต่อย่างใด

องค์ประกอบทางเคมีของจักรวาล

องค์ประกอบทางเคมีของจักรวาลคือ ¾ ไฮโดรเจน และ ¼ ฮีเลียมในมวล องค์ประกอบอื่น ๆ ทั้งหมดไม่เกิน 1% ในองค์ประกอบของจักรวาล ธาตุหนักปรากฏขึ้นในจักรวาลในเวลาต่อมา เมื่อดาวฤกษ์ "สว่างขึ้น" เป็นผลมาจากปฏิกิริยาเทอร์โมนิวเคลียร์ และระหว่างการระเบิดซูเปอร์โนวา พวกมันถูกโยนออกสู่อวกาศ

อนาคตของจักรวาลจะเป็นอย่างไร? คำตอบสำหรับคำถามนี้อยู่ที่การสร้างความหนาแน่นเฉลี่ยของจักรวาล ความหนาแน่นกระแสคือ 10 -29 g / cm 3 ซึ่งเป็นหน่วยมวลอะตอม 10 -5 หน่วยใน 1 ซม. 3 ในการจินตนาการถึงความหนาแน่นดังกล่าว คุณต้องกระจายสาร 1 กรัมเหนือลูกบาศก์ที่มีด้านยาว 40,000 กม.!

ถ้าความหนาแน่นเฉลี่ยเท่ากับหรือต่ำกว่าเล็กน้อย ความหนาแน่นวิกฤต, เอกภพจะขยายตัวได้เท่านั้น แต่ถ้าความหนาแน่นเฉลี่ยสูงกว่าระดับวิกฤต การขยายตัวของจักรวาลจะหยุดเมื่อเวลาผ่านไปและจะเริ่มหดตัวและกลับสู่สถานะเอกพจน์

ประมาณ 1 พันล้านปีหลังจากบิกแบง อันเป็นผลมาจากการอัดตัวของเมฆก๊าซขนาดใหญ่ ดวงดาวและดาราจักรเริ่มก่อตัวขึ้น - กระจุกดาวนับล้าน ดาวฤกษ์ใดๆ เกิดขึ้นจากการล่มสลายของเมฆก๊าซและฝุ่นในจักรวาล เมื่อกดตรงกลางโครงสร้างจะส่งผลมาก อุณหภูมิสูง, ปฏิกิริยานิวเคลียร์เริ่มต้นในใจกลางของ "พวง"; การเปลี่ยนแปลงของไฮโดรเจนเป็นฮีเลียมด้วยการปล่อยพลังงานมหาศาลอันเป็นผลมาจากการแผ่รังสีของดาวฤกษ์ ฮีเลียมจะถูกแปลงเป็นคาร์บอนในเวลาต่อมา

โลกในฐานะดาวเคราะห์ของระบบสุริยะ

โลกเป็นส่วนหนึ่งของจักรวาลและของเรา ระบบสุริยะหนึ่งในนั้นคือ 100 พันล้าน ดาวฤกษ์ในดาราจักรดาวฤกษ์ซึ่งมีอายุประมาณ 12 พันล้านปี ปี. อายุของระบบสุริยะที่โลกเป็นเจ้าของคือประมาณ 6 พันล้าน ปี.

มีดาวเคราะห์เก้าดวงในระบบสุริยะ สู่ดวงดาว ภาคพื้นดินได้แก่ ดาวพุธ ดาวศุกร์ โลก และดาวอังคาร สู่ดาวเคราะห์ชั้นนอก- ดาวพฤหัสบดี ดาวเสาร์ ดาวยูเรนัส ดาวเนปจูน และพลูโต รัศมีของระบบสุริยะคือ 5.917 พันล้านกม. (จากโลกถึงดวงอาทิตย์คือ 149, 509 ล้านกม.)

ดาวเคราะห์ภาคพื้นดินค่อนข้างหนาแน่น แต่มีขนาดและมวลค่อนข้างเล็ก ดาวพุธไม่มีชั้นบรรยากาศ ส่วนดาวเคราะห์ประเภทนี้มีทั้งหมด และชั้นบรรยากาศบนดาวอังคารนั้นใกล้เคียงกับชั้นบรรยากาศของโลก

ดาวเคราะห์ชั้นนอกมีขนาดและมวลมหาศาล แต่มีความหนาแน่นค่อนข้างต่ำ ชั้นบรรยากาศของดาวเคราะห์เหล่านี้ประกอบด้วยมีเทนและแอมโมเนียเป็นหลัก

ดังนั้น ดวงอาทิตย์.มวลของมันคือ 99.87% ของมวลของระบบ ดาวพฤหัสบดีที่ใหญ่ที่สุดของดาวเคราะห์มีมวล 0.1% ของมวลของระบบ ดวงอาทิตย์เป็นลูกพลาสม่า (ไฮโดรเจน 90% และฮีเลียม 10%) มีอุณหภูมิพื้นผิวประมาณ 5600 0 วัตถุทั้งหมดของระบบเชื่อมต่อกับดวงอาทิตย์ด้วยแรงดึงดูดของแรงโน้มถ่วง ดังนั้นจึงมีอิทธิพลต่อกันและกัน มวลมหาศาลของดวงอาทิตย์และพลังงานการแผ่รังสีมีอิทธิพลอย่างมากต่อกระบวนการทางธรณีวิทยาหลายอย่างเช่น on แกนในและบนเปลือกหินของโลก

ต้นกำเนิดของระบบสุริยะและโลกในการพัฒนาความคิดทางธรณีวิทยายังคงเป็นศูนย์กลางของความสนใจของนักวิทยาศาสตร์ ตามทัศนะของปราชญ์ชาวเยอรมัน อ.กันต์การก่อตัวของดาวและดวงอาทิตย์เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของแรงโน้มถ่วง ป.ลาปลาซได้พัฒนาทฤษฏีของเขา ทำให้สมบูรณ์ การเคลื่อนที่แบบหมุนอนุภาคของสสารในเนบิวลาก๊าซที่มีธาตุแรร์ไฟและหลอดไส้ ตามสมมติฐาน Kant-Laplace ก้อนของสสารก่อตัวเป็นตัวอ่อนของดาวเคราะห์ ดาวเคราะห์ค่อยๆ เย็นลง เช่นเดียวกับโลกที่เย็นตัวลงและผิดรูป แนวคิดที่ค่อนข้างก้าวหน้านี้กับการพัฒนางานวิจัยทางดาราศาสตร์ในเวลาต่อมากลับกลายเป็นว่าไม่น่าพอใจ

ไม่มีสิ่งใดในจักรวาลทั้งหมดที่มีอยู่
เฉพาะเที่ยวบินของพวกเขา เที่ยวบินของโลกและการบินของดวงดาว
และหิน และเขานำความเศร้าโศกของฉันออกไป ...
Paul Eluard

เรื่องคืออะไร? เอกภาพทางวัตถุของโลกปรากฏอย่างไร? เป็นไปได้ไหมโดยการศึกษาองค์ประกอบและการเคลื่อนไหวของวัตถุในจักรวาลเพื่อฟื้นฟูภาพวิวัฒนาการของระบบ? อะไรคือความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิต?

การประชุมบทเรียน

วัตถุประสงค์ของการประชุม... นำและจัดระบบข้อเท็จจริงที่เป็นพยานถึงความสามัคคีทางวัตถุของโลกในบริบทของวิวัฒนาการ

แผนการประชุม

1. รูปแบบทั่วไปในการเคลื่อนที่และองค์ประกอบทางเคมีของวัตถุในระบบสุริยะ 2. ความสามัคคี องค์ประกอบทางเคมีวัตถุของจักรวาล ผลการสังเกต 3. ความเป็นอันหนึ่งอันเดียวกันของการสำแดงกฎทางกายภาพในจักรวาล 4. ความแตกต่างระหว่างสิ่งมีชีวิตกับสิ่งไม่มีชีวิต

เอกภาพทางวัตถุของโลกที่เราอาศัยอยู่นั้นปรากฏอยู่ในเอกภาพขององค์ประกอบทางเคมีของวัตถุในจักรวาลเป็นหลัก อันที่จริงองค์ประกอบของตารางธาตุนั้นพบได้ในวัตถุในห้วงอวกาศ ตัวอย่างเช่น ฮีเลียมถูกค้นพบจากการสังเกตสเปกตรัมของดวงอาทิตย์ จากนั้นจึงพบฮีเลียมบนโลก เอกภพในยุคแรกๆ ของวิวัฒนาการคือไฮโดรเจน-ฮีเลียม การก่อตัวขององค์ประกอบทางเคมีที่หนักกว่า (จนถึงธาตุเหล็ก) เกิดขึ้นเฉพาะภายในดวงดาวเท่านั้น องค์ประกอบที่หนักกว่าเหล็กถูกสังเคราะห์ขึ้นตามแนวคิดสมัยใหม่เฉพาะระหว่างการระเบิดของซุปเปอร์โนวาที่เกิดขึ้นจากการวิวัฒนาการของดาวมวลมหาศาล ระบบดาวเคราะห์ดูเหมือนจะเกิดมาพร้อมกับดาวฤกษ์รุ่นที่สองเพียงดวงเดียว อายุของดวงอาทิตย์และร่างกายของระบบสุริยะอยู่ที่ประมาณ 4.5 พันล้านปี ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์รุ่นที่สอง องค์ประกอบหนักได้เข้าสู่องค์ประกอบของเมฆฝุ่นก๊าซซึ่งดาวและดาวเคราะห์ได้ก่อตัวขึ้นแล้ว

หลักฐานอีกประการหนึ่งของเอกภาพทางวัตถุของโลกคือเอกภาพของกฎแห่งธรรมชาติซึ่งได้รับการยืนยันโดยการสังเกตที่ปรากฏในจักรวาล โดยเฉพาะอย่างยิ่งคุณสมบัติที่สม่ำเสมอของกาลอวกาศในโลกที่สังเกตได้นั้นสัมพันธ์กันตามแนวคิดสมัยใหม่ด้วยการปฏิบัติตามกฎการอนุรักษ์พลังงานโมเมนตัมโมเมนตัมเชิงมุมที่ไม่เปลี่ยนแปลง ในที่สุด เอกภาพทางวิภาษที่สังเกตได้และปฏิสัมพันธ์ของสสารประเภทหลัก - สสาร, สนาม, เป็นพยานถึงเอกภาพทางวัตถุของโลก เอกภาพของโลกยังปรากฏอยู่ในความจริงที่ว่าคุณสมบัติของโลกของเรานั้นอธิบายโดยค่าคงที่ของโลก: Boltzmann, Planck, ความโน้มถ่วง, ความเร็วของค่าคงที่แสงซึ่งรวมอยู่ในกฎทางกายภาพพื้นฐาน

สิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิตมีองค์ประกอบทางเคมีที่คล้ายคลึงกัน ดังที่กล่าวไปแล้วในมาตรา 39 ลักษณะเฉพาะของโมเลกุลที่เกี่ยวข้องกับชีวิตคือความไม่สมดุลในส่วนที่เกี่ยวกับการสะท้อนของกระจก

ข้อความ 1รูปแบบพื้นฐานในระบบสุริยะ การเคลื่อนที่ โครงสร้าง และองค์ประกอบทางเคมีของเทห์ฟากฟ้า การวิเคราะห์ข้อมูลในตาราง ระยะทางในระบบสุริยะวัดด้วยมาตรการพิเศษ - หน่วยดาราศาสตร์... 1 ก. e. = 149.6 ล้านกม. นี่คือระยะทางเฉลี่ยจากโลกถึงดวงอาทิตย์ รัศมีของโลกคือ 6378 กม. มวลของโลกคือ 5.97 10 24 กก.

ที่มาของข้อมูล

1. Gurshtein A.A. ความลับนิรันดร์ของท้องฟ้า / A. A. Gurshtein - ม.: การศึกษา, 2534.
2. Dagayev M. M. หนังสือสำหรับอ่านเกี่ยวกับดาราศาสตร์ / M. M. Dagaev - ม.: การศึกษา, 1980.

ข้อความ 2ความสามัคคีขององค์ประกอบทางเคมีของวัตถุในจักรวาล

ที่มาของข้อมูล

1. ฮอว์คิง เอส. จากบิ๊กแบงสู่หลุมดำ / เอส. ฮอว์คิง. - ม., 1990.
2. Dolgov A. D. , จักรวาล, ชีวิต, จิตใจ / A. D. Dolgov, Ya. B. Zel'dovich, I. S. Shklovsky - ม., 1987.
3. สารและปฏิสสารในจักรวาล // ธรรมชาติ - 2525 - ลำดับที่ 8,

ข้อความที่ 3ความสามัคคีของกฎกายภาพ

ที่มาของข้อมูล

1. Chernin A.D. ฟิสิกส์แห่งกาลเวลา / A.D. Chernin - ม. 1987
2. Novikov I.D. , ความโน้มถ่วงของหลุมดำ / I.D. Novikov - ม., 2529.

ข้อความ 4สิ่งมีชีวิตและไม่มีชีวิต Chirality ของชีวโมเลกุล

ที่มาของข้อมูล

1. Inas M.O. ต่อธรรมชาติของสิ่งมีชีวิต: กลไกและ M. Inas - ม .. 1994.
2. Dokina R. ยีนเห็นแก่ตัว / R. Dawkins - M ความหมาย /., 1993

โลกวัตถุเป็นหนึ่งเดียว ความเป็นเอกภาพขององค์ประกอบทางเคมีของวัตถุในจักรวาลเป็นพยานถึงต้นกำเนิดทั่วไปและกฎวิวัฒนาการทั่วไป ในจักรวาลที่สังเกตได้ทั้งหมด มีการสังเกตกฎเดียวกัน กฎที่สำคัญที่สุดคือกฎการอนุรักษ์ สารที่มีชีวิตและไม่มีชีวิตมีองค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างโมเลกุลที่เหมือนกันและแตกต่างกัน

ร่างกายจำนวนมากทั้งที่มีชีวิตและไม่มีชีวิตประกอบด้วยอนุภาคของวัสดุที่เล็กที่สุด - อะตอมขององค์ประกอบทางเคมีต่างๆ จำนวนขององค์ประกอบทางเคมีเหล่านี้และความเป็นเอกภาพถูกกำหนดโดยกฎธรรมชาติอันยิ่งใหญ่ - กฎธาตุของ D. I. Mendeleev แต่มีคำถามอื่นเกิดขึ้นที่ต้องการคำตอบ เทห์ฟากฟ้า ดวงดาว และดาวเคราะห์ประกอบด้วยสสารอะไร องค์ประกอบใดบ้าง กฎของ Mendeleev ใช้ได้กับจักรวาลด้วยหรือไม่? ใช่แล้ว.

เป็นเวลานานที่ผู้คนเฝ้าดูการล่มสลายของ "หินสวรรค์" - อุกกาบาต ในสมัยก่อนหินดังกล่าวมักถูกบูชาในฐานะ "ผู้ส่งสารของเทพเจ้า" ขณะนี้เราทราบแล้วว่าอุกกาบาตเป็นเศษซากจากวัตถุท้องฟ้าอื่นในจักรวาล

โดยธรรมชาติแล้ว เป็นเรื่องที่น่าสนใจมากที่จะค้นหาว่า "หินจากสวรรค์" ทำมาจากองค์ประกอบทางเคมีใด การวิเคราะห์อุกกาบาตจำนวนมากทั้งหินและเหล็ก แสดงให้เห็นว่าชิ้นส่วนของสสารที่มาถึงเราจากส่วนลึกของจักรวาลนั้นประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีเดียวกันกับที่ตารางธาตุรวมกัน ไม่มีองค์ประกอบใหม่ที่ไม่รู้จักในโลกในองค์ประกอบของอุกกาบาต องค์ประกอบของเทห์ฟากฟ้าที่ส่องแสงระยิบระยับ - ดวงอาทิตย์และดวงดาว - ได้รับการกำหนดแล้ว รังสีของแสงที่มายังโลกจากดวงดาวที่อยู่ห่างไกลบอกเรื่องนี้แก่มนุษย์คนหนึ่ง

ในช่วงกลางศตวรรษที่ผ่านมา ปราชญ์ O. Comte พยายามพิสูจน์ว่าความรู้เรื่องธรรมชาติของเรามีอย่างจำกัด ได้ยกตัวอย่างดังนี้ บุคคลจะไม่มีวันรู้ว่าดวงดาวและดวงอาทิตย์ประกอบขึ้นจากอะไร อุณหภูมิของสิ่งเหล่านี้เป็นอย่างไร เทห์ฟากฟ้าเป็น ฯลฯ ท้ายที่สุดแล้ว ดวงอาทิตย์และดวงดาวต่างก็เป็นเทห์ฟากฟ้าที่ร้อนจัด แม้ว่าเราคิดว่าในอนาคตอันไกลโพ้น ผู้คนจะสร้างยานบินระหว่างดาวเคราะห์ พวกเขาจะยังไม่สามารถเข้าถึงพื้นผิวของดวงอาทิตย์และดวงดาวได้ เนื่องจากอุณหภูมิของเทห์ฟากฟ้าเหล่านี้สูงมาก วิทยาศาสตร์ได้หักล้างข้อโต้แย้งที่ผิดๆ ของปราชญ์ท่านนี้ เพียงไม่กี่ปีหลังจากคำกล่าวของ Comte นี้ ได้มีการค้นพบวิธีการใหม่ในการศึกษาวัตถุท้องฟ้าที่ได้ผล นั่นคือ การวิเคราะห์สเปกตรัม

โดยสรุปสาระสำคัญของวิธีนี้มีดังนี้: แสงสีขาวที่เราสังเกตเห็นในชีวิตภายใต้เงื่อนไขบางประการจะสลายตัวเป็นรังสีสี สิ่งนี้สามารถตรวจสอบได้โดยประสบการณ์ที่ง่ายมาก วางแก้วรูปลิ่มในทางเดินของลำแสง ซึ่งเรียกว่าปริซึมสามเหลี่ยม เมื่อผ่านปริซึมแสงจะเปลี่ยนทิศทางเป็นเส้นตรงหรืออย่างที่พวกเขาพูดกันว่าหักเหในปริซึมและในขณะเดียวกันก็สลายตัวเป็นรังสีสีที่เป็นส่วนประกอบ สเปกตรัมที่เรียกว่ารังสีสีเกิดขึ้น เป็นเรื่องปกติที่จะแยกแยะสีเจ็ดสีในสเปกตรัม: แดง, ส้ม, เหลือง, เขียว, น้ำเงิน, น้ำเงินและม่วงผ่านเข้าหากัน ปรากฏการณ์นี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่ารังสีของสีต่างๆ จะหักเหในลักษณะต่างๆ กันในชิ้นแก้วที่มีสามส่วน - รังสีสีแดงเบี่ยงเบนน้อยกว่าสีอื่นๆ ในปริซึม มากกว่ารังสีอื่นๆ ทั้งหมดที่เป็นสีม่วง

จากการศึกษาสเปกตรัมของแสงจากแหล่งต่างๆ นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบลักษณะเด่นอย่างหนึ่งของพวกมัน แสงที่มาจากหลอดไส้และของเหลวจะให้สเปกตรัมที่ต่อเนื่อง กล่าวคือ แถบรังสีสีจะติดตามกันในแสงนั้นและอยู่ในลำดับเดียวกันเสมอ

จะได้สเปกตรัมที่ต่างไปจากเดิมอย่างสิ้นเชิงหากแสงถูกปล่อยออกมาจากไอระเหยของสารจากหลอดไส้ สเปกตรัมนี้ประกอบด้วยเส้นสีบาง ๆ คั่นด้วยแถบสีเข้ม สเปกตรัมดังกล่าวเรียกว่าสเปกตรัมของเส้น

และตอนนี้ปรากฎว่าองค์ประกอบทางเคมีแต่ละชนิดมีสเปกตรัมของเส้นแยกจากกัน ตัวอย่างเช่น ไอโซเดียมหลอดไส้ให้สเปกตรัมประกอบด้วยเส้นสีเหลืองคู่ สเปกตรัมของไอระเหยขององค์ประกอบลิเธียมมีลักษณะ - เส้นสีแดงหนึ่งเส้นและสีส้มหนึ่งเส้น ไอระเหยของโพแทสเซียมที่ร้อนจัดจะแสดงเส้นลักษณะพิเศษสองเส้น - สีแดงและสีม่วง ฯลฯ

การค้นพบคุณสมบัติที่โดดเด่นนี้ - ความสามารถของสารในการให้สเปกตรัมของรังสีของตัวเองซึ่งแตกต่างจากชนิดอื่นเมื่ออยู่ในสถานะของก๊าซเรืองแสง - เป็นพื้นฐานสำหรับการวิเคราะห์สเปกตรัมที่มีความละเอียดอ่อนผิดปกติ *) ด้วยความช่วยเหลือของวิธีการวิจัยนี้ ในช่วงปีแรกๆ ของการประยุกต์ใช้ องค์ประกอบทางเคมีที่ไม่เคยรู้จักมาก่อน (รวมถึงแกลเลียมที่กล่าวถึงก่อนหน้านี้) ได้ถูกครอบคลุมหลายองค์ประกอบ เนื้อหาขององค์ประกอบเหล่านี้ในโลกกระจัดกระจายอย่างมาก ดังนั้นก่อนหน้านี้พวกเขาจึงหนีความสนใจของผู้วิจัย วิธีการศึกษาสเปกตรัมของวัตถุในธรรมชาติทำให้สามารถตรวจจับสสารในล้านส่วนและหลายพันล้านกรัมได้

โครงร่างที่เรียบง่ายใหม่แต่ละชิ้นทำให้ตัวเองรู้สึกได้ด้วยการผสมผสานของเส้นสีในสเปกตรัม ซึ่งเป็นสเปกตรัมของเส้นใหม่ การศึกษาสเปกตรัมของแสงที่มาจากเทห์ฟากฟ้า และทำให้สามารถระบุได้ว่าดาวประกอบขึ้นจากธาตุใด

แม้กระทั่งก่อนการค้นพบเส้นสเปกตรัม พบว่าสเปกตรัมของรังสีดวงอาทิตย์ซึ่งถือว่าต่อเนื่องเป็นเวลานาน แท้จริงแล้วไม่ต่อเนื่องกัน แต่ตัดกันด้วยเส้นสีดำบางๆ หลายเส้นตัดกัน

พบวิธีแก้ปัญหาของเส้นเหล่านี้หลังจากค้นพบการวิเคราะห์สเปกตรัม ปรากฎว่าเส้นสีเข้มก่อตัวขึ้นในสเปกตรัมเนื่องจากแสงที่ส่องผ่านผ่านองค์ประกอบบางอย่างที่ไม่ส่องสว่าง ตัวอย่างเช่น หากแสงส่องผ่านไอระเหยของโพแทสเซียมที่เย็นลง จากนั้นในสเปกตรัมต่อเนื่องในสถานที่ที่มีเส้นสีขององค์ประกอบนี้ - สีแดงและสีม่วง - เส้นสีเข้มสองเส้นจะปรากฏขึ้นตามลำดับ สเปกตรัมดังกล่าวซึ่งประกอบด้วยเส้นสีเข้มตัดกับพื้นหลังของแถบสี เรียกว่าสเปกตรัมดูดกลืนแสง สเปกตรัมการดูดกลืนแสงและช่วยในการค้นหาองค์ประกอบของเทห์ฟากฟ้า

การศึกษาสเปกตรัมดูดกลืนแสงแดดแสดงให้เห็นว่าแสงแดดส่องผ่านไอระเหยที่เย็นกว่าขององค์ประกอบทางเคมีหลายชนิด เช่น เหล็ก ไฮโดรเจน ฮีเลียม โซเดียม แคลเซียม ซิลิกอน และอื่นๆ

คู่เหล่านี้อยู่ที่ไหน? มันไม่ยากที่จะให้คำตอบกับมัน เป็นที่ทราบกันดีว่าในชั้นบรรยากาศของโลกไม่มีไอระเหยขององค์ประกอบทั้งหมดที่แสงแดดพูดถึง องค์ประกอบเหล่านี้ไม่สามารถอยู่ในอวกาศระหว่างดวงดาวได้และด้วยเหตุนี้ สเปกตรัมดูดกลืนแสงที่มาจากดาวฤกษ์ต่างกัน ซึ่งหมายความว่าแสงของดาวฤกษ์ต่างๆ มาบรรจบกับองค์ประกอบทางเคมีต่างๆ (ในรูปของไอระเหยที่ไม่เรืองแสงที่เย็นตัว) ระหว่างทางมายังโลก ดังนั้น เป็นที่ชัดเจนว่าองค์ประกอบทางเคมีทั้งหมดที่แสงแดดและแสงของดาวพูดถึงนั้นอยู่ในรูปของไอระเหยใกล้ดวงอาทิตย์เอง ใกล้กับตัวดาวเองในชั้นนอกที่เย็นกว่า ดังนั้นองค์ประกอบที่ค้นพบโดยการวิจัยจึงต้องรวมอยู่ในองค์ประกอบของเทห์ฟากฟ้าเหล่านี้

การศึกษาสเปกตรัมของแสงแดดแสดงให้เห็นว่าดวงอาทิตย์มีไฮโดรเจนมากที่สุด รองลงมาคือฮีเลียม มีการค้นพบองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ มากมาย (ออกซิเจน แคลเซียม เหล็ก แมกนีเซียม โซเดียม ฯลฯ) แต่แทนที่จะเป็นธาตุเหล่านี้ทั้งหมดกลับกลายเป็นเศษส่วนเพียงเล็กน้อยเมื่อเปรียบเทียบกับไฮโดรเจน ไม่พบองค์ประกอบทางเคมีบนดวงอาทิตย์นอกจากที่พบในโลก สิ่งนี้บ่งชี้ว่าเทห์ฟากฟ้าประกอบด้วยสารชนิดเดียวกับโลก แต่สำหรับเทห์ฟากฟ้าที่แตกต่างกัน สสารสามารถอยู่ในสถานะที่แตกต่างกันมาก

โคโรนาในส่วนด้านในเป็นเมฆอนุภาคแสงที่หายากมาก ซึ่งส่วนใหญ่เป็นอนุภาคของไฟฟ้า - อิเล็กตรอนที่ปล่อยออกมาจากชั้นด้านล่าง พวกเขาทั้งหมดเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วในทิศทางที่ต่างกัน แต่ส่วนใหญ่อยู่ห่างจากดวงอาทิตย์ ความเร็วของพวกมันนั้นสูงเท่ากับความเร็วของแก๊สที่อุณหภูมิสูงถึงหนึ่งล้านองศา ในส่วนด้านนอกของโคโรนา พวกมันจะถูกผสมกับฝุ่นละอองที่ลอยอยู่ในอวกาศ

นักดาราศาสตร์ได้ทำการศึกษาปรากฏการณ์ต่างๆ บนดวงอาทิตย์เป็นอย่างมาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งในช่วงสุริยุปราคาเต็มดวง ท้ายที่สุด ช่วงเวลาไม่กี่นาทีที่เกิดสุริยุปราคาเต็มดวงก็คือ เวลาที่ดีที่สุดสำหรับการสังเกตโคโรนาสุริยะ โครโมสเฟียร์ ความโดดเด่น และปรากฏการณ์อื่น ๆ อีกมากมายที่เกิดขึ้นบนดวงอาทิตย์

การศึกษาสเปกตรัมของเทห์ฟากฟ้าที่มีความโน้มน้าวใจที่ไม่อาจหักล้างได้พิสูจน์ให้เห็นถึงเอกภาพทางวัตถุของจักรวาล สเปกตรัมของดวงอาทิตย์, ดวงดาว, เนบิวลาจำนวนมากได้แสดงให้เห็นว่าไม่มีเทห์ฟากฟ้าใดที่มีองค์ประกอบดังกล่าวที่พวกเราจะไม่รู้จัก, ผู้อยู่อาศัยของโลก, ไม่มีองค์ประกอบใดที่ไม่รวมอยู่ในตารางธาตุของ DI Mendeleev . ดังนั้นในปัจจุบันมีการค้นพบองค์ประกอบทางเคมีมากกว่า 60 รายการบนดวงอาทิตย์และเราทราบองค์ประกอบทั้งหมดจากตารางธาตุ

องค์ประกอบของดาวนิวตรอน

ดาวนิวตรอนเป็นวัตถุท้องฟ้าที่น่าสนใจที่สุดในอวกาศ แม้จะมีขนาดที่เล็กมาก (เส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 20 กม.) แต่ก็มีความหนาแน่นสูงอย่างไม่น่าเชื่อ เป็นผลให้สสารเล็กน้อยจากดาวดวงนี้จะมีน้ำหนักมากกว่า 500 ล้านตัน เนื่องจากแรงโน้มถ่วง อิเล็กตรอนจึงถูกผลักเข้าไปในโปรตอน เปลี่ยนเป็นนิวตรอน ซึ่งเป็นชื่อของดาวเหล่านี้

จากการศึกษาดาวนิวตรอน นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีได้พัฒนาแบบจำลองพฤติกรรมของสสารภายใต้สภาวะที่มีความหนาแน่นสูง ผลที่ได้คือสมมติฐานของการมีอยู่ของของเหลวซุปเปอร์ฟลูอิด ของเหลวที่คล้ายกันถูกสร้างขึ้นในสภาพห้องปฏิบัติการ คุณสมบัติที่โดดเด่นคือความสามารถในการไหลขึ้นและออกจากภาชนะที่ปิดสนิท

ดาวนิวตรอนก่อตัวขึ้นจากการระเบิดของซุปเปอร์โนวาและเป็นตัวแทนของระยะสุดท้ายในชีวิตของดาวฤกษ์ ประกอบด้วยแกนนิวตรอนและเปลือกบาง ๆ ของสสารเสื่อมที่มีธาตุเหล็กและนิวเคลียสนิกเกิลเด่นกว่า ขนาดของเทห์ฟากฟ้าดังกล่าวมีขนาดเล็กมาก - เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 20-30 กิโลเมตร แต่ความหนาแน่นสูงมาก

เมื่อมีการค้นพบดาวนิวตรอน นักวิทยาศาสตร์แนะนำว่าสสารที่แกนของพวกมันประกอบขึ้นสามารถกลายเป็นของเหลวยิ่งยวดได้ - ในขณะที่ความหนืดของมันกลายเป็นศูนย์และการไม่มีแรงเสียดทานทำให้สารเช่น ซึมผ่านรูแคบๆ ได้ง่าย ... ภายใต้อิทธิพลของความดันและอุณหภูมิสูง กระบวนการของการก่อตัวของนิวตริโนเกิดขึ้น ซึ่งทำให้ดาวเย็นลง หนึ่งในคุณสมบัติของวัตถุดังกล่าวคือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิและ สนามแม่เหล็ก... อย่างไรก็ตาม จนกระทั่งเมื่อไม่นานมานี้ ข้อสันนิษฐานทั้งหมดนี้มีอยู่ในทฤษฎีเท่านั้นและไม่ได้รับการสนับสนุนจากหลักฐานที่เป็นข้อเท็จจริง

ในห้องปฏิบัติการภาคพื้นดิน ตัวนำยิ่งยวดสูญเสียความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงกว่า 100-200C ต่ำกว่าศูนย์ แต่ด้วยความดันสูงภายในดาวนิวตรอน คุณสมบัติจะคงอยู่ที่ระดับพันล้านองศา เพื่อให้ได้ของเหลวซุปเปอร์ฟลูอิด ฮีเลียมจะถูกทำให้เย็นลงจนมีอุณหภูมิใกล้เคียงกับศูนย์สัมบูรณ์ แต่ในดาวนิวตรอน มันสามารถปรากฏที่ระดับพันล้านองศา เนื่องจากข้อเท็จจริงที่ว่าอนุภาคที่อุณหภูมิดังกล่าวมีอิทธิพลต่อกันและกันด้วยความช่วยเหลือของปฏิกิริยานิวเคลียร์อันทรงพลัง เป็นผลให้ควาร์กถูกกักไว้ในอนุภาคในขณะที่นิวตรอนและโปรตอนยังคงอยู่ภายในนิวเคลียสของอะตอม เป็นเวลานานที่นักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถกำหนดมูลค่าได้ อุณหภูมิวิกฤตแต่ตอนนี้เป็นที่รู้จักและอยู่ในช่วงตั้งแต่ 500 ล้านถึงหนึ่งพันล้านองศาเซลเซียส

ดังนั้นแกนกลางของดาวนิวตรอนจึงประกอบด้วยของเหลวนิวตรอนซุปเปอร์ฟลูอิด โปรตอนเสื่อมสภาพและโปรตอนตัวนำยิ่งยวด และชั้นบนของเปลือกเหล็กที่เป็นของแข็ง ในขั้นต้น อุณหภูมิประมาณหนึ่งพันล้านองศา แต่ดาวจะเย็นตัวลงอย่างรวดเร็วจนสูญเสียความสว่างไป แต่พวกมันค่อนข้างจะปล่อยคลื่นวิทยุออกมาในทิศทางของแกนแม่เหล็กอย่างแรง

นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์เพิ่งสังเกตเห็นว่าดาวแคสสิโอเปีย A เย็นตัวลงอย่างรวดเร็ว นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุพารามิเตอร์ของอุณหภูมิที่ลดลงได้ แต่ไม่มีข้อมูลเชิงสังเกตเพียงพอที่จะชี้แจงว่าการเปลี่ยนแปลงไปอยู่ในรูปของเหลวเกิดขึ้นที่อุณหภูมิเท่าใด ต่อมาปรากฎว่าตั้งแต่ปี 2542 เมื่อค้นพบ Cassiopeia A อุณหภูมิของมันลดลง 4%

องค์ประกอบทางเคมี

“ในแง่ขององค์ประกอบทางเคมี ดาวฤกษ์มักเป็นไฮโดรเจนและฮีเลียมพลาสมา องค์ประกอบที่เหลือมีอยู่ในรูปของ "สารปนเปื้อน" ที่ค่อนข้างไม่สำคัญ องค์ประกอบทางเคมีโดยเฉลี่ยของชั้นนอกของดาวฤกษ์มีลักษณะดังนี้ สำหรับอะตอมไฮโดรเจน 10,000 อะตอม มีอะตอมฮีเลียม 1,000 อะตอม ออกซิเจน 5 อะตอม ไนโตรเจน 2 อะตอม คาร์บอน 1 อะตอม และธาตุเหล็ก 0.3 อะตอม
มีดาวที่มีเนื้อหาเพิ่มขึ้นขององค์ประกอบอย่างใดอย่างหนึ่ง ตัวอย่างเช่น ดาวที่มีปริมาณซิลิกอนเพิ่มขึ้น (ดาวซิลิกอน) ดาวที่มีธาตุเหล็กจำนวนมาก (ดาวเหล็ก) แมงกานีส (แมงกานีส) คาร์บอน (คาร์บอน) เป็นต้น เป็นที่รู้จัก ดาวที่มีองค์ประกอบผิดปกติขององค์ประกอบค่อนข้างหลากหลาย ในดาวอายุน้อยเช่นดาวยักษ์แดงพบว่ามีธาตุหนักเพิ่มขึ้น หนึ่งในนั้นพบเนื้อหาโมลิบดีนัมเพิ่มขึ้นซึ่งสูงกว่าเนื้อหาในดวงอาทิตย์ 26 เท่า โดยทั่วไป เนื้อหาของธาตุที่อะตอมมีมวลมากกว่าอะตอมฮีเลียมจะค่อยๆ ลดลงเมื่ออายุของดาวฤกษ์ ในเวลาเดียวกัน องค์ประกอบทางเคมีของดาวฤกษ์ก็ขึ้นอยู่กับตำแหน่งของดาวในดาราจักรด้วย ในดาวฤกษ์เก่าของส่วนทรงกลมของดาราจักรนั้นมีธาตุหนักอยู่ไม่กี่อะตอม และในส่วนที่เป็น "แขน" ของดาราจักรที่เป็นเกลียวก้นหอย และในส่วนที่แบนราบนั้นมีดาวฤกษ์ที่ค่อนข้างสมบูรณ์ องค์ประกอบหนัก มันอยู่ในส่วนเหล่านี้ที่มีดาวดวงใหม่ปรากฏขึ้น ดังนั้นการมีอยู่ของธาตุหนักจึงสามารถเชื่อมโยงกับคุณลักษณะของวิวัฒนาการทางเคมีที่บ่งบอกถึงชีวิตของดาวฤกษ์ได้
ดาวคาร์บอนน่าสนใจมาก เหล่านี้เป็นดาวที่ค่อนข้างเจ๋ง - ยักษ์และซุปเปอร์ไจแอนต์ อุณหภูมิพื้นผิวมักจะอยู่ในช่วง 2500 - 6000C ที่อุณหภูมิสูงกว่า 3500C โดยมีปริมาณออกซิเจนและคาร์บอนในบรรยากาศเท่ากัน ธาตุเหล่านี้ส่วนใหญ่มีอยู่ในรูปของคาร์บอนมอนอกไซด์ CO ดาวบางประเภทมีลักษณะเฉพาะด้วยปริมาณโลหะที่เพิ่มขึ้นซึ่งอยู่ในคอลัมน์เดียวกันของตารางธาตุที่มีเซอร์โคเนียม ดาวเหล่านี้มีเทคนีเชียมองค์ประกอบที่ไม่เสถียร 4399Tc นิวเคลียสของเทคนีเชียมสามารถเกิดขึ้นได้จาก 98Mo อันเป็นผลมาจากการจับนิวตรอนด้วยการขับอิเล็กตรอนออกจากนิวเคลียสโมลิบดีนัมหรือระหว่างกระบวนการโฟโตโปรเซสจาก 97Mo ไม่ว่าในกรณีใด การปรากฏตัวของนิวเคลียสที่ไม่เสถียรนั้นเป็นหลักฐานที่น่าเชื่อถือเกี่ยวกับการพัฒนาปฏิกิริยานิวเคลียร์ในดวงดาว "

สมมติฐานเกี่ยวกับการกำเนิดของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ

Cosmogony เกี่ยวข้องกับต้นกำเนิดของดาวเคราะห์ในระบบสุริยะ วิทยาศาสตร์ไม่ได้ให้คำตอบที่สมบูรณ์และครอบคลุมสำหรับคำถามนี้ ยังไม่สามารถตรวจสอบข้อสรุปของทฤษฎีสมัยใหม่ที่เกี่ยวข้องกับระบบดาวเคราะห์ดวงอื่นได้ ลองพิจารณาสมมติฐานเกี่ยวกับจักรวาลวิทยาที่มีชื่อเสียงที่สุด

สมมติฐานกันต์-ลาปลาซ กันต์เสนอว่าระบบสุริยะก่อตัวขึ้นจากเมฆจักรวาลหรือ "ความโกลาหล" เกิดจากการควบแน่นที่เกิดขึ้นในเนบิวลาปฐมภูมิ ดาวเคราะห์เคลื่อนห่างจากมันและจากดวงอาทิตย์ด้วยแรงเหวี่ยง เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่ Kant ได้อธิบายแนวคิดเหล่านี้ในบทความที่อุทิศให้กับการพิสูจน์การดำรงอยู่ของพระเจ้า Kant กล่าวว่า "พระเจ้าใส่พลังแห่งธรรมชาติด้วยศิลปะลับแห่งการพัฒนาอย่างอิสระจากความโกลาหลสู่จักรวาลที่สมบูรณ์แบบ" ดังนั้นสำหรับ Kant การก่อตัวของดาวเคราะห์จึงเกิดขึ้นจากเมฆก๊าซและฝุ่นที่เย็นยะเยือก

ลาปลาซสนับสนุนแนวคิดของคานท์ อย่างไรก็ตาม ตามสมมติฐานของเขา ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นจากการแยกวงแหวนแก๊สออกจากโปรโตซันที่เรืองแสงได้ การเย็นตัวและการควบแน่นของพวกมัน วงแหวนถูกแบ่งออกเป็นหลาย ๆ มวล ซึ่งจากนั้นก็ก่อตัวเป็นดาวเคราะห์ต่างๆ

สมมติฐานนี้เรียกว่าสมมติฐานเนบิวลา (จากเนบิวลาละติน - เนบิวลา) ของ Kant-Laplace เนื่องจากการก่อตัวของวงแหวนและดาวเคราะห์เกิดขึ้นภายใต้เงื่อนไขของการหมุนของเนบิวลาและการกระทำของแรงเหวี่ยงหนีศูนย์กลาง สมมติฐานนี้จึงเรียกว่าการหมุน (Latin rotatio - rotation)

สมมติฐานกางเกงยีนส์ สมมติฐาน Kant-Laplace ไม่สามารถอธิบายความจริงที่ว่าโมเมนตัมเชิงมุม (โมเมนตัมเชิงมุม) ของดาวเคราะห์นั้นมากกว่าโมเมนตัมเชิงมุมของดวงอาทิตย์ประมาณ 29 เท่า และสิ่งนี้ขัดแย้งกับกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม เพื่อแก้ไขข้อขัดแย้งนี้ สิ่งที่เรียกว่า "สมมติฐานหายนะ" จึงปรากฏขึ้น ซึ่งเป็นสมมติฐานของกางเกงยีนส์ ตามที่เธอกล่าวไว้ ดาวดวงหนึ่งดวงหนึ่งเคลื่อนผ่านใกล้ดวงอาทิตย์และทำให้เกิดกระแสน้ำอันทรงพลังซึ่งอยู่ในรูปของไอพ่นก๊าซซึ่งดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นในเวลาต่อมา สมมติฐานนี้นำไปสู่ข้อสรุปเกี่ยวกับความเป็นเอกลักษณ์ของระบบสุริยะ

สมมติฐานของ O.Yu. ชมิดท์ นักวิทยาศาสตร์โซเวียต O. Yu ชมิดท์ (1891-1956) แนะนำว่าดวงอาทิตย์ซึ่งโคจรรอบศูนย์กลางของกาแลคซี่สามารถจับสสารด้วยโมเมนตัมเชิงมุมที่เพียงพอ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง การคำนวณของชมิดท์แสดงให้เห็นว่าช่วงเริ่มต้นของการปฏิวัติของดวงอาทิตย์นั้นยาวนานมาก จากนั้นควรลดลงเหลือ 20 วัน อันที่จริงก็เท่ากับ 25 วัน และแมทช์ดังกล่าวก็ถือว่าดี

คาดว่าการศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับดาวเคราะห์ภาคพื้นดินและดาวเคราะห์ยักษ์โดยใช้สถานีอวกาศไร้คนขับจะทำให้เกิดความกระจ่างใหม่เกี่ยวกับความลึกลับของการก่อตัวของระบบสุริยะ

สมมติฐานแรกเกี่ยวกับจักรวาล

สมมติฐานเหล่านี้ปรากฏเร็วกว่ากฎสำคัญหลายข้อของระบบสุริยะที่เป็นที่รู้จัก ความสำคัญของสมมติฐานจักรวาลแรกประกอบด้วยข้อเท็จจริงที่ว่าพวกเขาพยายามอธิบายที่มาของเทห์ฟากฟ้าอันเป็นผลมาจาก เป็นธรรมชาติกระบวนการ ไม่ใช่การสร้างพร้อมกันจากพระเจ้า นอกจากนี้ สมมติฐานเบื้องต้นบางข้อยังมีแนวคิดที่ถูกต้องเกี่ยวกับที่มาของเทห์ฟากฟ้า ตัวอย่างเช่น เป็นสมมติฐานที่เสนอโดยปราชญ์ชาวเยอรมัน อ.กันต์ในช่วงกลางศตวรรษที่ 18 กันต์แนะนำว่าระบบสุริยะเกิดจากกลุ่มฝุ่น

รูปภาพของการก่อตัวของระบบสุริยะมีรายละเอียดเพิ่มเติมในสมมติฐานที่เสนอเมื่อปลายศตวรรษที่ 18 นักวิทยาศาสตร์ชาวฝรั่งเศส ป.ลาเพลส. Laplace กำลังมองหาเนบิวลาขนาดใหญ่ที่หมุนช้าๆ ของก๊าซร้อนที่แรรไฟ เมื่อเนบิวลายุบตัว ความเร็วในการหมุนของมันก็เพิ่มขึ้น และเนบิวลาก็ยุบลง ดวงอาทิตย์ก่อตัวจากส่วนกลาง เมื่อดวงอาทิตย์หลักถูกบีบอัด ความเร็วเชิงมุมของการหมุนรอบแกนจะเพิ่มขึ้น (โดยอาศัยกฎการอนุรักษ์โมเมนตัมเชิงมุม) และวงแหวนก๊าซเริ่มแยกจากกันในระนาบของเส้นศูนย์สูตรของดวงอาทิตย์ จากระบบศูนย์กลางของวงแหวนเหล่านี้ ดาวเคราะห์ก็เกิดขึ้น

ภาพนั้นชัดเจนมากจนสมมติฐานของ Laplace ได้รับความนิยมมากที่สุดมาเป็นเวลานาน อย่างไรก็ตามในศตวรรษที่ XX ต้องละทิ้งสมมติฐานของลาปลาซ เนื่องจากปรากฎว่าไม่สามารถอธิบายได้ เช่น การกระจายโมเมนตัมเชิงมุมในระบบสุริยะ

แนวคิดสมัยใหม่เกี่ยวกับต้นกำเนิดของดาวเคราะห์

เมื่อมองแวบแรก ดูเหมือนว่าปัญหาการกำเนิดของระบบสุริยะไม่ได้ยากนักเมื่อเทียบกับปัญหาใหญ่หลวงของจักรวาลวิทยาและจักรวาลที่เป็นตัวเอก อันที่จริง นี่ไม่ใช่กรณี ปัญหาการกำเนิดของดาวเคราะห์นั้นซับซ้อนมากและยังห่างไกลจากปัญหาที่แก้ไขได้ ส่วนใหญ่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับการพัฒนาของดาราศาสตร์ไม่เพียงเท่านั้น แต่ยังรวมถึงวิทยาศาสตร์ธรรมชาติอื่นๆ อีกมากมาย (โดยหลักแล้วคือธรณีศาสตร์) ความจริงก็คือในขณะที่คุณสามารถสำรวจได้เท่านั้น ระบบดาวเคราะห์เพียงระบบเดียวรอบดวงอาทิตย์ของเรา ระบบที่อายุน้อยกว่าและเก่าซึ่งน่าจะมีอยู่รอบดาวดวงอื่นมีลักษณะอย่างไรไม่เป็นที่รู้จัก เพื่อที่จะอธิบายที่มาของดาวเคราะห์ได้อย่างถูกต้อง จำเป็นต้องรู้ว่าดวงอาทิตย์และดาวฤกษ์อื่นๆ ก่อตัวอย่างไร เนื่องจากระบบดาวเคราะห์เกิดขึ้นรอบๆ ดาวฤกษ์อันเป็นผลมาจากกระบวนการทางธรรมชาติของการพัฒนาสสาร นักวิทยาศาสตร์เชื่อมั่นว่าจะพบคำอธิบายที่ถูกต้อง การรู้ว่าโลกของเรามีต้นกำเนิดอย่างไรมีความสำคัญมากสำหรับ พัฒนาต่อไปธรณีฟิสิกส์ ธรณีเคมี ธรณีวิทยา และธรณีศาสตร์อื่นๆ

นักวิทยาศาสตร์จากประเทศต่าง ๆ กำลังศึกษาปัญหาของดาวเคราะห์จักรวาล (planetary cosmogony) นักวิทยาศาสตร์ชาวรัสเซียมีส่วนสำคัญต่อการก่อตัวของจักรวาลวิทยาของดาวเคราะห์สมัยใหม่ ตัวอย่างเช่น นักวิชาการได้จัดการกับปัญหาของจักรวาลวิทยาของดาวเคราะห์เป็นเวลาครึ่งศตวรรษ V.G. Fesenkov(พ.ศ. 2432-2515) โดยเน้นเสมอว่าจะต้องมีการเชื่อมโยงอย่างใกล้ชิดระหว่างกระบวนการก่อตัวดวงอาทิตย์กับกระบวนการก่อตัวดาวเคราะห์ ในช่วงต้นยุค 40 สมมติฐานเกี่ยวกับจักรวาลถูกสร้างขึ้นโดยนักวิชาการ O. Yu. ชมิดท์(1891-1956).

ข้อสรุปที่สำคัญที่สุดของจักรวาลวิทยาของดาวเคราะห์มีดังนี้:

ก) ดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นจากการรวมกันของวัตถุแข็ง (เย็น) และอนุภาคซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของเนบิวลาที่ครั้งหนึ่งเคยล้อมรอบดวงอาทิตย์ เนบิวลานี้มักถูกเรียกว่า "ก่อนดาวเคราะห์"หรือ "กำเนิดดาวเคราะห์"คลาวด์. เชื่อกันว่าดวงอาทิตย์และเมฆก่อกำเนิดดาวเคราะห์ พร้อมกันในกระบวนการเดียว แม้ว่าจะยังไม่ชัดเจนว่าการแยกส่วนของเนบิวลาที่ดาวเคราะห์เกิดขึ้นจาก "โปรโตซัน" เกิดขึ้นได้อย่างไร

ขั้นตอนที่สำคัญที่สุดในการก่อตัวของดาวเคราะห์

b) การก่อตัวของดาวเคราะห์เกิดขึ้นภายใต้อิทธิพลของต่างๆ กระบวนการทางกายภาพ... ผลที่ตามมา เครื่องกลกระบวนการคือการบีบอัด (การทำให้แบน) ของเนบิวลาหมุน ระยะห่างจากโปรโตซัน " การชนกันของอนุภาค การขยายตัว ฯลฯ อุณหภูมิของสสารของเนบิวลาและสถานะที่สสารเปลี่ยนแปลงไป การชะลอตัวในการหมุนของอนาคต อา อาจเป็นเพราะ สนามแม่เหล็ก,เชื่อมต่อเนบิวลากับ "โปรโตซัน" ปฏิสัมพันธ์ของรังสีดวงอาทิตย์กับเรื่องของเมฆก่อกำเนิดดาวเคราะห์ได้นำไปสู่ความจริงที่ว่ามากที่สุด อนุภาคแสงและจำนวนมากกลับกลายเป็นว่าอยู่ไกลจากดวงอาทิตย์ (ซึ่งปัจจุบันมีดาวเคราะห์ยักษ์อยู่) ทฤษฎีที่คำนึงถึงกระบวนการทั้งหมดนี้ทำให้สามารถอธิบายความสม่ำเสมอมากมายในระบบสุริยะได้

c) ดาวเทียมของดาวเคราะห์ (และด้วยเหตุนี้ดวงจันทร์ของเรา) ได้เกิดขึ้น เห็นได้ชัดว่ามาจากกลุ่มอนุภาครอบ ๆ ดาวเคราะห์ กล่าวคือ ในท้ายที่สุดก็มาจากสารของเนบิวลาก่อกำเนิดดาวเคราะห์ด้วย แถบดาวเคราะห์น้อยมีต้นกำเนิดมาจากแรงโน้มถ่วงของดาวพฤหัสขัดขวางการก่อตัวของดาวเคราะห์ดวงใหญ่

ทางนี้, แนวคิดหลักของจักรวาลวิทยาของดาวเคราะห์สมัยใหม่นั้นเกิดจากความจริงที่ว่าดาวเคราะห์และดาวเทียมของพวกมันก่อตัวขึ้นจากของแข็งและอนุภาคเย็น

โดยทั่วไปแล้วโลกในฐานะดาวเคราะห์ก่อตัวขึ้นในช่วงประมาณ 100 ล้านปีและในตอนแรกก็เย็นเช่นกัน ความร้อนของโลกในเวลาต่อมาเกิดขึ้นจากการชนวัตถุขนาดใหญ่ (ขนาดของดาวเคราะห์น้อย) การกดทับด้วยแรงโน้มถ่วง การสลายของธาตุกัมมันตภาพรังสี และกระบวนการทางกายภาพอื่นๆ ค่อยๆอยู่ในกระบวนการ ความแตกต่างของแรงโน้มถ่วงของสสาร(ต. e. ในกระบวนการแยกสสารซึ่งประกอบด้วยองค์ประกอบทางเคมีหนักและเบา) องค์ประกอบทางเคมีหนัก (เหล็ก นิกเกิล ฯลฯ ) ถูกรวมเข้าด้วยกันในใจกลางโลกซึ่งเป็นแกนกลางของโลกที่ก่อตัวขึ้น เสื้อคลุมของโลกเกิดจากองค์ประกอบทางเคมีที่เบากว่าและสารประกอบของพวกมัน

ซิลิคอนและองค์ประกอบทางเคมีอื่นๆ กลายเป็นพื้นฐานสำหรับการก่อตัวของทวีป และสารประกอบเคมีที่เบาที่สุดก็ได้ก่อตัวเป็นมหาสมุทรและชั้นบรรยากาศของโลก เดิมชั้นบรรยากาศของโลกประกอบด้วยไฮโดรเจน ฮีเลียม และสารประกอบที่มีไฮโดรเจนอยู่เป็นจำนวนมาก เช่น มีเทน แอมโมเนีย และไอน้ำ เมื่อเวลาผ่านไป ไฮโดรเจนและฮีเลียมระเหย และด้วยการปรากฏตัวของพืชที่สามารถ "หายใจออก" ออกซิเจนได้ ทำให้บรรยากาศของโลกเริ่มมีออกซิเจนมากขึ้น การปรากฏตัวของสิ่งเหล่านี้เป็นหนึ่งในเงื่อนไขที่จำเป็นสำหรับการดำรงอยู่ของสัตว์โลก

นักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่เชื่อว่าจักรวาลมีอายุ 14 พันล้านปี ทฤษฎีบิ๊กแบงยังได้รับการพิจารณาว่าได้รับการพิสูจน์แล้ว แต่สาเหตุของมันยังคงอธิบายได้ด้วยสมมติฐานเท่านั้น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง ทฤษฎีหนึ่งชี้ให้เห็นว่าสาเหตุคือการสั่นสะเทือนของควอนตาในสุญญากาศ และตามทฤษฎีสตริง การระเบิดนั้นเกิดจากอิทธิพลภายนอก ในเรื่องนี้ นักวิจัยจำนวนหนึ่งตั้งคำถามถึงความเป็นเอกลักษณ์ของจักรวาล โดยเชื่อว่ามีจำนวนไม่มากหรือจำนวนไม่สิ้นสุด เนื่องจากพวกมันก่อตัวขึ้นอย่างต่อเนื่อง

หลังจากบิ๊กแบง จักรวาลได้ผ่านขั้นตอนของการขยายตัวอย่างรวดเร็ว เชื่อกันว่าเรื่องที่เราคุ้นเคยในสมัยนั้นยังไม่มีอยู่จริง มันเกิดขึ้นภายหลังจากพลังงานที่เกิดจากบิ๊กแบง ดาวดวงแรกปรากฏขึ้นไม่เร็วกว่า 500 ล้านปีหลังจากบิ๊กแบง ควรสังเกตว่ากระบวนการขยายตัวของจักรวาลยังคงดำเนินต่อไปจนถึงทุกวันนี้

โดยทั่วไป กระบวนการส่วนใหญ่ในจักรวาล เช่น การขยายตัว จะมีผลกระทบเพียงเล็กน้อยต่อสิ่งมีชีวิตบนโลกในอนาคตอันใกล้

องค์ประกอบของจักรวาล

ดังที่นักวิทยาศาสตร์ชี้ให้เห็น สิ่งสำคัญในจักรวาลคือ ประกอบด้วย 75% นอกจากนี้ พื้นที่หลักๆ ของพื้นที่โดยรอบทั้งหมดคือฮีเลียมและคาร์บอน จักรวาลส่วนใหญ่ถูกครอบครองโดยสิ่งที่เรียกว่าพลังงานมืดและสสารมืด สารเหล่านี้ได้รับการศึกษาเพียงเล็กน้อย และแนวคิดเกี่ยวกับสิ่งเหล่านี้ส่วนใหญ่เป็นนามธรรม สารปกติเพียง 5-10%

รูปแบบหลักของการจัดสสารในจักรวาลคือดวงดาวและดาวเคราะห์ พวกมันก่อตัวเป็นกาแล็กซี - กระจุกดาวที่เทห์ฟากฟ้าสัมผัสกับแรงดึงดูดและอิทธิพลซึ่งกันและกัน ระบบเหล่านี้มีรูปร่างแตกต่างกัน ตัวอย่างเช่น ทางช้างเผือกเป็นของดาราจักรชนิดก้นหอย

กาแล็กซีรวมตัวกันเป็นกลุ่ม และกลายเป็นกระจุกดาว ระบบสุริยะตั้งอยู่ในดาราจักรทางช้างเผือก ซึ่งในทางกลับกัน เป็นของกระจุกดาวราศีกันย์ ควรสังเกตว่าโลกไม่ได้ตั้งอยู่ในศูนย์กลางของจักรวาล แต่ยังไม่ได้อยู่ในเขตรอบนอกของจักรวาลด้วย

ดวงอาทิตย์เป็นดาวฤกษ์ที่ค่อนข้างเล็กในระดับจักรวาล

นอกจากดวงดาวและดาวเคราะห์แล้ว ยังมีวัตถุอื่นๆ ในจักรวาล เช่น ดาวหาง แม้ว่าวิถีของพวกมันจะกว้างกว่าของดาวเคราะห์ แต่พวกมันก็ยังเคลื่อนที่ในวงโคจรของมัน ตัวอย่างเช่น ดาวหางของฮัลลีย์จะบินเข้าใกล้ดวงอาทิตย์ทุก ๆ 76 ปี วัตถุอวกาศที่รู้จักกันดีอีกประเภทหนึ่งคือดาวเคราะห์น้อย พวกมันเล็กกว่าดาวเคราะห์และไม่มีชั้นบรรยากาศ ดาวเคราะห์น้อยสามารถก่อให้เกิดความเสี่ยงอย่างแท้จริงต่อโลก - นักวิทยาศาสตร์บางคนเชื่อว่าการหายตัวไปของไดโนเสาร์และการเปลี่ยนแปลงอื่น ๆ ของพืชและสัตว์ในยุคนั้นอาจเกี่ยวข้องกับการชนกันของโลกกับเทห์ฟากฟ้านี้