Контрольная работа по "Концепции современного естествознания"

     На элементарном уровне происходили  процессы образования первичных «гравитационных» (нейтронных) ядер, т.е. процесса образования заряженных частиц на этом этапе еще не произошло. Такой процесс на элементарном уровне приводил к гашению амплитуды пульсации материи и ее «кристаллизации» в первичные («темные») звездные и планетарные тела.

   Первичная точка «кристаллизации» находилась в центре, вокруг нее и образовывалось первичное («темное») тело звезды. Вторичные точки находились на плоскости, перпендикулярной оси вращения. Именно уже имеющаяся центробежная сила давала возможность организовавшимся первичным («темным») телам планет находится на стационарной орбите, противостоя притяжению первичного тела звезды. Надо также отметить, что все первичные планетарные тела находятся на одной плоскости и вращаются в одну сторону, вокруг первичного тела звезды. При этом они располагаются по возрастанию массы, что обусловлено количеством материи на циркулярной полосе орбиты планеты. Естественно, что чем ближе к центру полоса имеет меньший радиус и соответственно меньший объем материи, которая будет кристаллизироваться в первичное планетарное тело. С другой стороны, чем больше масса первичного тела планеты, тем больше радиус воздействия его гравитационного поля и тем самым шире полоса с которой оно будет притягивать материю. На этом основании мы можем сразу сказать, что Плутон в Солнечной системе не является истинной планетой.

   После этапа первичной стабильности системы, наступил этап первичной структуризации системы с образованием темных тел  звезды и планет. Такая система  занимала очень мало места в объеме.

   Первичное тело звезды пульсировало, так как в ее центре все-таки образовывался некий объем, где вещество приходило в состояние абсолютной плотности. Но энергии «взрыва» было недостаточно для разрушения темного тела звезды. Первичные планетарные тела уже не могли достигать абсолютной плотности даже в центре. Они были более стабильны.

   На  поверхности первичного тела звезды начали происходить процессы разрушения гравитационных ядер с образованием протонов, электронов и нейтронов. Гравитационные ядра могли сохранять стабильность только в сильном гравитационном поле, а на поверхности во время пульсации (момент времени, когда расширение переходило в сужение) они становились крайне нестабильными. Электростатические элементарные частицы организовывались в водород в смеси с нейтронами. Появление электростатических элементов давало возможность большей стабильности вещества на атомарном уровне. Но электростатические элементы занимали больший объем, что приводило к расширению системы и появлению большей упругости системы. Водородный слой покрывал первичное тело звезды. Он начал аккумулировать кинетическую энергию пульсации и процесса распада «гравитационных ядер», трансформируя ее в хаотическое движение, т.е. в температуру. Когда температура водородно-протонной смеси дошла до критической произошла инициация термоядерной реакции синтеза гелия.

   Именно  термоядерный взрыв и приводит к  появлению звезды в том образе, котором мы привыкли ее наблюдать. Необходимо отметить тот факт, что не структурированная  материя должна сохранятся в центре звезды и продуцировать водород и протоны для управляемости термоядерной реакции. Также должна сохранятся пульсация ядра звезды по принципу описанному для первичного тела звезды. Угасание такой пульсации будет свидетельствовать об истощении запасов неструктурированной материи и приближающемуся коллапсу звезды.

   Термоядерный  взрыв звезды привел к увеличению звезды в размерах, а также к  увеличению размеров звездной системы. При этом первичные тела планет, находившихся на первых орбитах, от взрыва фрагментировались и были выброшены наружу. Часть из них стали кометами, часть захвачена другими планетами в виде спутников. При этом тяжелые осколки могли быть захвачены только большими планетами и находящимися на удаленных орбитах. Луна также не является первичным спутником Земли, а была утеряна одной из самых крупных планет Солнечной системы. Возможно, выбита с орбиты кометой или т.п. Именно этот процесс и «забросил» Плутон на его орбиту, и именно по этому его орбита отличается от орбит истинных планет.

   Расширение звездной системы приводит к уменьшению напряженности гравитационного поля в рамках этой звездной системы. На элементарном уровне это приводило к процессу распада первичных ядер с образованием сразу ядер различных элементов. Именно сразу образовывались ядра различных элементов, которые уже вторично вступали в химические реакции с образованием химических соединений. Условий для термоядерного синтеза всех элементов на одной планете просто физически не возможно создать.

   Межзвёздная среда (МЗС) – это вещество и поля, заполняющие межзвёздное пространство внутри галактик. Химический состав межзвёздной среды – продукт первичного нуклеосинтеза и ядерного синтеза в звездах. На протяжении своей жизни звёзды испускают звёздный ветер, который возвращает в среду элементы из атмосферы звезды. А в конце жизни звезды с неё сбрасывается оболочка, обогащая межзвёздную среду продуктами ядерного синтеза.

   Пространственное  распределение межзвёздной среды  нетривиально. Помимо общегалактических  структур, таких как перемычка (бар) и спиральные рукава галактик, есть и отдельные холодные и тёплые облака, окружённые более горячим газом. Основная особенность МЗС – её крайне низкая плотность – 0,1..1000 атомов в кубическом сантиметре.

   Природа межзвёздной среды привлекала внимание астрономов и ученых в течение столетий. Сам термин «Межзвёздная среда» впервые был использован Ф. Бэконом в 1626 г.. «О, Небеса между звёздами, они имеют так много общего со звёздами, вращаясь (вокруг Земли) также как любая другая звезда». Позднее натурфилософ Роберт Бойль в 1674 году возражал: «Межзвёздная область небес, как полагают некоторые современные эпикурейцы, должна быть пустой».

   После создания современной электромагнитной теории некоторые физики постулировали, что невидимый светоносный эфир является средой для передачи световых волн. Они также полагали, что эфир заполняет межзвёздное пространство. Р. Паттерсон в 1862 году писал: «Это истечение является основой вибраций или колебательных движений в эфире, который заполняет межзвёздное пространство».

   Применение глубоких фотографических обзоров ночного неба позволило Э. Барнарду получить первое изображение тёмной туманности, которое силуэтом выделялось на фоне звёзд галактики. Однако, первое открытие холодной диффузной материи было сделано Д. Гартманом в 1904 году после обнаружения неподвижного спектра поглощения в спектре излучения двойных звёзд, наблюдавшихся с целью проверки эффекта Доплера.

   В своём историческом исследовании спектра  Дельты Ориона Гартман изучал движение по орбите компаньонов системы Дельты Ориона и свет, приходящий от звезды и понял, что некоторая часть света поглощается на пути к Земле. Гартман писал, что «линия поглощения кальция очень слаба», а также, что «некоторым сюрпризом оказалось то, что линии кальция на длине волны 393.4 нанометров не движутся в периодическом расхождении линий спектра, которое присутствует в спектроскопически-двойных звёздах». Стационарная природа этих линий позволила Гартману предположить, что газ, ответственный за поглощение не присутствует в атмосфере Дельты Ориона, но, напротив, находится вне звезды и расположен между звездой и наблюдателем. Это исследование и стало началом изучения межзвездной среды.

   После исследований Гартмана, Эгером в 1919 году во время изучения линий поглощения на волнах 589.0 и 589.6 нанометров в системах Дельты Ориона и Беты Скорпиона был обнаружен в межзвёздной среде натрий.

   Дальнейшие  исследования линий «H» и «K»  кальция Билзом (1936) позволили обнаружить двойные и несимметричные профили  спектра Эпсилон и Дзета Ориона. Это были первые комплексные исследования межзвёздной среды в созвездии Ориона. Асимметричность профилей линий поглощения было результатом наложения многочисленных линий поглощения, каждая из которых соответствовала атомным переходам (например, линия «K» кальция) и происходила в межзвёздных облаках, каждое из которых имело свою собственную лучевую скорость. Так как каждое облако движется с разной скоростью в межзвёздном пространстве, как по направлению к Земле, так и удаляясь от неё, то в результате эффекта Доплера, линии поглощения сдвигались, либо в фиолетовую, либо в красную сторону соответственно. Это исследование подтвердило, что материя не распределена равномерно по межзвёздному пространству.

   Интенсивные исследования межзвёздной материи  позволили У. Пикерингу в 1912 году заявить, что «межзвёздная поглощающая среда, которая как показал Каптейн, поглощает только на некоторых волнах, может свидетельствовать о наличии газа и газообразных молекул, которые исторгаются Солнцем и звёздами».

   В тот же год Виктор Гесс открыл космические лучи, энергичные заряженные частицы, которые бомбардируют Землю из космоса. Это позволило заявить некоторым исследователям, что они также наполняют собой межзвёздную среду. Норвежский физик Кристиан Биркланд в 1913 году писал: «Последовательное развитие нашей точки зрения заставляет предполагать, что всё пространство заполнено электронами и свободными ионами всякого рода. Мы также склонны полагать, что все звёздные системы произошли от заряженных частиц в космосе. И совершенно не кажется невероятным думать, что большая часть массы Вселенной, может быть найдена не в звёздных системах или туманностях, но в „пустом“ пространстве».

   Торндайк  в 1930 году писал: «Было бы ужасно осознавать, что существует непреодолимая пропасть между звёздами и полной пустотой. Полярные сияния возбуждаются заряженными частицами, которые эмитирует наше Солнце. Но если миллионы других звёзд также испускают заряженные частицы, а это непреложный факт, то абсолютный вакуум вообще не может существовать в галактике».

   Эволюция  межзвёздной среды, а если быть точнее межзвёздного газа, тесно связана с химической эволюцией всей Галактики. Казалось бы, все просто: звезды поглощают газ, а после выбрасывают его обратно, обогащая его продуктами ядерного горения, тяжёлыми элементами, таким образом металичность должна постепенно возрастать.

   Теория  Большого Взрыва предсказывает, что  в ходе первичного нуклиосинтеза  образовались водород, гелий, деитерий, литий и другие лёгкие ядра, которые  раскалываются ещё на треке Хаяши  или стадии протозвёзды. Иными словами, мы должны наблюдать долгоживущие G-карлики с нулевой металичностью. Но таковых в Галактике не найдено, более того, большинство из них имеют почти солнечную металичность. По косвенным данным, можно судить, что что-то подобное и в других галактиках. На данный момент вопрос остаётся открытым и ждёт своего решения.

   В первичном межзвёздном газе не было и пыли. Как сейчас считается, пылинки  образуются на поверхности старых холодных звёзд и покидают её вместе с истекающим веществом.

   Межзвёздная среда в окрестностях Солнечной системы неоднородна. Наблюдения показывают, что Солнце движется со скоростью около 25 км/с сквозь местное межзвёздное облако и может покинуть его в течение следующих 10 тысяч лет. Большую роль во взаимодействии Солнечной системы с межзвёздным веществом играет солнечный ветер.

   Солнечный ветер это поток заряженных частиц (в основном водородной и гелиевой плазмы), с огромной скоростью истекающих из солнечной короны. Скорость истечения  не зависит от расстояния от Солнца и в среднем равна 450 км/с. Эта скорость превышает скорость звука в межзвездной среде. И если представить себе столкновение межзвездной среды и солнечного ветра как столкновение двух потоков, то при их взаимодействии возникнут ударные волны. А саму среду можно разделить на три области: область где есть только частицы МЗС, область где только частицы звездного ветра и область их взаимодействия.

   И если бы межзвездный газ был бы полностью ионизован, как изначально предполагалось, то все бы обстояло именно так, как было выше описано. Но, как показали уже первые наблюдения межпланетной среды в Ly-aplha, нейтральные частицы межзвездной среды проникают в Солнечную систему. Иными словами Солнце взаимодействует с нейтральным и ионизированным газом по-разному. 

   Рецензия:_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ 
 
 

VI. Второй закон термодинамики. Определение и примеры.

   Второе  начало термодинамики – физический принцип, накладывающий ограничение на направление процессов передачи тепла между телами.

   Второе  начало термодинамики гласит, что  невозможен самопроизвольный переход  тепла от тела, менее нагретого, к  телу, более нагретому.

   Второе  начало термодинамики запрещает  так называемые вечные двигатели  второго рода, показывая невозможность  перехода всей внутренней энергии системы в полезную работу.

   Второе  начало термодинамики является постулатом, не доказываемым в рамках термодинамики. Оно было создано на основе обобщения  опытных фактов и получило многочисленные экспериментальные подтверждения.

   Существуют  несколько эквивалентных формулировок второго начала термодинамики: