Лекции по концепциям современного естествознания

Что же ждет человечество в  будущем? Специалисты утверждают, что  продолжится главная тенденция  – потепление. Температура атмосферы  планеты повышается в среднем  на 0,5 – 2 градуса по Фаренгейту каждые 10 лет. В перспективе температура  будет расти, что вызовет изменения  гидрологического цикла: в атмосфере  появится больше пара, а он в свою очередь будет разогревать поверхность  еще больше. Начнут высыхать или  выгорать леса. Все это будет сопровождаться увеличением содержания углекислого  газа в атмосфере. Высокая температура  приведет к таянию ледников, снижению зоны вечной мерзлоты, изменению погоды в отдельных районах.

Когда интенсивность таяния ледяного покрова Гренландии превысит годовой уровень снежных осадков, в северных районах увеличится количество дождей. Пресной воды станет больше, уменьшится соленость океана в акватории  между Гренландией и Европой. В итоге мы получим коллапс  гидрологического режима в этой части  мира. Станет меняться климат Европы, так  как течение Гольфстрим будет  уменьшаться из-за опреснения воды. Это течение по мере снижения солености  перестанет доходить до северных районов  Атлантики. В Европе станет холоднее, как и во всем Северном полушарии. Пострадает, прежде всего, сельское хозяйство.

Авторы исследования подчеркивают, что компьютерное моделирование  данных процессов проводилось тщательно, но точную информацию дать все-таки трудно из-за слишком многих факторов, которые  будут влиять на климат.  Специалисты  не могут сказать наверняка, какая  погода установится после изменения  циркуляции Гольфстрима. Одни считают, что все обойдется, другие говорят  о новом ледниковом периоде или  всеобщей засухи. Но преобладает мнение, что в Северном полушарии станет прохладнее и суше. Это подкрепляется  и данными палеонтологов и  климатологов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29. Элементарные  частицы и поиск «первичных  объектов»

 

Элементарными называют частицы, входящие в состав прежде «неделимого» атома.

Первыми были обнаружены электрон, протон, нейтрон и фотон - квант электромагнитного поля.

Основными характеристиками элементарных частиц являются масса, электрический  заряд, спин, среднее время жизни, магнитный момент, пространственная четность, барионный заряд и квантовые  числа.

Между частицами существуют четыре типа взаимодействий, каждое из которых переносится своим типом бозонов: фотон, квант  - света электромагнитные взаимодействия, гравитон - силы тяготения, действующие между любыми телами, имеющими массу.

В последние тридцать лет  между физикой элементарных частиц и космологией существует тесная связь. Совокупность астрофизических  данных можно рассматривать как  «экспериментальный материал», накопленный  в результате работы Вселенной —  гигантского ускорителя частиц. Мы можем иметь дело только с косвенными следствиями происходивших и  происходящих процессов, с усредненным  по всей Вселенной результатом их влияния на эволюцию материи.

Среди лептонов наиболее известен электрон, вероятно, он не состоит из других частиц, т. е. элементарен. Другой лептон - нейтрино. Это самый распространенный лептон во Вселенной и в то же время самый неуловимый. Нейтрино не участвует ни в сильном, ни в электромагнитном взаимодействиях. Мюон - тоже широко распространенный в природе лептон. Он был обнаружен в космических лучах в 1936 г.; это нестабильная частица, а в остальном он похож на электрон. В конце 70-х гг. был обнаружен третий заряженный лептон (кроме электрона и мюона) - таулептон. Он ведет себя очень похоже на своих собратьев, но тяжелее электрона в 3500 раз. У каждого лептона есть и античастица, т.е. всего их 12.

Адронов существует очень много, их сотни. Поэтому часто их считают не элементарными частицами, а составленными из других. Они бывают электрически заряженными и нейтральными. Все адроны участвуют в сильном, слабом и гравитационном взаимодействиях. Среди них самые известные - протон и нейтрон.

Кварки могут соединяться  тройками, составляя барионы, либо парами: кварк - антикварк, составляя мезоны (промежуточные частицы). Считают, что они сцепляются сильным взаимодействием, но участвуют и в слабом. Особенности сильного взаимодействия характеризуют типами - «верхний», «нижний», «странный».

Почему существуют другие поколения частиц и сколько их еще может быть? По мнению японских физиков М. Кобаяси и Т. Маскава, асимметрия между веществом и  антивеществом требует наличия  трех поколений. Если же число поколений  не ограничено, являются ли кварки и  лептоны основными «кирпичиками природы» и насколько они фундаментальны? Последние данные, полученные на разных ускорителях, позволяют считать, что  число поколений не может быть более пяти, так как полное число  нейтрино не превышает этого числа. Ответы на эти вопросы ищут в современной  космологии, в моделях первичного нуклеосинтеза, породившего те или  иные частицы, часть которых может  быть установлена по распространенности того или другого элемента во Вселенной. Эти исследования дают человеку возможность  прикоснуться к тайне мироздания, найти те «кирпичики», из которых  построено все в мире, а за ними стоят и новые технологии.

 

30. Радиоактивные  превращения и искусственные  радиоактивные элементы

Радиоактивные превращения - самопроизвольные превращения одних  ядер в другие ядра. Радиоактивные  превращения сопровождаются испусканием  различных частиц. Видами радиоактивных  превращений являются альфа-распад и бета-распад.

Альфа-распад

Альфа-распад - вид самопроизвольного  радиоактивного превращения тяжелых  атомных ядер, который сопровождается испусканием альфа-частиц из ядра. В  результате альфа-распада исходный элемент смещается на два номера к началу периодической системы  Менделеева.

Бета-распад

Бета-распад - тип радиоактивного превращения нестабильных атомных  ядер, обусловленный слабым взаимодействием и связанный с взаимным превращением нейтронов и протонов в атомных ядрах.

Различают:  
- бета-минус-распад, при котором из ядра вылетает электрон и заряд ядра увеличивается на единицу;  
- бета-плюс-распад, при котором из ядра вылетает позитрон и заряд ядра уменьшается на единицу.

Искусственные радиоактивные элементы не могут появиться в почве без участия человека; их наличие указывает на производственное загрязнение. Наиболее важной примесью, на которую следует обратить самое серьезное внимание, является плутоний. 

Искусственные радиоактивные элементы синтезируются путем ядерных реакций. 

Искусственные радиоактивные элементы (радий, мезоторий, кобальт, иридий, цезий, европий, туллий и др.) излучают гамма-лучи больших энергий. Гамма-лучи, глубоко проникая в ткани тела человека, могут оказать вредное действие на организм. Однако при соблюдении правил работы с изотопами вредное действие гамма-лучей на организм может быть, сведено к минимуму и работа с ними приобретает безопасный характер. 

Полученные в настоящее время искусственные радиоактивные элементы находят широкое применение во всех отраслях науки и техники. Искусственно полученные радиоактивные туллий, иридий и кобальт применяют как источник V - лучей, используемых в металлургии для просвечивания металлических изделий и определения их дефектов.

С помощью ионитов можно растворять труднорастворимые соединения радиоактивных  элементов, концентрировать искусственные радиоактивные элементы, находящиеся в атмосферных осадках, в морских и почвенных водах.

Искусственные радиоактивные элементы уже сейчас начинают находить большое применение не только в физике, но и в химии, биологии и медицине.

 

 

 

 

 

 

    Список использованной литературы

 

1. Анисимов А.П. Концепции современного естествознания. Биология. Владивосток, 2000г.

2. Горбачев В.В. Концепции современного естествознания. Москва, «Оникс 21 век», 2003г.

3. Лавриенко В.Н., Ратникова  В.П. Концепции современного естествознания. 3-е изд. переработ. и доп. – М.: ЮНИТИ – ДАНА, 2006г.

4. Найдыш В.М. Концепции современного естествознания. Москва, Альфа – М, ИНФРА – М, 2004г.

5. Новоженов В.А. Концепции современного естествознания. Барнаул, 2001г.

6. Пантелеева Н.Ю., Негробов О.П. Концепции современного естествознания. Биология. Воронеж, 2000г.

7. Потеев М.И. Концепции современного естествознания. С.-Петербург: Питер, 1999г.

 

8. Хорошавина С.Г. Концепции современного естествознания. Курс лекций. Ростов – на – Дону. «Феникс», 2005г.