3. Дайте понятия микро- макро- и мегамиру. Какие из объектов приведенные в таблице относятся к микро-, макро- и мегамиру? Заполните таблицу.

Микромир:

Частицы элементов и ядра атомов – 10^-15 см

Атомы и молекулы – 10^-8 – 10^-7 см

Макромир:

Макроскопические тела 10^-6 – 10⁷ см

Мегамир:

Космические системы и неорганические масштабы до 10²⁸см

Расстояние, м	Некоторые Характерные расстояния	Промежуток времени, с	Промежут­ки времени	Масса, кг	Объекты во Вселенной
1020	Расстояние от Солнца до центра	1576,8 · 1014	Возраст Земли	1050	Вселенная
4,04 · 1015	До Альфа Центавра (ближ. зв)	1016	Время обращения Солнца вокруг центра Галактики	1040	Галактика
9,46 · 1015	Один световой год	632612,16 · 105	Время от начала нашей эры	1,99 · 1030	Солнце
149,6 · 109	Среднее расстояние от Земли до Солнца	315,36 · 108	Жизнь человека	5,98 · 1024	Земля
696 · 106	Радиус Солнца	315,36 · 105	Время обращения Земли вокруг Солнца (1 год)	7,35 · 1022	Луна
384,4 · 106	Среднее расстояние от Земли до Луны	315,3 · 105	Время в течение которого свет от Солнца доходит до Земли	103	1 т
Экваториаль­ный R 6378160 Полярный R 6356780	Радиус Земли	1	Промежут­ок времени между двумя биениями сердца	60	Человек
4 · 10-7…7 · 10-7	Диапазон длин видимого света	0,001	Период одного колебания в наиболее слышимом звуке	1	1 кг
10-10	1 ангстрем	0,333 · 10-8	Свет проходит 1 м	10-3	1 г
0,53 · 10-10	Радиус атома водорода	24 · 10-18	Время обращения электрона вокруг ядра в атоме водорода	1,673 · 10-27 1,675 · 10-27	Протон, нейтрон
1,5347 · 10-18	Радиус протона	3,18 · 10-18	Свет проходит диаметр атома	9,109 · 10-31	Электрон

Ответ:

Макромир: концепции классического естествознания.

к концу XIX в. физика пришла к выводу, что материя существует в двух видах:

дискретного вещества и непрерывного поля.

• Вещество и поле различаются как корпускулярные и волновые сущности: вещество дискретно и состоит из атомов, а поле непрерывно.

• Вещество и поле различаются по своим физическим характеристикам: частицы вещества обладают массой покоя, а поле — нет.

• Вещество и поле различаются по степени проницаемости: вещество мало проницаемо, а поле, наоборот, полностью проницаемо.

• Скорость распространения поля равна скорости света, а скорость движения частиц вещества меньше ее на много порядков.

В результате же последующих революционных открытий в физике в конце прошлого и начале нынешнего столетий оказались разрушенными представления классической физики о веществе и поле как двух качественно своеобразных видах материи.

Микромир: концепции современной физики.

Атомистическая концепция строения материи.

Атомистическая гипотеза строения материи, выдвинутая в античности Демокритом, была возрождена в XVIII в. химиком Дж. Дальтоном, который принял атомный вес водорода за единицу и сопоставил с ним атомные веса других газов. Благодаря трудам Дж. Дальтона стали изучаться физико-химические свойства атома. В XIX в. Д. И. Менделеев построил систему химических элементов, основанную на их атомном весе.

В физику представления об атомах как о последних неделимых структурных элементах материи пришли из химии.

Собственно физические исследования атома начинаются в конце XIX в., когда французским физиком А. А. Беккерелем было открыто явление радиоактивности, которое заключалось в самопроизвольном Превращении атомов одних элементов в атомы других элементов. Изучение радиоактивности было продолжено французскими физиками супругами Пьером и Марией Кюри, открывшими новые радиоактивные элементы полоний и радий.

Мегамир, или космос, современная наука рассматривает как взаимодействующую и развивающуюся систему всех небесных тел. Мегамир имеет системную организацию в форме планет и планетных систем, возникающих вокруг звезд; звезд и звездных систем — галактик.

Все существующие галактики входят в систему самого высокого порядка - Метагалактику. Размеры Метагалактики очень велики: радиус космологического горизонта составляет 15— 20 млрд. световых лет.

Понятия «Вселенная» и «Метагалактика» — очень близкие понятия:

они характеризуют один и тот же объект, но в разных аспектах. Понятие «Вселенная» обозначает весь существующий материальный мир; понятие «Метагалактика» — тот же мир, но с точки зрения его структуры — как упорядоченную систему галактик.

Строение и эволюция Вселенной изучаются космологией. Космология как раздел естествознания, находится на своеобразном стыке науки, религии и философии. В основе космологических моделей Вселенной лежат определенные мировоззренческие предпосылки, а сами эти модели имеют большое мировоззренческое значение.

5,8 Дайте краткую характеристику солнечной системы. Заполните таблицу. В чем сущность закона Всемирного тяготения? Почему этот закон называется Всемирным? Определите скорость вращения планеты Плутон вокруг Солнца, считая, что она движется по окружности.

Солнечная система это система в центре которой находится Солнце и вокруг него вращаются объекты. Такими объектами являются планеты, спутники этих планет, астероиды, кометы. По эллиптическим орбитам вокруг Солнца вращается девять больших планет. Эти планеты подразделяют на внешние планеты-гиганты: Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун и Плутон и внутренние планеты: Меркурий, Венера, Земля и Марс. Марс с Юпитером разделяет пояс астероидов – малых планет. Планеты совершают движение вокруг Солнца под действием его гравитационного поля примерно в одной плоскости против часовой стрелки относительно Северного полюса. Кроме этого планеты вращаются вокруг собственной оси тоже против часовой стрелки, исключение составляют Уран и Венера. На ряду, с планетами пространство Солнечной системы имеет большое количество космической пыли. Масса этой пыли примерно равна массе Земли.

Формирование Солнечной системы началось одновременно с Солнцем и это произошло 5 млрд. лет назад. Сначала сформировалось протосолнце, облако газа и пыли вокруг солнце приобрело форму диска, в нем в результате вращения и столкновений началось образование сгустков вещества или планетеземали. После многочисленных столкновений и в результате гравитационного взаимодействия произошло образование планет. Планеты-гиганты, к которым относятся Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, в силу своих больших масс притянули к себе большое количество вещества. Результатом этого стало появление спутников и колец и кроме этого толстый слой атмосферы и небольшое ядро в центре. Планеты-гиганты со своими спутниками представляют как бы уменьшенную копию Солнечной системы, и даже химический состав их близок к солнечному. Ближайшими к Солнцу являются планеты земной группы, которые на ранних стадиях формирования из-за близкого расположения к Солнцу были горячее и столкновения были более частыми, поэтому они имеют большую плотность. В настоящее время столкновения в Солнечной системе достаточно редкое явление. Остатки планетообразований гравитацией были частично выброшены за орбиту Плутона, а часть их находится между Юпитером и Марсом в поясе астероидов и часть возможно наблюдать в виде комет.

Основные параметры движения небесных тел в Солнечной системе определены гравитационным полем Солнца, но на движение тел сильное влияние также оказывает гравитационное взаимодействие планет. Граница Солнечной системы находится на орбите Плутона, это около 40 а.е. Гравитационное действие Солнца тем не менее проявляется на гораздо большем расстоянии и достигает ближайших звезд.

Тело солнечной системы	Астроно­мический знак	Среднее расстояние от Солнца, (а.е.)	Масса в массах Земли	Средний радиус (метр.)	Период обращения (год)
Солнце		-	332946	696000* 103	2,5*108 года
Меркурий		0,387	0,0553	2 439 * 103	87,97 суток
Венера		0,723	0,815	6 050 * 103	224,7 суток
Земля		1	1	6 371 * 103	1 год
Марс		1,52	0,107	3 390 * 103	1,88 года
Юпитер		5,20	317,8	69 720 * 103	11,86 года
Сатурн		9,58	95,2	58 900 * 103	29,46 года
Уран		19,20	14,5	26 540 * 103	84,02 года
Нептун		30,05	17,1	24 300 * 103	164,79 года
Плутон		39,24	0,0021	1 300 * 103	247,7 года

Закон Всемирного тяготения открыт в 17 веке Исааком Ньютоном и является одним из универсальных законов природы. В соответствии с этим законом все тела притягиваются друг к другу и величина этой силы независима от физических и химических свойств тел. Проявление тяготения на Земле в первую очередь заключается в существовании силы тяжести, которая есть результат притяжения тела Землей. Закон всемирного тяготения можно сформулировать следующим образом: две материальные частицы притягиваются друг к другу с силой, прямо пропорциональной их массам и обратно пропорциональной квадрату расстояния между ними, сила направлена вдоль прямой, которая соединяет эти частицы. Коэффициент пропорциональности в данном законе называют универсальной гравитационной постоянной. Частицами считаются материальные точки, т.е. тела, размеры которых малы по сравнению с расстояниями между ними. Открытие закона всемирного тяготения позволило объяснить эмпирически открытый ранее Кеплером закон движения планет, действием единственной силы, направленной к Солнцу. Именно этот закон обуславливает движение любой частицы Солнечной системы и даже взаимное движение любой пары объектов во Вселенной, например, галактик, звезд.

Для определения скорости надо знать радиус орбиты (R) и период обращения (T)

R = 1 300*10³ м

T = 247,7 года

V= 2 * (Pi) * R / T = 2 * 3,14 * 1 300*10³ / 247,7 = 33 * 10³ м/год = 9,16 м/с