4. Как измерили размеры Земли, Луны, Солнца? Каков диапазон расстояний во вселенной.

Размеры Земли были получены с помощью угла падения солнечного луча, допустив, что земля круглая. В одно и тоже время дня и года с помощью астролябических приборов замерили угол падения солнечного луча в разных широтах и получили дугу некоторого размера и вычислили радиус окружности.

Размеры Луны и Солнца были вычислены с помощью метода геометрического параллакса, узнав угол, под которым со светила виден экваториальный радиус земли, перпендикулярный лучу зрения, т.е. суточный параллакс, было вычислено расстояние до Луны и Солнца.

Метод геометрического параллакса применяется и для определения расстояний до ближайших звезд, если взять в качестве базиса диаметр земной орбиты. То годичным параллаксом звезды будет угол (π), на который изменится направление на звезду, если переместиться из центра Солнечной системы на орбиту Земли в направлении перпендикулярном направления на звезду. С этим параметром связанна основная единица измерения расстояний между звездами – парсек.

1 парсек(от параллакс и секунда, пк) = 206 265 а.е. = 3,263 светового года = 3,086*10¹⁶ м.

1 световой год ≈ около 9.5 млрд. км.

1 а. е. = расстояние от Земли до Солнца = 150 млн. км.

5. В чем состоит эффект Доплера и какова его роль в исследовании звезд, Вселенной

Эффект Доплера состоит в зависимости частоты волнового импульса от скорости движения источника волн относительно наблюдателя. Его роль в исследовании звезд состоит в том, что в линейчатых спектрах можно измерять смещение линий, и на основе этих смешений вычислять скорость движения источников относительно наблюдателя, т.е. для измерения радиальной составляющей скорости звезд. Этот метод получил в астрономии наиболее впечатляющее применение приведя исследователей к выводу, что скорости удаления галактик возрастают пропорционально расстоянию до них, это самое грандиозное явление природы "расширение Вселенной".

6. Определите понятие теплоты и температуры. Как связанны эти величины, в каких единицах измеряются? Какие приняты шкалы температур? Как определяют температуру смеси? Каков смысл абсолютного нуля температур?

Температура – это степень нагретости тела.

Температура тела есть его внутреннее тепло, и является мерой средней кинетической энергии хаотического поступательного движения его молекул.

Тепло – это энергия теплового движения частиц вещества

Приняты шкалы трех видов определения температуры: Кельвина, Цельсия и Фаренгейта. Связь между абсолютной температурой Т и температурой t⁰C по стоградусной шкале имеет вид Т = 273,15 + t , связь между шкал Цельсия и Фаренгейта устанавливается по формуле t⁰F= 5 t⁰C/9

Температуру смеси можно определить с помощью различных термометров, конкретное измерение которых выводится в значениях заданной шкалы. Например, явление расширения веществ при увеличении температуры используется в газовых и жидкостных термометрах. В температурных индикаторах для измерения температуры тела (смеси) цвет жидких кристаллов оказывается различным при разной температуре. Измерение высоких температур проводится оптическим методом.

Смыслом абсолютного нуля температур является полное остановка броуновского движения в смесях или газах, например, состояние массы идеального газа определяется значениями: давления, объема и температуры – соотношение, определяющие между ними связь является уравнением состояния тела PV = NkT, при Т = 0 объем будет, стремится к нулю, как впрочем, и давление при неизменной массе.

7. Как развивалось представление о строении атомного ядра? Как связываются нуклоны в ядре атома? Как определяется энергия их связи, и от чего зависит? Характеризуйте реакции деления и синтеза ядер. Укажите, как они используются.

Идея о сложном строении атома была высказана еще в 1815 г. английским врачом У. Праугом. В химии выработалось учение о химическом элементе. В 1870 г. из сопоставления химических свойств элементов с их атомными весами Д.И. Менделеев представил свою периодическую таблицу. Открытие спектрального анализа в 1859 г. физиком Г. Киффордом и химиком Р. Бунзеным и периодического закона химических элементов наводили сомнения о неделимости атомов. Стало ясно, что сам атом – это сложная структура с внутренними движениями составных частей, ответственных за характерные спектры.

Дж. Томсон вслед за открытием электрона развил идею Кельвина. Атом – капля пудинга положительно заряженной материи, внутри которой распределены электроны, которые находятся в состоянии колебательного процесса. Из-за этих колебаний атомы и излучают электромагнитную энергию, что позволило объяснить дисперсию света, но и породило много вопросов. Исследуя на устойчивость разные конфигурации электронов, он хотел объяснить периодическую систему элементов. Эксперимент одного из его учеников Э. Резерфорда привел к ядерной модели строения атома.

Нуклоны удерживаются в ядре за счет взаимодействия между ними. Такое взаимодействие можно описать с помощью поля ядерных сил:

1)Ядерные силы являются короткодействующими. Их радиус Действия имеет порядок 10^-15м. На меньших расстояниях притяжение сменяется отталкиванием.

2)Сильное взаимодействие не зависит от заряда нуклонов. Ядерные силы между нуклонами имеют одинаковую величину. Это свойство называется зарядовая независимость.

3) Ядерные силы обладают свойством насыщения означающий, что каждый нуклон в ядре взаимодействует с ограниченным числом нуклонов.

По современным представлениям сильное взаимодействие обусловлено тем, что нуклоны виртуально (скрыто) обмениваются частицами (мезонами).

Энергия их связи определяется по формуле Эйнштейна E = mc²

Энергия связи зависит от массового числа элементов, чем больше энергии на один нуклон, тем больше устойчивость ядра. Самые устойчивые ядра с массовым числом около 60. Элементы с более низкими массовыми числами могут повышать свою устойчивость в результате увеличения их массового числа. Элементы с большими массовыми числами становятся более устойчивыми в результате уменьшения их массового числа, что и происходит в процессе расщепления ядер.

Ядерное деление – это процесс расщепления ядра тяжелого элемента на осколки или фрагменты.

Ядерный синтез – это слияние ядер более тяжелых элементов.

Ядерное деление сопровождается испусканием нейтронов. Каждое деление сопровождается потерей массы, обусловленных дефектом массы, например энергия, выделяемая вследствие этой потери массы составляет приблизительно 200 МэВ на одно делящееся ядро урана. Однако если количество делящегося вещества превышает некоторую критическую массу, Нейтроны захватываются прежде чем покинуть делящийся материал.

Реакция ядерного синтеза тоже в свою очередь сопровождается выделением энергии и испусканием нейтронов ²₁H(дейтерий) + ³₁Н(тритий) → ⁴₂Не + ¹₀n + энергия

Данные реакции используются для создания мощного оружия: атомных бомб, водородных бомб и тд.

В мирных целях эти реакции используют для получения электроэнергии на Атомных Электра Станциях и тд.