- •Федеральное агентство по образованию
- •Введение
- •1. Панорама современного естествознания
- •1.1. Естественнонаучная и гуманитарная культура
- •1.2.Научный метод
- •1.3. История развития естествознания
- •1.4.Физика - основа современного естествознания
- •2. Иерархия структур в микро-, макро- и мегамире
- •Звёзды. Галактики. Вселенная
- •3. Представление о концепциях материи, движения, пространства и времени
- •3.1.Основные свойства пространства и времени
- •3. 2. Принципы относительности и инвариантность. Симметрия
- •4. Механическое движение. Классическая концепция Ньютона
- •4.1. Физические величины и их единицы измерения
- •4.2. Классическая концепция Ньютона
- •Силы. Закон всемирного тяготения
- •Закон сохранения импульса
- •4.3. Работа, мощность, энергия
- •4.4. Закон сохранения механической энергии
- •4.5. Общефизический закон сохранения энергии
- •5. Колебания и волны
- •5.1. Гармонические колебания и их характеристики
- •5.2. Вынужденные колебания. Резонанс
- •5.3. Волновые процессы
- •5.4. Свойства волн: интерференция, дифракция
- •6. Фундаментальные взаимодействия
- •6.1. Концепции близкодействия и дальнодействия
- •6.2 Виды фундаментальных взаимодействий
- •6.3. Понятие физического поля
- •6.4. Гравитационное поле
- •6.5. Электромагнитные поля и волны
- •6.6. Принцип суперпозиции
- •6.7. Шкала электромагнитных волн
- •7. Статистические и термодинамические свойства макросистем
- •7.1. Основные понятия молекулярной физики
- •7.2. Термодинамические законы
- •7.3. Энтропия
- •7.4. Второе начало термодинамики
- •7.5. Термодинамика открытых систем
- •8. Концепция корпускулярно-волнового дуализма
- •8.1. Природа света
- •8.2. Корпускулярно-волновые свойства микрочастиц
- •8.3. Принципы неопределённости и дополнительности
- •9. Элементы атомной и ядерной физики
- •9.1. Физика атома
- •9.2. Строение атомного ядра
- •9.3. Дефект массы и энергия связи ядра. Явление радиоактивности. Виды радиоактивного распада
- •9.4. Ядерные и термоядерные реакции
- •9.5. Воздействие излучения на человека. Радиационно-биологические процессы
- •10. Развитие химических концепций
- •10.1. Эволюция химических знаний
- •10.2. Основные понятия химии
- •10.3. Периодическая система химических элементов д.И. Менделеева и её современный вид
- •10.4. Виды химической связи
- •10.5. Реакционная способность веществ. Химические реакции
- •Скорость химических реакций. Современный катализ
- •Обратимые и необратимые химические реакции
- •Принцип Ле Шателье
- •Тепловой эффект реакции
- •10.6. Методы качественного и количественного анализа
- •10.7. Синтез вещества
- •11. Мегамир: современные космологические концепции
- •11.1. Концепции эволюции Вселенной
- •11.2. Концепции эволюции звездных объектов
- •Черные дыры
- •Белые карлики
- •Нейтронные звезды
- •Пульсары
- •Квазары
- •11.3. Концепции эволюции Солнечной системы
- •12. Планета Земля и современные представления о литосфере
- •12.2. Теория литосферных плит
- •12.3. Географическая оболочка Земли
- •12.4. Условия, способствующие возникновению жизни на Земле.
- •13. Биосфера. Биологические концепции
- •13.1. Развитие биологических концепций
- •13.2. Концепции происхождения жизни
- •13.3. Принципы развития, эволюции и воспроизводства живых систем
- •13.4. Биосфера и ее свойства
- •13.5. Биологические уровни организации материи
- •13.6. Генетика и эволюция
- •14.Экология в современном мире
- •14.1. Основные направления экологии
- •14.2. Вредные вещества и их реальная опасность
- •14.3. Сохранение озонового слоя
- •14.4. Кислотные осадки
- •14.5. Парниковый эффект
- •14.6. Захоронение радиоактивных отходов
- •15. Феномен Человек
- •15.1. Возникновение человека
- •15.2. Человек: физиология, здоровье, работоспособность, эмоции
- •15.3. Творчество
- •15.4. Биоэтика
- •15.5. Космические и биологические циклы
- •16.Самоорганизация в природе
- •16.1. Синергетика - новая междисциплинарная наука
- •16.2. Порядок из хаоса
- •16.3. Диссипативные структуры
- •16.4. Концепции самоорганизации
- •Принцип универсального эволюционизма. Путь к единой культуре
Пульсары
Пульсар – космический источник импульсного электромагнитного излучения. Периоды повторения импульсов лежат в пределах от нескольких сотых долей секунды до секунд. Большинство пульсаров излучает в радиодиапазоне от метровых до сантиметровых волн, однако существуют также оптические, рентгеновские и гамма-пульсары.
Согласно современным представлениям, радио-пульсары – это нейтронные звезды, которые при массе примерно равной массе Солнца имеют диаметры около 20 км. Энергия их излучения черпается из энергии вращения звезды. Источник излучения рентгеновских и гамма-пульсаров – гравитационная энергия, выделяющаяся при аккреции на нейтронную звезду или черную дыру вещества, перетекающего от соседней нормальной звезды.
Большинство пульсаров находятся от Земли на расстояниях 200 7000 световых лет, что относит их к внутригалактическим источникам излучения.
Квазары
Квазары – квазизвездные мощные внегалактические источники электромагнитного излучения, представляющие собой активные ядра далеких галактик. Открыты в 1960 году. Квазары находятся от Земли на расстоянии свыше 200 Мпк, а некоторые из них удалены более чем на 5000 Мпк. Они излучают в радио-, оптическом и рентгеновском диапазонах. Мощность излучения типичного квазара достигает 1040 Вт, т.е. 103 – 104 раз превышает мощность излучения всех звезд крупной галактики и почти в 1020 раз больше мощности излучения Солнца. Размеры квазаров меньше м, т.е. сравнимы с расстоянием от Земли до Солнца. Исследование пространственного распределения квазаров и различий в их свойствах может пролить свет на ранние стадии эволюции Вселенной.
11.3. Концепции эволюции Солнечной системы
Солнце – это рядовая желтая звезда среднего возраста (примерно 5 млрд. лет), прошедшая около половины срока активного существования. Оно расположено в переферийной части Млечного Пути, на расстоянии ~ 2/3 от «густонаселенного» галактического центра. В состав Солнечной системы входят 9 планет и огромное количество астероидов, комет, метеорных тел, космической пыли, межпланетного газа.
Среди планет Солнечной системы выделяют две основные группы: планеты земного типа (Меркурий, Венера, Земля, Марс) со средней плотностью вещества ~ 5·103 кг/м3 и планеты – гиганты (Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун), у которых средняя плотность ~ 1,4·10-3 кг/м3. Последняя из планет – Плутон стоит особняком: он имеет очень вытянутую эллиптическую орбиту и аномально большой наклон плоскости этой орбиты относительно других планет. Создается впечатление, что Плутон является совершенно чужеродным объектом, захваченным когда-то в просторах космоса гравитационным полем Солнца.
Само Солнце представляет собой центр массы Солнечной системы, имея в своем составе 99,85% всего входящего в нее вещества. Принимая среднюю удаленность нашей планеты от центра Солнца, равную 1,496·1011 м, за астрономическую единицу длины (а.е.д.), Боде и Тициус установили следующую закономерность в расположении наших планет:
Rn = 0,3·2(n-2) + 0,4, где Rn – средний радиус орбит, n – номер планеты, считая от Солнца.
Важным свидетельством единства процесса образования большинства планет Солнечной системы является их однонаправленное движение практически в одной плоскости по почти круговым орбитам вокруг Солнца, медленно вращающегося в том же направлении.
Общепризнано, что планеты Солнечной системы образовались из плоского газово-пылевого облака, окружавшего центральную звезду. По ориентировочным оценкам, аккумуляция вещества при образовании Земли длилась около 60 млн. лет, образование планет внешней группы происходило, по-видимому, значительно дольше.
По современным представлениям малые тела нашей системы, к числу которых относятся астероиды и кометы, являются неприсоединившимися к планетам древнейшими остатками промежуточной аккумуляции первовещества. Причем астероиды – это каменистые образования внутренней зоны Солнечной системы, а кометы - ледяные тела внешней зоны. Существование пояса астероидов объясняется достаточно широким промежутком, разделяющим планеты земной группы и планеты-гиганты.