- •1.1 Введение, назначение курса, государственный стандарт
- •1.2 Определения и термины для научных методов
- •Логический метод – логически воспроизводится история развития объекта без случайных, несущественных деталей.
- •1.3 Краткая история развития мировоззрения и естествознания на Земле
- •Мировоззрение древних народов, зарождение научных методов, Вклад древнегреческих ученых в начало наук
- •2.1 Мировоззрение древних народов
- •2.2 Древнегреческая натурфилософия
- •Архимедова механика. Наука в эпоху с 1-го по 15-й век. Введение в математику, математика как язык естественных наук Приложения к лекциям м.Ф. Шабанова. Лекция № 3
- •3.1 Архимедова механика
- •Архимедова механика, которой пользовались древние греки и после них до наших дней.
- •3.Правило винта, домкрата.
- •3.3 Введение в математику, математика как язык и основа естественных наук.
- •Аксиомы
- •Введение в физику. Наука о движении кинематика и ее законы. Динамика, законы Ньютона, как основа механистической картины мира. Приложения к лекциям м.Ф. Шабанова. Лекция № 4
- •4.1 Введение в физику
- •4.2 Наука о движении - кинематика и ее законы Обозначения и единицы измерения.
- •Общие законы движения
- •1 Закон. Если на тело не действуют другие тела, оно сохраняет состояние покоя или равномерного прямолинейного движения. Это закон инерции, первый закон Ньютона.
- •Движение тела по окружности.
- •Динамика, обозначения и единицы измерения.
- •При расстоянии между ними - r
- •Приложения к лекциям м.Ф. Шабанова. Лекция № 5
- •5.1 Гидродинамика, стационарное и турбулентное течение, капилляры.
- •Применение уравнения Бернулли:
- •5.2 Колебания. Волны, звук
- •2. Если нечетное π то вычитание
- •3. Сложение колебаний с близкими частотами ω1, ω2
- •Затухающие колебания.
- •Волновой процесс.
- •Звук, звуковые волны
- •Приложения к лекциям м.Ф. Шабанова. Лекция № 6.
- •6.1 Теплофизика и термодинамика
- •Тепловое расширение твердых тел
- •Уравнение теплопроводности Фурье
- •Уравнение переноса или диффузии газа
- •6.2 Основные положения молекулярно-кинетической теории вещества, законы для идеальных и реальных газов
- •6.3 Газовые законы для идеального газа
- •Законы Гей-Люссака 1802 г.
- •Уравнения Клаперона-Менделеева
- •Связь между скорости движения молеку с температурой и давлением газа
- •6.3 Циклы Карно, тепловые машины Работа газа при расширении
- •6.4 Химия наука о веществе, химических реакциях и химических системах.
- •6.5 Органическая химия
- •Электричество, электродинамика. Электромагнитная картина мира Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция № 7.
- •Особенности электромагнитной картины мира.
- •7.1 Электростатика
- •7.2 Электрический ток, электрические цепи
- •7.3 Электромагнитное излучение и его измерение.
- •Спектральные линии
- •7.4 Геометрическая оптика.
- •Световой поток, сила света и освещенность.
- •Основные составляющие мира. Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция № 8. Структурные составляющие мира - микромир, макромир, мегамир.
- •8.1 Основные, фундаментальные составляющие мира
- •Формула (1) отражает рост массы – m от скорости V. Формула отражает зависимость энергии от массы тела. Обозначения в формулах:
- •Энергия
- •8.2 Свойства и значение информации
- •Особенности современной физики. Понятие о строении материи. Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция № 9.
- •9.1 Ученые и развитие науки в хх-ом веке
- •9.2 Законы сохранения в замкнутых системах и законы симметрии
- •Законы симметрии.
- •9.3 Атомная физика ядра атомов и элементарные частицы
- •Астрономическая картина мира Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция № 10.
- •10.1 Астрономические явления, связанные с вращением Земли и ее движением по орбите
- •10.2 Измерения времени, календарь
- •Календарь.
- •10.3 Солнечная система.
- •10.31 Наша звезда Солнце.
- •Основные типы ядерных реакций, их энерговыделение.
- •10. 32 Планеты солнечной системы
- •19.33 Планеты – гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун.
- •10.4 Образование солнечной системы, космогонические гипотезы.
- •10.5 Образование Вселенной, элементы космологии.
- •Горячая Вселенная.
- •Адронная эра
- •Биология. Основные понятия, классификации, законы биологии. Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция №11
- •11.1 Основные понятия, уровни биосистеми их составляющие
- •11.2 Генетика, генетический код, одноклеточные организмы
- •11.3 Законы биологии и их возможные применения
- •Литература.
- •История Земли. Возникновение и развитие жизни на Земле Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция №12
- •12.1 Образование Земли и ее строение
- •12.2 Происхождение и развитие жизни на Земле
- •12.3 Биологические эры в истории Земли
- •12.4 Происхождение и эволюция человека
- •Литература.
- •Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция №13
- •13.1 Общесистемные законы, правила и свойства для природных, технических, биологических и социально-экономических систем.
- •4. Закон единства и взаимодействия противоположностей. Всякая система содержит взаимодействующие противоположности, и это взаимодействие служит двигателем эволюции.
- •Заключение по системным законам
- •13.2 Особенности системного анализа социально-экономических систем (сэс) и возможности использования компьютеров в подготовке и принятии решений
- •Управление сэс всегда происходит в условиях неопределённости по трем причинам:
- •13.3 Возможности компьютерных методов разработки и принятия решений
- •Литература.
- •14.1 Законы кибернетики в приложении к управлению социально экономическими системами
- •Cинергетика и информационное управление Приложение к лекциям Шабанова м.Ф. Лекция №15
- •15.1 Синергетика и традиционное научное мышление
- •15.2 Информационное управление человеком и общественной системой
- •15.3 Методы информационного управления и информационной войны
- •Литература.
- •16.2 Научные прогнозы будущего, учение в.И. Вернадского о ноосфере.
- •Литература
10. 32 Планеты солнечной системы
Солнечная система состоит из 9 планет - Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон. Размеры радиусов орбит в астрономических единицах 0,387 – Меркурий, Венера – 0,723, Земля –1.0, Марс – 1,52, Юпитер – 5,2, Сатурн – 9,55, Уран – 19,21, Нептун – 30,1, Плутон -39,1. Солнечная радиация отличается от земной на Меркурии в 6,7 раз на Венере более чем в 1,9 раза, на Марсе больше почти в 0,43, на Юпитере в 0,037 раз, Сатурн - 0,01, Уран – 0,0027, Нептун – 0,0011, Плутон – 0,0006. Масса Плутона 0,03, Меркурия 0,055, Юпитера 317,8 массы Земли. Масса Юпитера все же более чем в 1000 раз меньше Солнечной массы. Плотность у планет земной группы0коло 5,5 кроме Марса -3,9, у планет гигантов 1 – 1,5 г/см3.
Все планеты вращаются почти в одной плоскости эклиптики. Самый большой наклон плоскости орбиты к эклиптике у Плутона 17°,14 и Меркурий - 7°. Венера 3°39, у остальных в пределах 2°. Поэтому возможен так называемый парад планет, когда они выстраиваются в одной стороне от Солнца. Все планеты вращаются вокруг оси в ту же сторону, что и Земля, за исключением Венеры и Урана, которые вращаются в обратную сторону. Эти же планеты имеют угол наклона оси вращение к орбите 86° у Венеры и 98° у Урана. Они как бы катятся по орбите. Остальные имеют наклон не более 26° (Сатурн). Самый большой период вращение у Венеры 243суток, затем Меркурий 58,6 суток, Земля и Марс 24 часа. Юпитер, Сатурн, и Уран около 10 часов, Нептун 15 часов, Плутон – 6 суток.
.
Рис.36 Строение солнечной системы.
Внутренние планеты спутников не имеют. Земля имеет уникальный спутник - Луну. Масса, которой всего 81 раз меньше. У Тритона к Нептуну отношение около 0,001 у остальных спутников еще меньше. Более 10 спутников у планет гигантов, причем могут быть еще малые неизвестные спутники, которые трудно обнаружить. Спутник Плутона Харон имеет массу только в 15 раз меньше, чем Плутон. Поэтому Плутон с Хароном рассматривается иногда как двойная планета.
Рис.37 Соотношение размеров планет и их расположение относительно Солнца.
Меркурий лишь немного превосходит Луну (2439км.). С Земли наблюдать трудно, так как он мал и рядом с Солнцем. В 1974 г. космический аппарат „Маринер – 10” пролетел вблизи Меркурия и передал его снимки. Внешне он похож на Луну, а внутри на Землю (плотность 5.42г/см3). Имеется слабое магнитное поле 300 раз слабее земного. Температура в подсолнечной точке достегает 700°К, а на ночной стороне около 100°К. Однако, близкое значение ночного и дневного теплового излучение говорит о том, что на глубине нескольких сантиметров температура постоянная. Из-за приливного взаимодействия день на Меркурий составляет 58.6 суток, а год 88 суток. Атмосферы практически нет. Планета удобна для наблюдения за Солнцем.
Рис.38 Снимок Меркурия с космического аппарата «Маринер 10»
Венера по характеристике близка к Земле и перспективная планета для хозяйственного освоения. Год на Венере 224 суток, а сутки - 117 земных суток. Могучая атмосфера создаёт давления до 90атм., температура средняя 735°К, из-за мощного парникового эффекта. Высокая отражательная способность атмосферы Венеры (альбедо 0.78) приведёт к тому, что она получает тепла меньше чем Земля. Температура в верхних слоях атмосферы около 230°К, а на ночной стороны до 100°К. Это пока очень трудно объяснить. Состав CO2, CO, HCL. Исследования советскими АМС „Венера-10,13,14” дали богатый материал об условиях на планете и её рельефа. Есть кратеры метеоритного происхождения. Наблюдается вулканическая активность, куполообразные вулканы и мощные лавовые потоки. В верхних слоях атмосферы дуют ураганы со скоростью около 100км./час., а внизу тихо, ветер около 1м./сек.. Если осадить углекислою атмосферу планеты, то температура понизится и могут быть достигнуты лучшие условия для освоения этой планеты. Магнитное поле Венера не имеет.
Рис.39 Панорама поверхности, после обработки снимков станции «Венера 13»..
Земля известна лучше других планет от глубины ~10 км и выше. Единственная планета, имеющая атмосферу, гидросферу, твердую земную кору, омываемую океанами. Поверхность и океаны Земли содержат биосферу. По астрономическим характеристикам Земля оказалась самой удобной для жизни. Солнечная радиация достаточная, прозрачная атмосфера с давлениям 1к/см2, температура около 0°С, в тропической зоне плюсовая. Причем около 40°С даёт парниковый эффект. Имеется свободный кислород, концентрацию которого до совершенного уровня ~ 23% повысили зеленые растения. Озоновый слой и достаточно сильное магнитное поле защищают нас от коротковолновой (ультрафиолетовой) радиации и отклоняют ионизированный солнечный ветер. Сутки длиной 24 часа, а ранее более короткие, обеспечивают равномерный нагрев Земли по широтным поясам геоида.
Рис.40 Фрагмент снимка обратной стороны Луны, выделены участки
равной яркости, что усилило контраст.
Луна - наш спутник, удобный плацдарм для освоения Космоса. Луна покрыта метеоритными кратерами. Около 30% поверхности более темная - „моря”, более ровные, чем гористые „материки”. С Земли видно около 60% поверхности Луны. Невидимая обратная сторона Луны была сфотографирована АМС „Луна-3” в 1959году. В отделе физики Луна и планеты ГАИШ, МГУ были созданы первых полные карты и глобус Луны, под руководством профессора Ю.Н. Липского.
Марс самая перспективная планета для освоения. Марсианский год 697 суток, а день 24h 37m 22s. Наклон экватора к эклиптике 24°51 и наблюдается смена времен года. Около 2/3 Марса более светлая «суша» и 1/3 темные моря. Полярная шапка зимой достигает 50°широты. Интенсивные исследования Марса проводились в период великих противостояний. Когда расстояние до Марса сокращалось до 56 миллионов км и его угловой диаметр до 25". Тогда уже были известны полярные шапки пылевые бури на Марсе. Современные данные о поверхности Марса, в том числе составление полных карт и глобуса Марса с разрешением от десятка метров до 10 км, были получены советскими АСМ «Марс – 3,4,5» и американскими «Маринер – 9», «Викинг – 1,2», «Марс». В 1976 году была осуществлена посадка на Марс, а в 1977 году произведено уникальное исследование с помощью марсохода.
Рис. 41 Фрагмент равниной каменистой поверхности Марса, по снимкам КА «Викинг 1»
На Марсе есть ударные, тектонические, вулканические и эрозионные процессы, но в других пропорциях, чем на Земле. Ударные кратеры, характерны для южного полушария, а в северном они стерты и поверхность здесь на несколько км ниже. Почему так пока не ясно. Благодаря меньшей в 3 раза силе тяжести, горы на Марсе достигают 25-28 км. Высохшие русла рек свидетельствуют о том, что миллиарды лет назад Марс имел более плотную атмосферу и жидкую воду. Сейчас она может быть только на поверхностью в виде льда.
Средняя температура около 200ºK. На экваторе днем достигает 290ºK (+17ºC), а ночью падает до 170ºK (-123ºC). Давление до 20 мм ртутного столба и разряженный воздух не передает температуру. Воздух состоит из CO2, N2, H2O, CO. У Марса два спутника малых размеров – Фобус 22 – 25 км, Деймос около 13 км. Это каменистые тела неправильной формы. На Марсе продолжается поиск биосферы, хотя бы прошлой. Если она будет найдена, то это резко повышает вероятность жизни на других планетах у других звезд.