Контрольная работа по "Естествознанию"

   Процесс формирования планеты Земля, как  и любой из планет, имел свои особенности. Земля зародилась около 5 • 10⁹ лет назад на расстоянии 1 а. е. от Солнца.

   Первичное вещество сжималось под действием  тяготения, принимало форму шара, недра которого разогревались. Происходили  процессы перемешивания, шли химические реакции, более легкие силикатные породы выдавливались из глубины на поверхность и образовывали земную кору, тяжелые - оставались внутри. Разогрев сопровождался бурной вулканической деятельностью, пары и газы вырывались наружу. У планет земной группы сначала не было атмосфер, как на Меркурии и Луне. Иной была и светимость Солнца, а отсутствие атмосферы и гидросферы (а, значит, и облаков, закрывающих сейчас до 0,5 поверхности) сказывалось на отражательных характеристиках. Активизация процессов на Солнце вызывала увеличение вулканической деятельности, рождались из магмы гидросфера и атмосфера, появились облака, водяные пары конденсировались в океанах.

   С позиций неклассической концепции  глобальной эволюции Земли развитие геосферных оболочек выглядит иначе, чем в других концепциях. В рассматриваемой концепции первостепенное внимание уделяется динамическим факторам эволюции Земли. Среди этих факторов наиглавнейшим является энергия, выделяемая при химико-плотностной дифференциации вещества в мантии и ядре Земли.

   Гипотезу  дрейфа континентов развивал немецкий ученый А. Вегенер (1912), хотя она казалась необоснованной. Сходство очертаний западного берега Африки и восточного берега Южной Америки издавна считали свидетельством разделения единого материка. Вегенер назвал его Пангея (от греч. pan - все + gaia - земля). Итальянский ученый Синднер-Пеллегрини указывал на сходство не только очертаний, но и ископаемых растений и месторождений угля в Америке и Европе. Примерно в это же время гляциолог Ф.Б.Тейлор связывал образование молодых гор третичного периода вокруг Тихого океана с «раскрытием» дна Атлантического океана. Причину он видел в приливных силах Луны после ее захвата Землей в меловом периоде, что и вызвало дрейф континентов. А.Холмс в 1927—29 гг. выделил силы конвективного течения в верхней мантии Земли как способные переместить континенты (верхнюю оболочку толщиной 50—100 км). Измерения силы тяжести на море и на суше свидетельствовали в пользу гипотезы дрейфа континента.[2]

   Гипотеза  литосферных плит основана на их способности скользить по поверхности астеносферы (расплавленным глубинным породам), чем поверхность Земли приводится в состояние, близкое к гидростатическому равновесию. Эта теория получила признание в 60-е гг. XX в.

   Считается, что верхний слой коры состоит  из 15 жестких плит, из них 50 % - крупные (до 1000 км), которые плавают на горячем, пластичном слое мантии Земли по поверхности астеносферы. При этом плиты могут сталкиваться, погружаться друг под друга и надвигаться одна на другую. Вместе с плитами могут перемещаться и континенты. Эту гипотезу называют гипотезой новой глобальной тектоники, поскольку впервые попытались объяснить развитие Земли с помощью данных, полученных при изучении развития континентов и океанов.

 

   10.3. В общих чертах  начало образования  Солнечной системы  напоминает известную небулярную гипотезу Канта-Лапласа. Но, поскольку в изолированной системе момент импульса должен сохраняться, остается неясным, почему планеты, обладающие в сумме 0,13% массы всей системы, имеют 99,5% ее момента импульса. В то же время Солнце, обладающее массой в 99,87% массы системы, вращается столь медленно. Поясните, как современная модель преодолела проблему распределения момента импульса?

   П.Лаплас исходил из горячей медленно вращающейся  туманности, которая по мере охлаждения сжималась. По закону сохранения момента импульса при этом росла скорость вращения и центробежные силы отрывали от нее кольца. Материя в этих кольцах сжималась под действием тяготения, формируя компактные тела. Ученик Лапласа, французский математик Э. Рош, показал, что периоды центрального сгущения туманности должны чередоваться с периодами сокращения ее массы, во время которых происходят отрывы экваториальных колец раскаленного вещества. Но причины отрывов оставались непонятными. Фактически эта гипотеза была разработана математиками как задача теоретической механики с неизменными параметрами. Она не объясняла размеров орбит планет-гигантов и медленности вращения Солнца, не отвечала на вопрос, почему момент импульса планет, масса которых составляет всего 0,13 % массы Солнечной системы, почти в 29 раз больше момента импульса Солнца, если Солнечная система изолирована. Это обстоятельство, казалось, требовало ввести в Солнечную систему вмешательство какой-то внешней силы.

   Небулярная  гипотеза Канта - Лапласа оставалась первой ротационной гипотезой о возникновении Солнечной системы вплоть до конца XIX в.[2]

   Приливная или планетозимальная, гипотеза стала популярной в начале XX в.: американцы Т. Чемберлен и Ф. Муль-тон рассмотрели идею встречи Солнца со звездой, вызвавшей приливной выброс солнечного вещества (1906), из которого и образовались планеты. Дальнейшее развитие происходило в соответствии с гипотезой Канта-Лапласа. С.Аррениус допустил и прямое столкновение Солнца со звездой (1913). В результате появилось некое волокно, распавшееся при вращении на части - основу для планет. Но близкое прохождение звезд - столь редкое явление, что может случиться раз в 10¹⁷ лет. Дж. Джине предположил (1916), что какая-то звезда прошла неподалеку от Солнца и вызвала некие «приливные выступы», принявшие форму газовых струй, из которых и возникли планеты. Поэтому орбиты планет были сначала сильно вытянутыми, но из-за огромного сопротивления пылевой среды между двумя звездами постепенно приближались к круговым. Джине выделил большую роль Солнца в развитии планет и подошел к решению проблемы перетока вещества в системе тесной двойной звезды как явления не случайного.

   Б.Рассел подсчитал (1935) момент импульса приблизившейся к Солнцу звезды - он оказался на порядок меньше среднего момента импульса планет. Ему пришлось предположить, что Солнце в прошлом было двойной звездой. Спутник Солнца вращался от него на расстоянии орбиты Урана или Нептуна, какая-то внешняя звезда столкнулась с ним, отбросила его за пределы Солнечной системы и удалилась сама. Английский астроном Литлтон высказал идею (1936) о принадлежности Солнца в прошлом к тройной звездной системе. Он рассчитал, что при движении двух звезд в разном направлении образующаяся между ними лента вещества могла быть захвачена Солнцем. Советский астроном Н.Н.Парийский, исследуя разнообразные возможности этого процесса при разных скоростях сгустка, вырванного из Солнца, получил, что только при скоростях 400 - 500 км/с возможно получить подходящие орбиты для планет.

   В гипотезе шведского астрофизика  Х.Альфена (1942) сделано предположение о захвате Солнцем облака межзвездного газа. Атомы газа ионизовались при падении на Солнце и стали двигаться по орбитам в его магнитном поле, поступая в определенные участки экваториальной плоскости. Расчет дал области расположения только внешних планет. Академик О. Ю. Шмидт, один из организаторов освоения Северного морского пути, отказался от изолированности Солнечной системы. Он считал, что если «обратиться к ее движению в Галактике, то отпадет затруднение с моментом количества движения, так как Солнце могло захватить из Галактики материю, обладающую достаточным моментом».

   Если  считать, что на Землю в сутки  падает 1 т метеоритов, то для «вырастания» ее таким путем нужно около 7 млрд лет, а по геологическим данным возраст земной коры оценивается в 3 млрд лет (кора может быть моложе внутренних областей планеты). При образовании планет из метеоритов стало преобладать одно направление вращения планет, орбиты становились почти круговыми. Расчеты Шмидта дали верные расстояния планет от Солнца и определили направление осевого вращения планет; они показали период вращения Солнца в 20 сут (сейчас 25 сут), что считается хорошим результатом. Можно сказать, что Шмидт вернулся к небулярной гипотезе Канта-Лапласа на новом уровне науки, заменив газопылевое облако метеоритным роем. Слипание пылинок приводило к неким твердым фрагментам (планетезималям), которые дали начало протопланетам.

   Академик  В.Г.Фесенков, один из основоположников астрофизики, считал, что образование планет связано с переходом от одного типа ядерных реакций в глубинах Солнца к другому. Условия равновесия требовали выброса массы Солнца, и этот выброс соответствовал расчетам английского астронома и математика Дж.Дарвина (сына Ч.Дарвина) и русского ученого математика и механика А. М.Ляпунова. Они независимо рассчитали фигуры равновесия вращающейся жидкой несжимаемой массы. Согласно О.Струве, быстро вращающиеся звезды могут выбрасывать вещество в плоскости своих экваторов. В результате этого образуются газовые кольца и оболочки, а звезда теряет массу и момент количества движения. Гипотеза Фесенкова связала жизнь в Солнечной системе в единое целое и избавила космогонию планет от внешних случайных факторов.

Тест

1. Теоретический уровень  научного познания  связан с…

А. регистрацией, накоплением наблюдений

Б. объяснением  и обобщением фактов

В. сбором фактов и информации из литературных источников

Г. первичной  систематизацией наблюдений

Ответ: Б 

2. Атомизм Левкиппа – Демокрита был основан на идее устройства мира:

А. из движений атомов, в которых присутствует неустранимый элемент случайности;

Б. из мельчайших, неделимых и неизменных частиц - атомов, беспорядочно двигающихся в  пустоте;

В. истинный мир – это мир идей, представляющий собой иерархически упорядоченную  структуру;

Г. из делимых  и деформируемых корпускул, прилегающих  друг к другу без пустот;

Ответ: Б

3. Наука отличается  от идеологии лишь  тем, что

А. научные  истины не зависят от интересов определенных слоев общества;

Б. научные  законы определяются требованиями преобразования природы на благо общества;

В. значимость научных результатов оценивается  в морально-этическом аспекте;

Г. новые  результаты должны быть логически противоречивы  предыдущим;

Ответ: А 

4. Пространство и  время в современной  картине мира

А. не связаны с движениями и массами тел, т.е. абсолютны,

Б. не зависят  друг от друга и не зависят от находящихся в них тел,

В. пространство и время связаны воедино, образуя 4-хмерный континуум, который не зависит от находящихся в нем тел,

Г. 4-хмерный  континуум “пространство-время” зависит  от масс и скоростей, находящихся  в нем тел.

Ответ: Г 

5. Землю можно считать  материальной точкой  в задачах

А. расчета  линейной скорости движения точек поверхности  при суточном вращении,

Б. расчета  периода обращения Земли вокруг Солнца,

В. нельзя считать – в обоих случаях,

Г. можно  считать – в обоих случаях.

Ответ: Б 

6. Закон сохранения  импульса изолированной  системы является  следствием

А. соответствующим  выбором системы отсчета

Б. однородности пространства

В. однородности времени

Г. изотропности пространства

Ответ: Б 

7. Квантовая механика  дает вероятностное  описание природы,  поскольку

А. это  упрощает вычисления для описания микрообъектов,

Б. она  находится в стадии формирования, и является пока еще неполной теорией,

В. Необходимость  и случайность – это объективные  свойства природы.

Г. невозможно учесть некоторые скрытые параметры, определяющие поведение микрообъектов

Ответ: А 

8. Определите число  протонов и нейтронов  в ядре ₁₃ Аl ²⁷

А. протонов – 13, нейтронов – 14

Б. протонов – 14, нейтронов -13

В. протонов 13, нейтронов – 27

Г. протонов – 27, нейтронов – 13

Ответ: Г 

9. Выберите верные  утверждения о  биосфере 

А. биосфера - область активной жизни, охватывающая нижнюю часть атмосферы, гидросферу, поверхность суши и верхнюю часть  литосферы (всего около 25-30 км);

Б. на биосферном уровне существуют круговороты веществ  и энергии;

В. биосферу составляет совокупность живых организмов, организованных в сообщества;

Г. биосфера способна к обновлению за счет превращения  одних химических элементов в  другие;

Ответ:

А

Б 

10. Предложенная Г. Гаммовым теория горячей Вселенной и Большого Взрыва – рождения Вселенной из сингулярности, была подтверждена обнаружением предсказанного теорией: