Контрольная работа по "Концепции Современного Естествознания"

Из гипотез  происхождения Солнечной системы  наиболее известна электромагнитная гипотеза шведского астрофизика X. Альвена, усовершенствованная Ф. Хойлом. Альвен исходил из предположения, что некогда Солнце обладало очень сильным электромагнитным полем. Туманность, окружавшая светило, состояла из нейтральных атомов. Под действием излучений и столкновений атомы ионизировались. Ионы попадали в «ловушки» из магнитных силовых линий и увлекались вслед за вращающимся светилом. Постепенно Солнце теряло вращательный момент, передавая его газовому облаку. Слабость предложенной гипотезы заключалась в том, что атомы наиболее легких элементов должны были ионизироваться ближе к Солнцу, атомы тяжелых элементов — дальше. Значит, ближайшие к Солнцу планеты должны были бы состоять из наилегчайших элементов — водорода и гелия, а более отдаленные — из железа и никеля. Наблюдения говорят об обратном. Чтобы преодолеть это противоречие, английский астроном Ф. Хойл предложил новый вариант гипотезы. Солнце зародилось в недрах туманности. Оно быстро вращалось, и туманность становилась все более плоской, превращаясь в диск. Постепенно диск начинал тоже разгоняться, а Солнце тормозилось. Момент количества движения переходил к диску. Затем в нем образовались планеты. Если предположить, что первоначальная туманность уже обладала магнитным полем, то вполне могло произойти перераспределение углового момента.

Согласно гипотезе  Ж. Л. Бюффона, выдвинутой в 1945 году, планеты образовались из вещества, вырванного из Солнца в результате столкновения с гигантской кометой. Среди последующих космогонических теорий можно найти и теорию «катастроф», согласно которой наша Земля обязана своим образованием некоему вмешательству извне, например, близкой встрече Солнца с какой-то блуждающей звездой, вызвавшей извержение части солнечного вещества. В результате расширения раскаленная газообразная материя быстро остывала и уплотнялась, образуя большое количество маленьких твердых частиц, скопления которых были чем-то вроде зародышей планет.

Выводы.

Многообразие  гипотез связано с тем, что  планеты Солнечной системы достаточно сильно различаются между собой: Меркурий, Венера, Марс, Земля – твердые  планеты; Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун –  газообразные; Плутон – несформировавшаяся твердая планета.

Такое странное расположение планет, а также существование  пояса астероидов между орбитами Марса и Юпитера (вероятно это  остатки еще одной планеты) и  объясняет тот факт, что до сих  пор отсутствует общепризнанная теория Солнечной системы, дающая непротиворечивые ответы на эти и другие вопросы.

89.Назовите ближайшие к нам другие галактики. Какую форму имеет большинство галактик во Вселенной?

Ядро нашей Галактики (направление  на созвездие Стрельца) в 1948-м году впервые удалось сфотографировать в тепловых лучах советским астрономам В.Б.Никонову, В.И.Красовскому и А.А.Калиняку в Крымской обсерватории. От Солнца ядро закрыто скоплениями газа и  пыли, но тепловые лучи их с потерями преодолевают. Изучение ядра с помощью  инфракрасных, рентгеновских и радиоволн  позволяет сделать вывод  о  том, что в центре его находится  черная дыра, масса которой, по разным оценкам, составляет от 100 до миллиона масс Солнца. Солнце расположено примерно в 25 000 световых лет от ядра, у границы  одного из спиральных рукавов, которых  у нашей Галактики пока насчитывают  четыре. В Галактике известно 147 шаровых  скоплений. Диаметр нашей Галактики  составляет около 100 000 световых лет, а число звезд в ней примерно 150 миллиардов. Наш звездный дом - крупная галактика. Убедимся в этом, осмотрев ее окрестности.

Поблизости от нас есть только одна крупная звездная система - Туманность Андромеды. Это тоже спиральная галактика. Ее плоскость наклонена к лучу зрения всего  на 13°, поэтому рассмотреть структуру ее спиральных рукавов хорошо не удается. Это очень большая галактика. Она вдвое массивнее нашей. Ее можно увидеть без затруднений даже в городских условиях невооруженным глазом.  Это - самый далекий предмет (если галактику можно назвать предметом), который Вы можете увидеть, пользуясь только своими глазами (ну и некоторыми знаниями о направлении столь далеко устремленного взора). В небольшие телескопы в Туманности Андромеды можно разглядеть только  ядро и близкие к нему области, хотя ее спиральные рукава простираются на целых 3°,  шесть диаметров Луны. Галактика удалена от нас на 2,3 млн. световых лет, ее масса составляет 300 млрд. масс Солнца.

Третьей по значимости (а значит и  по массе) галактикой в наших окрестностях является средняя по величине спиральная галактика в созвездии Треугольника. Она занесена в каталог Месье под номером 33.  Галактика располагается гораздо ближе к Туманности Андромеды, а от нас удалена на 2,2- 2,7 млн. световых лет.  Ее яркость превышает шестую звездную величину, считающуюся примерным порогом для глаза. Однако свет от галактики распределен по площадке диаметром, превышающим градус (две Луны). Яркость М81, удаленную на 12 млн. световых лет от Млечного Пути, составляет около 7 звездной величины. Ее наблюдения проходили при идеальнейших погодных условиях  на претемном южном небе.

Все остальные галактики ближайшего окружения - карликовые эллиптические  и неправильные, которые, как мы помним, тоже редко бывают большими. Но две  ближайших к нам неправильных галактики можно назвать крупными представителями рода неправильных галактик. Магеллановы Облака являются спутниками нашей Галактики Млечный Путь - это еще два внегалактических объекта, видимые невооруженным глазом, правда, в южном полушарии.

Большое Магелланово облако расположено  в созвездии Золотой Рыбы, его  звездная величина чуть превосходит 0.   Удаленная от нас на 170 000 световых лет, эта галактика является прекрасным объектом для наблюдения звезд вне  нашей звездной системы. Размер ее 40 тысяч световых лет, а масса в 15 раз меньше массы нашей Галактики. В этой галактике находилась самая яркая по светимости из известных звезд - S Золотой Рыбы. Эта звездочка, видимая у нас как звезда 6 звездной величины, в миллион раз ярче Солнца. А первенство просто перешло в 1997-м году к звезде Пистолет в созвездии Стрельца. Та еще в 10 раз ярче. Звезда принадлежит Млечному Пути. Не смотря на отношение к неправильным галактикам, Большое Магелланово Облако имеет структуру, близкую к пересеченным спиральным галактикам. В галактике есть все те типы звезд, которые известны в Млечном Пути. Здесь есть один из ярчайших среди известных газопылевой комплекс - Туманность Тарантул, район бурного звездообразования. Большое Магелланово Облако прославилось в конце восьмидесятых. Здесь произошла ярчайшая из наблюдавшихся в новой истории вспышка сверхновой - SN 1987а. Несмотря на удаленность, в максимуме сверхновая достигла блеска 2,8.

Малое Магелланово Облако в 3 раза меньше Большого и тоже напоминает собою пересеченную спиральную галактику. Некоторые астрономы прямо к таковым и относят оба Магелланова Облака. Видимая звездная величина Малого Облака составляет 2,3. Оно расположено в созвездии Тукана, что по соседству с Золотой Рыбой. До этой галактики 210 000 световых лет. Магеллановы Облака погружены в общую газовую оболочку, они находятся в тесном гравитационном взаимодействии. Упомянутая газовая среда перерастает в весьма плотную перемычку между галактиками. Видимо, обеим звездным системам приходится "выносить" еще большее гравитационное воздействие со стороны гиганта Млечного Пути. Возможно, именно поэтому они не смогли быть "более спиральными". Если говорить  о неправильных галактиках, то Магеллановы Облака являются большими их представителями.

Почти все остальные галактики, близкие к нашей, являются маленькими, как говорят, карликовыми эллиптическими галактиками. Самые массивные из этих карликов (NGC205 и NGC221) являются спутниками Туманности Андромеды. Из неправильных назовем NGC6882 и IC1613.

С учетом того, что слабые карликовые галактики на расстояниях, превышающих  удаленность Туманности Андромеды, обнаружить трудно, и того, что наша собственная Галактика закрывает  от нас значительную часть направлений  в пространстве от полноценного исследования, можно предположить, что в окрестностях Млечного Пути есть одна крупная галактика, одна средняя и десятка три карликовых (на сегодня известно около 25). Подобные группы галактик называют скоплениями. Галактики в скоплениях связанны гравитацией и общим происхождением.  Скопление, в которое входит Млечный Путь принято называть Местной группой. В Местную группу входят две подсистемы, в каждой из которых есть одна крупная галактика (наша и Туманность Андромеды). У каждой из крупных галактик есть несколько карликовых спутников. Есть и некоторое число одиночных карликов, тоже находящихся в гравитационном единении с остальными членами Местной группы. Радиус Местной группы около 3 млн. световых лет.

165.В чем суть восстановительного и окислительного периодов в жизни биосферы?

Под биосферой понимается глобальная экологическая система  биогенной миграции химических элементов, способная к сохранению и поддержанию подвижного биогеохимического равновесия между литосферой, атмосферой, гидросферой и биотой. Биосфера включает в себя следующие блоки или компоненты: 1 - живые организмы (живое вещество), 2 - мертвое органическое вещество биогенного происхождения, 3 - неорганическое вещество атмосферы, 4 - неорганическое вещество гидросферы, 5 - неорганическое вещество литосферы, вовлеченное в биологический круговорот. В составе живого вещества присутствуют многие химические элементы, но преобладают углерод, водород, азот, фосфор, кальций, калий.

Биосфера возникла и  функционирует как система химического  и энергетического взаимодействия атмосферы, гидросферы и литосферы  в постоянно циклически и ациклически изменяющихся условиях. Циклы изменения физических и химических параметров на Земле бывают суточными, годичными, одиннадцатилетними, вековыми, тысечелетними, миллионолетними вплоть до галактического года длительностью примерно в 200 миллионов лет.

 Центральное место  в цепи перехода химических  элементов из одного состояния  в другое принадлежит живому  веществу - биоте. Обеспечивая биологический  или малый круговорот химических  элементов, биота получает из  внешней среды не только вещество и энергию, но и негэнтропию, и формирует биохимическое разнообразие в широком смысле.

Сущность процесса биологической  эволюции – это увеличение организованности биосферы, возрастание ее негэнтропии. В процессе эволюции происходит превращение  энтропии внешней среды (энтропии большого геологического круговорота) в негэнтропию экосистем - т.е. в негэнтропию малого биологического круговорота, в конечном счете в негэнтропию популяций видов и генетических структур.

 Главная причина постоянно  идущих химических процессов  на Земле – это возникновение неоднородности или создание градиентов концентрации веществ - неоднородности в распределении атомов разных химических элементов в разных средах и в разных местах одной среды. Диффузия атомов и молекул из мест их большей концентрации в места их меньшей концентрации, а также неоднородности полей температуры и давления, неравномерный приток солнечной энергии приводят к перемещению воздушных и водных масс – к циркуляции атмосферы и гидросферы.

За многие миллионы и  миллиарды лет (в соответствии со вторым началом термодинамики) все неоднородности планеты должны были бы исчезнуть - таков закон возрастания энтропии. Однако они не исчезают, т.к. в природе происходит постоянное воспроизводство этих неоднородностей в результате землетрясений, извержения вулканов, движений блоков земной коры.

Атмосфера Земли первоначально  возникла в результате дегазации  недр – т.е. в результате вулканической  деятельности - и состояла из аммиака, метана, сернистого газа, углекислого газа и паров воды. Переход к кислородной атмосфере произошел не сразу. Вначале свободный кислород образовывался в результате разложения молекул паров воды под действием ультрафиолета в верхних слоях атмосферы. Однако при этом кислорода образовалось очень мало. К тому же он расходовался на окисление минералов на поверхности планеты. Главным процессом, в результате которого атмосфера Земли обогащалась кислородом, был фотосинтез сначала синезеленых водорослей или цианобактерий, а затем зеленых водорослей и наземных растений. Это коренным образом изменило геохимическую обстановку на планете – в ее биосфере, изменив геологические, физико-географические, биогеохимические и эволюционно-биологические процессы.

Первичная атмосфера Земли  имела восстановительный характер. Но по мере накопления в ней кислорода она все более становилась окислительной атмосферой. А.И. Опарин и Дж. Холдейн считали, что только в бескислородной атмосфере могла зародиться жизнь, т.к. в кислородной атмосфере органические и неорганические молекулы быстро окисляются - в кислородной среде они не стойки. В докембрийской атмосфере Земли содержание кислорода было ничтожным (Виноградов, 1947).

А. А. Григорьев (1948) связал вопрос об эволюции биосферы с изменением концентраций кислорода и углекислого газа в атмосфере. Объем кислорода, выделяемого при фотосинтезе, вначале не превышал его расход на дыхание организмов и на окисление химических соединений. Но постепенно кислорода растениями стало выделяться больше, чем его расходовалось в биосфере. В итоге количество кислорода в атмосфере стало постепенно возрастать.

С достижением 2 млрд. лет  назад концентрации кислорода в  атмосфере 0.001 от его современного уровня стало возможным развитие аэробных организмов, отчего накопление кислорода ускорилось и фотосинтезирующая деятельность растений превратилась в основной источник кислорода. К началу фанерозоя (600 млн. лет назад) концентрация кислорода в атмосфере Земли достигла 1% от его современного содержания.

 В конце силура  содержание кислорода составило  уже 10% от современного, и это  сделало возможным выход жизни  на сушу,так как в верхних  слоях атмосферы возник озоновый  слой из трехатомных молекул  кислорода (озона), поглощающих жесткое  ультрафиолетовое излучение. При этом жесткое ультрафиолетовое излучение уже не могло разрушить молекулы ДНК и РНК - носители наследственной информации.