Из истории развития общего землеведения

Становление общего землеведения как науки неотделимо от развития географии в целом. Еще в глубокой древности человек стал интересоваться своим окружением на Земле и в Космосе.

Египтяне и вавилоняне прогнозировали время наступления наводнений в зависимости от расположения звезд, греки и римляне измерили Землю и установили ее положение в Космосе, китайцы и предки индусов постигали смысл жизни и взаимоотношения человека с его природным окружением.

В Древнем Китае было создано учение о всеобщем законе мира вещей, согласно которому жизнь природы и людей протекает по определенному естественному пути, составляющему вместе с субстанцией вещей основу мира. В мире все находится в движении и изменении, в процессе которых все вещи переходят в свою противоположность. Древний Вавилон и Древний Египет дали примеры использования достижений астрономии, космологии и математики в практической жизни народов. Здесь возникли учения о происхождении мира (космогония) и его строении (космология). Вавилоняне установили правильную последовательность планет, сформировали звездное астральное мировоззрение, выделили знаки зодиака, ввели 60-ричную систему исчисления, лежащую в основе градусной меры и шкалы времени, установили периоды повторяемости солнечных и лунных затмений. В эпохи Древнего и Среднего царств в Египте были разработаны основы прогнозирования нильских разливов, создан солнечный календарь, точно определена продолжительность года и выделено 12 месяцев. Финикийцы и карфагеняне применили знания астрономии для навигации и ориентирования по звездам.

Ученые Древней Греции уже за несколько веков до нашей эры пришли к заключению о шарообразности Земли, тогда же была высказана идея о вращении Земли вокруг своей оси. Важнейшими научными результатами землеведческого характера были: обоснование Аристотелем идей шарообразности Земли и наличия тепловых поясов на земной поверхности, вычисление Эратосфеном окружности Земли, осознание взаимодействия «стихий» и т.д. Эратосфену принадлежит термин «география».

В течение более чем тысячелетнего периода средневековья (III—XV вв. н.э.) в Европе наблюдался упадок науки, обусловленный социальными причинами и укреплением господства религии. В странах Востока продолжали развиваться некоторые идеи античных ученых-мыслителей, появились и новые идеи. Так, среднеазиатский ученый-энциклопедист аль-Бируни задолго до Коперника высказал мысль о гелиоцентрическом строении мира.

На грани XV и XVI столетий началась эпоха Великих географических открытий. Благодаря знаменитым путешествиям X. Колумба, Васко да Гама и Ф. Магеллана границы географического кругозора человечества расширились до масштабов всей земной поверхности. Замечательные путешествия совершили русские землепроходцы; они прошли через труднодоступные районы Сибири и в XVII в. вышли к Тихому океану.

Быстрое развитие космологии и небесной механики в XVI— XVII вв. (Н. Коперник, Г. Галилей, И. Кеплер, И. Ньютон) создало базу для теоретического осмысливания накопленных в наблюдениях и путешествиях материалов. Попытка создания научной географии была предпринята голландским географом Б. Варением. Его книга «Всеобщая география» сыграла выдающуюся роль в развитии научной географии. На рубеже XVI и XVII вв. начинают оформляться контуры землеведения. Н.Карпентер (1625) попытался свести воедино сведения о природе Земли. Несколько позже (1650) появился труд Б. Варениуса, который можно считать официальным началом землеведения, где он записал, что «всеобщая география называется та, которая рассматривает Землю вообще, изъясняет ее свойства, не вступая в подробное стран описание». В 1664 г. Р. Декарт дал естественнонаучное объяснение происхождения Земли. Он считал, что Солнце и все планеты Солнечной системы образовались в результате вихревого движения мельчайших частиц материи, а при формировании Земли произошла дифференциация вещества на огненно-жидкое металлическое ядро, твердую кору, атмосферу и воду. Этот труд породил много представлений (Т. Барнет, Дж. Вудворд, У. Уистон) о происхождении тел окружающего пространства и поведении земных масс. Возникли гипотеза контракции, базирующаяся на взглядах о сокращении объема планеты по мере ее остывания (Э. Бомон), предположения о зависимости крупных форм рельефа от движений земных масс, представления о непрерывной связи внутренних и внешних сил развития Земли (М.Ломоносов). Значительным шагом в становлении идей развития природы стала гипотеза о происхождении Солнечной системы немецкого философа И. Канта (1724—1804). В которой автор опирался на открытые И.Ньютоном (1686) законы всемирного тяготения и движения материи. Он предложил механическую модель происхождения мира из первоначально рассеянной неоднородной материи путем самопроизвольного усложнения ее структуры. Многие исследователи связывают зарождение современной научной географии с именем выдающегося немецкого ученого А. Гумбольдта (1769—1859). Таким образом, Гумбольдт отчетливо осознавал географическое единство земной поверхности, и эту идею он попытался воплотить в своих трудах, в первую очередь в пятитомном фундаментальном труде по сравнительному землеведению «Космос». Написал о своих путешествиях по Новому Свету в 30 томах. В них он изложил новейшие идеи: ввел понятия «земной магнетизм», «магнитный полюс» и «магнитный экватор», обосновал эволюционные изменения земной поверхности, заложил основы палеогеографии, сравнил фауну Южной Америки и Австралии, установив их связи и различия, исследовал очертания континентов и положения их осей, изучил высоты материков и определил положение центров тяготения континентальных масс. С именем К. Риттера (1779—1859) связано становление современной географии. Он показал интегрирующую роль географии в естествознании и познании окружающего мира, сформулировал вполне материалистичный взгляд на природу как совокупность всех вещей, высказал идею равновесия природных процессов и явлений в постоянных круговоротах и превращениях, доказал взаимодействие суши, моря и воздуха в процессе функционирования. В 1862 г. Риттер создал первый курс землеведения (на русский язык переведен в 1864 г.), основой которого он полагал физическую географию, объясняющую силы (процессы) природы.

К. Риттер создал научную школу, в которую входили такие крупные географы, как Э.Реклю, Ф.Ратцель, Ф. Рихтгофен, Э.Ленц, внесшие значительный вклад в понимание географических особенностей отдельных частей Земли и обогатившие содержание теоретического землеведения и физической географии.

В XIX в. завершилось изучение основных особенностей устройства земной поверхности. Топографической съемкой были покрыты значительные участки суши. В начале века русскими мореплавателями Ф.Ф. Беллинсгаузеном и М.П. Лазаревым была открыта Антарктида. Более активно стали исследоваться океаны. К середине века относится возникновение океанографии. Вторая половина XIX в. характеризуется новыми разработками в географических науках, из которых появились самостоятельные дисциплины. Наибольшая роль в это время принадлежит российским исследователям А.И. Воейков (1842—1916) известен как основоположник климатологии. Он установил важнейшие факторы образования климата, обосновал энергетический баланс земного шара, объяснил механизм теплопередачи и климатические процессы в различных географических поясах. Взаимосвязь природных явлений исследовалась В.В.Докучаевым (1846—1903). Основным результатом его трудов следует считать разработку понятия «природный комплекс» применительно к почве — самостоятельному естественноисторическому телу и продукту взаимодействия климата, живых организмов и материнских горных пород.

Г.Н.Высоцкий (1865—1940) внес существенный вклад в понимание процессов функционирования природных комплексов. Он установил водорегулирующую роль верхнего горизонта почвы, выделил типы почв по характеру водного режима. Примерно в эти же годы З.Пассарге (1867 - 1958) ввел фундаментальное понятие физической географии — «естественный ландшафт» — территорию, где все компоненты природы обнаруживают соответствие. Он выделил факторы ландшафта, составил ландшафтную классификацию на примере Африки.

В России в эти же годы близкими вопросами занимался Л. С. Берг (1876 - 1950), который обосновал понятие «ландшафтная зона» как совокупность одних и тех же ландшафтов и разработал обоснованное деление территории Сибири и Туркестана, а затем и всего Советского Союза на географические (ландшафтные) зоны.

А.Н.Краснов (1862—1914) известен как основоположник конструктивного землеведения, позволившего ему на этой основе разработать и осуществить мероприятия по преобразованию Черноморских субтропиков. Он создал первый курс «Общего землеведения» (1895—1899), задачей которого было нахождение причинной связи между формами и явлениями, обусловливающими несходство различных частей земной поверхности, а также исследование их характера, распространения и влияния на жизнь и культуру человека. Краснов подчеркивал антропоцентричность географии. Вслед за учебником А. Н. Краснова было издано «Общее землеведение» А. А. Крубера (1917), где дано понятие «земная оболочка», или «геосфера» (впоследствии разработанное А.А.Григорьевым). Крубер подчеркивал единство всех компонентов географической среды, которые необходимо изучать в целостности. Этот учебник был основным всю первую половину XX в.

Огромное значение для развития землеведения имели работы В.И. Вернадского (1863— 1945), главным образом его учение о биосфере. Введенное им понятие «живое вещество» и доказательство его широчайшего распространения и постоянного участия в природных процессах и явлениях.

Наблюдения из космоса помогли глубже понять геологическую структуру земной коры, течения и распределение жизни в океане, динамические явления в атмосфере. Главное же — они убедили в реальности географической оболочки как единого целого, функционирующего в результате взаимодействия литосферы, гидросферы и биосферы.

В современный этап развития общего землеведения существовавшая ранее океанография (в лучшем случае океанология) переросла в физическую географию Мирового океана, связанную с физической географией материков едиными ландшафтно-географическими закономерностями. Установлен планетарный характер срединно-океанических хребтов, выявлены их природа и роль в тектонической жизни земной коры в свете новой глобальной тектоники (тектоники литосферных плит). Наряду с океаном активному изучению в современный этап подвергся ледовый вариант ландшафтной сферы. На ледниковом щите Антарктиды круглогодично работают научно-исследовательские станции. В Центральной Арктике дрейфуют, начиная с 1937 г. советские станции «Северный Полюс».

С помощью искусственных спутников Земли, пилотируемых станций, метеорологических ракет получены достоверные физические характеристики верхних слоев атмосферы. Здесь обнаруживается целая система экранов, защищающих географическую оболочку от непосредственного воздействия солнечного ветра, рентгеновского и ультрафиолетового излучений, что позволило М. М. Ермолаеву (1969) различать географическое пространство. Верхнюю границу его он проводит у магнитопаузы, на высоте в среднем около 105 км.

Современный этап в развитии общего землеведения совпадает по времени с ландшафтным этапом в развитии физической географии. Ландшафтная теория и учение о географической оболочке достигли такого уровня, что стали оказывать определяющее воздействие на развитие отраслевых географических наук. Начало ландшафтному этапу было положено Первым Всесоюзным совещанием по вопросам ландшафтоведения в 1955 г.

Познание географической оболочки, а тем более географического пространства как целостных систем — задача столь сложная и трудоемкая, что настоятельно потребовала для своего решения объединения усилий ученых разных стран. Международное сотрудничество в этой области впервые было осуществлено путем проведения первого МПГ (Международного полярного года) в 1882—1883 гг., в максимум солнечной активности. Середина и вторая половина XX в. были особенно наполнены событиями, отметим наиболее значимые из них:

· поверхности планет и их спутников сложены горными породами основного и ультраосновного состава и испещрены кратерными неровностями — следами падений метеоритов или других космических тел;

· на объектах Солнечной системы почти повсеместно отмечены вулканические процессы и льдистые образования, часть из которых может быть замерзшей водой; большинство космических тел имеет;

· собственную атмосферу со следами кислорода и органических соединений (метан и др.); в космическом пространстве широко распространено органическое вещество, в том числе за пределами Солнечной системы; вокруг Земли существует пылевая сфера — космическая пыль, состоящая из минерального и органического веществ;

· живые организмы на Земле обнаружены во всех сферах и различных обстановках;

· строение коры континентов и дна океанов принципиально различается;

· удельный вес кислорода атмосферного воздуха больше удельного веса фотосинтетического кислорода, что указывает на глубинный источник его происхождения при дегазации вещества мантии;

· в толщах Мирового океана происходит повсеместное перемешивание вод в виде восходящих и нисходящих потоков, разнообразных многоярусных течений, вихрей и др.

· взаимодействие океана и атмосферы носит более сложный характер, чем предполагалось ранее (например, Эль-Ниньо и Ла-Нинья);

· природные катастрофы приводят к перемещению огромных масс вещества и энергии, что превышает эффект антропогенного воздействия на окружающую среду.

Структура Вселенной

Вселенная — это окружающий нас материальный мир, безграничный во времени и пространстве. Границы Вселенной скорее всего будут раздвигаться по мере появления новых возможностей непосредственного наблюдения. Следовательно, можно сказать, что Вселенная это часть материального мира, доступная изучению естественнонаучными методами.

Вселенная является одним из конкретно-научных объектов экспериментального исследования. Предполагается, что фундаментальные законы естествознания верны для всей Вселенной. Вселенная — это нестационарный объект, состояние которого зависит от времени. Согласно господствующей теории, в настоящее время Вселенная расширяется: большинство галактик (за исключением ближайших к нашей) удаляются от нас и друг относительно друга. Скорость удаления (разбегания) тем больше, чем дальше находится галактика — источник излучения. Эта зависимость описывается уравнением Хаббла:

v = HR,

где v — скорость удаления, км/с; R — расстояние до галактики, св. год; Н — коэффициент пропорциональности, или постоянная Хаббла. Установлено, что скорость разбегания возрастает.

Одним из доказательств расширения Вселенной служит «красное смещение спектральных линий» (эффект Доплера). Спектральным линиям поглощения от всех галактик присуще смещение в красную сторону, а значит, имеет место расширение. Распределение плотности вещества в отдельных частях Вселенной различается более чем на 30 порядков. Самая высокая плотность, если не принимать во внимание микромир (например, атомное ядро), присуща нейтронным звездам (около 10 в14 г/см³), самая низкая (10в24 г/см³) — Галактике в целом.

Изучение распространенности элементов в космосе – довольно сложная задача, так как вещество в космическом пространстве находится в различном состоянии (звезды, планеты, пылевые облака, межзвездное пространство и т.д.). Из общей массы вещества Вселенной только около 1/10 является видимым (светящимся), остальные 9/10 — невидимое (несветящееся) вещество. Видимое вещество, о составе которого можно уверенно судить по характеру спектра излучения, представлено в основном водородом (80—70%) и гелием (20—30%). В межзвездном пространстве встречаются ионы и атомы различных элементов, а также группы атомов, радикалы и даже молекулы, например молекулы формальдегида, воды, HCN (Синильная к-та), CH₃CN (ацетонитрил), CO, SiO₂,

Особенно много в межзвездном пространстве ионов кальция. Кроме него, в космосе рассеяны атомы водорода, калия, углерода, ионы натрия, кислорода, титана и другие частицы. Вселенная заполнена электромагнитным излучением, которое называют реликтовым, т.е. оставшимся от ранних стадий эволюции Вселенной.

В глобальном масштабе Вселенная считается изотропной и однородной. Признаком изотропности, т.е. независимости свойств объектов от направления в пространстве, является равномерность распределения реликтового излучения.

Другой особенностью Вселенной является неоднородность и структурность (дискретность) в малом масштабе. В глобальном масштабе в сотни мегапарсек вещество Вселенной можно рассматривать как однородную непрерывную среду, частицами которой являются галактики и даже скопления галактик. При более детальном рассмотрении отмечается структурированность Вселенной. Структурными элементами Вселенной являются космические тела, прежде всего звезды, образующие звездные системы разного ранга: галактика — скопление галактик — Метагалактика, Для них характерны локализация в пространстве, движение вокруг общего центра, определенная морфология и иерархия.

Что касается пространства Вселенной, то его неограниченность не вызывает сомнения. Современные средства астрономических наблюдений – мощные телескопы и радиотелескопы – охватывают огромную область пространства радиусом около 12 миллиардов световых лет. Как мы уже отмечали, до одной из ближайших к нам галактик – туманности Андромеды – световой луч бежит 2 миллиона лет. А ведь огромный путь от Солнца до окраинной планеты Солнечной системы – Плутона – свет преодолевает всего за пять с половиной часов. Таковы скромные размеры планетной семьи Солнца на фоне гигантских масштабов Метагалактики Галактика Млечного Пути состоит из 1011 звезд и межзвездной среды. Она принадлежит к спиралевидным системам, которые имеют плоскость симметрии (плоскость диска) и ось симметрии (ось вращения). Сплюснутость диска Галактики, наблюдаемая визуально, свидетельствует о значительной скорости ее вращения вокруг оси. Абсолютная линейная скорость ее объектов постоянна и равна 220—250 км/с (возможно, что она возрастает для очень удаленных от центра объектов). Период вращения Солнца вокруг центра Галактики составляет 160—200 млн. лет (в среднем 180 млн. лет) и называется галактическим годом.

Для измерений в космическом пространстве используют:

- световой год, который соответствует расстоянию, которое пройдет свет за один год;

- астрономическая единица – соответствует радиусу орбиты Земли (1 а.е. равна 1,496.1011 км)

- парсек (параллакс-секунда), соответствует расстоянию, с которого радиус земной орбиты виден под углом 1 секунда. Под таким углом однокопеечная монета видна с расстояния 3 км. Самая ближняя звезда от Солнца – это Проксима Центавра находится на расстоянии 1,3 парсека или 4,1.1013 км.

Средняя плотность галактик в наблюдаемой части Вселенной составляет около 3 на 1 кубический миллион парсеков. Типичная скорость движения галактик около 1000 км/сек. Для прохождения расстояния до ближайшей соседки требуется около миллиарда лет. Отсюда видно, что за время существования Вселенной каждая галактика могла испытать, по меньшей мере, одно столкновение с другой галактикой

Эволюция Вселенной.

В соответствии с моделью расширяющейся Вселенной, разработанной А.А.Фридманом на основании общей теории относительности А. Эйнштейна, установлено, что:

1) В начале эволюции Вселенная пережила состояние космологической сингулярности, когда плотность ее вещества равнялась бесконечности, а температура превосходила 10²⁸ К (при плотности свыше 10⁹³ г/см³ вещество обладает неизученными квантовыми свойствами пространства-времени и тяготения);

2)Вещество, находящееся в сингулярном состоянии, подверглось внезапному расширению, которое можно сравнить со взрывом («Большой взрыв»);

3)В условиях нестационарности расширяющейся Вселенной плотность и температура вещества убывают во времени, т.е. в процессе эволюции;

4)При температуре порядка 10⁹ К осуществлялся нуклеосинтез, в результате которого произошла химическая дифференциация вещества и возникла химическая структура Вселенной;

5) Исходя из этого Вселенная не могла существовать вечно и ее возраст определяют от 13 до 18 млрд лет.

Стандартная модель эволюции Вселенной предполагает, что начальная температура внутри сингулярности превышала 10¹³ градусов по абсолютной шкале Кельвина. Плотность материи равнялась приблизительно 10⁹³ г/см³. В подобном состоянии неизбежно должен был произойти Большой взрыв, с которым связывают начало эволюции в стандартной модели Вселенной, называемой, поэтому также моделью Большого взрыва. Предполагаемые процессы, проходившие после Большого взрыва, описаны выше. Предполагается, что такой взрыв произошел примерно 20 миллиардов лет назад и сопровождался сначала быстрым, а потом более умеренным расширением и соответственно постепенным охлаждением Вселенной. По степени этого расширения ученые судят о состоянии материи на разных стадиях ее эволюции. Полагают, например, что через 0,01 с после взрыва плотность материи с невообразимо большой величины должна была упасть до 10¹⁰ г/см³. В этих условиях в расширяющейся Вселенной, по-видимому, должны были существовать фотоны, электроны, позитроны, а также небольшое количество нуклонов (протонов и нейтронов). При этом могли происходить непрерывные превращения пар электрон + позитрон в фотоны и обратно – фотоны в пару электрон + позитрон. Но уже через три минуты после взрыва из нуклонов образуется смесь легких ядер: 2/3 водорода и 1/3 гелия. Остальные химические элементы образовались из этого дозвездного вещества в результате ядерных реакций. В момент, когда возникли нейтральные атомы водорода и гелия, вещество сделалось прозрачным для фотонов, и они стали излучаться в мировое пространство. В настоящее время такой остаточный процесс наблюдается в виде реликтового излучения.

Известный американский астроном К. Саган построил наглядную модель эволюции Вселенной, в которой космический год равен 15 миллиардам земных лет, а 1 секунда – 500 годам. Тогда в земных единицах времени эволюция представится так:

По мере расширения и охлаждения во Вселенной происходили процессы разрушения существовавших раньше симметрий и возникновения на этой основе новых структур. Тот факт, что любая эволюция сопровождается разрушением принципа положительной обратной связи, согласно которому неравновесность и неустойчивость, возникающие в открытой системе, вследствие взаимодействия со средой со временем не ликвидируются, а наоборот, усиливаются. Это приводит в конечном счете к разрушению прежних симметрий и возникновению новой структуры.

. В настоящее время различают четыре типа физических взаимодействий. Непосредственно мы можем воспринимать два их типа:

· гравитационные взаимодействия, т.е. силы тяготения, которые действуют на все макротела и притом на достаточно больших расстояниях. Именно они, как хорошо известно, определяют движения планет, звезд, галактик и других космических систем;

· электромагнитные силы, которые играют решающую роль при образовании молекул, химических соединений, кристаллов и всех систем, которые занимают промежуточное положение между микромиром и мегамиром, состоящим из космических объектов и систем.

Остальные два типа физических взаимодействий (ядерные и слабые) непосредственно не воспринимаются человеком, но играют существенную роль при образовании разнообразных объектов микромира. Следует, впрочем, отметить, что приведенная характеристика четырех типов взаимодействий относится лишь к их современному состоянию. В ходе эволюции они соотносились иначе, а на первоначальном этапе, когда Вселенная была достаточно горячей, ядерные силы находились в симметрии с гравитационными, а силы электромагнитного взаимодействия – со слабыми взаимодействиями..

. Освобождение гравитационных сил, произошедшее вследствие разрушения их симметрии с ядерными силами примерно через 700 тысяч лет после взрыва, привело к образованию звезд, галактик, их скоплений и других космических систем. В свою очередь гравитационные и ударные волны способствовали возникновению и развитию ядерных реакций внутри звезд и ядер галактик и их скоплений.

Следовательно, микро- и макроэволюции дополняли друг друга, вот почему они представляют собой две ветви единого процесса. Отсюда становится ясным, что возникновение и эволюция физических, химических, геологических и других систем неорганической природы прочно укладывается в рамки космической и земной эволюции. Однако наиболее важным для понимания места человека во Вселенной является возникновение жизни на Земле и социально-экономическая и культурно-историческая эволюция человечества.

Считать ли Вселенную бесконечной или конечной – зависит от конкретных эмпирических исследований и прежде всего от определения плотности материи во Вселенной. Однако оценка плотности распределения материи во Вселенной наталкивается на серьезные трудности, связанные с наличием, так называемого скрытого (невидимого) вещества в виде темных облаков космической материи.. Замкнутая же модель предполагает конец такого расширения и допущение ее последующего сжатия. Коренной недостаток такой модели состоит в том, что пока современная наука не располагает какими-либо фактами, подтверждающими подобное сжатие.

Важной проблемой остается и оценка возраста Вселенной, который определяется по длительности ее расширения. Если бы расширение происходило с постоянной скоростью, равной в настоящее время 75 км/с, то время, истекшее с начала Большого взрыва, составило бы 13 миллиардов лет. Однако есть основания полагать, что расширение происходит с замедлением. Тогда возраст Вселенной будет меньше. С другой стороны, если допустить существование отталкивающих космологических сил, тогда возраст Вселенной будет больше.

Главный же итог современных исследований состоит в том, что они показали: Вселенная не находится в стационарном состоянии, она непрерывно изменяется вследствие понижения в ней температуры. Именно в результате такого процесса происходит эволюция материи, связанная с появлением новых и сложных структур.

Теория большого взрыва

Первоначально теория Большого взрыва называлась «динамической эволюционирующей моделью». Впервые термин «Большой взрыв» применил Фред Хойл в своей лекции в 1949

По современным представлениям, наблюдаемая нами сейчас Вселенная возникла 13,7 ± 0,13 млрд лет назад из некоторого начального «сингулярного» состояния и с тех пор непрерывно расширяется и охлаждается. Согласно известным ограничениям по применимости современных физических теорий, наиболее ранним моментом, допускающим описание, считается момент Планковской эпохи с температурой примерно 1032 К (Планковская температура) и плотностью около 1093 г/см³ (Планковская плотность). Ранняя Вселенная представляла собой высокооднородную и изотропную среду с необычайно высокой плотностью энергии, температурой и давлением. В результате расширения и охлаждения во Вселенной произошли фазовые переходы, аналогичные конденсации жидкости из газа, но применительно к элементарным частицам.

Приблизительно через 10 в−35 секунд после наступления Планковской эпохи (Планковское время — 10в−43 секунд после Большого взрыва, в это время гравитационное взаимодействие отделилось от остальных фундаментальных взаимодействий) фазовый переход вызвал экспоненциальное расширение Вселенной. Данный период получил название Космической инфляции. После окончания этого периода строительный материал Вселенной представлял собой кварк-глюонную плазму. По прошествии времени температура упала до значений, при которых стал возможен следующий фазовый переход, называемый бариогенезисом. На этом этапе кварки и глюоны объединились в барионы, такие как протоны и нейтроны. При этом одновременно происходило асимметричное образование как материи, которая превалировала, так и антиматерии, которые взаимно аннигилировали, превращаясь в излучение.

Дальнейшее падение температуры привело к следующему фазовому переходу — образованию физических сил и элементарных частиц в их современной форме. После чего наступила эпоха нуклеосинтеза, при которой протоны, объединяясь с нейтронами, образовали ядра дейтерия, гелия-4 и ещё нескольких лёгких изотопов. После дальнейшего падения температуры и расширения Вселенной наступил следующий переходный момент, при котором гравитация стала доминирующей силой. Через 380 тысяч лет после Большого взрыва температура снизилась настолько, что стало возможным существование атомов водорода (до этого процессы ионизации и рекомбинации протонов с электронами находились в равновесии).

После эры рекомбинации материя стала прозрачной для излучения, которое, свободно распространяясь в пространстве, дошло до нас в виде реликтового излучения.

Критика теории Большого взрыва

Теория стационарной Вселенной - модель, разработанная в 1948 году Фредом Хойлом, Томасом Голдом, Германном Бонди в качестве альтернативы теории Большого взрыва. Согласно этой модели, по мере расширения Вселенной между разлетающимися галактиками постоянно создаётся новая материя. Таким образом космологический принцип соблюдается. Сейчас сторонников у данной теории практически нет.

Солнечная система

Солнечная система– это, прежде всего звезда Солнце и восемь планет, обращающихся вокруг него. В порядке расстояний от светила, они располагаются следующим образом: Меркурий, Венера, Земля, Марс, Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун. Николай Коперник (1473–1543). В результате многолетних наблюдений и раздумий Коперник пришел к выводу, что центр нашей планетной семьи – Солнце, а Земля представляет собой одну из планет. Открытие польского ученого положило конец более чем тысячелетнему господству геоцентрической системы, разработанной древнегреческим философом и ученым Аристотелем (IV в. до н.э.) и дополненной во II в. до н.э. Клавдием Птолемеем. Геоцентрическая система утверждала, что наблюдаемые движения небесных светил объясняются их обращением вокруг центра Вселенной – неподвижной Земли.

Законы движения планет вокруг Солнца открыл немецкий ученый Иоганн Кеплер. Кеплер установил, что планеты перемещаются вокруг нашего дневного светила по несколько вытянутым окружностям – эллипсам, и чем ближе планета к Солнцу, тем больше ее скорость. Но законы Кеплера, рисуя картину движения планет, ничего еще не говорили о тех силах, которые этими движениями управляют. Решение данной проблемы пришло позже – в результате открытия английским ученым Исааком Ньютоном закона всемирного тяготения. Именно сила тяготения удерживает планеты около Солнца, не дает им улететь в космическое пространство и заставляет обращаться по замкнутым орбитам.

Солнце служит центром притяжения не только для больших планет, но и для десятков тысяч различных космических тел: планетных спутников, астероидов, комет, а также метеоритов, частиц газопылевой материи, рассеянных атомов различных химических элементов, потоков атомных частиц и т. д.

Солнечной системе присущи определенные закономерности:

· Орбиты планет лежат почти в одной плоскости, совпадающей с плоскостью экватора Солнца;

· Планеты вращаются вокруг Солнца в том же направлении, в каком Солнце вращается вокруг своей оси, вращение собственных спутников планет происходит в том же направлении. Исключение составляет Венера, вращающаяся по часовой стрелке, Уран, который вращается «лежа на боку» - угол между плоскостью экватора Урана и плоскостью его орбиты составляет 82^о. В обратную сторону вращается Тритон – спутник Нептуна, маленькая Феба вокруг Сатурна и несколько маленьких спутников Юпитера.

· Солнечная система обладает устойчивостью, несмотря на взаимное гравитационное возмущение;

· Практически все вещество солнечной системы (99,9%) сосредоточено в Солнце. Почти половина оставшейся доли сосредоточена в Юпитере;

· Планеты четко делятся на две группы: железокаменные, состоящие в основном из тяжелых элементов (железо, никель, кремний, кислород и др.) и водородно-гелиевые. К первым относятся Меркурий, Венера, Земля, Марс, расположенные сравнительно недалеко от Солнца (в пределах 1,5 астрономических единицы) ко вторым – Юпитер, Сатурн, Уран, Нептун, расположенные достаточно далеко от Солнца (от 3 до 30 астрономических единиц). Эти группы планет резко отличаются по плотности.

Солнечная система, таким образом, – весьма сложное образование. Огромную роль в их исследовании приобретает сейчас космонавтика – наиболее мощное и перспективное средство познания Вселенной.

Планетная космогония имеет свои специфические трудности. В ней крайне ограничена возможность эксперимента – лабораторным исследованиям доступны пока лишь метеориты и образцы лунных пород. Ограничены также возможности сравнительного метода исследования, так как строение и закономерности других планетных систем пока остаются неизвестными. Все наши представления о происхождении Солнечной системы мы должны основывать на закономерностях, присущих лишь ей одной. Так, важной закономерностью является то, что все планеты движутся вокруг Солнца в одном направлении, в единой плоскости и почти по круговым орбитам. С точки зрения законов небесной механики, это весьма редкий случай обращения тел под действием сил тяготения.

Обращает на себя внимание также и то, что по своим физическим характеристикам планеты образуют две различные группы, отличающиеся размерами, плотностью, химическим составом планет. Одна из них состоит из сравнительно небольших планет земной группы – Меркурия, Венеры, Земли и Марса, которые имеют значительную плотность и состоят в основном из силикатов и металлов. Другую группу составляют планеты-гиганты – Юпитер, Сатурн, Уран и Нептун, обладающие весьма малой плотностью, более быстрым вращением вокруг своей оси. Планеты второй группы состоят в основном из легких летучих элементов: на Юпитере и Сатурне преобладают водород и гелий, а на Уране и Нептуне – метан, аммиак, вода.

Меркурий

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: