Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Дидактичекая единица № 5. ПАНОРАМА СОВРЕМЕННОГО ЕСТЕСТВОЗНАНИЯ



Темы:

1. Космология (мегамир).

2. Общая космогония (структура мегамира).

3. Происхождение Солнечной системы (СС).

4. Геологическая эволюция.

5. Происхождение жизни (эволюция и развитие живых систем).

6. Эволюция живых систем.

7. История жизни на Земле и методы исследования эволюции (эволюция и развитие живых систем).

8. Генетика и эволюция.

 

Задание 1.Современная космология основана на достижениях естествознания. Вселе́нная Фри́дмана (метрика Фридмана — Леметра — Робертсона — Уокера) — одна из космологических моделей, удовлетворяющих полевым уравнениям общей теории относительности, первая из нестационарных моделей Вселенной. Получена Александром Фридманом в 1922. Модель Фридмана описывает однородную изотропную нестационарную Вселенную с веществом, обладающую положительной, нулевой или отрицательной постоянной кривизной. Эта работа учёного стала основным теоретическим развитием ОТО после работ Эйнштейна 1915—1917 гг.
КОСМОЛОГИЯ (от космос и ...логия), физическое учение о Вселенной как целом, основанное на результатах исследования наиболее общих свойств (однородности, изотропности и расширения) той части Вселенной, которая доступна для астрономических наблюдений. Теоретический фундамент космологии составляют основные физические теории (общая теория относительности, теория поля и др.), эмпирическую основу - внегалактическая астрономия. Общие выводы космологии имеют важное общенаучное и философское значение. В современной космологии наиболее распространена модель горячей Вселенной, согласно которой в расширяющейся Вселенной на ранней стадии развития вещество и излучение имели очень высокую температуру и плотность. Расширение привело к их постепенному охлаждению, образованию атомов, а затем (в результате гравитационной конденсации) - протогалактик, галактик, звезд и других космических тел. Наблюдаемое реликтовое излучение с температурой ок. 3 К - это "остывшее" излучение, сохранившееся с ранних стадий развития Вселенной. К важнейшим, еще не решенным проблемам космологии относятся проблемы начального сверхплотного состояния Вселенной (т. н. сингулярности) и конечной фазы ее существования (возможности возвращения в состояние сингулярности). КОСМОЛОГИЯ — раздел астрономии и астрофизики, изучающий происхождение, крупномасштабную структуру и эволюцию Вселенной. Данные для космологии в основном получают из астрономических наблюдений. Для их интерпретации в настоящее время используется общая теория относительности А.Эйнштейна (1915). Создание этой теории и проведение соответствующих наблюдений позволило в начале 1920-х годов поставить космологию в ряд точных наук, тогда как до этого она скорее была областью философии. Сейчас сложились две космологические школы: эмпирики ограничиваются интерпретацией наблюдательных данных, не экстраполируя свои модели в неизученные области; теоретики пытаются объяснить наблюдаемую Вселенную, используя некоторые гипотезы, отобранные по принципу простоты и элегантности. Широкой известностью пользуется сейчас космологическая модель Большого взрыва, согласно которой расширение Вселенной началось некоторое время тому назад из очень плотного и горячего состояния; обсуждается и стационарная модель Вселенной, в которой она существует вечно и не имеет ни начала, ни конца.   Космология – одна из главных разделов любой культуры. Автором современной космологии (фото выше)стал российский учёный Александр Александрович Фридман (1888-1925). В древнем Египте космология представляла собой раздел мистики, где небесное и земное находились в сложных отношениях (см. рисунок ниже)

1. Приведите определение основных идей современной космологии - однородности, изотропности вселенной.

 

 

 

2. Современная вселенная признаётся нестационарной. Дайте краткое изложение этой космологической идее.

 

 

 

3. Космология считает, что началом вселенной была сингулярность, то есть признаёт модель горячей вселенной. Приведите краткий комментарий к этому разделу космологии.

 

 

 

 

Задание 2.Ниже приведены основные положения современной космологии. Используйте их для выполнения задания. Воспользуйтесь также рекомендованной литературой и справочниками.
КОСМОЛОГИЧЕСКИЕ ДАННЫЕ Под космологическими данными понимают результаты экспериментов и наблюдений, имеющие отношение к Вселенной в целом в широком диапазоне пространства и времени. Любая мыслимая космологическая модель должна удовлетворять этим данным. Можно выделить 6 основных наблюдательных фактов, которые должна объяснить космология: 1. В больших масштабах Вселенная однородна и изотропна, т. е. галактики и их скопления распределены в пространстве равномерно (однородно), а их движение хаотично и не имеет явно выделенного направления (изотропно). Принцип Коперника, "сдвинувшего Землю из центра мира", был обобщен астрономами на Солнечную систему и нашу Галактику, которые также оказались вполне рядовыми. Поэтому, исключая мелкие неоднородности в распределении галактик и их скоплений, астрономы считают Вселенную такой же однородной везде, как и вблизи нас. 2. Вселенная расширяется. Галактики удаляются друг от друга. Это обнаружил американский астроном Э.Хаббл в 1929. Закон Хаббла гласит: чем дальше галактика, тем быстрее она удаляется от нас. Но это не означает, что мы находимся в центре Вселенной: в любой другой галактике наблюдатели видят то же самое. С помощью новых телескопов астрономы углубились во Вселенную значительно дальше, чем Хаббл, но его закон остался верен. 3. Пространство вокруг Земли заполнено фоновым микроволновым радиоизлучением. Открытое в 1965, оно стало, наряду с галактиками, главным объектом космологии. Его важным свойством является высокая изотропность (независимость от направления), указывающая на его связь с далекими областями Вселенной и подтверждающая их высокую однородность. Если бы это было излучение нашей Галактики, то оно отражало бы ее структуру. Но эксперименты на баллонах и спутниках доказали, что это излучение в высшей степени однородно и имеет спектр излучения абсолютно черного тела с температурой около 3 К. Очевидно, это реликтовое излучение молодой и горячей Вселенной, сильно остывшее в результате ее расширения. 4. Возраст Земли, метеоритов и самых старых звезд немногим меньше возраста Вселенной, вычисленного по скорости ее расширения. В соответствии с законом Хаббла Вселенная всюду расширяется с одинаковой скоростью, которую называют постоянной Хаббла Н. По ней можно оценить возраст Вселенной как 1/Н. Современные измерения Н приводят к возрасту Вселенной ок. 20 млрд. лет. Исследования продуктов радиоактивного распада в метеоритах дают возраст ок. 10 млрд. лет, а самые старые звезды имеют возраст ок. 15 млрд. лет. До 1950 расстояния до галактик недооценивались, что приводило к завышенному значению Н и малому возрасту Вселенной, меньшему возраста Земли. Чтобы разрешить это противоречие, Г.Бонди, Т.Голд и Ф.Хойл в 1948 предложили стационарную космологическую модель, в которой возраст Вселенной бесконечен, а по мере ее расширения рождается новое вещество. 5. Во всей наблюдаемой Вселенной, от близких звезд до самых далеких галактик, на каждые 10 атомов водорода приходится 1 атом гелия. Кажется невероятным, чтобы всюду местные условия были столь одинаковы. Сильная сторона модели Большого взрыва как раз в том, что она предсказывает везде одинаковое соотношение между гелием и водородом. 6. В областях Вселенной, удаленных от нас в пространстве и во времени, больше активных галактик и квазаров, чем рядом с нами. Это указывает на эволюцию Вселенной и противоречит теории стационарной Вселенной.

1. Дайте определение Метагалактики.

 

 

 

2. Приведите краткие сведения о реликтовом излучении.

 

 

 

3. Туманности – один из распространённых объектов мегамира. Ниже приведена туманность Ориона. Дайте определение туманности и приведите её краткие характеристики

 

  Туманность Ориона Туманность:

 

 

 

 


 

  Задание 3. Космого́ния (греч. κοσμογονία, от греч. κόσμος — порядок, мир, Вселенная и греч. γονή — рождение), область науки и философии, в которой изучается происхождение и развитие космических тел и их систем: звёзд и звёздных скоплений, галактик, туманностей, Солнечной системы и всех входящих в неё тел — Солнца, планет (включая Землю), их спутников, астероидов (или малых планет), комет, метеоритов. Изучение космогонических процессов является одной из главных задач астрофизики. Поскольку все небесные тела возникают и развиваются, идеи об их эволюции тесно связаны с представлениями о природе этих тел вообще. В современной космогонии широко используются законы физики и химии. Космогонические гипотезы XVIII—XIX веков относились главным образом к происхождению Солнечной системы. Лишь в XX веке развитие наблюдательной и теоретической астрофизики и физики позволило начать серьёзное изучение происхождения и развития звёзд. В 1860-х началось изучение происхождения и развития галактик, природа которых была выяснена только в 1920-е.  
  Рисунок иллюстрирует основную структурную единицу вселенной – звёздное скопление, где присутствуют космические тела разного происхождения и на разной стадии развития
  1. Дайте определения некоторым космическим телам, изучаемым космогонией.  
1. Планета:
2. Звезда:
3. Галактика:
4. Сверхновая:

2. Приведите краткую характеристику космогоническому понятию о главной звёздной последовательности.

 

3. В космогонии фигурируют некоторые гипотетические объекты (области пространства). Дайте краткую характеристику или определение «чёрной дыре»

 

 

 

Задание 4.Астрономы прошлого предложили множество теорий образования Солнечной системы, а в сороковых годах ХХ века советский астроном Отто Шмидт предположил, что Солнце, вращаясь вокруг центра Галактики, захватило облако пыли. Из вещества этого огромного холодного пылевого облака сформировались холодные плотные допланетные тела – планетезимали. При выполнении задания используйте доступные источники информации о строении Солнечной системы и её функционировании
     

 

1. В составе солнечной системы находятся планеты земного (внутренние планеты) типа и газовые планеты-гиганты (внешние планеты). Приведите примеры планет обоих типов с краткой характеристикой.
1. 2.

 

2. Земля представляет собой небольшую по размерам планету, которая оказалась местом зарождения и эволюции живого. Ниже приведены основные количественные данные о Земле, которые предлагается привести:

 

1. Расстояние от Земли до Солнца: 2. Возраст Земли: 3. Диаметр планеты: 4. Скорость движения по орбите: 5. Скорость обращения вокруг оси: 4. Расстояние до спутника (Луны):

 

3. Ниже приведена фотография Юпитера, сделанная одним из спутников НАСА. Приведите краткую характеристику этой планеты

 

Краткая характеристика Юпитера:

 

Задание 5.Развитие Земли как планеты происходило в результате сочетания многих факторов. Но общее название для этого эволюционного процесса – геологическая история.Для выполнениязадания воспользуйтесь доступными сведениями о геологическом прошлом, строении планеты и перспективах её эволюции как планеты.
1. на рис. вверху приведены основные структурные геологические компоненты планеты. Дайте определения и краткую характеристику следующим из них:  
1. Ядро: 2. Кора: 3. Мантия: 4. Литосфера:

 

2. Нынешний вид планеты – результат длительной геологической эволюции, которая ещё не завершилась. Рассмотрите приведённые на рис. ниже реконструкцию Пангеи и модель будущего строения Земли. Предложите свои ответы на следующие задания:

 

  Рис.1. Эволюция планеты Земля от Пангеи (вверху) до прогнозируемых состояний суши в будущем (внизу)   Рис.2. Фрагментация Пангеи и образование нынешней конфигурации суши на Земле.

1. Дайте определение тектонической плите и приведите краткое описание гипотезе дрейфа плит:

 

 

 

2. Взадании упомянут материк Пангея. Найдите в учебниках, справочниках или Интернете информацию об этом материке и приведите её в кратком изложении:

 

 

 

3. Существуют разные версии механизмов преобразования геологического облика планеты. Перечислите их или выберите наиболее правдоподобный и приведите его краткую характеристику:

 

 

 

 

Задание 6. Возникновение жизни — процесс превращения неживой природы в живую. В разное время относительно возникновения жизни на Земле выдвигались следующие теории:
  • Теория биохимической эволюции
  • Теория панспермии
  • Теория стационарного состояния жизни
  • Теория самозарождения
В настоящее время теории самозарождения и стационарного состояния представляют собой только исторический или философский интерес, так как результаты научных исследований противоречат выводам этих теорий. Теория панспермии не решает принципиального вопроса о возникновении жизни, она только отдаляет его в ещё более туманное прошлое Вселенной, хотя и не может исключаться как гипотеза о начале жизни на Земле.
    Абиогенез- идея о происхождении живого из неживого - исходная гипотеза современной теории происхождения жизни. В 1924 г. известный биохимик А.И.Опарин высказал предположение, что при мощных электрических разрядах в земной атмосфере, которая 4-4,5 млрд.лет назад состояла из аммиака, метана, углекислого газа и паров воды, могли возникнуть простейшие органические соединения, необходимые для возникновения жизни. Предсказание академика Опарина оправдалось. В 1955 г. американский исследователь С.Миллер, пропуская электрические заряды через смесь газов и паров, получил простейшие жирные кислоты, мочевину, уксусную и муравьиную кислоты и несколько аминокислот. Таким образом, в середине XX века был экспериментально осуществлен абиогенный синтез белковоподобных и др. органических веществ в условиях, воспроизводящих условия первобытной Земли. А.И. Опарин (1894 – 1980) 1. В гипотезе абиогенного происхождения жизни используются несколько гипотетических понятий. Дайте краткую характеристику или определение тем из них, которые приведены ниже:  
1. Восстановительная атмосфера: 2. Коацерваты: 3. Голобиоз: 4. Генобиоз: 5. Первичный бульон: 6. Протоклетка:

 

2. Развитие жизни на планете изучает палеонтология. Приведите примеры определений науки, её задач и методов.

 

 

 

3. Эволюционное учение раскрывает механизм усложнения живого. В естествознании конкурируют два основных подхода к описанию механизмов эволюции – ламаркизм и дарвинизм. Раскройте кратко содержание каждого из них

Ж.Б.Ламарк (1744-1829) Ч.Дарвин (1809-1882)
Ламаркизм: 1. Определение эволюции: 2. Движущие силы эволюции: 3. Цель эволюции: Дарвинизм: 1. Определение эволюции: 2. Движущие силы эволюции: 3. Цель эволюции:

 

Задание 7. Современная эволюционная гипотеза отличается от эволюционизма Ч.Дарвина за счёт уточнения некоторых положений. Так, Ч. Дарвин не мог объяснить понятие изменчивости, поскольку генетические исследования в его время не проводились. Некоторые положения современного эволюционного учения и необходимые определения приведите в задании ниже.
1. Дайте определение изменчивости с позиций генетики:
2. Приведите определение модификационной изменчивости:
3. Определите формы естественного отбора: 3.1. движущий – 3.2. стабилизирующий – 3.3. дизруптивный –
4. Определите понятие популяционных волн и значение их для эволюции:

 

Задание 8.История становления и развития жизни на планете восстановлена палеонтологическими исследования частично. Весь период развития жизни разбит на эры, в течение которых существовала своя биосфера, и развивались свои группы живых организмов. Геохронологическая таблица (см. ниже) и преобладающие группы живых организмов используйте для выполнения задания.
 

Задание:

1. По геохронологической таблице определите время появления на суше

1.1. растений

1.2. животных

 

2. Определите основные отличия млекопитающих, которые позволили им стать ведущей группой живых организмов в Кайнозойскую эру.

 

 

 

3. Одним из наиболее важных для истории Земли стал Четвертичный период Кайнозойской эры. Приведите его краткую характеристику.

 

 

 

 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.