Основные физические взаимодействия

Известны четыре основных физических взаимодействия, определяющих структуру всего окружающего мира:

- сильные взаимодействия происходят на уровне атомных ядер и представляют собой взаимное притяжение их составных частей, действующее на расстоянии 10^{-13 см;}

- электромагнитное взаимодействие в 100 – 1000 раз слабее сильного, но значительно более дальнодействующее. При нем происходит испускание о поглощение фотонов;

- слабые взаимодействия слабее электромагнитного, но сильнее гравитационного. За счет слабого взаимодействия светит солнце. При слабых взаимодействиях меняется заряд частиц;

- гравитационные взаимодействия. Самое слабое из всех известных. Например, оно слабее силы взаимодействия электрических зарядов в 10⁴⁰ раз. Однако эта сила определяет строение всей Вселенной: образование всех космических систем, существование планет, звезд, галактик, их циклы развития.

В рамках микромира выделяют следующие классы элементарных частиц. В зависимости от массы покоя:

- не имеющие массу покоя. Фотоны, движущиеся со скоростью света;

- лептоны – легкие частицы. К ним относятся электрон и нейтрино;

- мезоны – средние частицы с массой от одной до тысячи масс электрона;

- барионы – тяжелые частицы с массой более тысячи масс электрона. К ним относятся протоны, нейтроны, гипероны.

В зависимости от заряда могут быть отрицательными, положительными либо нулевыми. Должны существовать также частицы с дробным электрическим зарядом – кварки.

В зависимости от времени существования выделяют стабильные частицы – фотон, электрон, протон, нейтрино. Все остальные нестабильные, они существуют 10^-10 – 10^-24 с. Самые короткоживущие частицы называются резонансами.

В зависимости от типа взаимодействия, в котором участвуют элементарные частицы, они подразделяются:

- на лептоны, участвующие в электромагнитном и слабом взаимодействиях;

- адроны, участвующие также и в сильном взаимодействии;

- частицы – переносчики взаимодействий. Переносчиком электромагнитного взаимодействия является фотон, гравитационного – гравитон, слабого – три тяжелых бозона, сильного – глюоны.

Концепция ноосферы

Современная биосфера является результатом длительной эволюции всего органического мира и неживой природы нашей планеты. Для В. И. Вернадского было очевидным, что биосфера под влиянием разумной человеческой деятельности переходит в качественно новое состояние. Это новое состояние биосферы, преобразованной человеческой мыслью и трудом, он назвал ноосферой. Ее характеристикой является поддержание глобального равновесия системы на основе оптимального сочетания социально-исторических и естественно-природных законов. Из стихийного формирования ноосферы человечество должно осознать задачи и сознательно выработать стратегию и тактику ее дальнейшего развития. Вернадский сформулировал необходимые предпосылки для создания ноосферы:

1. Человечество стало единым целым;

2. Преобразование средств связи и обмена информацией;

3. Реальное равенство людей как необходимое условие ноосферы;

4. Поднятие общего уровня жизни и влияние народных масс на ход государственных и общественных дел;

5. Развитие энергетики, открытие и использование новых видов энергии для подъема уровня жизни;

6. Исключение войн из жизни общества.

Таким образом, ноосферу следует рассматривать как высшую стадию развития биосферы, связанную с возникновением и развитием в ней человеческого общества, которое, познавая законы природы, становится крупнейшей планетарной силой, превосходящей по своим масштабам все известные геологические процессы.

Геосферы земли

Согласно современным космологическим представлениям, Земля образовалась примерно 4,5 млрд. лет назад путем гравитационной конденсации из рассеянного в околосолнечном пространстве газопылевого вещества, содержащего все известные элементы в природе. Ключевым вопросом геологического развития является вопрос о химической дифференциацииземного вещества. На него пытаются ответить три теории.

Теория гомогенной аккумуляции О.Ю.Шмидта утверждает, что Земля возникла как квазиоднородная планета, химически относительно однородный шар. В то время планета представляла однородную смесь частиц железа, силикатов и сульфидов, распределенных по всему объему равномерно. В процессе аккумуляции также была захвачена часть газов – водород, углекислый газ, вода в газообразном состоянии. В период расплавления внешней сферы, которая возникла не только из-за падения метеоритов, но и из-за радиоактивного разогрева недр планеты, расплавленные массы вещества начали расслаиваться. При этом железо, обладающее вдвое большим удельным весом, чем силикаты, стекло в центр Земли, образуя ядро. Пластичные силикатные массы были выдавлены вверх, образовав мантию.

Теория гетерогенной аккумуляции утверждает, что Земля начала аккумулироваться в той последовательности, в которой происходила конденсация вещества из первичной туманности. Вначале преимущественно из металлических частиц сформировалось ядро. Остальные слои появлялись по мере остывания планеты и оседания на нее более поздних конденсатов – силикатных частиц. При этом начался быстрый радиоактивный разогрев Земли, способствующий резкому обособлению оболочек планеты.

Теория частично гетерогенной аккумуляции утверждает, что резких перерывов в поступлении материалов, из которых образовался земной шар, не было. Разница в составе существовала лишь между центральными частями Земли и поверхностными частями мантии.

Результатом дифференциации вещества Земли стало возникновение концентрических расположенных слоев – геосфер, различающихся химическим составом, агрегатным состоянием и физическими свойствами.

Центральную область планеты занимает ядро (самая глубокая геосфера). Средний радиус ядра составляет около 3500 км. Температура ядра достигает 4000°С. Внешний слой ядра находится в жидком состоянии. Это объясняет наличие магнитного поля Земли и его вариаций (эффект динамо-машины).

Мантия – наиболее мощная оболочка Земли, занимает 2/3 ее массы и большую часть объема. Выделяют два слоя – нижний и верхний. Данные о химическом составе мантии получены на основании анализов наиболее глубинных магматических горных пород, поступивших в верхние горизонты в результате мощных тектонических поднятий. Материал верхней мантии собран со дна различных участков океана. Температура мантии составляет около 2500°C. В расплавленном состоянии находится астеносфера – нижняя часть верхней мантии. Это подстилающий верхнюю мантию и литосферу слой. Литосфера как бы «плавает» в нем.

Литосфера– это земная кора с частью подстилающей ее мантии, которая образует слой толщиной порядка 100 км. В верхней части она слагается с гранитами, в нижней – базальтами. Средняя мощность континентальной коры – 35 км. На дне океана гранитный слой отсутствует и земная кора состоит только из базальтового слоя. Ее мощность – 5-10 км. Кора, образующая верхнюю часть литосферы, в основном слагается из восьми химических элементов: кислорода, кремния, алюминия, железа, кальция, магния, натрия, калия. Половина всей массы коры приходится на кислород, который содержится в ней в связанном состоянии, главным образом в виде оксидов металлов.

Гидросфера– водная оболочка Земли включает в себя Мировой океан, пресные воды рек и озер, ледниковые и подземные воды.

Атмосфера– воздушная оболочка Земли,окружающая ее и вращающаяся вместе с ней. Она состоит из воздуха – смеси газов, состоящей из 78% азота, 21% кислорода, а также инертных газов, водорода, углекислого газа, паров воды, на которые приходится около 1% объема воды.

Магнитосфера – самая внешняя и протяженная оболочка Земли. Она представляет собой область околоземного пространства, физические свойства которой определяются магнитным полем Земли и его взаимодействием с потоками заряженных частиц космического происхождения. Магнитное поле Земли не является неизменным, т.е. его полярность уже менялась несколько раз.

Все геосферы Земли тесно взаимодействуют друг с другом путем непрерывного обмена веществом и энергией и в совокупности представляют географическую оболочку планеты. Ее целостность обеспечивается за счет энергии Солнца и внутренней энергии Земли. Помимо вертикального строения географической оболочки Земли, рассмотренного выше, выделяют ее горизонтальную структуру – физико-географические (природные) поясапланеты. Они отличаются друг от друга тепловым режимом, особенностями циркуляции воздушных масс и морских течений, а также составом флоры и фауны. Выделяют: экваториальный, субэкваториальные, тропические, субтропические, умеренные, субарктический и арктический пояса.

Поиск по сайту: