32. Звезда - раскаленный газовый шар, а основным свойством газа является стремление расшириться и занять любой предоставленный ему объем. Это стремление вызвано давлением газа и определяется его температурой и плотностью. В каждой точке внутри звезды действует сила давления газа, которая старается расширить звезду. Но в каждой же точке ей противодействует другая сила - сила тяжести вышележащих слоев, пытающаяся сжать звезду. Однако ни расширения, ни сжатия не происходит, звезда устойчива. Это означает, что обе силы уравновешивают друг друга. А так как с глубиной вес вышележащих слоев увеличивается, то давление, а следовательно, и температура возрастают к центру звезды. везда излучает энергию, вырабатываемую в ее недрах.
Температура в звезде распределена так, что в любом слое в каждый момент времени энергия, получаемая от нижележащего слоя, равняется энергии, отдаваемой слою вышележащему. Сколько энергии образуется в центре звезды, столько же должно излучаться ее поверхностью, иначе равновесие нарушится. Таким образом, к давлению газа добавляется еще и давление излучения. учи, испускаемые звездой, получают свою энергию в недрах, где располагается ее источник, и продвигаются через всю толщу звезды наружу, оказывая давление на внешние слои. емпература внутри звезды тем ниже, чем больше концентрация частиц в газе, т. е. чем меньше его средняя молекулярная масса.
Средняя молекулярная масса газа, состоящего из атомов водорода, равна 1, а из атомов гелия - 4, натрия - 23, железа - 56.Чем больше водорода и гелия по сравнению с более тяжелыми элементами, тем ниже температура в центре звезды. Чисто водородное Солнце, например, имело бы температуру в центре 10 млн. градусов, гелиевое - 26 млн. градусов, а состоящее целиком из более тяжелых элементов - 40 млн. градусов.После длительных поисков было установлено, что звезды большую часть своей жизни светят за счет совершающихся в них преобразований четырех ядер водорода (протонов) в одно ядро гелия.
Астрономы не в состоянии проследить жизнь одной звезды от начала и до конца.
Жизненный путь звезды довольно сложен. В течение своей истории она разогревается до очень высоких температур и остывает до такой степени, что в ее атмосфере начинают образовываться пылинки. Картина ее эволюции усложняется вращением, иногда очень быстрым, на пределе устойчивости (при быстром вращении центробежные силы стремятся разорвать звезду). Некоторые звезды обладают скоростью вращения на поверхности 500-600 км/с. Для Солнца эта величина составляет около 2 км/с. По современным представлениям, жизненный путь одиночной звезды определяется ее начальной массой и химическим составом. Теория звездной эволюции утверждает, что в телах массой меньше чем семь-восемь сотых долей массы Солнца долговременные термоядерные реакции идти не могут.
33. Научная картина мира. Понятие «научная картина мира» активно используется в естествознании и философии с конца 20 века. Специальный анализ его содержания стал проводиться более или менее систематически с 60-х годов 20 века, но до сих пор понимание его не достигнуто. Вероятно, это связано с размытостью, неопределенностью самого понятия, занимающего промежуточное положение между философским и естественнонаучным уровнями обобщения. Результаты познания окружающего мира отражаются и закрепляются в сознании человека в виде знаний, умений, навыков, типов поведения и общения.
Совокупность результатов познавательной деятельности человека образует определенную модель, или картину мира. В истории человечества было создано и существовало большое количество разнообразных картин мира, каждая из которых отличалась своим видением мира и специфическим его объяснением. Однако самое широкое и полное представление о мире дает научная картина мира, которая включает в себя важнейшие достижения науки. Она представляет собой целостную систему представлений об общих свойствах, сферах, уровнях и закономерностях реальной действительности. Это особая форма систематизации знаний, качественное обобщение и мировоззренческий синтез различных научных теорий. Научная картина мира существует как сложная структура, включающая в себя в качестве составных частей общенаучную картину мира и картины мира отдельных наук (физическая, биологическая, геологическая и т. п.).
Последние в свою очередь включают в себя соответствующие многочисленные концепции -- определенные способы понимания и трактовки каких-либо предметов, явлений и процессов объективного мира, существующие в каждой науке. В мировоззренческом и методологическом отношении научные картины мира выполняют функции связующего звена между философией и отдельными науками, специальными научными теориями. Научная картина мира включает в себя важнейшие достижения науки, создающие определенное понимание мира и места человека в нем. В нее не входят более частные сведения о свойствах различных природных систем, о деталях самого познавательного процесса.
При этом научная картина мира не является совокупностью общих знаний, она представляет целостную систему представлений об общих свойствах, сферах, уровнях и закономерностях природы. Научная картина мира в отличие от строгих теорий обладает необходимой наглядностью, характеризуется наличием абстрактно-теоретических знаний и образов, создаваемых с помощью моделей. Таким образом, научная картина мира - это особая форма систематизации знаний, преимущественно качественное обобщение и мировоззренческо-методологический синтез различных научных теорий.
Основой современной научной картины мира являются фундаментальные знания, полученные, прежде всего, в области физики Понятие научной картины мира является одним из основополагающих в естествознании. На протяжении своей истории оно прошло несколько этапов развития и формирования научных картин мира по мере доминирования какой-либо отдельной науки или отрасли наук, опирающейся на новую теоретическую, методологическую и другие системы взглядов, принятых в качестве основания решения научных задач. Подобная система научных взглядов и установок, разделяемая преобладающим большинством ученых, называется научной парадигмой.
Научная картина мира формируется на основе достижений естественных, общественных и гуманитарных наук. Но фундаментом этой картины, бесспорно, является естествознание. Значение естествознания для формирования научной картины мира настолько велико, что нередко научную картину миру сводят к естественнонаучной картине мира, содержание которой составляют картины мира отдельных естественных наук.
Естественнонаучная картина мира представляет собой систематизированное и достоверное знание о природе, исторически сформировавшееся в ходе развития естествознания. В эту картину мира входят знания, полученные из всех естественных наук, их фундаментальных идей и теорий. В то же время история науки свидетельствует, что большую часть содержания естествознания составляют преимущественно физические знания.
34. За один календарный год в мире при перепашке полей, строительных и других работах перемещается более 4000 куб. км почвы и грунта, извлекается из недр земли 120 млрд. тонн руд, горючих ископаемых, строительных материалов, выплавляется 800 млн. тонн различных металлов. В то же время в конечном продукте содержится не более 5 - 7% от количества сырья, запущенного в производство, а 93 - 95% идет в отходы, загрязняя атмосферу и природные водоемы. Общая площадь разрушенных и деградированных почв за всю историю человечества составляет примерно 20 млн. кв. км, что больше совокупной площади, используемой сегодня в мире в сельскохозяйственных целях.
Отсутствие элементарных представлений о допустимых нагрузках на природные системы породило парниковый эффект. Кроме того, человечество столкнется еще с одной угрозой своему существованию. Это нарастающая интенсивность мутагенеза и рост генетической неполноценности человечества. Показатели этих процессов опасно возрастают. Какое-то количество неполноценных детей всегда присутствует среди новорожденных - это цена генетического разнообразия.
Сегодня каждый 500-й или 700-й ребенок в силу естественных мутаций и структуры генофонда рождается с заметными отклонениями от нормы. К числу подобных явлений относится загрязнение мирового океана, которое происходит сегодня в огромных масштабах. В реки, озера, моря и океаны планеты ежегодно сбрасывается до 7000 млрд. куб. метров неочищенных сточных вод, которые содержат около 300 млн. тонн железа; 6,5 тонн фосфора; 2,3 млн. тонн свинца; 7000 тонн ртути и множество других токсичных веществ.
Закономерно, что это приводит к сокращению океанской биоты, а, следовательно, и к сокращению пищевых ресурсов человека.Не менее грозным предупреждением становится сокращение площадей тропических лесов, которые наряду с северной тайгой являются легкими планеты - они вырабатывают основную массу кислорода, необходимого для жизни животного мира.
Глобальные изменения климата происходят не только из-за парникового эффекта и вырубки лесов, но также и из-за уменьшения поверхности озонового слоя, что пропорционально увеличивает интенсивность ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли.
Все эти факторы носят природный характер, но вызваны человеческой активностью. Ощутимыми они станут через два-три поколения, то есть к середине следующего столетия. Но есть два фактора, отрицательный эффект которых может проявиться уже в ближайшем будущем - в начале XXI века.Первый - это знаменитая проблема Мальтуса - несоответствие растущих потребностей все увеличивающегося человечества и уменьшающегося запаса ресурсов оскудевающей планеты. Если Мальтуса беспокоило только несоответствие роста населения росту производства пищи, то теперь ситуация стала значительно сложнее. К этой проблеме, обозначенной Мальтусом, добавляется много новых.
Происходит стремительное опустошение запасов углеродного топлива. Как кошмар, перед человечеством вырисовывается перспектива неминуемого исчерпания запасов угля, нефти, газа. И все это - на фоне демографического взрыва, принявшего угрожающий характер.
Вторая проблема, не менее грозная, чем проблема Мальтуса, почти не обсуждается даже специалистами. Это проблема потери возможной устойчивости (стабильности) биосферы как целостной системы, частью которой является человечество. Результатом потери стабильности нынешнего квазиравновесного состояния будет переход биосферы (как и всякой нелинейной системы) в новое и неведомое нам состояние квазиравновесия, в котором человеку просто может не оказаться места. Биосфера, как саморегулирующаяся система, до поры до времени могла компенсировать изменяющиеся внешние нагрузки. На протяжении миллиардов лет удерживались параметры биосферы в том узком интервале их значений, в котором только и мог возникнуть наш биологический вид. И это регулирование обеспечивалось несмотря на то, что за время существования планеты биосфера Земли неоднократно подвергалась дополнительным внешним нагрузкам - колебания солнечной активности, падение метеоритов, интенсивный вулканизм и т.д.
35. Экология рассматривает взаимодействие живых организмов и неживой природы. Это взаимодействие, во-первых, происходит в рамках определенной системы (экологической системы, экосистемы) и, во-вторых, оно не хаотично, а определенным образом организовано, подчинено законам.
Экосистемой называют совокупность продуцентов, консументов и детритофагов, взаимодействующих друг с другом и с окружающей их средой посредством обмена веществом, энергией и информацией таким образом, что эта единая система сохраняет устойчивость в течение продолжительного времени.Таким образом, для естественной экосистемы характерны три признака:экосистема обязательно представляет собой совокупность живых и неживых компонентов;в рамках экосистемы осуществляется полный цикл, начиная с создания органического вещества и заканчивая его разложением на неорганические составляющие; экосистема сохраняет устойчивость в течение некоторого времени, что обеспечивается определенной структурой биотических и абиотических компонентов.
Примерами природных экосистем являются озеро, лес, пустыня, тундра, суша, океан, биосфера. Как видно из примеров, более простые экосистемы входят в более сложно организованные. При этом реализуется иерархия организации систем, в данном случае экологических.
Таким образом, устройство природы следует рассматривать как системное целое, состоящее из вложенных одна в другую экосистем, высшей из которых является уникальная глобальная экосистема - биосфера. В ее рамках происходит обмен энергией и веществом между всеми живыми и неживыми составляющими в масштабах планеты.
Грозящая всему человечеству катастрофа состоит в том, что нарушен один из признаков, которым должна обладать экосистема: биосфера как экосистема деятельностью человека выведена из состояния устойчивости. В силу своих масштабов и многообразия взаимосвязей она не должна от этого погибнуть, она перейдет в новое устойчивое состояние, изменив при этом свою структуру, прежде всего неживую, а вслед за ней неизбежно и живую. Человек как биологический вид меньше других имеет шанс приспособиться к новым быстро изменяющимся внешним условиям и скорее всего исчезнет первым. Поучительным и наглядным тому примером является история острова Пасхи.
На одном из полинезийских островов, носящем название острова Пасхи, в результате сложных миграционных процессов в VII веке возникла замкнутая изолированная от всего мира цивилизация. В благоприятном субтропическом климате она за сотни лет существования достигла известных высот развития, создав само-бытную культуру и письменность, до наших дней не поддающуюся расшифровке. А в XVII веке она без остатка погибла, уничтожив вначале растительный и животный мир острова, а затем погубив себя в прогрессирующей дикости и каннибализме. У последних островитян не осталось уже воли и материала, чтобы построить спасительные "ноевы ковчеги" - лодки или плоты.
В память о себе исчезнувшее сообщество оставило полупустынный остров с гигантскими каменными фигурами - свидетелями былого могущества.
Итак, экосистема является важнейшей структурной единицей устройства окружающего мира. Как видно из рис. 1 (см. приложение), основу экосистем составляют живое вещество, характеризующееся биотической структурой, и среда обитания, обусловленная совокупностью экологических факторов. Рассмотрим их более подробно.
37. Поток вещества - перемещение последнего в форме химических элементов и их соединений от продуцентов к редуцентам (через консументы или без них).Поток энергии - переход энергии в виде химических связей органических соединений (пищи) по цепям питания от одного трофического уровня к другому (более высокому). Следует указать, что в отличие от веществ, которые постоянно циркулируют по разным блокам экосистемы и всегда могут вновь входить в круговорот, поступившая энергия может быть использована только один раз. Как универсальное явление природы, односторонний приток энергии обусловлен действием законов термодинамики.
Согласно первому из них: энергия может переходить из одной формы (энергия света) в другую (потенциальную энергию пищи), но она никогда не создается вновь и не исчезает бесследно. Второй же закон термодинамики утверждает, что не может быть ни одного процесса, связанного с превращением энергии, без потери некоторой ее части, По этой причине не может быть превращений, например, пищи в вещество, из которого состоит тело организма, идущих со 100% эффективностью. Таким образом, функционирование всех экосистем определяется постоянным притоком энергии, которая необходима всем организмам для поддержания их существования и самовоспроизведения. В соперничестве с другими экосистемами выживает (сохраняется) та из них, которая наилучшим образом способствует поступлению энергии и использует максимальное ее количество наиболее эффективным способом. Наилучшими шансами на самосохранение обладает система, в наибольшей степени способствующая поступлению, выработке и эффективному использованию энергии и информации.
Цепи питания, начинающиеся с фотосинтезирующих организмов, называют цепями выедания (или пастбищными), а цепи, которые начинаются с отмерших остатков растений, трупов и экскрементов животных - детритными цепями. Место каждого звена в цепи питания называют трофическим уровнем, он характеризуется различной интенсивностью протекания потока веществ и энергии. Первый трофический уровень - это всегда продуценты; растительноядные консументы относятся ко второму трофическому уровню; плотоядные, живущие за счет растительноядных форм - к третьему; потребляющие других плотоядных - соответственно к четвертому и т.д.
Поэтому различают консументов первого, второго, третьего и четвертого порядков, занимающих разные уровни в цепях питания. Очевидно, что основную роль при этом играет пищевая специализация консументов. Виды с широким спектром питания могут включаться в цепи питания на разных трофических уровнях. В рацион, например, человека входит как растительная пища, так и мясо травоядных и плотоядных животных. Поэтому он выступает в разных пищевых цепях в качестве консумента первого, второго или третьего порядков. Так как при передаче энергии с одного уровня на другой происходит ее потеря, цепь питания не может быть длинной. Обычно она состоит из 4-6 звеньев. Таким образом, можно сделать вывод о том, что пищевая цепь - основной канал переноса энергии в экосистемах. Благодаря сложности трофических связей выпадение какого-то одного вида нередко почти не сказывается на экосистеме.
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
