Естествознания 3 страница

положительно заряженных ядер атомов гелия). Другая часть лучей

отклонялась к положительно заряженной пластине (бета-лучи, ока-

завшиеся потоком электронов). Превращения элементов, сопровож-

дающиеся испусканием альфа- и бета-лучей, были названы соответ-

ственно альфа- и бета-распадом. Лучи, не отклоняющиеся в магнит-

ном поле, Резерфорд назвал гамма-лучами, они оказались самым

высокоэнергетическим (и коротковолновым) видом из всех известных

Концепции современного естествознания

в природе разновидностей электромагнитного излучения. В 1940 г.

советские ученые Г.Н. Флеров и К.А. Петржак обнаружили спонтан-

ное деление ядер, сопровождающееся испусканием гамма-излучения

и не приводящее к превращению элементов. Оно характерно только

для самых тяжелых ядер, начиная с тория. Все сказанное выше от-

носится к естественной радиоактивности.

В 1934 г. французские ученые супруги Ирен и Фредерик Жолио –

Кюри (будущие лауреаты Нобелевской премии, дочь и зять М. и П.

Кюри) открыли искусственную радиоактивность, которая позволила

получать новые химические элементы, которые в природе отсутству-

ют. Все химические элементы, стоящие в таблице Д.И. Менделеева

после урана, получены методом искусственной радиоактивности, т.е.

путем бомбардировки известных химических элементов альфа-

частицами или нейтронами.

Цепные ядерные реакции

Эти реакции были открыты в 1939 г. итальянским ученым Э. Фер-

ми, бежавшим в США от итальянского фашизма. Выяснилось, что

при попадании в ядро одного нейтрона оно делится на две или три

части и при этом выделяется огромная энергия. При делении ядер

урана-235, кроме осколков, вылетают два–три свободных нейтрона,

которые при благоприятных условиях могут попасть на другие ядра

урана и вызвать их деление.

Незадолго до смерти великий экспериментатор Э. Резерфорд на-

писал в одной из статей: «Вряд ли когда-либо работы по ядерной фи-

зике смогут найти практическое применение». Даже гении иногда

ошибаются. Через несколько лет, в 1942 г. заработал первый, постро-

енный Э. Ферми в США, ядерный реактор. Это была основа для бу-

дущих атомных электростанций, атомных ледоколов и подводных

лодок. Но работы по ядерной физике принесли человечеству не

только пользу. Полным ходом сначала в США и Германии, а затем в

Советском Союзе начались разработки, связанные с ядерным оружи-

ем. В США эти работы возглавил бежавший из фашистской Герма-

нии Р. Оппенгеймер, в СССР – И.В. Курчатов. Есть сведения о том,

что немецкие ученые, оставшиеся в фашистской Германии, во главе

с В. Гайзенбергом саботировали создание ядерного оружия в Герма-

нии, направив технические разработки по тупиковому пути. В 1945

США сбросили ядерные бомбы над городами Хиросимой и Нагасаки.

По существу, это было первое испытание ядерного оружия, никакой

Разумова Е.Р.

стратегической необходимости в этих бомбардировках не было. Вско-

ре (в 1949 г.) ядерная бомба появилась в СССР, в 1953 г. в нашей

стране была создана и испытана первая термоядерная бомба. Мир

вступил в эпоху гонки ядерных вооружений, что грозило не только

тотальной гибелью человечества и вообще всего живого, но также

создало серьезные экологические проблемы захоронения ядерных

отходов. Кроме того, человечество еще не научилось грамотно рабо-

тать с ядерной энергией. Трагическим примером этого является

Чернобыльская катастрофа – самая крупная техногенная авария ХХ

века. Тем не менее, за АЭС, несомненно, стоит будущее, поскольку

запасы углеводородов на Земле кончаются (об этом будет сказано

позже), а запасы радиоактивных элементов в недрах достаточно ве-

лики.

Чем же опасна радиоактивность для живых организмов? Прежде

всего, огромной энергией, разрушающей эритроциты (красные кро-

вяные клетки), в результате чего развивается лейкемия; кроме того,

уничтожаются половые клетки, что приводит к бесплодию. Наконец,

радиоактивное излучение вызывает неконтролируемый рост клеток,

т.е. раковые опухоли.

Как защититься от радиоактивного заражения? Во-первых, обра-

щаться с радиоактивными веществами имеют право только специ-

ально обученные для этого люди, прошедшие соответствующую под-

готовку. Транспортировать эти вещества следует только в свинцовых

контейнерах, а работать с ними – в специально предназначенных

для этого костюмах.

Степень поражения живого организма зависит от дозы облучения,

т.е. отношения радиоактивной энергии, попавшей на живой орга-

низм, к его массе. Соответственно, при одинаковых величинах энер-

гии, чем больше масса, тем меньше опасность гибели организма.

Таким образом, физика микромира была создана менее чем за

полвека, ее творцами стали ученые многих стран, и почти все их дос-

тижения были отмечены высшей наградой в научном мире – Нобе-

левской премией.

Открытие и исследование явления радиоактивности принесло че-

ловечеству не только несомненную пользу – познавательную и прак-

тическую (АЭС), но нанесло и очевидный вред в виде создания ядер-

ного оружия и последующего радиоактивного загрязнения окру-

жающей среды.

Концепции современного естествознания

Контрольные вопросы по Теме 6:

1. Что такое квант? Кто ввел этот термин в науку?

2. В чем сущность постулатов Бора?

3. Что такое корпускулярно-волновой дуализм?

4. Что такое радиоактивность?

5. Почему радиоактивность опасна для живых организмов?

Литература: 4, 7, 10, 11, 13, 16, 21.

Тема 7.

Теория относительности

А. Эйнштейна (мегамир)

Как уже было сказано в разделе о микромире, новая физика роди-

лась на рубеже XIX и ХХ веков, поскольку классическая наука не

могла объяснить результаты ряда экспериментов, проведенных в

XIX веке. Из стремления объяснить рентгеновское излучение и ра-

диоактивность возникли квантовая механика и ядерная физика.

Теория относительности А. Эйнштейна выросла из попытки объяс-

нить результаты опыта американского физика А. Майкельсона по

определению скорости света относительно неподвижного эфира, су-

ществование которого предположил Дж. Максвелл. Результаты опы-

та Майкельсона, за которые он получил Нобелевскую премию, были

неожиданными: оказалось, что скорость света не зависит от скорости

источника света, что она является мировой константой и постоянна

во всех инерциальных системах отсчета и что ее нельзя превысить,

т.е. скорость света – это максимальная скорость передачи сигнала. В

итоге опыт Майкельсона показал, что эфира не существует. Резуль-

таты опыта Майкельсона стали первым из «китов», на которых осно-

вывается специальная теория относительности. Вторым «китом» стал

принцип относительности Г. Галилея, который А. Эйнштейн пере-

формулировал так: все инерциальные системы отсчета эквивалент-

ны друг другу в отношении постановки в них любых физических

экспериментов, и ни одна из них не имеет преимуществ перед дру-

гими (относительно которой эфир был бы неподвижен).

А. Эйнштейн был величайшим теоретиком, и при работе над тео-

рией относительности он использовал прием мысленного экспери-

мента. Результатом логических рассуждений и математических вы-

кладок явилась смена парадигм: Эйнштейн пришел к выводу, что

Разумова Е.Р.

при больших скоростях, соизмеримых со скоростью света (а это скоро-

сти мегамира, объектами которого являются звезды, галактики и

Вселенная), не работает парадигма Ньютона об абсолютности и не-

зависимости пространства и времени. Отсюда следовало, что про-

странство и время взаимосвязаны, и время является четвертой коор-

динатой, т.е. пространство как минимум четырехмерно. Из этого вы-

текало три следствия: 1) при больших скоростях, соизмеримых со

скоростью света, расстояние сокращается, отрезок укорачивается и

при скорости света (если бы она оказалась достижимой) стягивается

в точку; 2) при больших скоростях время замедляется (пример Эйн-

штейна «парадокс близнецов»); 3) масса тела не зависит от скорости

тела. Отсюда следует, что никакое тело с массой, отличной от нуля,

нельзя разогнать до скорости света, т.к. для этого потребуется беско-

нечная энергия. Далее А. Эйнштейн нашел связь между массой и

энергией: масса тела есть мера содержащейся в нем энергии. Так

появилась знаменитая формула Е= mc², где Е – энергия покоя час-

тицы, m – его масса покоя, с – скорость света.

Экспериментальное подтверждение специальной теории относи-

тельности пришло из микромира. Выяснилось, что при опытах с эле-

ментарными частицами, которые в специальных ускорителях разго-

няют до очень больших скоростей, для хорошего согласия экспери-

ментальных и расчетных данных следует учитывать эффект возрас-

тания массы, так называемые релятивистские поправки к массе.

Сказанное свидетельствует о том, что специальная теория относи-

тельности описывает не только мегамир, но также и микромир. В

макромире же скорости слишком низки, а массы слишком велики,

чтобы экспериментально наблюдать релятивистские эффекты.

Общая теория относительности

Описанная выше специальная теория относительности никак не

учитывает гравитацию. Эйнштейн предположил, что массы, вло-

женные в четырехмерное пространство – время, искривляют его и

что все объекты – и частицы, и лучи света – будут двигаться не по

прямым, а по геодезическим линиям (геодезическая линия на сфере

– это дуга). Чем массивнее тело и выше его плотность, тем больше

оно искривляет окружающее его пространство – время, и тем боль-

шую силу притяжения испытывают соседние тела. Кроме того, массы

создающие гравитационное поле, изменяют течение времени: чем

сильнее гравитация, тем медленнее течет время.

Концепции современного естествознания

Общая теория относительности нашла экспериментальное под-

тверждение в опыте с лучом света от звезды, проходящим мимо

Солнца и наблюдаемым во время солнечного затмения. Оказалось,

что луч проходит не по прямой, а по дуге, поскольку Солнце, являясь

огромной гравитационной массой, искривляет пространство вокруг

себя.

Добавим еще, что описанное здесь словами упрощенное представ-

ление о теории относительности А. Эйнштейн представил, используя

сложнейший математический аппарат. Часть этого аппарата, необ-

ходимая при работе над общей теорией относительности, была раз-

работана еще в XIX веке русским математиком Н.И. Лобачевским и

немецким ученым Б. Риманом. Это была геометрия на сфере.

Может показаться, что все изложенное выше противоречит здра-

вому смыслу. Это происходит потому, что в мегамире (как и в микро-

мире) мы не можем обратиться к спасительной наглядности: мы жи-

вем в макромире, и очень трудно представить себе четырехмерное

искривленное пространство и замедляющееся время, а также микро-

частицу, которая одновременно является волной. Но в древности лю-

дям так же сложно было представить себе, что шарообразная Земля

несется вокруг Солнца, это тоже казалось противоречащим здравому

смыслу, однако в результате оказалось верным. Классическая физи-

ка оказывается справедливой как предельный частный случай, ко-

гда скорости намного меньше скорости света, а массы намного мень-

ше масс в мегамире.

Таким образом, создание А. Эйнштейном теории относительности

расширило представления человечества об окружающем мире и соз-

дало теоретический фундамент современной астрономии.

Контрольные вопросы по Теме 7:

1. Чей опыт послужил толчком для создания теории относитель-

ности?

2. В чем суть основной парадигмы А. Эйнштейна?

3. Что такое «парадокс близнецов»?

Литература: 6, 7, 17, 18, 21.

Разумова Е.Р.

Тема 8.

Строение и эволюция Вселенной (мегамир).

Солнечная система

Во-первых, определим, что такое Вселенная. Это место вселения

человека. Строго говоря, мы можем делать какие-либо выводы не обо

всей Вселенной, а о той ее части, которая доступна для эксперимен-

тального наблюдения. Эта часть называется Метагалактикой. Но

термин «Вселенная» более привычен, поэтому в дальнейшем мы бу-

дем его употреблять, подразумевая Метагалактику.

На основании общей теории относительности А. Эйнштейн вывел

космологическое уравнение, предполагая, что Вселенная однородна

(т.е. ее свойства одинаковы во всех точках), изотропна (т.е. ее свойст-

ва не зависят от направления) и стационарна (т.е. объем и радиус ее

постоянны). Разумеется, при этом возможны различные движения

внутри самой системы.

Однако вскоре, в 1922 г. стационарный мир Эйнштейна был под-

вергнут серьезной критике. Российский математик и геофизик А.А.

Фридман проанализировал космологическое уравнение Эйнштейна

и показал, что стационарный мир является только частным решени-

ем этого уравнения, что искривленное пространство не может быть

стационарным, а в более общем случае возможны нестационарные

решения, т.е. фридмановские миры должны были либо расширяться,

либо сжиматься. Однако какой из вариантов фридмановского реше-

ния верен, расширяется ли Вселенная или сжимается? На этот во-

прос ответил в 1929 г. американский астроном Э. Хаббл. Напомним,

что согласно эффекту Допплера спектры излучения удаляющихся

объектов должны быть сдвинуты в красную сторону (красный сдвиг),

а спектры приближающихся – в фиолетовую (фиолетовый сдвиг).

Хаббл обнаружил, что чем дальше от нас находится галактика, тем

больше ее линейчатый атомный спектр водорода (а это основной со-

ставляющий компонент звезд) смещен в красную сторону. Иными

словами, чем дальше от нас галактика, тем быстрее она удаляется. А

это, в свою очередь, означало, что Вселенная не стационарна, что она

непрерывно расширяется, и расстояния между галактиками все вре-

мя растут.

Открытие красного смещения и на его основании расширения

Вселенной было одним из величайших открытий ХХ века. Если ис-

пользовать метод моделирования и попытаться представить себе

Концепции современного естествознания

расширяющуюся Вселенную, то это будет постоянно раздувающийся

шар с нанесенными на него точками. При надувании такого шара

расстояние между двумя любыми точками возрастает, но ни одну

них нельзя назвать центром расширения. Несмотря на то, что от-

крытие Э. Хаббла блестяще подтвердило предсказания А.А. Фрид-

мана (он умер в 1925 г.), работы последнего долгое время оставались

неизвестными научному миру.

Открытие Хаббла, естественно, поставило следующий вопрос: будет

ли Вселенная расширяться вечно или в какой-то момент начнется

сжатие? Не следует забывать, что расширение осуществляется, не-

смотря на закон Всемирного тяготения. Именно эти соображения

привели американского ученого Г.А. (Дж.) Гамова (русского по про-

исхождению, он учился вместе с А.А. Фридманом, работал под руко-

водством академика А.Ф. Иоффе и покинул СССР в 1933 г.) к идеям

«горячей Вселенной», сингулярной точки и Большого взрыва. Со-

гласно этой гипотезе, примерно 10–18 млрд лет назад существовала

субстанция (ее назвали сингулярной точкой), имеющая бесконечную

плотность при бесконечной кривизне пространства. В момент Боль-

шого взрыва каждая частица этой субстанции начала удаляться от

другой, что сопровождалось очень высокими температурами в мил-

лионы К. В таких условиях могла существовать только смесь кварков

и элементарных частиц, т.е. сгусток плазмы. Далее, при снижении

температуры могли образоваться ядра, а затем первые атомы, Это

были атомы водорода (самого простого – один протон и один элек-

трон – и самого распространенного химического элемента во Вселен-

ной, являющегося основой состава звезд).

Г.А. Гамов предсказал, что если гипотеза Большого взрыва верна,

то должно сохраниться остаточное тепловое излучение, температура

которого соответствует примерно 6 К. Через десять лет, в 1965 г. это

излучение, названное «реликтовым», идущее со всех направлений

Вселенной с одинаковой интенсивностью, было обнаружено амери-

канскими астрономами А. Пензиасом и В. Вильсоном. Гипотеза

Большого взрыва была подтверждена экспериментально. А. Эйн-

штейн приветствовал появление теории Большого взрыва и добавил,

что в этот момент родилось не только вещество, но также пространст-

во и время.

Разумова Е.Р.

Космические объекты

Эти объекты делятся на излучающие свет – звезды, светимость ко-

торых обусловлена термоядерной реакций перехода водорода в ге-

лий, и не излучающие свет – планеты, метеориты, космическая пыль

и кометы, которые светятся отраженным солнечным светом. К осо-

бым космическим объектам относятся «черные дыры», имеющие та-

кую большую массу, что для преодоления ее гравитации необходимо

развить скорость, большую скорости света, что, как известно, невоз-

можно (результаты опыта Майкельсона). Поэтому черные дыры ни-

чего не излучают и не отражают, а только поглощают любые сигна-

лы. Астрономы обнаружили характерное рентгеновское излучение от

окружающего предполагаемые черные дыры плазменного диска.

Есть гипотеза о том, что 90% массы всей Вселенной находится в чер-

ных дырах, а поскольку, согласно формуле Эйнштейна, масса про-

порциональна энергии, черные дыры – это огромный энергетический

запас Вселенной.

Скопления звезд называются галактиками. Наша галактика на-

зывается «Млечный путь» и состоит из ядра с максимальной плотно-

стью звездного вещества и нескольких спиральных ветвей. Ее разме-

ры – примерно 100 тыс. световых лет (световой год – это расстояние,

которое свет проходит за промежуток времени, равный одному зем-

ному году). Если можно применить к галактике понятие «вид сбоку»,

то в этом плане она представляет собой гигантский диск толщиной

примерно 1500 световых лет. На расстоянии примерно двух третей от

центра галактики находится Солнечная система.

Первый внегалактический объект был открыт Э. Хабблом в 20-х

годах ХХ века и назван «туманностью Андромеды». Позже были от-

крыты тысячи других галактик, и Э. Хаббл предложил их классифи-

кацию (спиральные, эллиптические, неправильные). В 1963 г. были

открыты квазары (квазизвездные радиоисточники) – самые мощные

источники радиоизлучения во Вселенной со светимостью, в сотни раз

большей светимости галактик и размерами в десятки раз меньше их.

Была выдвинута гипотеза, что квазары – это ядра новых галактик, а

это значит, что процесс образования новых звезд продолжается и по-

ныне.

Солнечная система

Солнечная система состоит из Солнца и девяти планет, а также

множества астероидов, метеоритов и космической пыли. Солнце –

Концепции современного естествознания

звезда средней величины, ее возраст – примерно 5,5 млрд лет, тем-

пература на поверхности Солнца – около 6000 К.

Существуют две гипотезы образования планет Солнечной системы

– «горячая» и «холодная». Суть горячей гипотезы в том, что планеты

– это оторвавшиеся кусочки Солнца. Согласно холодной гипотезе,

планеты образовались из газо-пылевых облаков (понятие «холодная»

относительно: температура на первозданной Земле оценивается

примерно 1000 К). Вторую гипотезу астрономы считают более аргу-

ментированной. Первые четыре ближайшие к Солнцу планеты –

Меркурий, Венера, Земля, Марс – это планеты земной группы. Они

твердые, имеют сравнительно небольшую массу и магнитное поле.

Следующие четыре планеты – это планеты-гиганты: Юпитер, Са-

турн, Уран, Нептун. Их массы гораздо больше массы Земли, и состо-

ят они из затвердевших при низких температурах газов. Все 8 пла-

нет движутся в единой плоскости, в одном направлении по эллипти-

ческим орбитам. Последняя планета – Плутон – небольшая по массе

и размерам, твердая и движется в другой плоскости. Радиус Солнеч-

ной системы, т.е. расстояние от Солнца до Плутона, составляет 5,5

световых часов.

Таким образом, к середине ХХ века был экспериментально дока-

зан и теоретически обоснован факт расширения Вселенной. Это было

одним из выдающихся открытий в астрономии ХХ века.

Была также высказана и обоснована гипотеза Большого взрыва –

основы рождения Вселенной.

Контрольные вопросы по Теме 8:

1. Что такое «красное смещение»?

2. Что такое «черные дыры»?

3. Чем обусловлена светимость звезд?

Литература: 7, 14, 17,18, 21.

Разумова Е.Р.

Тема 9.

Строение материи и структурные уровни

ее организации. Корпускулярная и континуальная

концепции описания природы

Строение материи

Как уже было сказано в первой главе, еще в Древней Греции было

выдвинуто две концепции мироздания: дискретная (атомистическая)

Демокрита и континуальная (непрерывная) Аристотеля. Об идее

Демокрита забыли на двадцать с лишним веков и вспомнили о ней

лишь в XIX веке, когда было экспериментально установлено, что все

вещества состоят из молекул, а молекулы, в свою очередь, из атомов.

Примерно тогда же Максвеллом было введено понятие поля. Идеи

дискретности и континуальности мироздания обрели новое звуча-

ние.

Изложенный выше материал позволяет выстроить современную

схему строения материи. Прежде всего следует определить, что такое

материя. Пожалуй, наиболее удачным является ленинское опреде-

ление: «Материя – это объективная реальность, данная нам в ощу-

щениях». Существует материя в двух формах – вещества и поля.

До введения понятия поля считалось, что взаимодействие между

телами может мгновенно осуществляться непосредственно через пус-

тое пространство, не принимающее участия в передаче взаимодейст-

вий. Такой точки зрения придерживался французский математик Р.

Декарт и называлась она концепцией дальнодействия. Утвержде-

нию этой концепции способствовала очень малая интенсивность гра-

витационных взаимодействий, которые трудно было эксперимен-

тально измерить. Впоследствии утвердилась другая точка зрения: на

примере электромагнитных взаимодействий было установлено, что

их передача осуществляется не мгновенно и передаются они через

посредника, названного полем. Передача взаимодействий с помощью

поля определяет суть концепции близкодействия.

Понятие поля и его виды были подробно рассмотрены в Теме 4. В

настоящее время наукой признано, что существуют четыре вида

взаимодействий: сильное, слабое, гравитационное и электромагнит-

ное. Первые два действуют в микромире, электромагнитное и грави-

тационное – в макро- и мегамире. Но природа едина, и лучшие умы

ХХ века пытались создать единую теорию поля. Пока такие попытки

Концепции современного естествознания

успехом не увенчались, выдвинута лишь теория электрослабых

взаимодействий, а единую теорию поля предстоит разрабатывать

ученым XXI, а возможно и последующих веков. Передается поле с

помощью волны.

Другой формой существования материи является вещество.

Вещество состоит из молекул, которые в свою очередь состоят из

атомов, атомы – из ядра и электронной оболочки, ядро – из протонов,

нейтронов и элементарных частиц, а мельчайшими (правда, гипоте-

тическими) кирпичиками мироздания являются кварки. И здесь

следует вспомнить о корпускулярно-волновом дуализме Л. де Брой-

ля: каждой микрочастице соответствует волна и наоборот: каждой

волне можно сопоставить поток микрочастиц. Глубокий физический

(и философский) смысл этого принципа состоит в том, что он говорит

о единстве материи и двух ее форм – вещества и поля.

В предыдущем изложении не раз употреблялись термины МИК-

РОМИР, МАКРОМИР и МЕГАМИР. Ими условно обозначаются

структурные уровни организации материи.

МИКРОМИР – мир объектов, размер которых равен или меньше

размера атома (ядра, протоны, нейтроны, элементарные частицы,

кварки). Для наблюдения этих объектов их надо разогнать до доста-

точно больших скоростей; изучением микромира занимается кванто-

вая механика и ядерная физика, в мире этих объектов действуют

сильное и слабое поля; основной парадигмой микромира являются

постулаты Н. Бора.

МАКРОМИР – мир объектов, подчиняющихся законам классиче-

ской физики (механики, электромагнетизма, термодинамики), их

размер – от молекул до Солнечной системы – соизмерим с размерами

человеческого тела, они движутся с относительно малыми скоростя-

ми (по сравнению со скоростью света), основная парадигма макроми-

ра – парадигма Ньютона – связана с абсолютностью и независимо-

стью пространства и времени. Наша каждодневная жизнь протекает

в макромире, нас окружают его объекты.

МЕГАМИР – мир объектов космического масштаба: это звезды, га-

лактики, Вселенная. Они движутся с огромными скоростями, при

которых проявляется взаимосвязь пространства и времени. Астроно-

мия, изучающая мегамир, базируется на теории относительности А.

Эйнштейна.

Разумеется, микро-, макро- и мегамиры взаимосвязаны и влияют

друг на друга (о влиянии Космоса на человека будет сказано далее).

Разумова Е.Р.

Таким образом, в конце ХХ века пришедшие еще из античности

мысли о единстве, непрерывности и дискретности мироздания вы-

шли на новый уровень.

Контрольные вопросы по Теме 9:

1. Что такое материя и в каких формах она существует?

2. Что такое концепция близкодействия?

3. В чем глубочайший смысл корпускулярно-волнового дуализ-

ма?

Литература: 7, 10, 11, 13.

Тема 10.

Науки о Земле. Геосферные оболочки Земли

Все науки о Земле имеют корень «гео», что по-гречески означает

Земля. Наша планета имеет радиус 6,3 тыс. км, плотность 5,5 г/см³,

скорость ее вращения вокруг Солнца – 30 км/сек.

География изучает поверхность Земли (ландшафт), ее водную

(гидросфера) и газовую (атмосфера) оболочки.

Геология (общая) изучает твердую оболочку Земли (литосфера) и

строение Земли. Прикладная геология занимается поисками полез-

ных ископаемых – основных ресурсов Земли.

Ресурсы – это тела и силы природы, необходимые человеку для

жизни и хозяйственной деятельности. Они подразделяются на прак-

тически неисчерпаемые (солнечная энергия, термальное тепло,

энергия ветра, приливов и отливов) и исчерпаемые, которые в свою

очередь делятся на невозобновляемые (руды металлов, благородные

металлы, горючие полезные ископаемые – уголь, нефть, газ – и

строительные материалы) и возобновляемые (растительный и жи-

вотный мир, человек, вода и воздух). Прикладная геология в основ-

ном занята поисками невозобновляемых ресурсов.

Геологическое строение Земли

Как уже было сказано, твердая оболочка Земли называется лито-

сферой (или земной корой). Рассмотрим разрез земной коры. Протя-

женность литосферы (в глубину) составляет 10–80 км. Ее верхний

слой толщиной всего несколько метров называется почвой, но этот

тончайший слой кормит все человечество, домашний скот и диких

Концепции современного естествознания

животных. Учение о почвах создал в XIX веке русский ученый В.В.

Докучаев, учитель другого выдающегося русского ученого В.И. Вер-

надского (о нем будет сказано далее). Согласно этому учению, почва

состоит из 4-х компонентов: гумуса (перегноя, останков живых орга-

низмов, живших на Земле сотни и тысячи лет назад), осадочных по-

род, воды и воздуха. Чем больше в почве гумуса, тем она плодород-

нее.

Следующий слой – осадочные породы. Главным образом это гли-

ны, песчаники и известняки. Глины и песчаники в основном состоят

из диоксида кремния и по существу различаются только размером

частиц: глины имеют тонкодисперсную (порошкообразную) структу-

ру, тогда как песчаники состоят из довольно крупных частиц. Из-

Дата добавления: 2014-12-10