Образование Вселенной. Солнечная система, ее строение и происхождение. Форма и размеры Земли, ее орбитальное движение и осевое вращение. Строение Земли. Внешние и внутренние оболочки Земли. Строение земной коры, мантии, ядра. Состав и состояние вещества земной мантии и ядра.
Геологическая история Земли начинается примерно 20 миллиардов лет назад с момента Большого взрыва и образования Вселенной.
Вселенная (Космос, Природа) – это весь материальный, энергетический и информационный мир.
Теория расширяющейся Вселенной, или Большого Взрыва, впервые была создана в России в 1922 г. А. А. Фридманом
Исходно Вселенная представляла собой сингулярность (это не вещество и не энергия).
Сингулярность в физике — точка пространства, содержащая бесконечное (либо очень большое) количество энергии или материи (например, космологическая сингулярность — состояние Вселенной в начальный момент Большого взрыва, характеризующееся бесконечной плотностью и температурой вещества). Время отсутствовало.
После Взрыва температура и плотность начали уменьшаться.
Модель «горячей» Вселенной:
Через 0,01 секунду после взрыва, по-видимому, должны были существовать фотоны, электроны, позитроны и некоторые другие частицы. При этом могли осуществляться обратимые реакции (аннигиляция):
е- + е+ → 2γ (электрон + позитрон → 2 кванта энергии - фотоны). Эта смесь существовала 8 секунд после взрыва (равновесное состояние).
Затем это равновесие (симметрия) нарушились и возникли нуклоны: протоны и нейтроны.
Через 3 минуты из нуклонов образовалась смесь ядер легких химических элементов (2/3 водорода и 1/3 гелия).
Впоследствии из этого дозвездного вещества образовались остальные химические элементы (в результате ядерных реакций).
Эта Модель «горячей» Вселенной была создана Г.Гамовым
Найдены свидетельства Большого Взрыва:
Разбегание галактик: Все галактики и звезды удаляются от нас, а самые далекие из них движутся с большей скоростью. (Эдвин Хаббл, 1929). Открытие сделано на основе эффекта Допплера. Реликтовое излучение. (Американские астрономы Арно Пензиас и Роберт Вилсон, 1964). Что же такое реликтовое излучение? Согласно теории большого Взрыва Вселенная возникла приблизительно 14 млрд. лет назад в результате грандиозного взрыва, создавшего пространство и время, всю материю и энергию, которые нас окружают. Новорожденная Вселенная прошла стадию чрезвычайно быстрого расширения, названного инфляцией, которая радикально изменила пейзаж младенческого космоса. До возраста приблизительно 300 тыс. лет Вселенная была кипящим котлом из электронов, протонов, нейтрино и излучения, которые взаимодействовали между собой и составляли единую среду, равномерно заполняющую всю раннюю Вселенную. Общее расширение Вселенной постепенно охлаждало этy среду, и, когда темпеpaтypa упала до значения нескольких тысяч градусов, наступило время для формирования стабильных атомов. Так же в результате расширения первоначальное излучение стало куда менее интенсивным, но не пропало совсем. Именно его и обнаружили будущие нобелевские лауреаты.
Реликтовое излучение равномерно заполняет всю Вселенную, и, если мы могли бы видеть микроволны, все небо пылало бы с поразительно одинаковой яркостью во всех направлениях. Эта однородность является одной из главных причин, по которой это излучение считают теплом, оставшимся от Большого Взрыва. Но как может локальный источник создать подобную однородность? Оказывается, этому способствует сам процесс расширения пространства. Чтобы наглядно понять, как это происходит, представьте себе такую большую и очевидную неоднородность, как гора Джомолунгма. Теперь начните мысленно растягивать эту гору в ширину, оставляя высоту неизменной. Если как следует постараться и растянуть ее в ширину, скажем, на миллион километров, то получится почти идеально плоская поверхность - перепад высот в 8 км (высота горы) будет практически незаметен на таком колоссальном масштабе. Именно это и происходит при расширении пространства после большого Взрыва - все неоднородности сглаживаются. Но возникшие после инфляции крошечные изменения в плотности материи в ранней Вселенной должны были оставить отпечаток на реликтовом излучении в форме температурных колебаний от точки к точке.
Далее сформировались огромные газовые облака, которые через 1 миллиард лет своего существования начали под воздействием гравитации сжиматься.
Так формировались звезды и их гигантские скопления – галактики.
Любая звезда возникает в результате коллапса космического облака газа и пыли. Когда сжатие в центре структуры приведет к очень высоким температурам, в центре «сгустка» начинаются ядерные реакции, т. е. происходит превращение Н2 в Не с выделением огромной энергии, в результате излучения которой звезда начинает светиться:
4H → He
_______ _______
4,03252 4,00389
Четыре протона в атомных единицах весят - 4,03252. Но хорошо известно, что ядро атома гелия в тех же единицах весит 4,00389. Дефект массы равен 0,02863. Это вещество превращается в колоссальное количество энергии.
В таком случае ежесекундная потеря Солнцем 4 600 000 г. массы
Поскольку потеря массы в ходе превращения водорода в гелий составляет 0,73% всей массы сливающегося водорода, ежесекундная потеря 4 600 000 т массы означает, что каждую секунду 630 000 000 т водорода превращаются в гелий.
Эта модель лишь иллюстрирует процесс всеобщего расширения нашего трехмерного пространства. Две любые точки раздувающейся сферы убегают друг от друга, причем чем более они удалены, тем выше скорость разлетания.