- •Российско-таджикский (славянский) университет
- •Предисловие
- •Душанбе, 30.05. 2012 г. Автор
- •Раздел I. Семинарские занятия
- •Раздел II. Практические занятия
- •1.3. Дифференциация и интеграция наук
- •1.4. Эмерджентные свойства объектов природы
- •Раздел I Темы, содержания и вопросы семинарских занятий
- •Тема 1. Науки о природе
- •Цели и задачи изучения предмета
- •1.2. Фундаментальные и прикладные науки
- •1.5. Методологические и трансдисциплинарные идеи
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 2. Наука как часть культуры
- •2.1. Естественнонаучная и гуманитарная культуры
- •2.2. Наука – ведущая форма культуры ххi века
- •2.3. Этика науки и биоэтика
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 3. Познание природы
- •3.1. Природа естественное окружение человека.
- •3.2. Левополушарное и правополушарное мышление
- •3.3. Классическое и неклассическое представление природы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 4. Ненаучные и научные картины мира
- •4.1. Ненаучные картины мира
- •4.2. Научные картины мира
- •4.2.1. Механическая картина мира
- •4.2.2. Электромагнитная картина мира
- •4.2.3. Квантово-полевая картина мира
- •4.2.4. Эволюционно - синергетическая картина мира
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 5. Свойства пространства и времени
- •5.1. Свойства времени
- •5.2. Свойства пространства
- •5.3. Однородности пространства и времени и законы сохранения.
- •3. Специальная и общая теория относительности.
- •5.5. Фундаментальные физические величины
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 6. Концепция моделирование физических объектов
- •6.1.Корпускулярная традиция описания природы
- •6.2. Континуальная традиция описания природы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 7. Элементарные частицы и их классификации
- •7.1. История открытие элементарных частиц
- •Вопросы для самоконтроля
- •7.2. Физический вакуум
- •Вопросы для самоконтроля
- •7.3. Кварковая теория адронов
- •Вопросы для самоконтроля
- •7.4. Классификация элементарных частиц.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 8. Силы в природе
- •8.1. Воздействие и взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.2. Виды фундаментальных взаимодействий
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.3. Сильное взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.4. Электромагнитное взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.5. Слабое взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.6. Гравитационное взаимодействие
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.7. Единая теория поля
- •Вопросы для самоконтроля
- •8.8. Теория «Великое объединение»
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 9. Этапы развития химических наук
- •9.1. Химические модели объектов природы
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.2. История развития химических наук
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.3. Атомно-молекулярное учение
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.4. Учение о составе вещества
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.5. Учение о структурной химии
- •Вопросы для самоконтроля
- •9.6. Учение о химических процессах
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 10. Этапы развития биологических наук
- •10.1. Натуралистическая биология
- •Вопросы для самоконтроля
- •10. 2. Физико-химическая биология
- •Вопросы для самоконтроля
- •10.3. Эволюционная биология
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 11. Структурные уровни организации живых систем
- •11.1. Молекулярно-генетический уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.2. Онтогенетический уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.3. Популяционно-видовой уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.4. Экосистемный уровень
- •Вопросы для самоконтроля
- •11.5. Биосферный уровень. Ноосфера
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 12. Возникновение квантовой механики
- •12.1. Трудности в классической физике. Принцип соответствия
- •Вопросы для самоконтроля
- •12.2. Создание квантовой механики. Принцип неопределенности. Принцип «запрета» Паули.
- •Вопросы для самоконтроля
- •12.3. Применение квантовой механики. Принцип дополнительности
- •Вопросы для самоконтроля
- •12.4. Квантовая биология (Волновая генетика)
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 13. Концепция микросостояния объектов природы
- •13.1. Неклассические процессы и явления в природе
- •Вопросы для самоконтроля
- •13.2. Минимальное квантовое взаимодействие в микромире
- •Вопросы для самоконтроля
- •13.3. Микросостояние микрочастицы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 14. Концепция макросостояния объектов природы
- •14.1.Тепловое равновесие как макросостояния
- •Вопросы для самоконтроля
- •14.2. Энтропия
- •Вопросы для самоконтроля
- •14.2. Минимальное тепловое воздействие или минимальное изменение энтропии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 15. Соотношения неопределенностей
- •15.1. Соотношение неопределенностей Гейземберга
- •Вопросы для самоконтроля
- •15.2. Соотношение неопределенности Эйнштейна
- •Вопросы для самоконтроля
- •15.3. Универсальное соотношение неопределенности Шредингера
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 16. Синергетка – наука о самоорганизации
- •16.1. Моделирование сложных систем
- •Вопросы для самоконтроля
- •16.2. Характеристики самоорганизующихся систем
- •Вопросы для самоконтроля
- •16.3. Закономерность самоорганизации
- •Вопросы для самоконтроля
- •16.4. Глобальный эволюционизм
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 17. Эволюция Вселенной
- •17.1. Теория «Большого взрыва»
- •Вопросы для самоконтроля
- •17.2. Причины задержки коллапса во Вселенной
- •Вопросы для самоконтроля
- •17.3. Метагалактика
- •Вопросы для самоконтроля
- •17.4. Модели Вселенной
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 18. Галактики и звезды
- •18.1. Галактики
- •Вопросы для самоконтроля
- •18.2. Звезды
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 19. Эволюция Солнечной системы
- •19.1. Происхождение Солнечной системы
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •19.2. Две группы планет Солнечной системы
- •Вопросы для самоконтроля
- •19.3. Солнечно-земные связи
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 20. Эволюция на геологическом уровне
- •20.1. Формирование и эволюция Земли
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.2. Характеристики планеты - Земли
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.3. Строение Земли
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.4. Динамики геосфер: литосфера, гидросфера, атмосфера и биосфера
- •Вопросы для самоконтроля
- •20.5. Теория тектоники плит
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 21. Экологии и здоровье
- •21.1. Основы экологии
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •21.2. Экология и здоровье человека
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 22. Концепция происхождения жизни на Земле
- •22.1. Сущность жизни
- •Вопросы для самоконтроля
- •22.2. Теория Опарина–Холдейна о происхождении жизни
- •Вопросы для самоконтроля
- •22.3. Эволюция жизни.
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 23. Эволюционные процессы в природе
- •23.1. История развития эволюционных идей
- •Вопросы для самоконтроля
- •23.2. Теория эволюции
- •Вопросы для самоконтроля
- •23.3. Микроэволюция и макроэволюция
- •23.4. Союз генетики и дарвинизма или теории синтетической эволюции
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 24. Эволюции органического мира
- •24.1. Осадочные породы
- •24.2. Геохронологическая шкала
- •Вопросы для самоконтроля
- •24.3. Эволюция растительного мира
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •24.4. Эволюция животного мира
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 25. Естественное происхождение человека
- •25.1. Теории происхождения человека
- •Вопросы для самоконтроля
- •25.2. Современные концепции антропогенеза
- •Вопросы для самоконтроля
- •25.3. Этапы эволюции человека
- •Вопросы для самоконтроля
- •25.4. Социальная эволюция человека
- •25.5. Культурная эволюция
- •Вопросы для самоконтроля
- •Тема 26. Вопросы здорового образа жизни
- •26.1. Здоровье
- •26.2. Принципы здорового образа жизни
- •Вопросы для самоконтроля
- •26.3. Соблюдение условий рационального питания
- •Вопросы для самоконтроля
- •26.4. Рациональный режим труда и отдыха.
- •26.5. Профлактика вредных привычек
- •26.6. Путь к единой общечеловеческой культуре
- •Вопросы для самоконтроля
- •Раздел II Темы и содержания практических занятий
- •Тема 1. Методы научного познания
- •Практика – критерий истинности знания
- •1.2. Методы научного познания
- •1.3. Псевдонауки
- •1.4. Системный метод научного познания
- •Тема 2. Экспериментальные данные и их обработка
- •1.1. Современные методы научного исследования
- •Ошибки измерений
- •Обработка экспериментальных данных
- •1.4. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •Пример 3
- •Решение
- •1.5. Решите задачи
- •Тема 3. Кинематика нерелятивистские движения
- •3.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •Тема 4. Динамика
- •4.3. Решите задачи
- •Тема 5. Гравитационное взаимодействие
- •Тема 6. Механическая работа. Мощность механизмов. Энергия.
- •Пример 3
- •Решение
- •6.3. Решите задачи
- •Тема 7. Импульс. Закон сохранения импульса
- •Пример 2
- •Решение
- •7.3. Решите задачи
- •Тема 8. Динамика вращательного движения. Законы сохранения момента импульса
- •8.1. Методические указания к решению задач
- •Основные формулы
- •8.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Ответ: 2,8 м/с2. Пример 2
- •Решение.
- •8.3. Решите задачи
- •Тема 9. Тепловые процессы
- •9.1. Методические указания к решению задач по молекулярной физике и термодинамике Основные формулы
- •9.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Ответ: Пример 2
- •Решение
- •9.3. Решите задачи
- •Тема 10. Электрические процессы
- •10.1. Методические указания к решению задач
- •Основные формулы
- •10.2. Примеры решения задач Пример 1.
- •Решение
- •Ответ: Пример 2
- •Решение.
- •7.3. Решите задачи
- •Тема 11. Постоянный электрический ток
- •Пример 2
- •Решение.
- •11.3. Решите задачи
- •Тема 12. Магнитные процессы
- •12.3. Решите задачи
- •Тема 13. Колебательные и волновые процессы
- •13.1. Методические указания к решению задач
- •13.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Пример 2
- •Решение
- •13.3. Решите задачи
- •Тема 14. Оптика
- •14.1. Методические указания к решению задач по оптике Основные формулы
- •Ответы:
- •14.3. Решите задачи
- •Тема 15. Релятивистское движение.
- •15.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •Тема 16. Корпускулярно-волновые свойства
- •16.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •16.3. Решите задачи
- •Тема 17. Ядерные процессы
- •17.1. Методические указания к решению задач Основные формулы
- •17.2. Примеры решения задач Пример 1
- •Решение
- •Тема 18. Химические процессы
- •18.1. Методические указания к решению задач по химии
- •Ответ: 10. Пример 3
- •Ответ: .
- •18.3. Решите задачи
- •Справочные материалы
- •Универсальные физические постоянные
- •2. Соотношения между единицами измерений физических величин
- •3. Астрономические величины
- •Список использованные литературы
Вопросы для самоконтроля
1. Когда материя Земли находилась, в виде холодного газопылевого кольца?
2. Сколько миллиардов лет назад, Земля находилась в расплавленном состоянии?
3. Из каких элементов и соединений образовалось ядро Земли?
4. Когда полностью сформировалась земная кора?
5. Чему равна средняя толщина земной коры?
6. Чему равна толщина мантии Земли?
7. Из каких частей состоит ядро Земли?
8. Чему равна толщина внешнего ядра?
9. Чему равен радиус внутреннего ядра?
10. Чему равен радиус планеты Земля?
11. Какую часть от современной воды, составляет первобытная Земля?
12. Кто и когда объяснил источника внутри земной теплоты?
13. Сколько миллионов лет, составляет период массового вулканизма и горообразования?
14. Сколько миллионов лет составляет продолжительность массового вулканизма и горообразования?
15. Как называют жидкую раскаленную массу, образующуюся под земной плитой?
16. Какие химические элементы содержатся в магме?
17. Что называют ученые «огромным природным химическим реактором»?
18. Что свидетельствует о том, что когда-то Антарктида была вечно-зеленной?
19. Что свидетельствует о том, что 220 миллионов лет назад территория Сибири и Урала находилась под теплой морской водой?
20. Почему каждые 13 тысяч лет зима и лето, на поверхности Земли, меняют свои места?
20.2. Характеристики планеты - Земли
В глубине Земли температура и давление возрастают. Температура зависит от концентрации радиоактивных веществ, а давление зависит от плотности слоев Земли. В среднем, в каждом км температура растет на 0,66 градус. Теоретические расчеты показывают, что до глубины 20 км температура возрастает на 3 градус/км, затем снижается. Бурение Земли показало, что до 3 км на каждые 100 м, температура возрастает на 1 градус. Считают, что на глубине 2900 км температура достигает 3000, а в центре Земли 4200 градусов Цельсия.
Кроме радиоактивных элементов, другим источником земной теплоты являются гравитационная дифференциация вещества и трения, происходящие под воздействием силы притяжения Луны. Расчеты показывают, что количество теплоты, выделяющейся при этих процессах, составляет 1/5 частей количества теплоты при радиоактивных распадах.
В земной коре из 114 химических элементов встречаются 89, больше всего оксиген, силиций и алюминий. Они составляют около 80% массы земной коры. Десять элементов: О – 47,0%; Si – 29,1%; Al – 8,0%; Fe – 4,5%; Ca – 2,9%; Na – 2,5%; K – 2,5%; Mg – 1,9%; Ti – 0,5% b Mn – 0,1% составляют 99%, а остальные 79 элементов всего 1% массы земной коры. Считают, что ядро Земли состоит в основном из 90,78% железа, 8,59% никеля и 0,63% кобальта.
Расстояние от Земли до Солнца составляет 150 млн. км, площадь поверхности - 510 млн. км2, площадь суши - 150 млн. км2, длина экваториального радиуса - 6378 км, длина полярного радиуса - 6357 км, средний радиус RЗ=6371 км, масса - 6ּ1024 кг, толщина атмосферы - 1300 км, средняя плотность - 5,55 г/см3, среднее ускорение свободного падения - 9,81 м/с2, скорость движения Земли вокруг Солнца - 30 км/с, наклон оси вращения на плоскости эклиптики - 670. Возрастом Земли и Луны равен 4,6 млрд. лет. Длина экватора равна 40075 км, а длина меридиана - 40008 км. Вес атмосферы составляет 5,27ּ1018 кг, а его молекулярная масса - 28,8ּ10-3 кг/моль. Около 50% атмосферы приходится на высоту 5 км, 75% достигает 10 км, а 90% - до 16 км. Количество энергии, поступающей от Солнца равна 1,7ּ1017 Дж/с. Радиоактивный распад выделяет энергию около 5ּ1020 кал/год, а Земля излучает в космос 1,9ּ1020 кал/год энергии.
Притяжение Луны замедляет вращение Земли вокруг оси и удлиняет протяженность суток. Удлинение суток составляет 0,002с за столетие. Этот факт был доказан учеными по наличию рубцов на теле кораллов. Прирост кораллов ежегодно проявляется по полоске, подобной кольцу на срезе. Изучая кораллы возрастом в 400 млн. лет, ученые выяснили, что при их появлении год имел протяженность около 400 суток, а сутки состояли из 22 часов. По окаменелым формам древних организмов установили, что 2 млрд. лет назад сутки продолжались всего 10 часов.
Зимой температура на экваторе в среднем равна +26 градусам, а на полюсе -34 градусам, разница в зимний период составляет 60 градусов, а в летний период составляет 26 градусов. Эти разницы определяют скорость циркуляции атмосферы. Они зимой интенсивнее, чем летом, и влияют на формирование погоды Земли.
В 1902 году ученый С. Аррениус рассчитал, что если количество СО2 в атмосфере увеличивается в 3 раза, то средняя температура Земли возрастает на 9 градусов. Луна находится от Земли на расстоянии 60RЗ. Масса Земли больше массы Луны в 81 раза. Масса Земли в 333 раза меньше массой Солнца.
