Е.Р. Разумова 3 страница

диоактивными элементами, неоднородно: одна группа лучей откло-

нялась к отрицательно заряженному полюсу магнита (их Резерфорд

назвал альфа-лучами, очень скоро было установлено, что это поток

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