С помощью каких методов измеряется расстояния в микро-макро- и мегамире

Автономная некоммерческая образовательная организация высшего профессионального образования

МЕЖДУНАРОДНЫЙ СЛАВЯНСКИЙ ИНСТИТУТ

Факультет «Экономики и организации предпринимательства»

 

 

 

 

Контрольная работа

На тему: «С помощью каких методов измеряется расстояния в микро-макро- и мегамире?».

По курсу: «Концепции современного естествознания».

 

 

 

Выполнила:

Студентка 1курса

Гр. БУА-11/к

Яковлева Н. А.

Проверил:

 

 

 

 

Москва

2012г.

ПЛАН

1.Введение…………………………………………………………………………3

2.Микромир………………………………………………………………………..4

3.Макромир………………………………………………………………………..5

4. Мегомир…………………………………….......................................................6

5. Список литературы…………………………………………………………….7

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение

Измерения в науке тесно  связаны с количественными сравнениями. Измерить – значит определить неизвестную  величину известной установленной  единицей меры. Способы определения  пространственно-временных интервалов зависят от масштабов измеряемых расстояний и диапазонов временных  промежутков. Масштабы расстояний во Вселенной  невозможно охватить. Если сравнить реальные объекты с ростом человека, то диаметр  живой клетки, например, оказывается  в 100 000 раз меньше человеческого роста, атомы – в 100 000 раз меньше клеток, а ядра атомов – в 100 000 раз меньше самих атомов. Чтобы представить такие масштабы, пользуются методом сравнения: если дождевую каплю увеличить до размеров земного шара, то атом будет величиной с человека, а ядро атома – величиной с бактерию.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Микромир

Микромир – это молекулы, атомы, элементарные частицы — мир предельно малых, непосредственно не наблюдаемых микрообъектов, пространственная разномерность которых исчисляется от 10—8 до 10—16 см, а время жизни — от бесконечности до 10-24 с.

Человек может различать  невооруженным глазом объекты размером около 1 мм, лупа увеличивает в 10 раз, микроскоп позволяет увидеть  объекты размером до 1 мкм (10^-6 м), в видимом свете большее увеличение получить нельзя, так как длина световой волны становится больше размеров объектов и это ограничивает разрешающую способность прибора (способность давать раздельно изображения двух близких друг к другу точек объекта). Дело в том, что в результате дифракции света изображение светящейся точки в оптическом приборе представляет собой систему чередующихся светлых и темных колец и в случае, если линейные размеры предметов будут меньше длины волны, то изображения близких объектов накладываются друг на друга и становятся неразличимыми. Электронные микроскопы позволяют увеличить разрешающую способность, они дают возможность увидеть объекты размером до 10^-8 м. Более мелкие объекты исследуются косвенными методами, например, рассеянием электронов.

    В микромире расстояния измеряют при помощи явлений дифракции пучков фотонов или других элементарных частиц на кристаллических решетках. В качестве эталона в этом 
случае выступает длина волны, которая в соответствии с положениями корпускулярно-волнового дуализма описывает поведение частиц в пучке. В микромире используют единицы длины 1 мкм = = 10-6 м; 1 нм = 10-9 м. Длина волны красного цвета — 720 нм, а фиолетового — 430 нм. Размер пылинки 10-4 м, диаметр молекулы ДНК 2 • 10-9 м, атома водорода 3 • 10-11 м.

К кинематическому способу  измерения относится метод измерения  расстояний в микромире при помощи дифракции элементарных частиц. В  качестве эталона длины выступает  в этом случае длина волны излучения.

 

 

 

Макромир 
 

Макромир — мир устойчивых форм и соразмерных человеку величин, а также кристаллические комплексы молекул, организмы, сообщества организмов; мир макрообъектов, размерность которых соотносима с масштабами человеческого опыта: пространственные величины выражаются в миллиметрах, сантиметрах и километрах, а время — в секундах, минутах, часах, годах.

Расстояния в макромире измеряются миллиметрами, сантиметрами, метрами и километрами, а время — секундами, минутами, часами, месяцами и годами.

Небольшие расстояния в макромире  измеряются с помощью эталона. Такие  измерения требуют непосредственного  контакта с точками, между которыми измеряется расстояние. Самые простейшие измерения производятся с помощью  линейки или рулетки. Кинематический способ измерения расстояний основан  на использовании математических уравнений:   в случае движения по прямой с постоянной скоростью   или    – при движении с переменной скоростью (  – расстояние, t – время движения). Примером такого способа измерения расстояний является радиолокационный метод. В этом случае мощный электромагнитный импульс посылается на исследуемый объект и принимается отраженный от него сигнал. Зная, что электромагнитная волна распространяется с постоянной скоростью  , и точно измеряя время прохождения сигнала до объекта и обратно, можно вычислить искомое расстояние:  .

 
 

 

 

 

 

 

 

Мегамир

    Мегамир — это планеты, звездные комплексы, галактики, метагалактики – мир огромных космических масштабов и скоростей, расстояние в котором измеряется световыми годами. 
   Сейчас все расстояния определены достаточно точно и разными методами. При радиолокационном методе на исследуемый объект посылают мощный кратковременный электромагнитный импульс, а затем принимают отраженный сигнал. Скорость распространения электромагнитных волн в вакууме с = 299 792 458 м/с. Если точно измерить время, которое потребовалось сигналу, чтобы дойти до объекта и обратно, то легко вычислить искомое расстояние. Радиолокационные наблюдения позволяют с большой точностью определить расстояния до небесных тел Солнечной системы. Этим методом уточнены расстояния до Луны, Венеры, Меркурия, Марса, Юпитера.

Еще одним способом измерения  расстояний является метод геометрического  параллакса (параллакс – видимое  изменение положения предмета вследствие перемещения глаза наблюдателя). В этом случае удаленный предмет  рассматривается с двух разных точек. Оценить расстояние до этого предмета можно, зная расстояние между точками  и углы, которые образуют направления  на удаленный предмет с линией, соединяющей точки наблюдения. Расстояние до исследуемого предмета определяется по теореме синусов.

С помощью этого метода можно определять расстояния между  удаленными точками на Земле; расстояние до планет Солнечной системы, взяв в  качестве базиса радиус Земли; расстояние до ближайших звезд. В последнем  случае в качестве базиса выбирается средний радиус земной орбиты. Угол, под которым видна со звезды большая  полуось земной орбиты, расположенная  перпендикулярно лучу зрения, называется годичным параллаксом. С этой величиной  связана основная единица измерения  расстояний между звездами – парсек (сокр. от параллакс и секунда).         Большинство известных нам звезд слишком далеки, чтобы можно было определять до них расстояния методом параллакса, поэтому астрономы пользуются другими приемами. Расстояния до ближайших галактик определяются методом измерения сравнительной яркости, исходя из закона убывания интенсивности излучения пропорционально квадрату расстояния. Для определения расстояния до более далеких звездных систем проводятся наблюдения за цефеидами. Цефеиды – это нестационарные пульсирующие звезды, блеск которых периодически меняется. Между периодом пульсации и светимостью звезд существует зависимость «период – светимость». Измеряя период пульсации цефеид, определяют светимость звезд, используя данную зависимость, а по светимости и видимой звездной величине (видимому блеску) вычисляют расстояние до цефеид.

Список использованной литературы

1. Ващекин Н.П., Лось В.А., Урсул А.Д. «Концепции современного естествознания», М.: МГУК, 2000.

2. Горелов А.А. «Концепции современного  естествознания », М.: Высшее образование, 2006.

3. Гусев Д.А. «Концепции современного естествознания », Учебный курс (учебно-методический комплекс).