Контрольная работа по «Концепции современного естествознания»

Водный голод планеты.

"Земля – планета поразительной  голубизны"! – восторженно докладывали  возвращавшиеся из далёкого Космоса  после высадки на Луну американские  астронавты. Да и могла ли наша  планета выглядеть по-другому, если более 2\3 её поверхности занимают моря и океаны, ледники и озёра, реки, пруды и водохранилища. Но тогда, что означает явление, название которого вынесено в заголовках? Какой же "голод" может быть, если на Земле такое изобилие водоёмов? Да, воды на Земле более чем достаточно. Но нельзя забывать и о том, что жизнь планете Земля, как считают учёные, впервые появилась в воде, а лишь потом вышли на сушу. Свою зависимость от воды организмы сохранили в ходе эволюции в течение многих миллионов лет. Вода – главный "строительный материал", из которого состоит их тело. В человеке весом 70 кг. содержится 50 кг. воды! Но ещё больше её в человеческом зародыше: в трёхдневном – 97%, в трёхмесячном – 91%, в восьмимесячном – 81%.

Какие связи имеет H2O? 
В молекуле воды имеются две полярные ковалентные связи Н-О. 

Они образованы за счёт перекрывания двух одноэлектронных р – облаков атома кислорода и одноэлектронных S – облаков двух атомов водорода. 
В молекуле воды атом кислорода имеет четыре электронных пары. Две из них участвуют в образовании ковалентных связей, т.е. являются связывающими.

Две другие электронные пары являются не связывающими. 

В молекуле имеются четыре полюс зарядов: два – положительные и два – отрицательные. Положительные зарядов сосредоточены у атомов водорода, так как кислород электроотрицательнее водорода. Два отрицательных полюса приходятся на две не связывающие электронные пары кислорода: 
Подобное представление о строении молекулы позволяет объяснить многие свойства воды, в частности структуру льда. В кристаллической решётке льда каждая из молекул окружена четырьмя другими. В плоскостном изображении это можно представить так: 
 
 

На схеме видно, что связь между молекулами осуществляется посредством атома водорода: 
Положительно заряженный атом водорода одной молекулы воды притягивается к отрицательно заряженному атому кислорода другой молекулы воды. Такая связь получила название водородной (её обозначают точками). По прочности водородная связь примерно в 15 – 20 раз слабее ковалентной связи. Поэтому водородная связь легко разрывается, что наблюдается, например, при испарении воды. 
Структура жидкой воды напоминает структуру льда. В жидкой воде молекулы также связаны друг с другом посредством водородных связей, однако, структура воды менее "жёсткая", чем у льда. Вследствие теплового движения молекул в воде одни водородные связи разрываются, другие образуются.

Приобретаемые вопросы об охране водных ресурсов.

Вода применяется во всех областях хозяйственной деятельности человека. Практически невозможно назвать какой-либо производственный процесс, в котором не использовалась бы вода. В связи с бурным развитием промышленности, ростом населения городов расход воды увеличивается. Первостепенное значение приобретают вопросы охраны водных ресурсов и источников от истощения, а так же от загрязнения сточными водами. Всем известно, какой ущерб наносят сточные воды обитателям водоёмов. Ещё страшней для человека и всего живого на Земле появление в речных водах ядохимикатов, смываемых с полей. Так наличие в воде 2,1 части пестицида (эндрина) на миллиард частей воды достаточно для гибели всех находящихся в ней рыб. Огромную угрозы для человечества представляют сбрасываемые в реки неочищенные стоки населенных пунктов. Эта проблема решается путём сознания таких технологических процессах, в которых отработанная вода не сбрасывается в водоёмы, а после очистки снова возвращается в технологический процесс. В настоящее время уделяется огромное внимание охране окружающей среды и в частности естественных водоёмов. Учитывая значение этой проблемы, у нас в стране не принимают закон об охране и рациональном использовании природных ресурсов. Конституция гласит: "Граждане России обязаны беречь природу, охранять её богатства".

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Человек и биосфера.

 

С возникновением человеческой цивилизации появился новый фактор, влияющий на судьбу живой природы и окружающей среды. Он достиг огромной силы в текущем столетии и особенно в последнее время. С появлением и развитием человечества процесс эволюции заметно изменился. На ранних стадиях цивилизации вырубка и выжигание лесов для земледелия, выпас скота, промысел и охота на диких животных, войны опустошали целые регионы, приводили к разрушению растительных сообществ, истреблению отдельных видов животных. По мере развития цивилизации, особенно бурного после промышленной революции конца средних веков, человечество овладевало

все большей мощью, все большей способностью вовлекать и использовать для

удовлетворения своих растущих потребностей огромные массы вещества – как

органического, живого, так и минерального, косного. Рост населения и расширяющееся развитие сельского хозяйства, промышленности, строительства, транспорта вызвали массовое уничтожение лесов в Европе, Северной Америке. Строительство и эксплуатация промышленных предприятий, добыча полезных ископаемых привели к серьезным нарушениям природных ландшафтов, загрязнению почвы, воды, воздуха различными отходами. Предупреждая о возможных последствиях расширяющегося вторжения человека в природу, еще полвека назад академик В. И. Вернадский писал: «Человек

становится геологической силой, способной изменить лик Земли». Это

предупреждение пророчески сбылось.

Проблемы биосферы.

Состояние окружающей среды все больше изменяется в худшую сторону, что влечет за собой увеличение в объеме уже существующих проблем и возникновение новых, к решению которых человечество еще не готово, так как еще не разработаны пути решения старых проблем, а появляются все новые (в геометрической прогрессии, как и все

остальное в последнее время). К биосфере относится все, что живет, дышит, растет и питается (кроме человека, который выделился из животного мира). Поэтому рассмотрим

проблемы, относящиеся непосредственно к миру дикой природы. Ресурсы дикой природы дают человеку всевозможные экономические выгоды, они служат источниками пищи, топлива, бумаги, ткани, кожи, лекарств и всего остального, что использует человек в своей деятельности. Кроме того, многие дикие виды имеют еще и эстетическую ценность и создают условия для отдыха. Однако их наибольшим вкладом является поддержание “здоровья” и целостности экосистем мира. Многие люди считают, что природу необходимо охранять только из-за ее реальной или потенциальной пользы для людей, - этот подход называют антропоцентрическим (с “человеком в центре”) взглядом на мир. Некоторые люди придерживаются биоцентрического мировоззрения и убеждены, что

недостойно человека ускорять исчезновение каких-либо видов, так как человек

не более важен, чем другие виды на земле. “У человека нет превосходства над

другими видами, ибо все есть суета сует” - считают они. Другие

придерживаются экоцентрического (центр-экосистема) взгляда и полагают, что

оправданы только те действия, которые направлены на поддержание систем

жизнеобеспечения земли. Огромная проблема в настоящее время - это борьба с загрязнением окружающей среды. С катастрофической быстротой огромные массы вредных для природы веществ загрязняют биосферу. Важная задача всего человечества принять необходимые меры по сдерживанию этого процесса.

 Химическое загрязнение атмосферы.

 В основном  существуют  три  основных  источника  загрязнения  атмосферы:

промышленность,  бытовые  котельные,  транспорт.  Доля   каждого   из   этих

источников в общем загрязнении воздуха сильно различается в  зависимости  от

места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух  промышленное

производство. Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе  с

дымом выбрасывают в воздух  сернистый  и  углекислый газ;  металлургические

предприятия, особенно цветной  металлургии,  которые  выбрасывают  в  воздух

оксиды азота, сероводород,  хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора,  частицы

и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные  заводы.  Вредные  газы

попадают в воздух в результате сжигания  топлива  для  нужд  промышленности,

отопления  жилищ,  работы  транспорта,  сжигания  и  переработки  бытовых  и

промышленных отходов. Атмосферные   загрязнители   разделяют    на    первичные,    поступающие непосредственно   в   атмосферу,   и   вторичные,   являющиеся   результатом превращения  последних.  Так,  поступающий   в   атмосферу   сернистый   газ окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует  с  парами  воды  и

образует капельки серной кислоты. При  взаимодействии  серного  ангидрида  с

аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным  образом,  в  результате химических,  фотохимических,  физико-химических реакций между загрязняющими веществами и компонентами  атмосферы,образуются  другие  вторичные  признаки.  Основным  источником   пирогенного загрязнения на планете являются тепловые электростанции, металлургические  и химические  предприятия,  котельные  установки,   потребляющие   более   70% ежегодно добываемого твердого и жидкого топлива.

 Химическое загрязнение природных вод.

 Химическое  загрязнение   представляет   собой   изменение   естественных

химических  свойств  вода  за  счет  увеличения  содержания  в  ней  вредных

примесей как неорганической (минеральные соли,  кислоты,  щелочи,  глинистые

частицы), так и органической природы (нефть  и  нефтепродукты,  органические

остатки, поверхностно активные вещества, пестициды).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Наш окружающий мир – это наш организм, оберегая окружающую среду – мы оберегаем свое здоровье. Для того чтобы выжить и не довести планету до техногенной катастрофы, человечество обязано всячески уменьшить свое вредное влияние на окружающую среду, особенно вышеуказанные наиболее опасные его виды.

 

Нейтронные звезды.

Рождение на кончике пера.

Открытие в 1932 году новой элементарной частицы — нейтрона заставило

астрофизиков задуматься над тем, какую роль он может играть в эволюции звезд.

Два года спустя было высказано предположение о том, что взрывы сверхновых

звезд связаны с превращением обычных звезд в нейтронные. Затем были выполнены

расчеты структуры и параметров последних, и стало ясно, что если небольшие

звезды (типа нашего Солнца) в конце своей эволюции превращаются в белых

карликов, то более тяжелые становятся нейтронными. В августе 1967 года

радиоастрономы при изучении мерцаний космических радиоисточников обнаружили

странные сигналы — фиксировались очень короткие, длительностью около 50

миллисекунд, импульсы радиоизлучения, повторявшиеся через строго определенный

интервал времени (порядка одной секунды). Это было совершенно не похоже на

обычную хаотическую картину случайных нерегулярных колебаний радиоизлучения.

После тщательной проверки всей аппаратуры пришла уверенность, что импульсы

имеют внеземное происхождение. Астрономов трудно удивить объектами,

излучающими с переменной интенсивностью, но в данном случае период был столь

мал, а сигналы — столь регулярны, что ученые всерьез предположили, что они

могут быть весточками от внеземных цивилизаций. А потому первый пульсар

получил название LGM-1 (от английского Little Green Men — «Маленькие Зеленые

Человечки»), хотя попытки найти какой-либо смысл в принимаемых импульсах

окончились безрезультатно. Вскоре были обнаружены еще 3 пульсирующих

радиоисточника. Их период опять оказался много меньше характерных времен

колебания и вращения всех известных астрономических объектов. Из-за

импульсного характера излучения новые объекты стали называть пульсарами. Это

открытие буквально всколыхнуло астрономию, и из многих радиообсерваторий

начали поступать сообщения об обнаружении пульсаров. После открытия пульсара

в Крабовидной Туманности, возникшей из-за взрыва сверхновой в 1054 году (эта

звезда была видна днем, о чем упоминают в своих летописях китайцы, арабы и

североамериканцы), стало ясно, что пульсары каким-то образом связаны с

вспышками сверхновых звезд. Скорее всего, сигналы шли от объекта, оставшегося

после взрыва. Прошло немало времени, прежде чем астрофизики поняли, что

пульсары — это и есть быстро вращающиеся нейтронные звезды, которые они так

долго искали.

ПРОИСХОЖДЕНИЕ НЕЙТРОННОЙ ЗВЕЗДЫ.

Вспышка сверхновой звезды — это просто переход части гравитационной энергии в тепловую. Когда в старой звезде заканчивается топливо и термоядерная реакция уже не может разогреть ее недра до нужной температуры, происходит как бы обрушение — коллапс газового облака на его центр тяжести. Высвобождающаяся

при этом энергия разбрасывает внешние слои звезды во все стороны, образуя расширяющуюся туманность. Если звезда маленькая, типа нашего Солнца, то происходит вспышка и образуется белый карлик. Если масса светила более чем в 10 раз превышает Солнечную, то такое обрушение приводит к вспышке сверхновой звезды и образуется обычная нейтронная звезда. Если же сверхновая вспыхивает

на месте совсем большой звезды, с массой 20—40 Солнечных, и образуется

нейтронная звезда с массой большей трех Солнц, то процесс гравитационного

сжатия приобретает необратимый характер и образуется черная дыра.

ВНУТРЕННЯЯ СТРУКТУРА.