Концепции современного естествознания

Сибагс 1 курс 2014г.
Кафедра региональной экономики
90 баллов ...

1. Раскройте содержание закона сохранения и превращения энергии. Приведите примеры перехода энергии из одного вида в другой.
2. Объясните физические основы «Парникового эффекта» и его воздействие на климат земли.
3. Объясните суть эффекта Доплера и его использование для определения возраста Вселенной.
4. Опишите методы определения расстояний до звезд и галактик.
5. Как был определен порог устойчивости биосферы?
6. Как был определен возраст Вселенной?
7. Приведите несколько известных Вам примеров процессов или устройств, в которых реализуются положительные и отрицательные обратные связи.
8. Объясните: почему положительно заряженные протоны не разлетаются из ядра за счет действия кулоновских сил?
9. Опишите основные глобальные процессы последствий масштабного ядерного конфликта

1. Раскройте содержание закона сохранения и превращения энергии. Приведите примеры перехода энергии из одного вида в другой.
В первой половине XIX в. постепенно вызревает и утверждается идея единства различных типов физических процессов, их взаимного превращения. Изучение процесса превращения теплоты в работу и обратно, установление механического эквивалента теплоты сыграли основную роль в открытии закона сохранения и превращения энергии. Все большее и большее место в физических исследованиях занимали исследования явлений, в которых имело место взаимопревращение различных форм движения.

Стиральная машина - электрическая  энергия - в механическую;
Обогреватель - электрическая энергия - в тепловую;
Батарейка, аккумулятор - химическая в электрическую;
Атомная станция - ядерная в тепловую;
Лампочка - электрическая в световую и электрическая в тепловую;
Нагрев воды - электрическая в  тепловую и химическая в тепловую.
2. Объясните физические основы  «Парникового эффекта» и его  воздействие на климат земли.
Идея о механизме парникового  эффекта была впервые изложена в 1827 году Жозефом Фурье в статье «Записка о температурах земного  шара и других планет», в которой  он рассматривал различные механизмы  формирования климата Земли,  при  этом он рассматривал как факторы, влияющие на общий тепловой баланс Земли (нагрев солнечным излучением,  охлаждение за счёт лучеиспускания, внутреннее тепло Земли), так и факторы, влияющие на теплоперенос и температуры климатических поясов (теплопроводность, атмосферная и океаническая циркуляция) Степень влияния парникового эффекта на приповерхностные температуры планет (при оптической толщине атмосферы  зависит от оптической плотности парниковых газов и, соответственно, их парциального давления у поверхности планеты. Таким образом, парниковый эффект   наиболее выражен у планет с плотной атмосферой, например, составляя у Венеры ~500 K. Вместе с тем следует отметить, что величина парникового эффекта зависит от количества парниковых газов в атмосферах и, соответственно, зависит от химической эволюции и изменений состава планетарных атмосфер.
3. Объясните суть эффекта Доплера  и его использование для определения   возраста Вселенной.
В 1920-е годы, когда астрономы  начали изучать спектры звезд  в других галактиках, было обнаружено нечто очень интересное: это оказались те же самые характерные наборы отсутствующих цветов, что и у звезд в нашей собственной галактике, но все они были смещены к красному концу спектра, причем в одинаковой пропорции. Физикам смещение цвета или частоты известно как эффект Доплера.
Эффектом Доплера называют изменение  частоты волн, регистрируемых приемником, которое происходит вследствие движения источника этих волн и приемника.
4. Опишите методы определения  расстояний до звезд и галактик.
Для сравнительно близких звезд, удаленных на расстояние, не превышающие нескольких десятков парсек, расстояние определяется по параллаксу способом, известным уже двести лет. При этом измеряют ничтожно малые угловые смещения звезд при их наблюдении с разных точек земной орбиты, то есть в разное время года. Параллаксы даже самых близких звезд меньше 1". С понятием параллакса связано название одной из основных единиц в астрономии – парсек. Парсек – это расстояние до воображаемой звезды, годичный параллакс которой равен 1":   где R – расстояние в парсеках, p – годичный параллакс в секундах. 1 парсек = 3,26 светового года = 206 265 астрономических единиц = 3,083∙1016м. Спутник «Гиппарх» определял расстояния до звезд с высокой точностью.
Метод параллакса является на данный момент наиболее точным способом определения расстояний до звезд, однако он не применим к звездам, отстоящим от нас на расстояние больше, чем 300 пк. Слишком малые смещения положения звезд надо измерять – меньше одной сотой доли секунды дуги.
Расстояние до звезд можно оценить методом спектрального параллакса. График зависимости отношения интенсивности определенных пар спектральных линий от абсолютной звездной величины звезд строится по интенсивности линий в спектрах тех звезд, расстояние до которых надежно определено. Поэтому по спектральным линиям можно оценить светимость звезды, а затем найти расстояние до нее.
5. Как был определен порог  устойчивости биосферы?
Со времени своего возникновения  биосфера постоянно взаимодействует  с Космосом. Это взаимодействие вытекает из длительности  развития биосферы, которая существует на Земле почти 4 млрд. лет, и постоянного увеличения биоразнообразия и биологических функций живого вещества. Эти два фактора свидетельствуют об удивительной устойчивости биосферы, об определенной ограниченности масштабов воздействия на биосферу неорганической природы, об ускорении космического воздействия на биосферу, по крайней мере в течение фанерозойской истории. По мнению ведущих экологов, для выработки научно обоснованной стратегии устойчивого развития и оптимальных условий выживания человечества необходимо установить следующие приоритеты: высший — эколого-экономическая оптимизация природно-антропогенных и антропогенных систем. От успехов реализации высшего приоритета зависит и решение демографической проблемы; высокий — охрана природных систем и биоразнообразия. В условиях сочетания демографического, социально-экономического и экологического кризисов должны быть более приоритетными цели, защищающие человека и природу одновременно.
6. Как был определен возраст Вселенной?
Возраст вселенной, согласно Теории " большого взрыва ", является временем, законченным между Большим  взрывом и существующим днем. Текущее  научное  согласие держит(проводит) это, чтобы быть приблизительно 13.7 миллиардами  лет.
Микроволновое Исследование Анизотропии НАСА Wilkinson (WMAP) проект оценивает, что возраст вселенной будет: (13.7 ± 0.2) × 109 лет. Таким образом, вселенной приблизительно 13.7 миллиардов лет, с неуверенностью в 200 миллионах лет. Однако, этот возраст базируется при условии, что основная модель проекта правильна; другие методы оценки возраста вселенной могли дать различные(другие) возрасты. Это измерение сделано при использовании местоположения первого акустического пика в микроволновом второстепенном спектре власти (мощи) определить размер поверхности разъединения (размер вселенной во время перекомбинации). Легкое время прохождения к этой поверхности (в зависимости от используемой геометрии) приводит к довольно хорошему возрасту для вселенной. Принятие (предположение) законности моделей имело обыкновение определять этот возраст, остаточная точность приводит к краю ошибки около одного процента. Это - ценность, в настоящее время наиболее указанная астрономами.
7. Приведите несколько известных  Вам примеров процессов или  устройств, в которых реализуются  положительные и отрицательные  обратные связи. 
Обратная связь в биологии  прослеживается на всех уровнях организации  живого — от молекулярного до популяционного и биоценотического. Особенно значителен вклад этого механизма в автоматическое поддержание постоянства внутренних сред организма — гомеостаза, в деятельность генетического аппарата, эндокринной и нервной систем. Представления о регулировании по принципу обратной связи появились в биологии давно. Уже первая гипотеза о рефлекторных реакциях (Р. Декарт, 17 в., Й. Прохаска, 18 в.) содержала предпосылки этого принципа.