На головну

Дидактичеких одиниця № 5. ПАНОРАМА сучасного природознавства

  1.  Абстрактне мистецтво і основні течії сучасного західного мистецтва
  2.  Азбука сучасного більярду
  3.  Базові концепції розвитку сучасної освіти
  4.  Взаємини між конфігураційний Одиницями
  5.  Питання про основні економічні закони сучасного капіталізму і соціалізму
  6.  Другий етап розвитку природознавства
  7.  Генетична різноманітність сучасного людства

теми:

1. Космологія (мегамир).

2. Загальна космогонія (структура мегамира).

3. Походження Сонячної системи (СС).

4. Геологічна еволюція.

5. Походження життя (еволюція і розвиток живих систем).

6. Еволюція живих систем.

7. Історія життя на Землі і методи дослідження еволюції (еволюція і розвиток живих систем).

8. Генетика і еволюція.

 Завдання 1. Сучасна космологія заснована на досягненнях природознавства. Всесвіт Фрідмана (метрика Фрідмана - Леметра - Робертсона - Уокера) - одна з космологічних моделей, які відповідають польовим рівнянням загальної теорії відносності, перша з нестаціонарних моделей Всесвіту. Отримано Олександром Фрідманом в 1922. Модель Фрідмана описує однорідну ізотропну нестаціонарну Всесвіт з речовиною, що володіє позитивною, нульовою або негативною постійної кривизною. Ця робота вченого стала основним теоретичним розвитком ОТО після робіт Ейнштейна 1915-1917 рр.
 КОСМОЛОГІЯ (від космос і ... логія), фізичне вчення про Всесвіт як цілому, засноване на результатах дослідження найбільш загальних властивостей (однорідності, ізотропності і розширення) тієї частини Всесвіту, яка доступна для астрономічних спостережень. Теоретичний фундамент космології становлять основні фізичні теорії (загальна теорія відносності, теорія поля і ін.), Емпіричну основу - позагалактична астрономія. Загальні висновки космології мають важливе загальнонаукове і філософського значення. У сучасній космології найбільш поширена модель гарячого Всесвіту, відповідно до якої у Всесвіті на ранній стадії розвитку речовина і випромінювання мали дуже високу температуру і щільність. Розширення призвело до їх поступового охолодження, утворення атомів, а потім (в результаті гравітаційної конденсації) - протогалактик, галактик, зірок і інших космічних тіл. Спостережуване реліктове випромінювання з температурою бл. 3 К - це "тепле" випромінювання, що збереглося з ранніх стадій розвитку Всесвіту. До найважливіших, ще не вирішеним проблемам космології відносяться проблеми початкового надщільного стану Всесвіту (т. Н. Сингулярності) і кінцевої фази її існування (можливості повернення в стан сингулярності) .КОСМОЛОГІЯ - розділ астрономії та астрофізики, що вивчає походження, великомасштабну структуру і еволюцію Всесвіту. Дані для космології в основному отримують з астрономічних спостережень. Для їх інтерпретації в даний час використовується загальна теорія відносності А. Ейнштейна (1915). Створення цієї теорії і проведення відповідних спостережень дозволило на початку 1920-х років поставити космологію в ряд точних наук, тоді як до цього вона скоріше була областю філософії. Зараз склалися дві космологічні школи: емпірики обмежуються інтерпретацією спостережних даних, які не екстраполюючи свої моделі в невивчені області; теоретики намагаються пояснити спостережувану Всесвіт, використовуючи деякі гіпотези, відібрані за принципом простоти і елегантності. Широкою популярністю користується зараз космологічна модель Великого вибуху, згідно з якою розширення Всесвіту почалося деякий час тому з дуже щільного та гарячого стану; обговорюється і стаціонарна модель Всесвіту, в якій вона існує вічно і не має ні початку, ні кінця. Космологія - одна з головних розділів будь-якої культури. Автором сучасної космології (фото вище) став російський учений Олександр Олександрович Фрідман (1888-1925). У стародавньому Єгипті космологія була розділ містики, де небесне і земне перебували в складних відносинах (див. Малюнок нижче)
 1. Наведіть визначення основних ідей сучасної космології - однорідності, ізотропності всесвіту.
 Однорідність вважаються такі області простору, точки яких мають всі властивості абсолютно однаковими, а изотропность означає однаковість властивостей в усіх напрямках.

2. Сучасна всесвіт визнається нестаціонарної. Дайте короткий виклад цієї космологічної ідеї.

 

3. Космология вважає, що початком всесвіту була сингулярність, тобто визнає модель гарячої всесвіту. Наведіть короткий коментар до цього розділу космології.

 
 Завдання 2. Нижче наведені основні положення сучасної космології. Використовуйте їх для виконання завдання. Скористайтеся також рекомендованою літературою та довідниками.
 Космологічні ДАННИЕПод космологическими даними розуміють результати експериментів і спостережень, що мають відношення до Всесвіту в цілому в широкому діапазоні простору і часу. Будь-яка мислима космологічна модель повинна задовольняти цим даним. Можна виділити 6 основних спостережних фактів, які повинна пояснити космологія: 1. У великих масштабах Всесвіт однорідний і ізотропний, т. Е. Галактики і їх скупчення розподілені в просторі рівномірно (однорідно), а їх рух хаотично і не має явно виділеного напрямку (изотропно). Принцип Коперника, "зрушивши Землю з центру світу", був узагальнений астрономами на Сонячну систему і нашу Галактику, які також виявилися цілком рядовими. Тому, виключаючи дрібні неоднорідності в розподілі галактик і їх скупчень, астрономи вважають Всесвіт такий же однорідної всюди, як і поблизу нас.2. Всесвіт розширюється. Галактики віддаляються один від одного. Це виявив американський астроном Е. Хаббл в 1929. Закон Хаббла свідчить: чим далі галактика, тим швидше вона віддаляється від нас. Але це не означає, що ми знаходимося в центрі Всесвіту: в будь-який іншій галактиці спостерігачі бачать те ж саме. За допомогою нових телескопів астрономи заглибилися у Всесвіт значно далі, ніж Хаббл, але його закон залишився верен.3. Простір навколо Землі заповнене фоновим мікрохвильовим радіовипромінювання. Відкрите в 1965, воно стало, поряд з галактиками, головним об'єктом космології. Його важливою властивістю є висока изотропность (незалежність від напрямку), яка вказує на його зв'язок з далекими областями Всесвіту і підтверджує їх високу однорідність. Якби це було випромінювання нашої Галактики, то воно відображало б її структуру. Але експерименти на балонах і супутниках довели, що це випромінювання надзвичайно однорідний і має спектр випромінювання абсолютно чорного тіла з температурою близько 3 К. Очевидно, це реліктове випромінювання молодий і гарячої Всесвіту, сильно остигле в результаті її расшіренія.4. Вік Землі, метеоритів і найстаріших зірок небагато чим менше віку Всесвіту, обчисленого за швидкістю її розширення. Відповідно до закону Хаббла Всесвіт скрізь розширюється з однаковою швидкістю, яку називають постійної Хаббла Н. По ній можна оцінити вік Всесвіту як 1 /Н. сучасні виміри Н призводять до віку Всесвіту ок. 20 млрд. Років. Дослідження продуктів радіоактивного розпаду в метеоритах дають вік ок. 10 млрд. Років, а найстаріші зірки мають вік бл. 15 млрд. Років. До 1950 відстані до галактик недооцінювалися, що призводило до підвищеного значенням Н і малому віку Всесвіту, меншому віку Землі. Щоб розв'язати цю суперечність, Г. Бонді, Т. Голд і Ф. Хойл в 1948 запропонували стаціонарну космологічних моделях, в якій вік Всесвіту нескінченний, а в міру її розширення народжується нове вещество.5. У всій спостережуваного Всесвіту, від близьких зірок до самих далеких галактик, на кожні 10 атомів водню доводиться 1 атом гелію. Здається неймовірним, щоб усюди місцеві умови були настільки однакові. Сильна сторона моделі Великого вибуху якраз в тому, що вона передбачає скрізь однакове співвідношення між гелієм і водородом.6. В областях Всесвіту, віддалених від нас в просторі і в часі, більше активних галактик і квазарів, ніж поруч з нами. Це вказує на еволюцію Всесвіту і суперечить теорії стаціонарного Всесвіту.
 1. Дайте визначення Метагалактики.
 Метагалактика, частина Всесвіту, доступна сучасним астрономічним методам досліджень. Метагалактика містить кілька мільярдів галактик.

 

2. Наведіть короткі відомості про реліктовому випромінюванні.

 

3. Туманності - один з поширених об'єктів мегамира. Нижче приведена туманність Оріона. Дайте визначення туманності і приведіть її короткі характеристики

туманність Оріона  Туманність: 1) Позагалактична зоряна система, що має вигляд світлого туманного пятна.2) Певна фаза розвитку астрономічного тіла, що знаходиться в газоподібному стані.

   Завдання 3. Космогонія (грец. ??????????, від грец. ?????? - порядок, мир, Всесвіт і грец. ???? - народження), галузь науки і філософії, в якій вивчається походження і розвиток космічних тіл і їх систем: зірок і зоряних скупчень, галактик , туманностей, Сонячної системи і всіх вхідних в неї тіл - Сонця, планет (включаючи Землю), їх супутників, астероїдів (або малих планет), комет, метеоритів. Вивчення космогонічних процесів є однією з головних задач астрофізики. Оскільки всі небесні тіла виникають і розвиваються, ідеї про їх еволюції тісно пов'язані з уявленнями про природу цих тіл взагалі. У сучасній космогонії широко використовуються закони фізики і хіміі.Космогоніческіе гіпотези XVIII-XIX століть ставилися головним чином до походження Сонячної системи. Лише в XX столітті розвиток наглядової і теоретичної астрофізики і фізики дозволило почати серйозне вивчення походження і розвитку зірок. У 1860-х почалося вивчення походження і розвитку галактик, природа яких була з'ясована лише в 1920-е.
   Малюнок ілюструє основну структурну одиницю всесвіту - зоряне скупчення, де присутні космічні тіла різного походження і на різній стадії розвитку
   1. Дайте визначення деяким космічних тіл, що вивчаються космогонієй.
 1. Планета: небесне тіло, що обертається навколо Сонця, яка отримує від нього світло і тепло і світиться його відбитим світлом.
 2. Зірка: небесне тіло, по своїй природі подібне з Сонцем. Внаслідок величезної віддаленості з Землі як крапка, що світиться на нічному небі.
 3. Галактика: Зоряна система, до якої належить Сонце.
 4. Наднова:

2. Наведіть коротку характеристику космогонічного поняттю про головною зоряної послідовності.

 Область на діаграмі Герцшпрунга-Рассела, що містить зірки, джерелом енергії яких є термоядерна реакція синтезу гелію і водню.

3. У космогонії фігурують деякі гіпотетичні об'єкти (області простору). Дайте коротку характеристику або визначення «Чорній дірі»

 Чорна діра-це така область простору - часу, з якої ніяка інформація, що переноситься сигналом, не може досягти зовнішнього спостереження.
 Завдання 4. Астрономи минулого запропонували безліч теорій утворення Сонячної системи, а в сорокових роках ХХ століття радянський астроном Отто Шмідт припустив, що Сонце, обертаючись навколо центру Галактики, захопило хмара пилу. З речовини цього величезного холодного пилової хмари сформувалися холодні щільні допланетних тіла - планетезимали. При виконанні завдання використовуйте доступні джерела інформації про будову Сонячної системи та її функціонування
     

 1. У складі сонячної системи знаходяться планети земного (внутрішні планети) типу і газові планети-гіганти (зовнішні планети). Наведіть приклади планет обох типів з короткою характеристикою.
 1. Меркурій, Венера, Земля і Марс.2. Юпітер, Сатурн, Уран, Нептун, Плутон

2. Земля являє собою невелику за розмірами планету, яка виявилася місцем зародження і еволюції живого. Нижче наведені основні кількісні дані про Землю, які пропонується привести:

 1. Відстань від Землі до Сонця: 150 000 000 км2. Вік Землі: 4,54 + -0,05 млрд лет3. Діаметр планети: 12 742 КМ4. Швидкість руху по орбіті: 26,765 км / сек5. Швидкість обертання навколо осі: приблизно 3651/44. Відстань до супутника (Місяця) 384 400 км

3. Нижче наведена фотографія Юпітера, зроблений одним із супутників НАСА. Наведіть коротку характеристику цієї планети

Коротка характеристика Юпітера:Юпітер найбільша планета в нашій сонячній системі, з чотирма великими супутниками і безліч невеликих супутників, які утворює свого роду мініатюрну сонячну систему. Юпітер за розмірами нагадує зірку, якби він був приблизно в 80 разів потужнішим, він би став зіркою, а не планетой.7 січня 1610 року, використовуючи свій примітивний телескоп, астроном Галілео Галілей побачив чотири маленькі «зірки» поблизу Юпітера. Так він відкрив у Юпітера чотири найбільших супутники, які називається Іо, Європа, Ганімед і Каллісто. Ці чотири супутники відомі сьогодні як Галілеєві спутнікі.В даний час описано 50 супутників у Юпітера.Іо є вулканически активним тілом в нашій Сонячній сістеме.Ганімед є найбільшим планетарним супутником і єдиним в Сонячній системі, у якого є власне магнітне поле.Океани рідини можуть перебувати під поверхнею Європи, крижані океани можуть також лежати під поверхнею Каллісто і Ганімед.Наблюдая цю планету, ми можемо бачити тільки поверхня його атмосфери. Найбільш видимі хмари складаються з амміака.Водяной пар знаходиться нижче, і іноді його можна побачити, як чіткі плями в хмарах. "Смуги", темні пояса і світлі зони створюють сильні західно-східні вітри у верхніх шарах атмосфери Юпітера.
 Завдання 5. Розвиток Землі як планети відбувалося в результаті поєднання багатьох чинників. Але загальна назва для цього еволюційного процесу - геологічна історія. Для виконаннязавдання скористайтеся доступними відомостями про геологічне минуле, будову планети і перспективи її еволюції як планети.
 1. на рис. вгорі наведені основні структурні геологічні компоненти планети. Дайте визначення і коротку характеристику наступним з них:
 1. Ядро: 2. Кора: 3. Мантія: 4. літосфера:

2. Нинішній вигляд планети - результат тривалої геологічної еволюції, яка ще не завершилася. Розгляньте наведені на рис. нижче реконструкцію Пангеї і модель майбутньої будови Землі. Запропонуйте свої відповіді на наступні завдання:

  Рис.1. Еволюція планети Земля від Пангеї (вгорі) до прогнозованих станів суші в майбутньому (внизу)   Рис.2. Фрагментація Пангеї і освіту нинішньої конфігурації суші на Землі.

1. Дайте визначення тектонічної плити і приведіть короткий опис гіпотезі дрейфу плит:

 

2. Взаданіі згаданий материк Пангея. Знайдіть в підручниках, довідниках або Інтернеті інформацію про це материку і приведіть її в короткому викладі:

 

3. Існують різні версії механізмів перетворення геологічного вигляду планети. Перерахуйте їх або виберіть найбільш правдоподібний і приведіть його коротку характеристику:

 
 Завдання 6. Виникнення життя - процес перетворення неживої природи в живу. У різний час щодо виникнення життя на Землі висувалися такі теорії:
  • Теорія біохімічної еволюції
  • теорія панспермії
  • Теорія стаціонарного стану життя
  • теорія самозародження
 В даний час теорії самозародження и стаціонарного стану являють собою лише історичний або філософський інтерес, так як результати наукових досліджень суперечать висновкам цих теорій.Теорія панспермії не вирішує принципового питання про виникнення життя, вона тільки віддаляє його в ще більш туманне минуле Всесвіту, хоча і не може виключатися як гіпотеза про початок життя на Землі.
Абіогенез- ідея про походження живого з неживого - вихідна гіпотеза сучасної теорії походження життя. У 1924 р відомий біохімік А. І. Опарін висловив припущення, що при потужних електричних розрядах в земній атмосфері, яка 4-4,5 млрд. Років тому складалася з аміаку, метану, вуглекислого газу і водяної пари, могли виникнути найпростіші органічні сполуки , необхідні для виникнення життя. Передбачення академіка Опаріна виправдалося. У 1955 році американський дослідник С. Міллер, пропускаючи електричні заряди через суміш газів і парів, отримав найпростіші жирні кислоти, сечовину, оцтову і мурашину кислоти і кілька амінокислот. Таким чином, в середині XX століття був експериментально здійснено абіогенним синтез белковоподобних і ін. Органічних речовин в умовах, що відтворюють умови первісної Землі.А. І. Опарін (1894 - 1980) 1. У гіпотезі абіогенного походження життя використовуються кілька гіпотетичних понять. Дайте коротку характеристику або визначення тем з них, які наведені нижче:
 1. Відновлювальна атмосфера: 2. Коацервати: 3. Голобіоза: 4. Генобіоза: 5. Первинний бульйон: 6. протоклетка:

2. Розвиток життя на планеті вивчає палеонтологія. Наведіть приклади визначень науки, її завдань і методів.

 

3. Еволюційний вчення розкриває механізм ускладнення живого. У природознавстві конкурують два основні підходи до опису механізмів еволюції - ламаркізм і дарвінізм. Розкрийте коротко зміст кожного з них

 Ж. Б. Ламарк (1744-1829) Ч. Дарвін (1809-1882)
 Ламаркізм: 1. Визначення еволюції: 2. Рушійні сили еволюції: 3. Мета еволюції:  Дарвінізм: 1. Визначення еволюції: 2. Рушійні сили еволюції: 3. Мета еволюції:
 Завдання 7. Сучасна еволюційна гіпотеза відрізняється від еволюціонізму Ч. Дарвіна за рахунок уточнення деяких положень. Так, Ч. Дарвін не міг пояснити поняття мінливості, оскільки генетичні дослідження в його час не проводилися. Деякі положення сучасного еволюційного вчення і необхідні визначення приведіть в завданні нижче.
 1. Дайте визначення мінливості з позицій генетики:
 2. Наведіть визначення модифікаційної мінливості:
 3. Визначте форми природного відбору: 3.1. рушійний -3.2. стабілізуючий -3.3. дизруптивний -
 4. Визначте поняття популяційних хвиль і значення їх для еволюції:

 Завдання 8. Історія становлення і розвитку життя на планеті відновлена ??палеонтологічними дослідження частково. Весь період розвитку життя розбитий на ери, протягом яких існувала своя біосфера, і розвивалися свої групи живих організмів. Геохронологічна таблиця (див. Нижче) і переважні групи живих організмів використовуйте для виконання завдання.
 

завдання:

1. За геохронологічною таблиці визначте час появи на суші

1.1. рослин

1.2. тварин

2. Визначте основні відмінності ссавців, які дозволили їм стати провідною групою живих організмів в кайнозойську еру.

 

3. Одним з найбільш важливих для історії Землі став Четвертинний період кайнозойської ери. Наведіть його коротку характеристику.

 


 Дидактична одиниця № 4. Порядок і безладдя в природі |  Дидактична одиниця №6. БІОСФЕРА І ЛЮДИНА

 І природничо-наукової картини СВІТУ |  Дидактична одиниця №2. ПРОСТІР, ЧАС, СИММЕТРИЯ |  Дидактична одиниця № 3. СТРУКТУРНІ РІВНІ І СИСТЕМА ОРГАНІЗАЦІЇ МАТЕРИИ |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати