Связь между электричеством и магнетизмом

Датский физик Ханс Кристиан Эрстед в 1820 году обнаружил связь между электричеством и магнетизмом. Он заметил, что стрелка компаса отклоняется, когда по лежащему рядом проводу идет ток. Так было открыто свойство электрического тока создавать магнитное поле. Это явление подробно исследовал французский ученый А. Ампер. Он установил, что два параллельных провода, по которым течет ток в одинаковом направлении, притягиваются друг к другу, а если направления токов противоположны, провода отталкиваются. Ампер объяснил это явление взаимодействием магнитных полей, которые создают токи. Эффект взамодействия проводов с током и магнитных полей используется в электродвигателях, в электрических реле и во многих электроизмерительных приборах. Английский ученый Майкл Фарадей повторил опыты Эрстеда, а спустя год уже мог наблюдать вращение магнита вокруг провода с током. Эрстед поставил перед собой следующую задачу — «превратить магнетизм в электричество». На ее решение ушло десять лет. В 1831 году Фарадей понял, что только переменное магнитное поле может породить электричество. Так была открыта электромагнитная индукция. В дальнейшем это привело к созданию генератора электрического тока. Генераторами называют источники электрической энергии. В 1834 году изобретатель-электротехник Борис Семенович Якоби изобрел и построил первый электродвигатель — машину, которая энергию электрического тока превращает в работу.

45. Концепция В.И.Вернадского о ноосфере.

Очень важным в учении В. И. Вернадского о ноосфере было то, что он впервые осознал и попытался осуществить синтез естественных и общественных наук при изучении проблем глобальной деятельности человека, активно перестраивающего окружающую среду.

По его мнению, ноосфера есть уже качественно иная, высшая стадия биосферы, связанная с коренным преобразованием не только природы, но и самого человека. Это не просто сфера приложения знаний человека при высоком уровне техники. Для этого достаточно понятия «техносферы».

Речь идет о таком этапе в жизни человечества, когда преобразующая деятельность человека будет основываться на строго научном и действительно разумном понимании всех происходящих процессов и обязательно сочетаться с «интересами природы».

Условие гармоничного и сбалансированного взаимоотношения Человека и Биосферы можно записать в виде следующего тождества

Ноосфера Социум _< Биосфера Человек

Из этого тождества следует, что движение Человека в Ноосферу происходит по цепочке: «Человек-Социум-Биосфера - Ноосфера»[5,с.124].

В этом тождестве каждая компонента определяется через три других и, следовательно, понятие "Ноосфера приобретает простой и ясный смысл

Ноосфера _ Биосфера • Социум Человек

В его учении основной аспект направлен на биосферу - живое вещество преобразует верхнюю оболочку Земли. Постепенно вмешательство человека все увеличивается, человечество становится основной планетарной геологообразующей силой.

Поэтому человек несет прямую ответственность за эволюцию планеты. Понимание им данного тезиса необходимо и для его собственного выживания. Стихийность же развития сделает биосферу непригодной для обитания людей.

В связи с этим человеку следует соизмерять свои потребности с возможностями биосферы, т.е. суть в учении В.И. Вернадского определяется тождеством

Биосфера 1

1 Человек

Воздействие на нее должно быть дозировано разумом в ходе эволюции биосферы и общества.

46. Геологические процессы и строение Земли.

Земля, имея форму геоида - эквипотенциальной поверхности, сила тяжести к которой повсеместно направлена перпендикулярно, обладает неоднородностью физических свойств и дифференцированностью состава сферических оболочек: земной коры, мантии, внешнего и внутреннего ядра. Земная кора и верхняя часть верхней мантии, образующие твердую литосферу, подстилаются пластичной астеносферой, играющей важную роль в глубинных геологических процессах. Химический состав Земли близок к среднему химическому составу метеоритов, а состав сферических оболочек резко неоднороден и изменяется с глубиной. Ядро наиболее плотная оболочка Земли. Полагают, что внешнее ядро находится в состоянии, приближающемся к жидкому. Температура вещества достигает 2500 3000 °С, а давление ~ ЗООГпа. Внутреннее ядро, предположительно находится в твердом состоянии. Состав внешнего и внутреннего ~ одинаков Ре №, близкий к составу метеоритов.

Мантия самая крупная оболочка Земли. Масса 2/3 массы планеты. Верхняя мантия характеризуется вертикальной и горизонтальной неоднородностью. Под континентами и океанами ее строение существенно отличается. В океанах на глубине ~ 50 км., а материках 80 120 км. начинается слой пониженных сейсмических скоростей, который носит название сейсмического волновода или астеносферы (т.е. геосфера без прочности) и отличается повышенной пластичностью. (Волновод распространяется под океанами до 300 400 км., под материками - 100- 150 км.) К ней приурочено большинство очагов землетрясений. Полагают, что в ней возникают магматические очаги, а также зона подкорковых конвекционных течений и зарождение важнейших эндогенных процессов.

В. В. Белоусов объединяет земную кору, верхнюю мантию, включая астеносферу в тектоносферу. Промежуточный слой и нижняя мантия отличаются более однородной средой, чем верхняя мантия. Верхняя мантия сложена преимущественно ферро-магнезиальными силикатами (оливин, пироксены, фанаты), что соответствует перидотитовому составу пород. В переходном слое С основной минерал оливин. Химический состав: оксиды 81, А1? Ре (2+, 3+), "П, Са, М§, N3, К, Мп. Преобладают 81 и М§. В геологии применяют прямые, косвенные, экспериментальные и математические методы. Прямые это методы непосредственных наземных и дистанционных (из тропосферы, космоса) изучений состава и строения земной коры. Основной геологическая съемка и картирование. Изучение состава и строения земной коры производится путем изучения естественных обнажений (обрывы рек, оврагов, склоны гор), искусственных горных выработок (каналы, шуффы, карьеры, шахты) и буровых скважин (мах 3,5 4 км. в Индии и ЮАР, Кольская скважина более 12 км., проект 15 км.) В горных районах можно наблюдать естественные разрезы в долинах рек, вскрывающих толщи горных пород, собранных в сложные складки и поднятых при горообразовании с глубин 16 20 км. Таким образом, метод непосредственного наблюдения и исследования слоев горных пород применим лишь к небольшой, самой верхней части земной коры. Лишь в вулканических областях по извергнутой из вулканов лаве и по твердым выбросам можно судить о составе вещества на глубинах 50 100 км. и больше, где обычно располагаются вулканические очаги.

Косвенные геофизические методы, которые основаны на изучении естественных и искусственных физических полей Земли, позволяющие исследовать значительные глубины недр.

Различают сейсмические, гравиметрические, электрические, магнитометрические и др. геофизические методы. Из них наиболее важен сейсмический (землятрясение) метод, основанный на изучении скорости распространения в Земле упругих колебаний, возникающих при землетрясениях или искусственных взрывах. Эти колебания называются сейсмическими волнами, которые расходятся от очага землетрясений. Бывают 2 типа: продольные, возникающие как реакция среды на изменения объема, распространяются в твердых и жидких телах и характеризуются наибольшей скоростью, и поперечные волны, представляющие реакцию среды на изменение формы и распространяются только в твердых телах. Скорость движения сейсмических волн в разных горных породах различна и зависит от их упругих свойств и их плотности. Чем больше упругость среды, тем быстрее распространяются волны. Изучение характера распространения сейсмических волн позволяет судить о наличии различных оболочек шара с разной упругостью и плотностью. Экспериментальные исследования направлены на моделирование различных геологических процессов и искусственное получение различных минералов и горных пород.

Математические методы в геологии направлены на повышение оперативности, достоверности и ценности геологической информации.

47. Специфика системного метода исследования.

Для лучшего понимания природы систем необходимо рассмотрен, сначала их строение и структуру, а затем и классификацию. Строение системы характеризуется теми компонентами, из которых она образована. Такими компонентами являются: подсистемы, части или элементы системы, в зависимости от того, что принимается за основу деления.

Подсистемы составляют части системы, которые обладают определенной автономностью, но в то же время они подчинены системе и управляются ею. Обычно подсистемы выделяются в особым образом организованных системах, которые называются иерархическими.

Элементами обычно называют наименьшие единицы системы, хотя в принципе любую часть можно
рассматривать в качестве элемента, если отвлечься от ее размера.В качестве типичного примера можно
привести человеческий организм, который состоит из нервной, дыхательной, пищеварительной и других
подсистем, часто называемых просто системами. В свою очередь, подсистемы содержат в своем составе
определенные органы, которые состоят из тканей, а ткани — из клеток, а клетки — из молекул. Многие живые
и социальные системы построены по такому же иерархическому принципу, где каждый уровень организации,
обладая известной автономностью, в то же время подчинен предшествующему, более высокому уровню. Такая
тесная взаимосвязь и взаимодействие различных компонентов обеспечивают системе как целостному, единому
образованию наилучшие условия для существования и развития.

Структурой системы называют совокупность тех специфических взаимосвязей и взаимодействий, благодаря которым возникают новые целостные свойства, присущие только системе и отсутствующие у отдельных ее компонентов. В западной литературе такие свойства называют эмерджентными, или возникающими в результате взаимодействия и присущими только системе. В зависимости от конкретного характера взаимодействия компонентов различают различные типы систем: электромагнитные, атомные, ядерные, химические, биологические и социальные. В рамках этих типов можно, в свою очередь, рассматривать отдельные виды систем. В принципе к каждому отдельному объекту можно подойти с системной точки зрения, поскольку он представляет собой определенное целостное образование, способное к самостоятельному существованию. Так, например, молекула воды, образованная из двух атомов водорода и одного атома кислорода, представляет собой систему, компоненты которой взаимосвязаны силами электромагнитного взаимодействия. Весь окружающий нас мир, его предметы, явления и процессы оказываются совокупностью самых разнообразных по конкретной природе и уровню организации систем. Каждая система в этом мире взаимодействует с другими системами.

Система и ее окружение. Для более тщательного исследования обычно выделяют те системы, с
которыми данная система взаимодействует непосредственно и которые называют окружением или внешней
средой системы. Все реальные системы в природе и обществе являются, как уже указывалось, открытыми и,
следовательно, взаимодействующими с окружением путем обмена веществом, энергией и информацией.
Представление о закрытой, или изолированной, системе является далеко идущей абстракцией, не отражающей
адекватно реальность, поскольку никакая реальная система не может быть изолирована от воздействия других
систем, составляющих ее окружение. В неорганической природе открытые системы могут обмениваться с
окружением либо веществом, как это происходит в химических реакциях, либо энергией, когда система
получает свежую энергию из окружения и рассеивает в нем «отработанную» энергию в виде тепла. В живой
природе системы обмениваются с окружением, кроме вещества и энергии, также и информацией, посредством
которой происходит управление и передача наследственных признаков от организмов к потомкам. Особое
значение обмен информацией приобретает в социально-экономических и культурно-гуманитарных системах,
где такой обмен служит основой для всей коммуникативной деятельности людей. Классификация систем может
производиться по самым разным основаниям. Прежде всего, все системы можно разделить на системы
материальные и идеальные, или концептуальные. К материальным системам относится подавляющее
большинство систем неорганического, органического и социального характера. Все материальные системы, в
свою очередь, могут быть разделены на основные классы соответственно той форме движения материи,
которую они представляют. В связи с этим обычно различают гравитационные, физические, химические,
биологические, геологические, экологические и социальные системы. Среди материальных систем выделяют
также искусственные, специально созданные обществом технические и технологические системы, служащие
для производства материальных благ.

Все эти системы называются материальными или объективными потому, что их содержание и свойства не
зависят от познающего субъекта. Однако субъект может все глубже, полнее и точнее познавать их
свойства и закономерности с помощью создаваемых им концептуальных систем. Такие системы называются
идеальными именно потому, что представляют собой отражение материальных, объективно существующих в
природе и обществе систем. Наиболее типичным примером концептуальной системы является научная теория,
которая выражает с помощью своих понятий, обобщений и законов объективные, реальные связи и отношения,
существующие в конкретных природных и социальных системах.

Системный характер научной теории выражается в самом ее построении, когда отдельные ее понятия и суждения не просто перечисляются, а объединяются в рамках определенной Целостной структуры. В этих целях обычно выделяются несколько основных, или первоначальных, понятий, на основе которых, во-первых, по правилам логики определяются другие, производные, или вторичные, понятия. Аналогично этому среди всех

теориях называются аксиомами, а в естественнонаучных теориях — законами или принципами. Так, например,
в классической механике такими основными суждениями являются три основных закона механики, в
специальной теории относительности — принципы постоянства скорости света и относительности. В
математизированных теориях физики соответствующие законы часто выражаются с помощью систем
уравнений, как это осуществлено Дж.К. Максвеллом в его теории электромагнетизма. В биологических и
социальных теориях обычно ограничиваются словесными формулировками законов. На примере эволюционной
теории Ч. Дарвина мы видели, что ее основное содержание можно выразить с помощью трех основных
принципов или даже единственного принципа естественного отбора.

Все наше знание не только в области науки, но и в других сферах деятельности мы стремимся определенным
образом систематизировать, чтобы стала ясной логическая взаимосвязь отдельных суждений, а также всей
структуры знания в целом. Отдельное, изолированное суждение не представляет особого интереса для науки.
Только тогда, когда его удается логически связать с другими элементами знания, в частности с суждениями
теории, оно приобретает определенный смысл и значение. Поэтому важнейшая функция научного познания
состоит как раз в систематизации всего накопленного знания, при которой отдельные суждения, выражающие
знание о конкретных фактах, объединяются в рамках определенной концептуальной системы. Другие
классификации в качестве основания деления рассматривают признаки, характеризующие состояние системы,
ее поведение,взаимодействие с окружением, целенаправленность и предсказуемость поведения и другие
свойства. Наиболее простой классификацией является деление систем на статические и динамические, которое
в известной мере является условным, так как все в мире находится в постоянном изменении и движении.
Поскольку, однако, даже в механике мы различаем статику и динамику, то кажется целесообразным
рассматривать специально также статические системы.

Среди динамических систем обычно выделяют детерминистические и стохастические системы. Такая классификация основывается на характере предсказания динамики или поведения систем. Как отмечалось в предыдущих главах, предсказания, основанные на изучении поведения детерминистических систем, имеют вполне однозначный и достоверный характер. Именно такими системами являются динамические системы, исследуемые в классической механике и астрономии. В отличие от них стохастические системы, которые чаще всего называют вероятностно-статистическими, имеют дело с массовыми или повторяющимися случайными событиями и явлениями. Поэтому предсказания в них, как отмечалось в предыдущих главах, имеют достоверный, а лишь вероятностный характер. По характеру взаимодействия с окружающей средой различают, как мы уже знаем, системы открытые и закрытые (изолированные), а иногда выделяют также частично открытые системы. Такая классификация носит в основном условный характер, ибо представление о закрытых системах возникло в классической термодинамике как определенная абстракция, оказавшаяся не соответствующей объективной действительности, в которой подавляющее большинство систем, если не все они, являются открытыми.