Строение вселенной возникновение техносферы

Эволюция человечества и окружающей среды

Строение Вселенной, возникновение техносферы

Современную структуру Вселенной можно пред­ставить в виде четырех взаимодействующих систем, схематически показанных на рис. 1.

Почти 700 тыс. лет человечество пребывало в не­посредственном контакте с биосферой Земли, которая всегда являлась и является защитным экраном от кос­мического воздействия. В биосфере зародилась жизнь и сформировался человек, но она обладала и обладает рядом естественных факторов, негативно влияющих на человека (повышенная и пониженная температура воздуха, атмосферные осадки, стихийные явления и т. п.). Поэтому для защиты от неблагоприятных воз­действий биосферы и для достижения ряда иных це­лей человек был создать техносферу.

Техносфера — среда обитания, возникшая с помо­щью прямого или косвенного воздействия людей и тех­нических средств на природную среду (биосферу) с целью наилучшего соответствия среды социально-экономиче­ским потребностям человека.

По определению, к техносфере относится все, что создано человеком — производственная, городская, бытовая среды, лечебно-профилактическая, культур­но-просветительская зоны и т. п.

Создание техносферы — длительный процесс, обу­словленный эволюционным развитием человечества и среды его обитания. Начало активного создания техносферы приходится на середину XIX века

Эволюция человечества и окружающей среды

Эволюция человечества. При оценке процесса эво­люционного развития человечества прежде всего от­метим, что за период своего существования челове­чество радикально увеличило свою численность,до­ведя ее в 2006 г. до 6,5 млрд человек, причем только в XX веке население возросло более чем на 4,5 млрд человек.

Как следствие средняя плотность населенияна Земле (площадь суши равна 149 млн км 2 ) за послед­ние несколько столетий также возросла многократно:

Год. 1650 1950 2000 2006 2008

Средняя плотность населения, чел/км 2 3,7 20 40 43,6 44

Поскольку горы, леса, пустыни и ледники мало на­селены, региональная плотность обжитых мест всегда существенно выше средней. Например, вЕвропе она составляет 100. 150 чел/км 2 . Плотность населения отдельных стран также различна, например, вГоллан­дии — 380, во Франции — 100, а вЕвропейской части России — 85 чел/км 2 .

Одновременно с ростом численности населения Земли в его жизни, начиная с XVI века происходило еще одно важное событие — урбанизация населения.

Урбанизация — переселение людей на постоянное проживание из сельской местности в города главным об­разом с целью их широкого привлечения к промышленно­му производству и с иными целями.

Весьма активно процесс урбанизации населения происходил в XX столетии. К 1900 г. было урбанизи­ровано только 13 % населения, а к началу XXI века ур­банизация охватила около 50 % населения нашей пла­неты, а в ведущих странах Мира уровень урбанизации оказался еще выше: к 1990 г. в США — 70 %, а в Рос­сии к 1995 г. — 76 % (значение указанного показателя не меняется в последние годы).

Урбанизация во многом способствовала созданию мегаполисов — городов с населением более 15 млн чел., таких как Токио (26,5), Мехико (18,3), Сан-Пау­лу (18,3), Нью-Йорк (16,8), Бомбей (16,5 млн чел.) и др. По итогам переписи 2002 г. население Москвы со­ставило около 10 млн чел.

Эволюция окружающей среды. Интенсивный рост численности населения Земли и его урбанизация спо­собствовали развитию многих процессов в экономике и прежде всего росту промышленного и сельскохо­зяйственного производств, энергетики, увеличению численности и видов транспортных средств, повыше­нию производительности и энерговооруженности че­ловеческой деятельности.

События, происходившие в экономике в XX сто­летии, носили в основном позитивный характер, од­нако одновременно они привели к ряду негативных процессов и явлений. Отметим главное.

Темпы роста производства электроэнергиив ми­ре во второй половине XX века были весьма значи­тельными и составили:

Год. 1950 1970 1980 1990 2000 2005

Производство электроэнергии в мире, млрд кВт • ч 950 5000 8250 11800 14500 18138,5

Однако одновременно с ростом производства элек­троэнергии практически пропорционально увеличи­лись выбросы в атмосферный воздух таких ингреди­ентов, как СО₂, SO₂, NO_X, пыль и др.

Во второй половине XX века каждые 12. 15 лет удваивалось промышленное производствоведущих стран мира, что создавало удвоение выбросов, сбросов и других отходов, загрязняющих биосферу. В СССР в период с 1940 по 1980 гг. возросло производство электро­энергии в 32 раза; стали — в 7,7; автомобилей — в 15 раз; добыча угля увеличилась в 4,7 раза; нефти — в 20 раз.
Аналогичные или близкие к ним темпы роста наблю­дались во многих других отраслях экономики. Значи­тельно более высокими темпами развивалась химиче­ская промышленность, объекты цветной металлур­гии, производство строительных материалов и др.

Постоянно увеличивались и развивались сред­ства транспорта.Мировой автомобильный парк с 1960 по 2007 гг. возрос с 120 до 800 млн автомобилей, что привело к повышенному загрязнению атмосферного воздуха в городах.

Огромны затраты на военные цели.После второй мировой войны в XX веке на вооружение в мире из­ расходовано около 6 трлн долл. США. Военная индустрия является одним из активных стимуляторов раз­ вития техники и роста энергетического и промыш­ленного производства, что негативно влияет на качество среды обитания.

С 1930-х годов и до конца XX столетия реализуется этап НТР. Он ознаменован значительным ростом по­казателей развития и использованием техники и тех­нологий (табл. 1), сопровождается демографиче­ским взрывом и активной урбанизацией населения, значительным повышением его энерговооруженности, возникновением субъективных оценок действитель­ности, появлением адаптации человека к новым ус­ловиям жизни и др.

Численность населения Земли составила 1, а в 1930 г. — 2 млрд человек.

Во второй половине XX столетия на нашей плане­те возникли условия для крупномасштабных аварий и катастроф. Человек получил в свое распоряжение мощ­ную технику , огромные запасы углеводо­родного сырья, химических и бактериальных веществ.

До середины XX века человек не обладал способно­стью инициировать крупномасштабные аварии и ка­

тастрофы и тем самым вызывать необратимые эколо­гические изменения регионального и глобального мас­-

Таблица 1 Этапы и показатели развития техносферы в XX веке

штабов, соизмеримые со стихийными бедствиями. Появление ядерных объектов, высокая концентрация химических веществ и рост их производства сделали человека способным оказывать разрушительное воз­действие на людей, среду обитания и экосистемы. Примером тому служат трагедии в Чернобыле, Бхопале. Огромное разрушительное воздействие оказывается при испытании ядерного и других видов оружия.

Возникновению негативных процессов в среде оби­тания способствовали также просчеты государствен­ных органов в хозяйственной деятельности, проводившейся без учета закономерностей развития при­роды и потребностей человека в защите его здоровья и жизни.

Долгое время (практически вплоть до начала вто­рой половины XX века) человечество не замечало или игнорировало негативное влияние хозяйственной дея­тельности и техносферы на природу. В США национальный закон об охране окружаю­щей среды принят лишь в 1969 г.; в СССР приняты закон «Об охране атмосферного воздуха» в 1980 г.; «Основы водного законодательства СССР» в 1979 г.; «Основы лесного законодательства Союза ССР и союзных рес­публик» в 1977 г.; ЮНЕСКО провело конференцию по использо­ванию и сохранению биосферы только в 1968 г.

Председатель Госкомприроды России Моргун Ф. Т. в 1989 г. сказал: «Мы начали слишком поздно. Наш воз­дух не на должной высоте, наши почвы загрязнены, наши леса поражены.» Факты подтверждают эти слова. Создавая (особенно в первой половине XX столетия) крупные города, энергопроизводящие и промышленные центры (Но­рильск, Мончегорск, Магнитогорск, Братск и др.), общество и государство не обеспечили на этапе их проектирования, строительства и эксплуатации необ­ходимой защиты природы и населения от их негатив­ного влияния. В итоге атмосфера, гидросфера и земли в таких городах и прилегающих к ним селитебных зонах оказались чрезмерно загрязненными и малопригод­ными к обитанию в них людей. Аналогичные условия жизни создались в районах расположения ис­пытательных полигонов (Семипалатинск, Новая Земля, Плесецк и др.).

Серьезные нарекания населения и общественно­сти, связанные с ухудшением условий обитания лю­дей и сохранением природной среды, характерны для свершившихся уже процессов: в результате строи­тельства Волжского каскада ГЭС потеряно при зато­плении 7,5 млн га плодородных земель, а взамен по­лучено около 3 %

потребляемой страной электроэнергии, строительство ЦБК на озере Байкал привело к загрязнению озера.

«В любом хозяйственном цикле обра­зующиеся отходы и возникающие по­бочные эффекты (в том числе, опасно­сти) неустранимы, они могут быть либо уменьшены за счет вторичной пе­реработки, либо переведены из

одной физико-химической формы в другую, либо перемещены в пространстве»/Закон о неустранимости отходов и/или побочных воздействий про­изводств/

Источник

Строение Вселенной

Вселенная — это необъятные просторы, в которых находиться черная материя, триллионы галактик и звездных скоплений. У нее нет границ ни в пространстве, ни во времени.

Огромные космические просторы таят в себе много тайн, для разгадки которых важно определить принципы эволюции и строение Вселенной.

С чего началось мироздание?

Сегодня трудно в это поверить, но огромное космическое пространство 14 млрд лет было всего лишь точкой. Небольшой шар состоял из плотного и горячего протовещества. В один момент, эта “точка” взорвалась и мельчайшие элементы разлетелись. Эта гипотеза происхождения Вселенной называется Теорией Большого Взрыва. Это наиболее логичное предположение, из-за чего является основным.

Все частицы, которые были образованы в результате взрыва, удалились от эпицентра происшедшего и со временем начали взаимодействовать между собой. С рассеянной материи сформировались сгустки, которые впоследствии преобразовались в звезды. Под воздействием центробежных и гравитационных сил были образованы галактики.

Процесс расширения Вселенной и формирование новых “уплотнений” происходит ежесекундно. Именно поэтому, ученым трудно указать границы мироздания.

Эволюция

Полагаясь на достоверность Теории Большого взрыва, ученые предполагают, что эволюция Вселенной происходила в такой последовательности:

Эпоха сингулярности

Это наиболее ранний период развития мироздания. Небольшая точка, которая состоит из протонов и нейтронов, “взрывается”. Время такого “Бума” составляет всего 0,0001 секунды. После этого, стартовал процесс синтезирования частиц, за счет чего образуется водород и гелий. Из-за высочайшей температуры в миллиарды градусов, этот процесс происходит быстро, что приводит к расширению космического пространства.

Эпоха инфляции

В этот период, просторы Вселенной заполнила энергия одинаково высокой плотности, невероятно высокой температуры и давления. Это приводит к быстрому расширению и постепенному охлаждению. Эпоха знаменательна столкновением и разрушением частиц и античастиц. Это приводит к превосходству материи над антиматерией.

Эпоха охлаждения

Уменьшение плотности и температуры на космических просторах стало причиной минимизации энергии в каждой частице. Эти процессы происходили до того момента, как все элементарные частицы преобразовались в современные формы. В этот период, плотная материя была равномерно распространена по просторам космоса.

Иерархическая эпоха

На протяжении нескольких миллиардов лет, наиболее плотные участки начали соединяться между собой, образуя газовые облака, звезды и галактики. В нашей Вселенной начали образовываться структурные формирования, которые мы можем наблюдать сейчас.

Основные элементы строения

Крупномасштабная структура Вселенной поможет определить состав и строение мироздания. В огромных вселенских просторах можно увидеть волокна и пустоты, которые образуют сверхскопления, галактики и звезды. Начальный этап структурирования мироздания начинается с образования водородного газа. Под воздействием гравитационных сил, он преобразовывается в плотные, тяжелые сгустки. Их масса в тысячи раз превышает массу любой из галактик. В тех участках, где было наибольшее скопление водородного газа сформировались мегагалактики. На участках с меньшим количеством газа образовались меньшие звездные дома, наподобие нашего Млечного пути.

Протогалактики, которые вращались слишком быстро, со временем преобразовались в спиральные звездные дома. А на тех участках, где наблюдалось медленное вращение, происходило сжатие водородного газа и сформировались неправильные, эллиптические галактики.

В этот же период, звездные дома образовывали сверхскопления, края которых соприкасались. В каждом из таких формирований находились звезды, туманности, космическая пыль. Но основным объектом является черная материя.

“Звездные дома”: классификация и особенности

Точная информация о видах и границах галактик стала известна после проведенных исследований Эдвином Хабллом. Астрофизик предложил следующую классификацию:

1. Спиральные. Это наиболее распространенные “звездные дома”. Они представлены в виде своеобразных спиралей, которые собраны вокруг ядра либо исходят от галактической “перемычки”. Наш Млечный путь относится к этому виду. Еще одним популярным представителем спиральных галактик является наша “соседка” — Андромеда. Она стремительно мчится по направлению к нам, из-за чего оба звездных дома могут столкнуться.
2. Эллиптические. Они обладают нестандартной формой. На вселенских просторах их много, но они не выразительны из-за отсутствия космической пыли и звездного газа. В “эллипсах” находятся исключительно звездные скопления.
3. Неправильные. Объекты, которые относятся к этому типу, не имеют четких границ и определенной формы. В их составе находятся облака газа и космическая пыль. Такие “звездные дома” могут поглощаться более крупными объектами.

Каждый из вселенских объектов — это уникальное формирование с таинственной структурой.

Будущее Вселенной

Наше мироздание началось с маленькой точки. Быстрое развитие и расширение границ привело к образованию необъятных космических просторов. Но, будет ли остановлено расширение? Возможен ли обратный вариант развития, то есть сжатия в ту же исходную плотную точку?

В 1990-х годах, специалисты пришли к выводу, что реальны два варианта будущего Вселенной.

“Сжатие” космических просторов возможно! При достижении максимальных размеров, она может разрушиться. Плотность черной материи может достичь критических показателей, из-за чего будет сжиматься.

Также, существует предположение, что причиной разрушения мироздания могут стать черные дыры. Все звездные скопления могут прекратить передачу энергии и преобразоваться в черные дыры. Если температура космического пространства приблизиться к нулю, возможно их испарение. В результате чего, все разрушиться и наступит логичный конец.

Источник