Методы изучения Вселенной

Учреждение частное

Профессиональная образовательная организация

«Нефтяной техникум»

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

«Геология »

Вариант № 8

Ижевск

Г.

Содержание

1) Методы изучения Вселенной............................................................................3

2) Геологическая деятельность морей и океанов, результаты деятельности..11

3) Метаморфические горные породы.................................................................14

4) Задачи структурного бурения, методы..........................................................17

5) Геофизические методы изучения разрезов скважин, решаемые задачи.....19

6) Характеристика газонапорного' режима и режима растворенного газа, их эффективность.................................................................................................22

7) Список литературы..........................................................................................24

Методы изучения Вселенной

Основные методы изучения Вселенной с давних пор и до настоящего времени базируются на знании и использовании основных свойств электромагнитных волн - интерференции, дифракции, дисперсии, отражении, поглощении, преломлении, свободном прохождении, так как эти свойства в сильной степени зависят от свойств взаимодействующей с ними среды.

По данным, признанным официальной наукой, первым «окном», используемым для изучения Вселенной еще в глубокой древности, был световой диапазон. Точнее, его видимая часть, включающая волны длиной от 0,000039 см до 0,000076 см, так как эти волны лучше всего пропускает земная атмосфера. Максимум излучения Солнца в оптическом диапазоне приходится на видимые лучи желтого цвета, которые хорошо пропускает атмосфера Земли. Жесткие ультрафиолетовые, рентгеновские и гамма – лучи,губительные для жизни на Земле, атмосферой Земли поглощаются. Второе «окно» прозрачности атмосферы Земли — это радиодиапазон от 1 см до 20 м. Волны короче 1см., исключая 4.5 и 8 мм, полностью поглощаются нижними слоями земной атмосферы, а волны длиннее нескольких десятков метров отражаются и поглощаются самыми верхними ее слоями — ионосферой.

Поглощение защитными оболочками Земли почти всех волн миллиметрового диапазона связано, возможно, с требованиями «электромагнитной совместимости». С тем, что они «выделены» живым организмам Земли в качестве их рабочих волн на клеточном уровне. Возможно, что рабочий диапазон (один или несколько, а также его ширина и длина рабочих волн) характеризует «духовный» уровень - уровень «развития» каждого условно обособленного элемента Вселенной.

Те длины волн, от которых нас заботливо защищают многочисленные оболочки Земли, являются, как правило, опасными для человека (или пока опасными). Поэтому при возбуждении этих волн искусственным путем и использовании их самим человеком следует быть предельно осторожными.

По мере развития науки и техники совершенствовались методы изучения Вселенной, в частности, был разработан метод спектрального анализа. С выходом человека и созданных им приборов за пределы плотной земной атмосферы, непроницаемой для многих длин волн, осваивались новые диапазоны, например, инфракрасный, ультрафиолетовый, рентгеновский и гамма-диапазон.

Метод спектрального анализа основан, как известно, на зависимости интенсивности излучения (поглощения) от длины волны. Из особенностей спектра, например, звезды извлекают информацию об ее свойствах, поскольку спектральные линии своим происхождением обязаны процессам испускания и поглощения волн той или иной длины отдельными атомами. О параметрах звездной атмосферы и вращении звезды рассказывает форма и ширина спектральных линий. По ним определяют температуру, ускорение силы тяжести, давление газа в атмосфере звезды и ее химический состав.

Известно, что газ, помещенный перед более горячим источником непрерывного (широкополосного) излучения, создает в спектре излучения темные линии (линии поглощения) которые приходятся в точности на те же самые длины волн, что и линии излучения данного химического элемента. Следовательно, из двух элементов, способных излучать-поглощать данный спектр, при наличии источника излучения поглощает тот, кому «холоднее», у кого меньше «тепла». А отдает тот, кому «жарче», у кого больше тепла. Тот, кто на данной частоте способен поглощать (принимать, брать), тот на этой же частоте способен и испускать (излучать, отдавать). Этот закон должен действовать и применительно к человеку.

Инфракрасные наблюдения позволили человеку увидеть небо в невидимых тепловых лучах. При этом «пропали» яркие голубые и белые звезды, а «появились» другие, которых раньше не было видно, включая и протозвезды, сгущения звездной среды, сжимающиеся под действием собственного тяготения. В лучах инфракрасного диапазона излучают не сами звезды, а пыль вблизи звезд и между ними. Во многих случаях излучение галактик в инфракрасном диапазоне сравнимо по мощности с наблюдаемым оптическим излучением или даже несколько превосходит его.

Ультрафиолетовые наблюдения позволяют изучать свойства плазмы, из которой в основном состоит Вселенная. Ультрафиолетовое излучение - это излучение высокотемпературной плазмы и оно является «главным ионизатором» рассеянного (не заключенного в звезды) вещества. Источниками мощного ультрафиолетового излучения в космосе являются в основном очень горячие звезды большой светимости, которые по цвету кажутся голубымиили бело-голубыми. Наиболее высокую ультрафиолетовую светимость имеют активные ядра галактик и квазары. Излучение ядер исходит не только от горячих звезд. Там имеются незвездные, как говорят, нетепловые источники очень большой мощности, о которых будет сказано ниже.

Следует напомнить, что ультрафиолетовое излучение способствует мутациям живых организмов. Поэтому, возможно, оно ионизирует (изменяет форму, строение) не только частиц межзвездного вещества, но и клетки живого организма.

Рентгеновские наблюдения - это наблюдения на волнах оченьмалой длины, но с большой энергией квантов. Рентгеновские лучи свободно проходят через слои бумаги, картона, дерева и даже через тонкие листы металла, но свинец для них труднопреодолим (видимо потому, что из-за большой плотности расстояния между образующими его элементами слишком малы даже для столь коротких длин волн). Рентгеновские лучи используются при изучении кристаллов (межатомные расстояния в кристаллах близки к длинам волн рентгеновских лучей). Рентгеновское излучение Солнца почти полностью экранируется земной атмосферой. Мощными источниками рентгеновского излучения являются ядра галактик с признаками высокой активности, квазары и разреженный горячий газ, заполняющий межзвездное пространство

Гамма наблюдения - это наблюдения на волнах с еще большей энергией квантов и еще более коротких, чем рентгеновские (стотысячные доли микрометра и даже меньше). Если видимые световые лучи порождаются атомами, то гамма-лучи порождаются в основном атомными ядрами. Они из-за очень малой длины волны гораздо больше похожи по поведению на поток частиц, чем на волны. Поэтому их, как правило, характеризуют не длиной волны, а энергией квантов. Источниками гамма-излучения служат частицы очень горячего (миллиарды градусов) газа или заряженные частицы, разогнавшиеся до невероятно больших скоростей в природных ускорителях. Гамма-лучи на поверхности Земли уловить невозможно — мешает атмосфера, которая является для них прочной броней. Однако отдельные гамма-кванты регистрируются специальными приборами. Самым близким источником гамма-лучей является Солнце при мощных солнечных вспышках. Далекими — активные ядра галактик и квазары.

Радионаблюдения Вселенной осуществляются обычно в диапазоне от нескольких миллиметров до 15...20 метров. Более длинные и более короткие волны по сравнению с указанными волнами земная атмосфера, как уже было сказано, не пропускает. Космические «радиостанции» излучают, как правило, в очень широком диапазоне радиоволн, но их излучение очень слабое и является синхротронным. Синхротронную природу имеет и большинство внегалактических радиоисточников. Это самый распространенный механизм космического радиоизлучения. Его примеры — излучение остатков вспышек сверхновых, а также радиоизлучение планеты Юпитер.

Синхротронное излучение - это излучение космических электронов, движущихся с околосветовыми скоростями в межзвездных магнитных полях, искривляющих их траектории, так как заряженная частица движется в магнитном поле не по прямой, а по винтовой линии (по спирали). Размер витков зависит от заряда частицы, ее массы и напряженности магнитного поля. Вращаясь, частица постепенно теряет энергию, которая уходит на излучение электромагнитных волн. Излучение частицы, движущейся с такой скоростью, сосредоточено в узком конусе, направленном вдоль вектора ее мгновенной скорости и имеет более высокую частоту, чем излучение более медленных частиц. Излучение отдельных частиц, обладающих различными скоростями, складывается и образует наблюдаемое синхротронное излучение. Это излучение нетеплового («нехаотического») характера.

Исходя из сказанного выше, синхротронное (упорядоченное, направленное) излучение создается очень малыми частицами, движущимися с очень большими скоростями, при этом они вращаются, а под влиянием магнитного поля изменяютнаправление движения. В принципе, почти то же самое можно сказать и про планеты, за исключением того, что сами они относительно большие, а их скорости относительно малые, но только по сравнению с указанными частицами, а изменяют они свою траекторию под влиянием гравитационного, а не магнитного, поля. Главное и общее состоит в том, что происходит изменение направления движения, возможно, и скорости, что способствует отрыву и от частиц, и от планет меньших по сравнению с «родителями» частиц - частиц поля. И чем меньше частица-родитель и резче изменение ее скорости и (или) направления движения, тем более малых и скоростных «детей» она способна родить.

Радиолокационная астрономия исследует тела Солнечной системы по отраженным радиосигналам. Радиолокация Меркурия показала, например, что он отнюдь не обращен к Солнцу одной стороной, как считали раньше, а медленно поворачивается, совершая три оборота вокруг своей оси за два меркурианских года.

Основной инструмент изучения Вселенной, позволяющий сегодня не только обнаружить, но и определить параметры удаленных космических объектов, которые нельзя «пощупать», - это излучение, как их самих, так и отраженных от них и проходящих через них электромагнитных волн самых разных диапазонов.

Возможно, что и «чувствование» людей друг другом на невидимом нам полевом уровне аналогично нашему взаимодействию с Вселенной при помощи того или иного излучения. И в зависимости от того, какой диапазон является для нас общим с тем или иным человеком, мы видим его в совершенно определенном «свете», не замечая многих других его «оттенков», если не обладаем одинаковой с ним шириной рабочего диапазона и чувствительностью к приему тех или иных волн. Так как все мы разные, то наши рабочие полосы могут быть смещены относительно друг друга, да и ширина их может быть различной, не говоря о чувствительности. Поэтому каждый из нас видит одного и того же человека в совершенно определенном «свете» иногда совершенно не совпадающем с видением этого же самого человека другими людьми.

С помощью электромагнитных волн были открыты квазары, пульсары, межзвездные мазеры, реликтовое радиоизлучение, обнаружены взрывы новых звезд, столкновения целых звездных систем — галактик и многое другое. Электромагнитные волны, как известно, излучает любое нагретое тело. Чем выше температура, тем более короткие волны преобладают в его спектре. При температуре 6000К максимум излучения приходится на оптический диапазон. Звезда, более горячая, чем Солнце, излучает большую часть энергии в ультрафиолетовом диапазоне. Менее горячая — в инфракрасном. Для того, чтобы спектр имел максимум излучения в сантиметровом диапазоне волн, температура источника должна быть всего 3К (-270 0С). Самые короткие из изученных волн - это гамма-лучи, которые, как было сказано, по своим свойствам больше похожи на частицы. Это можно объяснить тем, что они столь малы, что для них прозрачно почти любое известное вещество и поэтому они являются, скорее, свободными, а не бегущими (взаимодействующими) волнами. Но вполне возможно, что существуют еще меньшие частицы-волны, которые почти не взаимодействуют ни с одним из веществ на изученном сегодня уровне.

«Почти» - это не значит «совсем». Любая волна способна оставить заметный информационный след только в такой среде, где расстояние между структурными элементами соизмеримо с ее длиной. И чем волна короче, тем плотнее («глубже») должна быть та среда, в которой она оставит заметный след. Волны радиодиапазона, которые пропускает атмосфера Земли, по длине соизмеримы с размерами основных объектов биосферы и, возможно, не случайно.

При исследовании Вселенной необходимо помнить и о том, что, наблюдая все более и более далекие звезды и галактики, из-за конечности скорости электромагнитных волн мы видим их далекое прошлое. Мы видим их такими, какими они были миллионы и миллиарды лет назад, а нам хотелось бы, конечно, узнать какими они стали сейчас и существуют ли еще. Если за основу принять цикличность развития всего сущего, то это означает, что любой космический объект (и не только космический) уже многократно прошел примерно по одному и тому же пути развития. Это относится и к траектории его движения в галактическом пространстве. Если это так, то на пути своего следования он оставил в виде следов - энергетического «фантома» всю информацию о себе и своих взаимодействиях. Поэтому, двигаясь по траектории любого космического тела (и не только космического) с большей, чем оно само, скоростью, можно по оставленным им на пути «фантомам» отследить его вероятное будущее. Это «будущее», однако фактически является его прошлым. Затем, «догнав» его, встретиться с ним снова в настоящем промежутке пространства-времени. Информацию о разных фазах жизни одного и того же объекта можно получить также, благодаря приему испускаемых или отраженных от него частиц-волн, распространяющихся с разными скоростями. Причем на «быстрых» волнах придет к нам информация об его более близкой к настоящему моменту фазе, чем на «медленных». Например, при движении самолета со сверхзвуковой скоростью мы сначала принимаем о нем информацию на отраженных от него световых волнах, почти совпадающую по времени с его настоящим, а в звуковом диапазоне частот воспринимаем уже его прошлое. Поэтому, если «чувствовать» любой объект Вселенной на частицах-волнах, обладающих разной скоростью, то можно подглядеть любой момент его жизни, который всегда будет восприниматься нами как его настоящий момент. Информация, которую несут излученные и отраженные поля, аналогична информации, записанной на кинопленке, на которой могут быть зафиксированы разнесенные по времени события нашей жизни, включая, информацию о жизни тех, кто уже умер. Для ведения истинно «живой» беседы, беседы в реальном времени, как с удаленными от нас субъектами, так и с космическими объектами, необходимо использовать для взаимосвязи частицы-волны, обладающие скоростью несоизмеримо большей скорости света. То, что мы пока их не освоили, не дает нам права утверждать, что их вообще не существует. Однако даже непосредственная беседа, строго говоря, также не является беседой в реальном времени, так как каждый из собеседников реагирует на фразу своего собеседника, которая была им произнесена уже в прошлом. Особенно ясно это видно при передачах, использующих «телемост» или прямые включения через спутниковые каналы связи, где временная задержка ощущается наиболее сильно.