ساختار اتمی، ایزوتوپ ها، توزیع هیدروژن، اکسیژن، گوگرد و نیتروژن در پوسته زمین. هسته سیاره زمین. (شرح فرآیندهای فروپاشی و همجوشی هسته ای در هسته سیاره) زمینه های کاربرد هیدروژن

برای ژئوشیمی، روشن کردن اصل توزیع عناصر شیمیایی در پوسته زمین مهم است. چرا برخی از آنها اغلب در طبیعت یافت می شوند، برخی دیگر بسیار کمتر رایج هستند، و برخی دیگر حتی "موزه های کمیاب" در نظر گرفته می شوند؟

یک ابزار قدرتمند برای توضیح بسیاری از پدیده های ژئوشیمیایی قانون تناوبی D.I است. مندلیف. به طور خاص، با کمک آن می توان مسئله شیوع عناصر شیمیایی در پوسته زمین را بررسی کرد.

برای اولین بار، ارتباط بین خواص ژئوشیمیایی عناصر و موقعیت آنها در جدول تناوبی عناصر شیمیایی توسط D.I نشان داده شد. مندلیف، وی. ورنادسکی و A.E. فرسمان.

قوانین (قوانین) ژئوشیمی

حکومت مندلیف

در سال 1869، هنگام کار بر روی قانون تناوبی، D.I. مندلیف این قاعده را بیان کرد: عناصر با وزن اتمی کم معمولاً فراوانتر از عناصر با وزن اتمی بالاتر هستند(به پیوست 1، جدول تناوبی عناصر شیمیایی مراجعه کنید). بعداً با کشف ساختار اتم نشان داده شد که برای عناصر شیمیایی با جرم اتمی کم تعداد پروتون ها تقریباً برابر با تعداد نوترون های هسته اتم های آنهاست، یعنی نسبت این دو. مقادیر برابر یا نزدیک به واحد است: برای اکسیژن = 1.0; برای آلومینیوم

برای عناصر کمتر رایج، نوترون ها در هسته اتم ها غالب هستند و نسبت تعداد آنها به تعداد پروتون ها به طور قابل توجهی بیشتر از واحد است: برای رادیوم. برای اورانیوم = 1.59.

"قانون مندلیف" بیشتر در آثار فیزیکدان دانمارکی نیلز بور و شیمیدان روسی، آکادمیک آکادمی علوم اتحاد جماهیر شوروی، ویکتور ایوانوویچ اسپیتسین توسعه یافت.

ویکتور ایوانوویچ اسپیتسین (1902-1988)

قانون اودو

در سال 1914، شیمیدان ایتالیایی جوزپه اودو قانون متفاوتی را تدوین کرد: وزن اتمی رایج ترین عناصر در اعدادی که مضرب چهار هستند یا کمی از این اعداد منحرف می شوند بیان می شود." بعدها، این قانون در پرتو داده های جدید در مورد ساختار اتم ها تفسیرهایی دریافت کرد: ساختار هسته ای متشکل از دو پروتون و دو نوترون بسیار قوی است.

قانون گارکینز

در سال 1917، شیمیدان فیزیک آمریکایی ویلیام دریپر گارکینز (هارکینز) توجه را به این واقعیت جلب کرد که عناصر شیمیایی با اعداد اتمی زوج (ترتیبی) در طبیعت چندین برابر بیشتر از عناصر همسایه خود با اعداد فرد پراکنده هستند.محاسبات مشاهدات را تأیید کردند: از 28 عنصر اول جدول تناوبی، 14 عنصر زوج 86٪ و موارد فرد تنها 13.6٪ از جرم پوسته زمین را تشکیل می دهند.

در این مورد، توضیح ممکن است این واقعیت باشد که عناصر شیمیایی با اعداد اتمی فرد حاوی ذراتی هستند که به هلیون‌ها متصل نیستند و بنابراین پایداری کمتری دارند.

استثناهای زیادی در قاعده هارکینز وجود دارد: به عنوان مثال، حتی گازهای نجیب نیز بسیار ضعیف توزیع می شوند، و آلومینیم عجیب آلومینیم بیشتر از منیزیم منیزیم است. با این حال، پیشنهاداتی وجود دارد مبنی بر اینکه این قانون نه چندان در مورد پوسته زمین که برای کل کره زمین اعمال می شود. اگرچه هنوز اطلاعات قابل اعتمادی در مورد ترکیب لایه های عمیق کره زمین وجود ندارد، برخی اطلاعات نشان می دهد که میزان منیزیم در کل کره زمین دو برابر آلومینیوم است. مقدار هلیوم He در فضای بیرونی چندین برابر ذخایر زمینی آن است. این شاید رایج ترین عنصر شیمیایی در کیهان باشد.

حکومت فرسمن

A.E. فرسمن به وضوح وابستگی فراوانی عناصر شیمیایی در پوسته زمین را به عدد اتمی (ترتیبی) آنها نشان داد. این وابستگی به ویژه آشکار می شود اگر نموداری را در مختصات رسم کنید: عدد اتمی - لگاریتم کلارک اتمی. نمودار یک روند واضح را نشان می دهد: کلارک های اتمی با افزایش تعداد اتمی عناصر شیمیایی کاهش می یابد.

برنج. . شیوع عناصر شیمیایی در پوسته زمین

برنج. 5. فراوانی عناصر شیمیایی در کیهان

(log C – لگاریتم های کلارک های اتمی بر اساس فرسمن)

(داده های مربوط به تعداد اتم ها به 106 اتم سیلیکون ارجاع می شود)

منحنی جامد - حتی مقادیر Z،

نقطه نقطه - مقادیر Z فرد

با این حال، برخی از انحرافات از این قانون وجود دارد: برخی از عناصر شیمیایی به طور قابل توجهی از مقادیر فراوانی مورد انتظار فراتر می روند (اکسیژن O، سیلیکون Si، کلسیم کلسیم، آهن آهن، باریم Ba)، در حالی که برخی دیگر (لیتیوم لی، بریلیم Be، بور B) بسیار کمتر از آنچه بر اساس قانون فرسمن انتظار می رود رایج هستند. چنین عناصر شیمیایی به ترتیب نامیده می شوند زائدو کمیاب.

فرمول قانون اساسی ژئوشیمی در ص.

ترکیب شیمیایی پوسته زمین بر اساس نتایج تجزیه و تحلیل نمونه‌های متعددی از سنگ‌ها و کانی‌هایی که در طی فرآیندهای تشکیل کوه به سطح زمین آمده‌اند و همچنین برگرفته از معادن و گمانه‌های عمیق تعیین شد.

در حال حاضر، پوسته زمین تا عمق 15-20 کیلومتری مورد مطالعه قرار گرفته است. از عناصر شیمیایی تشکیل شده است که بخشی از سنگ ها هستند.

رایج ترین عناصر در پوسته زمین 46 است که 8 عنصر 97.2-98.8٪ جرم آن را تشکیل می دهند، 2 (اکسیژن و سیلیکون) - 75٪ از جرم زمین.

13 عنصر اول (به استثنای تیتانیوم)، که اغلب در پوسته زمین یافت می شوند، بخشی از مواد آلی گیاهان هستند، در تمام فرآیندهای حیاتی شرکت می کنند و نقش مهمی در حاصلخیزی خاک دارند. تعداد زیادی از عناصر شرکت کننده در واکنش های شیمیایی در روده های زمین منجر به تشکیل طیف گسترده ای از ترکیبات می شود. عناصر شیمیایی که بیشترین فراوانی را در لیتوسفر دارند در بسیاری از کانی ها یافت می شوند (بیشتر سنگ های مختلف از آنها تشکیل شده اند).

عناصر شیمیایی منفرد در ژئوسفرها به شرح زیر توزیع می شوند: اکسیژن و هیدروژن هیدروسفر را پر می کنند. اکسیژن، هیدروژن و کربن اساس بیوسفر را تشکیل می دهند. اکسیژن، هیدروژن، سیلیکون و آلومینیوم اجزای اصلی خاک رس و ماسه یا محصولات هوازدگی هستند (که عمدتاً قسمت بالایی پوسته زمین را تشکیل می دهند).

عناصر شیمیایی در طبیعت در ترکیبات مختلفی به نام کانی ها یافت می شوند. اینها مواد شیمیایی همگن پوسته زمین هستند که در نتیجه فرآیندهای پیچیده فیزیکوشیمیایی یا بیوشیمیایی تشکیل شده اند، به عنوان مثال سنگ نمک (NaCl)، گچ (CaS04 * 2H20)، ارتوکلاز (K2Al2Si6016).

در طبیعت، عناصر شیمیایی نقش نابرابر در تشکیل کانی های مختلف دارند. به عنوان مثال سیلیکون (Si) جزء بیش از 600 ماده معدنی است و به صورت اکسید نیز بسیار رایج است. گوگرد تا 600 ترکیب، کلسیم - 300، منیزیم - 200، منگنز - 150، بور - 80، پتاسیم - تا 75، تنها 10 ترکیب لیتیوم شناخته شده است، و حتی ترکیبات ید کمتری.

در میان بهترین کانی های شناخته شده در پوسته زمین، گروه بزرگی از فلدسپات ها با سه عنصر اصلی - K، Na و Ca غالب هستند. در سنگ های خاک ساز و محصولات هوازدگی آنها، فلدسپات ها جایگاه اصلی را به خود اختصاص می دهند. فلدسپات ها به تدریج هوا می شوند (تجزیه می شوند) و خاک را با پتاسیم، سدیم، کلسیم، منیزیم، آهن و سایر مواد خاکستر و همچنین عناصر ریز غنی می کنند.

شماره کلارک- اعدادی که میانگین محتوای عناصر شیمیایی در پوسته زمین، هیدروسفر، زمین، اجرام کیهانی، سیستم های ژئوشیمیایی یا کیهانی و غیره را نسبت به جرم کل این سیستم بیان می کنند. بر حسب درصد یا گرم بر کیلوگرم بیان می شود.

انواع کلارک

کلارک های وزنی (% g/t یا g/g) و اتمی (% از تعداد اتم ها) وجود دارد. تعمیم داده ها در مورد ترکیب شیمیایی سنگ های مختلف که پوسته زمین را تشکیل می دهند، با در نظر گرفتن توزیع آنها تا اعماق 16 کیلومتری، اولین بار توسط دانشمند آمریکایی F. W. Clark (1889) انجام شد. اعدادی که او برای درصد عناصر شیمیایی در ترکیب پوسته زمین به دست آورد، که متعاقباً توسط A.E. Fersman به پیشنهاد او تا حدودی اصلاح شد، اعداد کلارک یا کلارک نامیده شدند.

ساختار مولکولی. خواص الکتریکی، نوری، مغناطیسی و سایر خواص مولکول ها به عملکرد موج و انرژی حالت های مختلف مولکول ها مربوط می شود. طیف های مولکولی اطلاعاتی در مورد وضعیت مولکول ها و احتمال انتقال بین آنها ارائه می دهد.

فرکانس‌های ارتعاش در طیف‌ها توسط جرم اتم‌ها، مکان آنها و دینامیک برهمکنش‌های بین اتمی تعیین می‌شود. فرکانس‌ها در طیف‌ها به لحظه‌های اینرسی مولکول‌ها بستگی دارد که تعیین آن از داده‌های طیف‌سنجی به فرد امکان می‌دهد مقادیر دقیق فواصل بین اتمی را در مولکول به دست آورد. تعداد کل خطوط و نوارها در طیف ارتعاشی یک مولکول به تقارن آن بستگی دارد.

انتقال های الکترونیکی در مولکول ها ساختار پوسته های الکترونیکی آنها و وضعیت پیوندهای شیمیایی را مشخص می کند. طیف مولکول هایی که تعداد پیوندهای بیشتری دارند با نوارهای جذب موج بلند که در ناحیه مرئی سقوط می کنند مشخص می شوند. موادی که از چنین مولکول هایی ساخته می شوند با رنگ مشخص می شوند. این مواد شامل تمام رنگ های آلی می شود.

یون هادر نتیجه انتقال الکترون، یون ها تشکیل می شوند - اتم ها یا گروه هایی از اتم ها که در آنها تعداد الکترون ها با تعداد پروتون ها برابر نیست. اگر یک یون دارای ذرات با بار منفی بیشتری نسبت به ذرات دارای بار مثبت باشد، چنین یونی منفی نامیده می شود. در غیر این صورت، یون مثبت نامیده می شود. یون ها در مواد بسیار رایج هستند، به عنوان مثال، آنها بدون استثنا در تمام فلزات یافت می شوند. دلیل آن این است که یک یا چند الکترون از هر اتم فلز جدا شده و در داخل فلز حرکت می کنند و چیزی را تشکیل می دهند که گاز الکترونی نامیده می شود. به دلیل از دست دادن الکترون ها، یعنی ذرات منفی، اتم های فلز به یون های مثبت تبدیل می شوند. این برای فلزات در هر حالتی - جامد، مایع یا گاز - صادق است.

شبکه کریستالی آرایش یون های مثبت را در داخل یک کریستال از یک ماده فلزی همگن مدل می کند.

مشخص است که در حالت جامد همه فلزات کریستال هستند. یون های تمام فلزات به صورت منظم چیده شده اند و یک شبکه کریستالی را تشکیل می دهند. در فلزات مذاب و تبخیر شده (گاز)، آرایش منظمی از یون ها وجود ندارد، اما گاز الکترون همچنان بین یون ها باقی می ماند.

ایزوتوپ ها- انواع اتم ها (و هسته های) یک عنصر شیمیایی که دارای عدد اتمی (ترتیبی) یکسانی هستند، اما در عین حال اعداد جرمی متفاوتی دارند. این نام به این دلیل است که همه ایزوتوپ های یک اتم در یک مکان (در یک سلول) جدول تناوبی قرار می گیرند. خواص شیمیایی یک اتم به ساختار لایه الکترونی بستگی دارد که به نوبه خود عمدتاً توسط بار هسته Z (یعنی تعداد پروتون های موجود در آن) تعیین می شود و تقریباً به جرم آن بستگی ندارد. عدد A (یعنی تعداد کل پروتون های Z و نوترون های N) . همه ایزوتوپ های یک عنصر دارای بار هسته ای یکسان هستند و فقط در تعداد نوترون ها با هم تفاوت دارند. به طور معمول، ایزوتوپ با نماد عنصر شیمیایی که به آن تعلق دارد، با اضافه کردن پسوند بالا سمت چپ که عدد جرمی را نشان می دهد، مشخص می شود. شما همچنین می توانید نام عنصر را بنویسید و سپس یک عدد جرمی خط فاصله بنویسید. برخی از ایزوتوپ‌ها نام‌های خاص سنتی دارند (به عنوان مثال، دوتریوم، اکتینون).

در مرکز سیاره زمین یک هسته وجود دارد که با لایه هایی از پوسته، ماگما و یک لایه نسبتاً نازک از نیمه ماده گازی، نیمه مایع از سطح جدا شده است. این لایه به عنوان روان کننده عمل می کند و به هسته سیاره اجازه می دهد تقریبا مستقل از جرم اصلی خود بچرخد.
لایه بالایی هسته از یک پوسته بسیار متراکم تشکیل شده است. شاید این ماده از نظر خواص نزدیک به فلزات، بسیار قوی و انعطاف پذیر باشد و احتمالاً دارای خواص مغناطیسی باشد.
سطح هسته سیاره - پوسته سخت آن - تا دمای قابل توجهی بسیار گرم است؛ در تماس با آن، ماگما تقریباً به حالت گازی تبدیل می شود.
در زیر پوسته جامد، ماده داخلی هسته در حالت پلاسمای فشرده قرار دارد که عمدتاً از اتم های اولیه (هیدروژن) و محصولات شکافت هسته ای - پروتون ها، الکترون ها، نوترون ها و سایر ذرات بنیادی تشکیل شده است که در نتیجه واکنش ها تشکیل می شوند. گداخت هسته ای و فروپاشی هسته ای

مناطق واکنش های همجوشی و فروپاشی هسته ای.
در هسته سیاره زمین، واکنش های همجوشی و فروپاشی هسته ای رخ می دهد که باعث آزاد شدن مداوم مقادیر زیادی گرما و انواع دیگر انرژی (پالس های الکترومغناطیسی، تابش های مختلف) می شود و همچنین ماده درونی هسته را به طور مداوم در درون خود نگه می دارد. یک حالت پلاسما

منطقه هسته زمین - واکنش های فروپاشی هسته ای.
واکنش های فروپاشی هسته ای در مرکز هسته سیاره رخ می دهد.
به صورت زیر رخ می دهد - عناصر سنگین و فوق سنگین (که در منطقه همجوشی هسته ای تشکیل می شوند) ، از آنجایی که جرم آنها از همه عناصر فولادی بیشتر است ، به نظر می رسد در پلاسمای مایع غرق می شوند و به تدریج در مرکز هسته سیاره فرو می روند. ، جایی که جرم بحرانی به دست می آورند و وارد یک واکنش فروپاشی هسته ای می شوند که مقادیر زیادی انرژی و محصولات فروپاشی هسته ای آزاد می کند. در این منطقه، عناصر سنگین به حالت اتم های بنیادی عمل می کنند - اتم هیدروژن، نوترون ها، پروتون ها، الکترون ها و سایر ذرات بنیادی.
این اتم ها و ذرات بنیادی به دلیل آزاد شدن انرژی بالا در سرعت های بالا، از مرکز هسته دور می شوند و به پیرامون آن می روند و در آنجا وارد واکنش همجوشی هسته ای می شوند.

منطقه هسته زمین - واکنش های همجوشی هسته ای.
اتم های هیدروژن اولیه و ذرات بنیادی که در نتیجه واکنش فروپاشی هسته ای در مرکز هسته زمین تشکیل می شوند، به لایه جامد بیرونی هسته می رسند، جایی که واکنش های همجوشی هسته ای در مجاورت آن در یک لایه رخ می دهد. در زیر پوسته سخت قرار دارد.
پروتون‌ها، الکترون‌ها و اتم‌های بنیادی که توسط واکنش فروپاشی هسته‌ای در مرکز هسته سیاره به سرعت‌های بالایی شتاب می‌گیرند، با اتم‌های مختلفی که در حاشیه قرار دارند، برخورد می‌کنند. شایان ذکر است که بسیاری از ذرات بنیادی در مسیر خود به سطح هسته وارد واکنش های همجوشی هسته ای می شوند.
به تدریج، در منطقه همجوشی هسته ای، عناصر سنگین تر و بیشتر تشکیل می شوند، تقریباً کل جدول تناوبی، برخی از آنها سنگین ترین جرم را دارند.
در این ناحیه، به دلیل خواص خود پلاسمای هیدروژن، تقسیم عجیبی از اتم های مواد بر اساس وزن آنها وجود دارد که توسط فشار بسیار زیاد فشرده شده است، که چگالی زیادی دارد، به دلیل نیروی گریز از مرکز چرخش هسته، و به دلیل به نیروی مرکز گرانش.
در نتیجه افزودن همه این نیروها، سنگین ترین فلزات در پلاسمای هسته فرو می روند و به مرکز آن می افتند تا روند پیوسته شکافت هسته ای در مرکز هسته حفظ شود و عناصر سبکتر تمایل به ترک هسته دارند. هسته یا نشستن در قسمت داخلی آن - پوسته سخت هسته.
در نتیجه، اتم های کل جدول تناوبی به تدریج وارد ماگما می شوند که سپس وارد واکنش های شیمیایی در بالای سطح هسته می شوند و عناصر شیمیایی پیچیده ای را تشکیل می دهند.

میدان مغناطیسی هسته سیاره.
میدان مغناطیسی هسته به دلیل واکنش فروپاشی هسته ای در مرکز هسته تشکیل می شود، زیرا محصولات اولیه فروپاشی هسته ای، که از ناحیه مرکزی هسته فرار می کنند، جریان های پلاسما را در هسته حمل می کنند. جریان‌های گرداب قدرتمندی را تشکیل می‌دهند که در اطراف خطوط اصلی نیروی میدان مغناطیسی می‌پیچند. از آنجایی که این جریان های پلاسما حاوی عناصری با بار مشخص هستند، جریان الکتریکی قوی ایجاد می شود که میدان الکترومغناطیسی خود را ایجاد می کند.
جریان گردابی اصلی (جریان پلاسما) در ناحیه همجوشی گرما هسته‌ای هسته قرار دارد؛ تمام مواد داخلی در این ناحیه به سمت چرخش سیاره در یک دایره (در امتداد استوای هسته سیاره) حرکت می‌کنند و یک الکترومغناطیسی قدرتمند ایجاد می‌کنند. رشته.

چرخش هسته سیاره.
چرخش هسته سیاره با صفحه چرخش خود سیاره منطبق نیست؛ محور چرخش هسته بین محور چرخش سیاره و محور اتصال دهنده های مغناطیسی قرار دارد.

سرعت زاویه ای چرخش هسته سیاره از سرعت زاویه ای چرخش خود سیاره بیشتر است و جلوتر از آن است.

تعادل فرآیندهای فروپاشی هسته ای و همجوشی در هسته سیاره.
فرآیندهای همجوشی هسته ای و فروپاشی هسته ای در این سیاره در اصل متعادل هستند. اما با توجه به مشاهدات ما، این تعادل می تواند در یک جهت یا جهت دیگر مختل شود.
در منطقه همجوشی هسته‌ای هسته سیاره، مقدار زیادی فلزات سنگین می‌تواند به تدریج جمع شود، که پس از سقوط به مرکز سیاره در مقادیر بیشتر از حد معمول، می‌تواند باعث تشدید واکنش فروپاشی هسته‌ای شود. که انرژی قابل توجهی بیشتر از حد معمول آزاد می شود که بر فعالیت لرزه ای در مناطق زلزله خیز و همچنین فعالیت آتشفشانی در سطح زمین تأثیر می گذارد.
با توجه به مشاهدات ما، هر از گاهی یک ریز پارگی سنجاب جامد هسته زمین رخ می دهد که منجر به ورود پلاسمای هسته به ماگمای سیاره می شود و این منجر به افزایش شدید دمای آن در این سیاره می شود. محل. در بالای این مکان ها، افزایش شدید فعالیت لرزه ای و فعالیت های آتشفشانی در سطح سیاره امکان پذیر است.
شاید دوره های گرم شدن کره زمین و سرد شدن زمین با تعادل فرآیندهای همجوشی هسته ای و فروپاشی هسته ای در سیاره زمین مرتبط باشد. تغییرات در دوره های زمین شناسی نیز با این فرآیندها همراه است.

در دوره تاریخی ما.
طبق مشاهدات ما، در حال حاضر افزایش فعالیت هسته سیاره، افزایش دمای آن و در نتیجه گرم شدن ماگمایی که هسته سیاره را احاطه کرده است و همچنین افزایش دمای کره زمین وجود دارد. جو آن
این به طور غیرمستقیم شتاب رانش قطب های مغناطیسی را تأیید می کند که نشان می دهد فرآیندهای درون هسته تغییر کرده و به فاز دیگری رفته اند.
کاهش قدرت میدان مغناطیسی زمین با تجمع موادی در ماگمای سیاره مرتبط است که میدان مغناطیسی زمین را غربال می کنند، که طبیعتاً بر تغییرات رژیم واکنش های هسته ای در هسته سیاره نیز تأثیر می گذارد.

با توجه به سیاره خود و تمامی فرآیندهای موجود در آن، ما معمولاً در تحقیقات و پیش‌بینی‌های خود یا با مفاهیم فیزیکی یا انرژی عمل می‌کنیم، اما در برخی موارد، ایجاد ارتباط بین یک طرف و طرف مقابل، درک بهتری از موضوعات شرح داده شده را به ارمغان می‌آورد.
به ویژه، در زمینه فرآیندهای تکاملی آینده توصیف شده روی زمین، و همچنین دوره فاجعه های جدی در سراسر سیاره، هسته آن، فرآیندهای موجود در آن و در لایه ماگما، و همچنین رابطه با سطح، زیست کره و جو در نظر گرفته شد. این فرآیندها هم در سطح فیزیک و هم در سطح روابط انرژی مورد توجه قرار گرفتند.
ساختار هسته زمین از نظر فیزیک کاملاً ساده و منطقی است؛ به طور کلی یک سیستم بسته با دو فرآیند گرما هسته ای غالب در بخش های مختلف آن است که به طور هماهنگ یکدیگر را تکمیل می کنند.
ابتدا باید گفت که هسته در حرکت مداوم و بسیار سریع است، این چرخش از فرآیندهای موجود در آن نیز پشتیبانی می کند.
مرکز هسته سیاره ما یک ساختار پیچیده بسیار سنگین و فشرده از ذرات است که به دلیل نیروی گریز از مرکز، برخورد این ذرات و فشردگی ثابت، در یک لحظه خاص به عناصر منفرد سبکتر و ابتدایی تقسیم می شوند. این فرآیند فروپاشی گرما هسته ای است - در وسط هسته سیاره.
ذرات آزاد شده به محیط منتقل می شوند، جایی که حرکت سریع عمومی در هسته ادامه دارد. در این قسمت، ذرات در فضا بیشتر از یکدیگر عقب می مانند؛ با برخورد با سرعت زیاد، دوباره ذرات سنگین تر و پیچیده تری را تشکیل می دهند که با نیروی گریز از مرکز به وسط هسته کشیده می شوند. این فرآیند همجوشی گرما هسته ای است - در حاشیه هسته زمین.
سرعت بسیار زیاد حرکت ذرات و وقوع فرآیندهای توصیف شده باعث ایجاد دماهای ثابت و عظیم می شود.
در اینجا لازم است چند نکته روشن شود - اولاً، حرکت ذرات حول محور چرخش زمین و در امتداد حرکت آن - در همان جهت، این یک چرخش مکمل است - خود سیاره با کل جرم و ذرات آن رخ می دهد. در هسته آن ثانیا، باید توجه داشت که سرعت حرکت ذرات در هسته به سادگی بسیار زیاد است، این سرعت چندین برابر بیشتر از سرعت چرخش خود سیاره به دور محور خود است.
برای حفظ این سیستم به صورت دائمی تا زمانی که می خواهید، به چیز زیادی نیاز ندارید، کافی است هر اجرام کیهانی هر از چند گاهی به زمین برخورد کنند و به طور مداوم جرم سیاره ما را به طور کلی و هسته را افزایش دهند. به ویژه، در حالی که بخشی از جرم آن با انرژی گرمایی و گازها از طریق بخش های نازک جو به فضای بیرونی می رود.
به طور کلی، سیستم کاملاً پایدار است، این سؤال مطرح می شود - چه فرآیندهایی می توانند منجر به بلایای جدی زمین شناسی، زمین ساختی، لرزه شناسی، آب و هوایی و سایر بلایای سطحی شوند؟
با در نظر گرفتن مؤلفه فیزیکی این فرآیندها، تصویر زیر نمایان می شود: هر از گاهی، از بخش محیطی هسته به ماگما، جریان هایی از ذرات شتاب دار که در همجوشی گرما هسته ای شرکت می کنند با سرعت بسیار زیاد "شتاب" می کنند؛ لایه عظیم ماگما. که در آن سقوط می کنند ، گویی این "شلات" خود را خاموش می کنند ، چگالی ، ویسکوزیته ، دمای پایین تر - آنها به سطح سیاره بالا نمی روند ، اما آن مناطق ماگما که چنین انتشاراتی در آنها به شدت گرم می شود شروع به حرکت می کنند. گسترش می یابد، فشار بیشتری بر پوسته زمین وارد می کند، که منجر به حرکات شدید صفحات زمین شناسی، گسل های پوسته، نوسانات دما، بدون ذکر زلزله و فوران های آتشفشانی می شود. این همچنین می تواند منجر به غرق شدن صفحات قاره ای در اقیانوس ها و ظهور قاره ها و جزایر جدید به سطح شود.
دلایل چنین انتشارات جزئی از هسته به ماگما ممکن است دما و فشار بیش از حد در سیستم کلی هسته سیاره باشد، اما وقتی صحبت از رویدادهای فاجعه بار تعیین شده تکاملی در همه جای سیاره می شود، در مورد پاکسازی زمین آگاه زنده از پرخاشگری انسان و زباله، پس ما در مورد یک عمل آگاهانه عمدی موجود زنده آگاه صحبت می کنیم.
از نقطه نظر انرژی و باطن گرایی، سیاره انگیزه های عمدی را از هسته مرکزی آگاهی به لایه پایینی بدن-ماگمایی محافظان، یعنی به طور مشروط، تیتان ها می دهد تا اقداماتی را برای پاکسازی آن انجام دهند. مناطق به سطح در اینجا لازم است به یک لایه مشخص بین هسته و گوشته اشاره کنیم، فقط در سطح فیزیک، این لایه ای از ماده خنک کننده است، از یک طرف مطابق با ویژگی های هسته است، از سوی دیگر - ماگما، که اجازه می دهد تا اطلاعات انرژی در هر دو جهت جریان دارد. از نقطه نظر انرژی، این چیزی شبیه به یک "میدان رسانای عصبی" اولیه است، به نظر می رسد مانند تاج خورشید در طول یک کسوف کامل، این ارتباط آگاهی سیاره با اولین و عمیق ترین و بزرگترین لایه است. نگهبانان زمین، که انگیزه را بیشتر منتقل می کنند - به نگهبانان منطقه ای کوچکتر و متحرک که این فرآیندها را بر روی سطح اجرا می کنند. درست است، در طول دوره فاجعه های شدید، ظهور قاره های جدید و ترسیم مجدد قاره های فعلی، مشارکت جزئی خود تیتان ها فرض می شود.
در اینجا همچنین شایان ذکر است که یک پدیده فیزیکی مهم دیگر مربوط به ساختار هسته سیاره ما و فرآیندهای رخ داده در آن است. این شکل گیری میدان مغناطیسی زمین است.
میدان مغناطیسی در نتیجه سرعت بالای حرکت ذرات در مدار درون هسته زمین ایجاد می شود و می توان گفت که میدان مغناطیسی خارجی زمین نوعی هولوگرام است که به وضوح فرآیندهای گرما هسته ای را نشان می دهد که در داخل هسته سیاره رخ می دهد.
هر چه میدان مغناطیسی از مرکز سیاره بیشتر باشد، نادرتر است؛ در داخل سیاره، در نزدیکی هسته، قدر قوی‌تر است، اما درون خود هسته یک میدان مغناطیسی یکپارچه است.

هیدروژن (H) یک عنصر شیمیایی بسیار سبک است که 0.9٪ وزنی در پوسته زمین و 11.19٪ در آب دارد.

ویژگی های هیدروژن

در بین گازها از نظر سبکی اولین است. در شرایط عادی بی مزه، بی رنگ و کاملاً بی بو است. هنگامی که وارد ترموسفر می شود به دلیل وزن کم خود به فضا پرواز می کند.

در کل جهان، این عنصر پرتعدادترین عنصر شیمیایی (75٪ از کل جرم مواد) است. به طوری که بسیاری از ستارگان در فضای بیرونی به طور کامل از آن ساخته شده اند. مثلا خورشید. جزء اصلی آن هیدروژن است. و گرما و نور نتیجه آزاد شدن انرژی هنگام ادغام هسته های یک ماده هستند. همچنین در فضا ابرهای کاملی از مولکول های آن در اندازه ها، چگالی ها و دماهای مختلف وجود دارد.

مشخصات فیزیکی

دما و فشار بالا به طور قابل توجهی کیفیت آن را تغییر می دهد، اما در شرایط عادی:

در مقایسه با سایر گازها رسانایی حرارتی بالایی دارد.

غیر سمی و کم محلول در آب،

با چگالی 0.0899 گرم در لیتر در دمای 0 درجه سانتی گراد و 1 اتمسفر،

در دمای -252.8 درجه سانتیگراد به مایع تبدیل می شود

در 259.1- درجه سانتی گراد سخت می شود،

گرمای ویژه احتراق 120.9.106 J/kg.

برای تبدیل شدن به مایع یا جامد به فشار بالا و دمای بسیار پایین نیاز دارد. در حالت مایع، سیال و سبک است.

خواص شیمیایی

تحت فشار و با سرد شدن (252.87- درجه سانتیگراد)، هیدروژن حالت مایع به دست می آورد که از نظر وزن سبک تر از هر آنالوگ است. فضای کمتری در آن نسبت به حالت گازی اشغال می کند.

این یک غیر فلز معمولی است. در آزمایشگاه ها از واکنش فلزات (مانند روی یا آهن) با اسیدهای رقیق تولید می شود. در شرایط عادی غیر فعال است و فقط با غیر فلزات فعال واکنش نشان می دهد. هیدروژن می تواند اکسیژن را از اکسیدها جدا کند و فلزات را از ترکیبات کاهش دهد. آن و مخلوط های آن با عناصر خاصی پیوند هیدروژنی تشکیل می دهند.

این گاز در اتانول و در بسیاری از فلزات به ویژه پالادیوم بسیار محلول است. نقره آن را حل نمی کند. هیدروژن می تواند در حین احتراق در اکسیژن یا هوا و هنگام برهم کنش با هالوژن ها اکسید شود.

هنگامی که با اکسیژن ترکیب می شود، آب تشکیل می شود. اگر دما نرمال باشد، واکنش به کندی پیش می رود و اگر بالای 550 درجه سانتیگراد باشد، منفجر می شود (به گاز منفجر کننده تبدیل می شود).

یافتن هیدروژن در طبیعت

اگرچه مقدار زیادی هیدروژن در سیاره ما وجود دارد، اما یافتن آن به شکل خالص آن آسان نیست. مقدار کمی را می توان در طول فوران های آتشفشانی، در طول تولید نفت و جایی که مواد آلی تجزیه می شود، یافت.

بیش از نیمی از مقدار کل در ترکیب با آب است. همچنین در ساختار نفت، خاک رس های مختلف، گازهای قابل اشتعال، حیوانات و گیاهان نیز گنجانده شده است (حضور در هر سلول زنده 50٪ بر اساس تعداد اتم ها است).

چرخه هیدروژن در طبیعت

هر ساله مقدار عظیمی (میلیاردها تن) از بقایای گیاهی در آب و خاک تجزیه می شود و این تجزیه توده عظیمی از هیدروژن را در جو آزاد می کند. همچنین در طی هر گونه تخمیر ناشی از باکتری، احتراق آزاد می شود و همراه با اکسیژن در چرخه آب شرکت می کند.

کاربردهای هیدروژن

این عنصر به طور فعال توسط بشریت در فعالیت های خود استفاده می شود، بنابراین ما یاد گرفته ایم که آن را در مقیاس صنعتی برای:

هواشناسی، تولید مواد شیمیایی؛

تولید مارگارین؛

به عنوان سوخت موشک (هیدروژن مایع)؛

صنعت برق برای خنک کننده ژنراتورهای الکتریکی؛

جوشکاری و برش فلزات.

هیدروژن زیادی در تولید بنزین مصنوعی (برای بهبود کیفیت سوخت کم کیفیت)، آمونیاک، کلرید هیدروژن، الکل ها و مواد دیگر استفاده می شود. انرژی هسته ای به طور فعال از ایزوتوپ های خود استفاده می کند.

داروی "پراکسید هیدروژن" به طور گسترده در متالورژی، صنایع الکترونیک، تولید خمیر و کاغذ، برای سفید کردن پارچه های کتانی و پنبه ای، برای تولید رنگ مو و لوازم آرایشی، پلیمرها و در پزشکی برای درمان زخم ها استفاده می شود.

ماهیت "منفجره" این گاز می تواند به یک سلاح کشنده تبدیل شود - یک بمب هیدروژنی. انفجار آن با انتشار مقدار زیادی مواد رادیواکتیو همراه است و برای همه جانداران مخرب است.

تماس هیدروژن مایع و پوست می تواند باعث سرمازدگی شدید و دردناک شود.

تا به حال، در مورد نظریه اتمی صحبت می کنیم، در مورد اینکه چگونه از چندین نوع اتم متصل به یکدیگر به ترتیب های مختلف، مواد کاملاً متفاوتی به دست می آید، ما هرگز این سؤال "بچگانه" را نپرسیده ایم - خود اتم ها از کجا آمده اند؟ چرا تعداد زیادی اتم برخی از عناصر و تعداد بسیار کمی از عناصر دیگر وجود دارد و آنها بسیار نابرابر توزیع شده اند؟ به عنوان مثال، فقط یک عنصر (اکسیژن) نیمی از پوسته زمین را تشکیل می دهد. سه عنصر (اکسیژن، سیلیکون و آلومینیوم) در مجموع 85 درصد را تشکیل می دهند و اگر آهن، پتاسیم، سدیم، پتاسیم، منیزیم و تیتانیوم را به آنها اضافه کنیم، 99.5 درصد از پوسته زمین را به دست می آوریم. سهم چند ده عنصر دیگر تنها 0.5 درصد است. کمیاب ترین فلز روی زمین رنیوم است و طلا و پلاتین زیادی در آن وجود ندارد و به همین دلیل گران هستند. در اینجا یک مثال دیگر وجود دارد: اتم های آهن در پوسته زمین حدود هزار برابر بیشتر از اتم های مس، هزار برابر اتم های مس بیشتر از اتم های نقره و صد برابر نقره بیشتر از رنیم است.
توزیع عناصر روی خورشید کاملاً متفاوت است: بیشترین هیدروژن (70٪) و هلیوم (28٪) و سایر عناصر - فقط 2٪ وجود دارد. اگر کل جهان مرئی را بگیرید، هیدروژن حتی بیشتر است. در آن چرا اینطور است؟ در دوران باستان و قرون وسطی، سؤالاتی در مورد منشأ اتم ها مطرح نمی شد، زیرا آنها معتقد بودند که آنها همیشه به شکل و کمیت بدون تغییر وجود داشته اند (و طبق سنت کتاب مقدس، آنها توسط خداوند در یک روز خلقت ایجاد شده اند). . و حتی زمانی که نظریه اتمی پیروز شد و شیمی به سرعت شروع به توسعه کرد و D.I. مندلیف سیستم معروف عناصر خود را ایجاد کرد، مسئله منشأ اتم ها همچنان بیهوده تلقی می شد. البته گهگاه یکی از دانشمندان جسارت می کرد و نظریه خود را مطرح می کرد. همانطور که قبلا گفته شد. در سال 1815، ویلیام پروت پیشنهاد کرد که همه عناصر از اتم‌های سبک‌ترین عنصر یعنی هیدروژن منشأ می‌گیرند. همانطور که پروت نوشت، هیدروژن ماده اولیه فیلسوفان یونان باستان است. که از طریق "تراکم" همه عناصر دیگر را می دهد.
در قرن بیستم، با تلاش ستاره شناسان و فیزیکدانان نظری، یک نظریه علمی در مورد منشاء اتم ها ایجاد شد که به طور کلی به سؤال منشاء عناصر شیمیایی پاسخ داد. به روشی بسیار ساده، این نظریه به این صورت است. در ابتدا، تمام مواد در یک نقطه با چگالی فوق العاده بالا (K) * "g/cm") و دمای (1027 K) متمرکز شدند. این اعداد آنقدر زیاد هستند که نامی برای آنها وجود ندارد. حدود 10 میلیارد سال پیش، در نتیجه انفجار بزرگ، این نقطه فوق متراکم و فوق داغ به سرعت شروع به گسترش کرد. فیزیکدانان ایده بسیار خوبی از چگونگی وقوع رویدادها 0.01 ثانیه پس از انفجار دارند. تئوری آنچه قبلاً اتفاق افتاده بود بسیار کمتر توسعه یافته بود، زیرا در لخته ماده ای که در آن زمان وجود داشت، قوانین فیزیکی شناخته شده اکنون ضعیف عمل می کردند (و هر چه زودتر، بدتر). علاوه بر این، این سوال که قبل از بیگ بنگ چه اتفاقی افتاد اساساً هرگز مورد توجه قرار نگرفت، زیرا زمان خود در آن زمان وجود نداشت! به هر حال، اگر جهان مادی، یعنی هیچ رویدادی وجود نداشته باشد، پس زمان از کجا می آید؟ چه کسی یا چه چیزی آن را شمارش معکوس خواهد کرد؟ بنابراین، ماده به سرعت از هم جدا شد و سرد شد. هرچه دما پایین تر باشد، فرصت بیشتری برای تشکیل ساختارهای مختلف (به عنوان مثال، در دمای اتاق میلیون ها ترکیب آلی مختلف می تواند وجود داشته باشد، در +500 درجه سانتیگراد - فقط تعداد کمی، و بالاتر از 1000 درجه سانتیگراد، احتمالاً هیچ آلی وجود ندارد. مواد می توانند وجود داشته باشند - همه آنها در دماهای بالا به اجزای سازنده خود تقسیم می شوند). به گفته دانشمندان، 3 دقیقه پس از انفجار، زمانی که درجه حرارت به یک میلیارد درجه کاهش یافت، فرآیند سنتز هسته آغاز شد (این کلمه از هسته لاتین - "هسته" و یونانی "سنتز" - "ترکیب، ترکیب" می آید). یعنی فرآیند اتصال پروتون و نوترون به هسته عناصر مختلف. علاوه بر پروتون ها - هسته های هیدروژن، هسته های هلیوم نیز ظاهر شدند. این هسته‌ها هنوز نمی‌توانستند الکترون‌ها را بچسبانند و آگوم‌ها را تشکیل دهند، زیرا دما بسیار بالا بود. جهان اولیه متشکل از هیدروژن (تقریباً 75٪) و هلیوم، با مقدار کمی از فراوان ترین عنصر بعدی، لیتیوم (سه پروتون در هسته خود است). این ترکیب تقریباً برای 500 هزار سال تغییر نکرده است. جهان به انبساط، سرد شدن، و به طور فزاینده ای کمیاب شدن ادامه داد. هنگامی که دما به +3000 درجه سانتیگراد کاهش یافت، الکترون ها توانستند با هسته ها ترکیب شوند که منجر به تشکیل اتم های هیدروژن و هلیوم پایدار شد.
به نظر می رسد که جهان، متشکل از هیدروژن و هلیوم، به انبساط و سرد شدن تا بی نهایت ادامه خواهد داد. اما در آن صورت نه تنها عناصر دیگر، بلکه کهکشان‌ها، ستاره‌ها و همچنین من و شما وجود خواهند داشت. انبساط بی نهایت جهان توسط نیروهای گرانش جهانی (گرانش) خنثی شد. فشردگی گرانشی ماده در بخش‌های مختلف کیهان نادر با گرمای شدید مکرر همراه بود - مرحله تشکیل ستاره انبوه آغاز شد که حدود 100 میلیون سال به طول انجامید. در مناطقی از فضا متشکل از گاز و غبار که دما به 10 میلیون سال رسید. فرآیند همجوشی حرارتی هلیوم با همجوشی هسته‌های هیدروژن آغاز شد. این واکنش‌های هسته‌ای با آزاد شدن مقدار زیادی انرژی همراه بود که به فضای اطراف تابش می‌کرد: اینگونه بود که یک ستاره جدید روشن شد. از آنجایی که هیدروژن کافی در آن وجود داشت، فشردگی ستاره تحت تأثیر گرانش توسط تشعشعاتی که از درون فشار می‌آورد خنثی شد. خورشید ما نیز به دلیل «سوختن» هیدروژن می‌درخشد. از نزدیک شدن دو پروتون با بار مثبت توسط نیروی دافعه کولی جلوگیری می شود.
هنگامی که عرضه سوخت هیدروژن به پایان می رسد، سنتز هلیوم به تدریج متوقف می شود و همراه با آن تشعشعات قدرتمند محو می شوند. نیروهای گرانشی دوباره ستاره را فشرده می کنند، دما افزایش می یابد و امکان ادغام هسته های هلیوم با یکدیگر برای تشکیل هسته های کربن (6 پروتون) و اکسیژن (8 پروتون در هسته) فراهم می شود. این فرآیندهای هسته ای با آزاد شدن انرژی نیز همراه است. اما دیر یا زود، ذخایر هلیوم تمام خواهد شد. و سپس مرحله سوم فشرده سازی ستاره توسط نیروهای گرانشی آغاز می شود. و سپس همه چیز به جرم ستاره در این مرحله بستگی دارد. اگر جرم خیلی بزرگ نباشد (مانند خورشید ما)، آنگاه اثر افزایش دما با انقباض ستاره کافی نخواهد بود تا کربن و اکسیژن وارد واکنش های همجوشی هسته ای بعدی شوند. چنین ستاره ای به اصطلاح به یک کوتوله سفید تبدیل می شود. عناصر سنگین‌تر در ستارگانی ساخته می‌شوند که ستاره‌شناسان آن‌ها را غول‌های قرمز می‌نامند - جرم آنها چندین برابر خورشید است. در این ستاره ها، واکنش های سنتز عناصر سنگین تر از کربن و اکسیژن صورت می گیرد. همانطور که ستاره شناسان به طور مجازی بیان می کنند، ستارگان آتش های هسته ای هستند که خاکستر آنها عناصر شیمیایی سنگین هستند.
33
2- 1822
انرژی آزاد شده در این مرحله از زندگی ستاره، لایه‌های بیرونی غول سرخ را به شدت «باد» می‌کند. اگر خورشید ما چنین ستاره ای می شد. زمین در نهایت درون این توپ غول پیکر قرار می گیرد - چشم انداز چندان خوشایندی برای همه چیز روی زمین نیست. باد ستاره ای
"تنفس" از سطح غول های قرمز، عناصر شیمیایی سنتز شده توسط این غول ها را به فضای بیرون می برد که سحابی ها را تشکیل می دهند (بسیاری از آنها از طریق تلسکوپ قابل مشاهده هستند). غول های قرمز عمر نسبتا کوتاهی دارند - صدها برابر کمتر از خورشید. اگر جرم چنین ستاره ای 10 برابر از جرم خورشید بیشتر شود، شرایط (دمای یک میلیارد درجه) برای سنتز عناصر تا آهن ایجاد می شود. آهن یالرو در بین تمام هسته ها پایدارترین است. این بدان معنی است که واکنش های سنتز عناصری که سبک تر از آهن هستند، انرژی آزاد می کنند، در حالی که سنتز عناصر سنگین تر نیاز به انرژی دارد. با صرف انرژی، واکنش های تجزیه آهن به عناصر سبک تر نیز رخ می دهد. بنابراین، در ستارگانی که به مرحله رشد "آهن" رسیده اند، فرآیندهای چشمگیری رخ می دهد: به جای آزاد شدن انرژی، جذب می شود که با کاهش سریع دما و فشرده شدن به حجم بسیار کمی همراه است. ستاره شناسان این فرآیند را فروپاشی گرانشی می نامند (از کلمه لاتین collapsus - "ضعیف، افتاده"؛ بی دلیل نیست که پزشکان این را افت ناگهانی فشار خون می نامند که برای انسان بسیار خطرناک است). در هنگام فروپاشی گرانشی، تعداد زیادی نوترون تشکیل می شود که به دلیل کمبود بار، به راحتی به هسته همه عناصر موجود نفوذ می کنند. هسته های فوق اشباع شده با نوترون ها تحت یک تبدیل خاص قرار می گیرند (به آن واپاشی بتا می گویند) که طی آن یک پروتون از یک نوترون تشکیل می شود. در نتیجه، از هسته یک عنصر معین، عنصر بعدی به دست می آید که در هسته آن یک پروتون دیگر وجود دارد. دانشمندان یاد گرفته اند که چنین فرآیندهایی را در شرایط زمینی بازتولید کنند. یک مثال شناخته شده سنتز ایزوتوپ پلوتونیوم-239 است، زمانی که اورانیوم طبیعی (92 پروتون، 146 نوترون) با نوترون ها تابش می شود، هسته آن یک نوترون را جذب می کند و عنصر مصنوعی نپتونیوم تشکیل می شود (93 پروتون، 146 نوترون). و از آن پلوتونیوم بسیار کشنده (94 پروتون، 145 نوترون) که در بمب های اتمی استفاده می شود. در ستارگانی که دچار فروپاشی گرانشی می شوند، در نتیجه جذب نوترون و متعاقب آن واپاشی بتا، صدها هسته مختلف از همه ایزوتوپ های ممکن عناصر شیمیایی تشکیل می شود. فروپاشی یک ستاره با یک انفجار بزرگ، همراه با پرتاب توده عظیمی از ماده به فضای بیرونی به پایان می رسد - یک ابرنواختر تشکیل می شود. ماده پرتاب شده، حاوی تمام عناصر جدول تناوبی (و بدن ما حاوی همان اتم ها است!)، با سرعتی تا 10000 کیلومتر بر ثانیه به اطراف پراکنده می شود. و بقایای کوچکی از ماده از ستاره مرده فشرده می شود (فرو می ریزد) تا یک ستاره نوترونی فوق متراکم یا حتی یک سیاهچاله را تشکیل دهد. گاهی اوقات، چنین ستارگانی در آسمان ما شعله ور می شوند و اگر این شعله در فاصله ای نه چندان دور اتفاق بیفتد، ابرنواختر از نظر درخشندگی از همه ستاره های دیگر پیشی می گیرد. میلیارد ستاره! یکی از این ستاره های "جدید"، طبق تواریخ چینی، در سال 1054 شعله ور شد. اکنون در این مکان سحابی معروف خرچنگ در صورت فلکی ثور وجود دارد و در مرکز آن یک چرخش سریع (30 دور در ثانیه) وجود دارد. !) ستاره نوترونی خوشبختانه (برای ما و نه برای سنتز عناصر جدید)، چنین ستارگانی تاکنون فقط در کهکشان های دور شعله ور شده اند...
در نتیجه "سوختن" ستارگان و انفجار ابرنواخترها، بسیاری از عناصر شیمیایی شناخته شده در فضای بیرونی یافت شدند. بقایای ابرنواخترها به شکل سحابی های در حال گسترش، "گرم شده" توسط دگرگونی های رادیواکتیو، با یکدیگر برخورد می کنند، به شکل گیری های متراکم متراکم می شوند، که از آن ستارگان نسل جدید تحت تأثیر نیروهای گرانشی به وجود می آیند. این ستارگان (از جمله خورشید ما) از همان ابتدای پیدایش خود حاوی ترکیبی از عناصر سنگین هستند. همین عناصر در ابرهای گاز و غبار اطراف این ستارگان وجود دارد که از آن سیارات تشکیل شده اند. بنابراین عناصری که همه چیزهای اطراف ما را تشکیل می دهند، از جمله بدن ما، در نتیجه فرآیندهای عظیم کیهانی متولد شده اند...
چرا برخی از عناصر بسیاری شکل گرفتند و عناصر کمی؟ به نظر می رسد که در فرآیند نوکلئوسنتز، هسته هایی متشکل از تعداد زوج کوچکی از نوترون ها و نوترون ها به احتمال زیاد تشکیل می شوند. هسته های سنگین، "سرریز" از پروتون ها و نوترون ها، پایداری کمتری دارند و تعداد کمتری از آنها در کیهان وجود دارد. یک قانون کلی وجود دارد: هرچه بار یک هسته بیشتر باشد، سنگین تر باشد، چنین هسته هایی در جهان کمتر است. با این حال، این قانون همیشه رعایت نمی شود. به عنوان مثال، در پوسته زمین، هسته های سبک کمی از لیتیوم (3 پروتون، 3 نوترون)، بور (5 پروتون و 5 یا نوترون b) وجود دارد. فرض بر این است که این هسته ها به دلایلی نمی توانند در اعماق ستارگان تشکیل شوند و تحت تأثیر پرتوهای کیهانی از هسته های سنگین تر انباشته شده در فضای بین ستاره ای "شکاف" می شوند. بنابراین، نسبت عناصر مختلف روی زمین، پژواک فرآیندهای آشفته در فضا است که میلیاردها سال پیش، در مراحل بعدی توسعه کیهان رخ داده است.