Ատոմային կառուցվածքը, իզոտոպները, ջրածնի, թթվածնի, ծծմբի և ազոտի բաշխումը երկրի ընդերքում: Երկիր մոլորակի միջուկը. (Մոլորակի միջուկում միջուկային քայքայման և միաձուլման գործընթացների նկարագրությունը) Ջրածնի կիրառման ոլորտները.

Երկրաքիմիայի համար կարևոր է հստակեցնել երկրակեղևում քիմիական տարրերի բաշխման սկզբունքը։ Ինչո՞ւ են դրանցից մի քանիսը հաճախ հանդիպում բնության մեջ, մյուսները՝ շատ ավելի քիչ տարածված, իսկ մյուսները նույնիսկ համարվում են «թանգարանային հազվադեպություն»:

Բազմաթիվ երկրաքիմիական երևույթներ բացատրելու հզոր գործիք է D.I.-ի պարբերական օրենքը։ Մենդելեևը. Մասնավորապես, դրա օգնությամբ կարելի է հետաքննել երկրակեղևում քիմիական տարրերի տարածվածության հարցը։

Առաջին անգամ տարրերի երկրաքիմիական հատկությունների և դրանց դիրքի միջև կապը քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակում ցուցադրվել է Դ.Ի. Մենդելեևը, Վ.Ի. Վերնադսկին և Ա.Ե. Ֆերսման.

Երկրաքիմիայի կանոններ (օրենքներ).

Մենդելեևի կանոնը

1869 թվականին պարբերական օրենքի վրա աշխատելիս Դ.Ի. Մենդելեևը ձևակերպեց կանոնը. Ցածր ատոմային կշիռ ունեցող տարրերն ընդհանուր առմամբ ավելի առատ են, քան ավելի բարձր ատոմային կշիռ ունեցող տարրերը«(տես Հավելված 1, Քիմիական տարրերի պարբերական աղյուսակը): Հետագայում, ատոմի կառուցվածքի հայտնաբերմամբ, ցույց տվեցին, որ ցածր ատոմային զանգված ունեցող քիմիական տարրերի համար պրոտոնների թիվը մոտավորապես հավասար է նրանց ատոմների միջուկներում նեյտրոնների թվին, այսինքն՝ այս երկուսի հարաբերակցությանը։ քանակները հավասար են կամ մոտ են միասնությանը. թթվածնի համար = 1.0; ալյումինի համար

Ավելի քիչ տարածված տարրերի դեպքում ատոմների միջուկներում գերակշռում են նեյտրոնները, և դրանց թվի հարաբերակցությունը պրոտոնների թվին զգալիորեն ավելի մեծ է, քան միասնությունը. ռադիումի համար; ուրանի համար = 1,59:

«Մենդելեևի կանոնը» հետագայում զարգացավ դանիացի ֆիզիկոս Նիլս Բորի և ռուս քիմիկոս, ԽՍՀՄ Գիտությունների ակադեմիայի ակադեմիկոս Վիկտոր Իվանովիչ Սպիցինի աշխատություններում։

Վիկտոր Իվանովիչ Սպիցին (1902-1988)

Oddo-ի կանոն

1914 թվականին իտալացի քիմիկոս Ջուզեպպե Օդդոն ձևակերպեց այլ կանոն. Ամենատարածված տարրերի ատոմային կշիռները արտահայտվում են թվերով, որոնք չորսի բազմապատիկ են կամ մի փոքր շեղվում են այդպիսի թվերից։« Հետագայում այս կանոնը որոշ մեկնաբանություն ստացավ ատոմների կառուցվածքի վերաբերյալ նոր տվյալների լույսի ներքո. առանձնապես ուժեղ է միջուկային կառուցվածքը, որը բաղկացած է երկու պրոտոնից և երկու նեյտրոնից:

Գարկինսի կանոնը

1917 թվականին ամերիկացի ֆիզիկաքիմիկոս Ուիլյամ Դրեյպեր Գարկինսը (Հարկինս) ուշադրություն հրավիրեց այն փաստի վրա, որ. Զույգ ատոմային (սովորական) թվերով քիմիական տարրերը բնության մեջ մի քանի անգամ ավելի են բաշխված, քան կենտ թվերով իրենց հարևան տարրերը։Հաշվարկները հաստատեցին դիտարկումը՝ պարբերական համակարգի առաջին 28 տարրերից 14 զույգերը կազմում են 86%-ը, իսկ կենտները՝ երկրակեղևի զանգվածի միայն 13,6%-ը։

Այս դեպքում բացատրությունը կարող է լինել այն փաստը, որ կենտ ատոմային թվերով քիմիական տարրերը պարունակում են մասնիկներ, որոնք կապված չեն հելիոնների հետ և, հետևաբար, ավելի քիչ կայուն են:

Հարկինսի կանոնից շատ բացառություններ կան. օրինակ, նույնիսկ ազնիվ գազերը չափազանց վատ են բաշխված, իսկ կենտ ալյումին Al-ն ավելի տարածված է, քան նույնիսկ մագնեզիումի Mg-ը: Այնուամենայնիվ, կան առաջարկություններ, որ այս կանոնը վերաբերում է ոչ այնքան երկրի ընդերքին, որքան ամբողջ երկրագնդին: Թեև երկրագնդի խորքային շերտերի կազմության վերաբերյալ հավաստի տվյալներ դեռևս չկան, որոշ տեղեկություններ ցույց են տալիս, որ մագնեզիումի քանակը ամբողջ երկրագնդում երկու անգամ ավելի է, քան ալյումինը։ Հելիումի He-ի քանակը արտաքին տիեզերքում շատ անգամ ավելի մեծ է, քան նրա երկրային պաշարները: Սա, թերեւս, Տիեզերքի ամենատարածված քիմիական տարրն է:

Ֆերսմանի կանոնը

Ա.Է. Ֆերսմանը հստակ ցույց տվեց երկրակեղևի քիմիական տարրերի առատության կախվածությունը դրանց ատոմային (սովորական) թվից: Այս կախվածությունը հատկապես ակնհայտ է դառնում, եթե գրաֆիկը գծում եք կոորդինատներով՝ ատոմային թիվ - ատոմային կլարկի լոգարիթմ: Գրաֆիկը ցույց է տալիս հստակ միտում. ատոմային կլարկերը նվազում են քիմիական տարրերի ատոմային թվերի աճով:

Բրինձ. . Քիմիական տարրերի տարածվածությունը երկրակեղևում

Բրինձ. 5. Քիմիական տարրերի առատությունը Տիեզերքում

(log C – ատոմային կլարկերի լոգարիթմներն ըստ Ֆերսմանի)

(Ատոմների քանակի վերաբերյալ տվյալները վերաբերում են 106 սիլիցիումի ատոմներին)

Պինդ կոր – նույնիսկ Z արժեքներ,

կետավոր – կենտ Z արժեքներ

Այնուամենայնիվ, կան որոշ շեղումներ այս կանոնից. որոշ քիմիական տարրեր զգալիորեն գերազանցում են ակնկալվող առատության արժեքները (թթվածին O, սիլիցիումի Si, կալցիումի Ca, երկաթի Fe, բարիումի Ba), իսկ մյուսները (լիթիում Li, բերիլիում Be, բոր B) շատ ավելի քիչ տարածված են, քան ակնկալվում էր Ֆերսմանի կանոնի հիման վրա: Նման քիմիական տարրերը կոչվում են համապատասխանաբար ավելորդԵվ սակավ.

Երկրաքիմիայի հիմնական օրենքի ձևակերպումը տրված է էջ.

Երկրակեղևի քիմիական բաղադրությունը որոշվել է լեռների ձևավորման գործընթացների ընթացքում երկրի մակերևույթ դուրս եկած ապարների և հանքանյութերի բազմաթիվ նմուշների վերլուծության արդյունքների հիման վրա, ինչպես նաև վերցվել են հանքերի աշխատանքներից և խորքային հորատանցքերից:

Ներկայումս երկրակեղևն ուսումնասիրվել է 15-20 կմ խորության վրա։ Այն բաղկացած է քիմիական տարրերից, որոնք ապարների մաս են կազմում։

Երկրակեղևի ամենատարածված տարրերը 46-ն են, որոնցից 8-ը կազմում են նրա զանգվածի 97,2-98,8%-ը, 2-ը (թթվածին և սիլիցիում)՝ Երկրի զանգվածի 75%-ը։

Առաջին 13 տարրերը (բացառությամբ տիտանի), որոնք առավել հաճախ հանդիպում են երկրակեղևում, բույսերի օրգանական նյութերի մի մասն են, մասնակցում են բոլոր կենսական գործընթացներին և կարևոր դեր են խաղում հողի բերրիության մեջ։ Երկրի աղիքներում քիմիական ռեակցիաներին մասնակցող տարրերի մեծ քանակությունը հանգեցնում է միացությունների լայն տեսականի առաջացմանը: Քիմիական տարրերը, որոնք առավել շատ են լիթոսֆերայում, հանդիպում են բազմաթիվ միներալներում (հիմնականում դրանցից կազմված են տարբեր ապարներ)։

Առանձին քիմիական տարրեր գեոսֆերաներում բաշխված են հետևյալ կերպ. թթվածինը և ջրածինը լրացնում են հիդրոսֆերան; թթվածինը, ջրածինը և ածխածինը կազմում են կենսոլորտի հիմքը. թթվածինը, ջրածինը, սիլիցիումը և ալյումինը կավի և ավազի կամ եղանակային արտադրանքի հիմնական բաղադրիչներն են (դրանք հիմնականում կազմում են երկրակեղևի վերին մասը):

Բնության մեջ քիմիական տարրերը հանդիպում են մի շարք միացությունների մեջ, որոնք կոչվում են հանքանյութեր: Սրանք երկրակեղևի միատարր քիմիական նյութեր են, որոնք առաջացել են բարդ ֆիզիկաքիմիական կամ կենսաքիմիական գործընթացների արդյունքում, օրինակ՝ քարի աղ (NaCl), գիպս (CaS04*2H20), օրթոկլազ (K2Al2Si6016):

Բնության մեջ քիմիական տարրերը անհավասար մասնակցություն են ունենում տարբեր միներալների առաջացման գործում։ Օրինակ՝ սիլիցիումը (Si) ավելի քան 600 միներալների բաղադրիչ է և շատ տարածված է նաև օքսիդների տեսքով։ Ծծումբը կազմում է մինչև 600 միացություն, կալցիումը` 300, մագնեզիումը` 200, մանգանը` 150, բորը` 80, կալիումը` մինչև 75, հայտնի են միայն 10 լիթիումի միացություններ, և նույնիսկ ավելի քիչ յոդի միացություններ:

Երկրակեղևի ամենահայտնի միներալներից գերակշռում է դաշտային սպաթների մի մեծ խումբ երեք հիմնական տարրերով՝ K, Na և Ca: Հող առաջացնող ապարներում և դրանց եղանակային ազդեցությունից առաջացող արգասիքներում գլխավոր դիրք են զբաղեցնում դաշտային սպաթները։ Feldspars աստիճանաբար եղանակային եղանակով (քայքայվում են) և հարստացնում հողը K, Na, Ca, Mg, Fe և այլ մոխրի նյութերով, ինչպես նաև միկրոտարրերով։

Կլարկի համարը- թվեր, որոնք արտահայտում են երկրակեղևի, հիդրոսֆերայի, Երկրի, տիեզերական մարմինների, երկրաքիմիական կամ տիեզերաքիմիական համակարգերի քիմիական տարրերի միջին պարունակությունը՝ այս համակարգի ընդհանուր զանգվածի նկատմամբ։ Արտահայտված %-ով կամ գ/կգ-ով:

Կլարկերի տեսակները

Տարբերում են քաշային (%, գ/տ կամ գ/գ) և ատոմային (ատոմների քանակի%) կլարկներ։ Երկրի ընդերքը կազմող տարբեր ապարների քիմիական կազմի վերաբերյալ տվյալների ընդհանրացում՝ հաշվի առնելով դրանց բաշխվածությունը 16 կմ խորություններում, առաջին անգամ արվել է ամերիկացի գիտնական Ֆ. Վ. Քլարկի կողմից (1889 թ.): Այն թվերը, որոնք նա ստացավ երկրակեղևի բաղադրության մեջ քիմիական տարրերի տոկոսի համար, որոնք հետագայում որոշ չափով ճշգրտվեցին Ա.Է. Ֆերսմանի կողմից, վերջինիս առաջարկով, կոչվեցին Կլարկի թվեր կամ Կլարկս:

Մոլեկուլի կառուցվածքը. Մոլեկուլների էլեկտրական, օպտիկական, մագնիսական և այլ հատկությունները կապված են մոլեկուլների տարբեր վիճակների ալիքային ֆունկցիաների և էներգիաների հետ։ Մոլեկուլային սպեկտրները տեղեկատվություն են տալիս մոլեկուլների վիճակների և դրանց միջև անցման հավանականության մասին։

Սպեկտրներում թրթռումների հաճախականությունները որոշվում են ատոմների զանգվածներով, դրանց տեղակայմամբ և միջատոմային փոխազդեցությունների դինամիկայով։ Սպեկտրներում հաճախականությունները կախված են մոլեկուլների իներցիայի պահերից, որոնց որոշումը սպեկտրոսկոպիկ տվյալներից թույլ է տալիս ստանալ մոլեկուլում միջատոմային հեռավորությունների ճշգրիտ արժեքներ: Մոլեկուլի թրթռումային սպեկտրի գծերի և շերտերի ընդհանուր թիվը կախված է դրա համաչափությունից:

Մոլեկուլների էլեկտրոնային անցումները բնութագրում են դրանց էլեկտրոնային թաղանթների կառուցվածքը և քիմիական կապերի վիճակը։ Մոլեկուլների սպեկտրները, որոնք ունեն ավելի մեծ թվով կապեր, բնութագրվում են տեսանելի տարածքում ընկնող երկարալիքային կլանման գոտիներով: Նման մոլեկուլներից կառուցված նյութերը բնութագրվում են գույնով. Այս նյութերը ներառում են բոլոր օրգանական ներկերը:

Իոններ.Էլեկտրոնների անցումների արդյունքում առաջանում են իոններ՝ ատոմներ կամ ատոմների խմբեր, որոնցում էլեկտրոնների թիվը հավասար չէ պրոտոնների թվին։ Եթե ​​իոնը պարունակում է ավելի շատ բացասական լիցքավորված մասնիկներ, քան դրական լիցքավորված մասնիկներ, ապա այդպիսի իոնը կոչվում է բացասական։ Հակառակ դեպքում, իոնը կոչվում է դրական: Իոնները շատ տարածված են նյութերում, օրինակ՝ դրանք հանդիպում են բոլոր մետաղներում՝ առանց բացառության։ Պատճառն այն է, որ յուրաքանչյուր մետաղի ատոմից մեկ կամ մի քանի էլեկտրոն առանձնանում են և շարժվում մետաղի ներսում՝ ձևավորելով այն, ինչը կոչվում է էլեկտրոնային գազ։ Էլեկտրոնների, այսինքն՝ բացասական մասնիկների կորստի պատճառով է, որ մետաղի ատոմները դառնում են դրական իոններ։ Սա ճիշտ է ցանկացած վիճակում գտնվող մետաղների համար՝ պինդ, հեղուկ կամ գազ:

Բյուրեղային ցանցը մոդելավորում է դրական իոնների դասավորությունը համասեռ մետաղական նյութի բյուրեղի ներսում:

Հայտնի է, որ պինդ վիճակում բոլոր մետաղները բյուրեղներ են։ Բոլոր մետաղների իոնները դասավորված են կարգավորված՝ կազմելով բյուրեղյա վանդակ։ Հալած և գոլորշիացված (գազային) մետաղներում իոնների կարգավորված դասավորվածություն չկա, սակայն իոնների միջև դեռ մնում է էլեկտրոնային գազը։

Իզոտոպներ- քիմիական տարրի ատոմների (և միջուկների) տարատեսակներ, որոնք ունեն նույն ատոմային (սովորական) թիվը, բայց միևնույն ժամանակ տարբեր զանգվածային թվեր: Անվանումը պայմանավորված է նրանով, որ մեկ ատոմի բոլոր իզոտոպները տեղադրված են պարբերական համակարգի նույն տեղում (մեկ բջիջում): Ատոմի քիմիական հատկությունները կախված են էլեկտրոնային թաղանթի կառուցվածքից, որն, իր հերթին, որոշվում է հիմնականում Z միջուկի լիցքով (այսինքն՝ դրանում գտնվող պրոտոնների քանակով) և գրեթե կախված չէ դրա զանգվածից։ A թիվը (այսինքն՝ Z պրոտոնների և նեյտրոնների N ընդհանուր թիվը): Նույն տարրի բոլոր իզոտոպներն ունեն նույն միջուկային լիցքը, որոնք տարբերվում են միայն նեյտրոնների քանակով։ Սովորաբար, իզոտոպը նշանակվում է այն քիմիական տարրի խորհրդանիշով, որին պատկանում է, վերին ձախ վերջածանցի ավելացմամբ, որը ցույց է տալիս զանգվածային թիվը: Կարող եք նաև գրել տարրի անունը, որին հաջորդում է գծիկով զանգվածային թիվը: Որոշ իզոտոպներ ունեն ավանդական հատուկ անուններ (օրինակ՝ դեյտերիում, ակտինոն)։

Երկիր մոլորակի կենտրոնում կա միջուկ, այն մակերևույթից բաժանված է կեղևի, մագմայի շերտերով և կիսագազային, կիսահեղուկ նյութի բավականին բարակ շերտով։ Այս շերտը գործում է որպես քսանյութ և թույլ է տալիս մոլորակի միջուկին պտտվել իր հիմնական զանգվածից գրեթե անկախ։
Միջուկի վերին շերտը բաղկացած է շատ խիտ պատյանից։ Թերևս այս նյութը իր հատկություններով մոտ է մետաղներին, շատ ամուր և ճկուն է և, հնարավոր է, ունի մագնիսական հատկություններ:
Մոլորակի միջուկի մակերեսը՝ նրա կոշտ թաղանթը, շատ տաք է մինչև զգալի ջերմաստիճաններ, նրա հետ շփվելիս մագման անցնում է գրեթե գազային վիճակի։
Պինդ թաղանթի տակ միջուկի ներքին նյութը գտնվում է սեղմված պլազմայի վիճակում, որը հիմնականում բաղկացած է տարրական ատոմներից (ջրածին) և միջուկային տրոհման արտադրանքներից՝ պրոտոններից, էլեկտրոններից, նեյտրոններից և այլ տարրական մասնիկներից, որոնք առաջանում են ռեակցիաների արդյունքում։ միջուկային միաձուլման և միջուկային քայքայման:

Միջուկային միաձուլման և քայքայման ռեակցիաների գոտիներ.
Երկիր մոլորակի միջուկում տեղի են ունենում միջուկային միաձուլման և քայքայման ռեակցիաներ, որոնք առաջացնում են մեծ քանակությամբ ջերմության և էներգիայի այլ տեսակների (էլեկտրամագնիսական իմպուլսներ, տարբեր ճառագայթներ) մշտական ​​արտազատում, ինչպես նաև միջուկի ներքին նյութը անընդհատ պահպանում է: պլազմային վիճակ.

Երկրի առանցքային գոտի - միջուկային քայքայման ռեակցիաներ:
Միջուկային քայքայման ռեակցիաները տեղի են ունենում մոլորակի միջուկի հենց կենտրոնում:
Դա տեղի է ունենում հետևյալ կերպ՝ ծանր և գերծանր տարրերը (որոնք ձևավորվում են միջուկային միաձուլման գոտում), քանի որ նրանք ունեն ավելի մեծ զանգված, քան բոլոր պողպատե տարրերը, կարծես խեղդվում են հեղուկ պլազմայի մեջ և աստիճանաբար սուզվում են մոլորակի միջուկի հենց կենտրոնում։ , որտեղ նրանք ստանում են կրիտիկական զանգված և մտնում միջուկային քայքայման ռեակցիայի մեջ՝ ազատելով մեծ քանակությամբ էներգիա և միջուկային քայքայման արտադրանք։ Այս գոտում ծանր տարրերը գործում են տարրական ատոմների վիճակին՝ ջրածնի ատոմ, նեյտրոններ, պրոտոններ, էլեկտրոններ և այլ տարրական մասնիկներ։
Այս տարրական ատոմներն ու մասնիկները, բարձր արագությամբ բարձր էներգիայի արտանետման շնորհիվ, միջուկի կենտրոնից հեռանում են դեպի ծայրամաս, որտեղ մտնում են միջուկային միաձուլման ռեակցիայի մեջ։

Երկրի առանցքային գոտի - միջուկային միաձուլման ռեակցիաներ:
Ջրածնի տարրական ատոմները և տարրական մասնիկները, որոնք ձևավորվում են Երկրի միջուկի կենտրոնում միջուկային քայքայման ռեակցիայի արդյունքում, հասնում են միջուկի արտաքին պինդ թաղանթին, որտեղ միջուկային միաձուլման ռեակցիաները տեղի են ունենում դրա անմիջական մերձակայքում՝ շերտով։ գտնվում է կոշտ կեղևի տակ:
Պրոտոնները, էլեկտրոնները և տարրական ատոմները, որոնք արագացել են մեծ արագությամբ մոլորակի միջուկի կենտրոնում միջուկային քայքայման ռեակցիայի արդյունքում, հանդիպում են տարբեր ատոմների, որոնք գտնվում են ծայրամասում: Հարկ է նշել, որ շատ տարրական մասնիկներ միջուկային միաձուլման ռեակցիաների մեջ են մտնում միջուկի մակերես հասնելու ճանապարհին:
Աստիճանաբար միջուկային միաձուլման գոտում առաջանում են ավելի ու ավելի ծանր տարրեր, գրեթե ամբողջ պարբերական համակարգը, նրանցից ոմանք ունեն ամենածանր զանգվածը։
Այս գոտում տեղի է ունենում նյութերի ատոմների յուրօրինակ բաժանում ըստ քաշի, որը պայմանավորված է հենց ջրածնի պլազմայի հատկություններով, որոնք սեղմվում են հսկայական ճնշմամբ, որն ունի հսկայական խտություն՝ միջուկի պտտման կենտրոնախույս ուժի և ձգողականության կենտրոնաձիգ ուժին:
Այս բոլոր ուժերի ավելացման արդյունքում ամենածանր մետաղները սուզվում են միջուկի պլազմայի մեջ և ընկնում դրա կենտրոնը՝ միջուկի կենտրոնում միջուկային տրոհման շարունակական ընթացքը պահպանելու համար, և ավելի թեթև տարրերը հակված են կամ հեռանալ միջուկից։ միջուկ կամ նստել դրա ներքին մասում - միջուկի կոշտ թաղանթը:
Արդյունքում, ամբողջ պարբերական համակարգի ատոմները աստիճանաբար մտնում են մագմա, որն այնուհետև մտնում է միջուկի մակերևույթի վերևում գտնվող քիմիական ռեակցիաների մեջ՝ ձևավորելով բարդ քիմիական տարրեր։

Մոլորակի միջուկի մագնիսական դաշտը.
Միջուկի մագնիսական դաշտը ձևավորվում է միջուկի կենտրոնում միջուկային քայքայման ռեակցիայի պատճառով, քանի որ միջուկային քայքայման տարրական արտադրանքները, փախչելով միջուկի կենտրոնական գոտուց, միջուկում պլազմայի հոսքեր են կրում, ձևավորելով հզոր հորձանուտներ, որոնք պտտվում են մագնիսական դաշտի ուժի հիմնական գծերի շուրջ: Քանի որ այս պլազմային հոսքերը պարունակում են որոշակի լիցք ունեցող տարրեր, առաջանում է ուժեղ էլեկտրական հոսանք, որը ստեղծում է իր սեփական էլեկտրամագնիսական դաշտը։
Հիմնական պտտվող հոսանքը (պլազմային հոսքը) գտնվում է միջուկի ջերմամիջուկային միաձուլման գոտում, այս գոտում ամբողջ ներքին նյութը շարժվում է դեպի մոլորակի պտույտը շրջանագծով (մոլորակի միջուկի հասարակածի երկայնքով)՝ ստեղծելով հզոր էլեկտրամագնիսական: դաշտ.

Մոլորակի միջուկի պտույտ.
Մոլորակի միջուկի պտույտը չի համընկնում բուն մոլորակի պտտման հարթության հետ, միջուկի պտտման առանցքը գտնվում է մոլորակի պտտման առանցքի և մագնիսական պլյուսները միացնող առանցքի միջև։

Մոլորակի միջուկի պտտման անկյունային արագությունն ավելի մեծ է, քան բուն մոլորակի պտույտի անկյունային արագությունը և առաջ է նրանից։

Միջուկային քայքայման և միաձուլման գործընթացների հավասարակշռությունը մոլորակի միջուկում:
Մոլորակի վրա միջուկային միաձուլման և միջուկային քայքայման գործընթացները սկզբունքորեն հավասարակշռված են։ Բայց մեր դիտարկումներով այս հավասարակշռությունը կարող է խախտվել այս կամ այն ​​ուղղությամբ։
Մոլորակի միջուկի միջուկային միաձուլման գոտում աստիճանաբար կարող է կուտակվել ծանր մետաղների ավելցուկ, որն այնուհետև սովորականից ավելի մեծ քանակությամբ մոլորակի կենտրոն ընկնելով կարող է առաջացնել միջուկային քայքայման ռեակցիայի ինտենսիվացում՝ ինչը սովորականից զգալիորեն ավելի շատ էներգիա է արտազատվում, ինչը կազդի սեյսմիկ ակտիվության վրա երկրաշարժավտանգ տարածքներում, ինչպես նաև Երկրի մակերեսի հրաբխային ակտիվության վրա:
Մեր դիտարկումների համաձայն՝ ժամանակ առ ժամանակ տեղի է ունենում Երկրի միջուկի պինդ սկյուռի միկրո ճեղքվածք, ինչը հանգեցնում է միջուկի պլազմայի ներթափանցմանը մոլորակի մագմա, և դա հանգեցնում է դրա ջերմաստիճանի կտրուկ բարձրացմանը: տեղ. Այս վայրերից վեր հնարավոր է սեյսմիկ ակտիվության և մոլորակի մակերեսի հրաբխային ակտիվության կտրուկ աճ։
Հավանաբար, գլոբալ տաքացման և գլոբալ սառեցման ժամանակաշրջանները կապված են մոլորակի ներսում միջուկային միաձուլման և միջուկային քայքայման գործընթացների հավասարակշռության հետ: Այս գործընթացների հետ են կապված նաև երկրաբանական դարաշրջանների փոփոխությունները։

Մեր պատմական ժամանակաշրջանում.
Մեր դիտարկումների համաձայն՝ այժմ նկատվում է մոլորակի միջուկի ակտիվության աճ, ջերմաստիճանի բարձրացում, և արդյունքում՝ մոլորակի միջուկը շրջապատող մագմայի տաքացում, ինչպես նաև մոլորակի գլոբալ ջերմաստիճանի բարձրացում։ նրա մթնոլորտը։
Սա անուղղակիորեն հաստատում է մագնիսական բևեռների շեղման արագացումը, ինչը ցույց է տալիս, որ միջուկի ներսում գործընթացները փոխվել են և տեղափոխվել այլ փուլ:
Երկրի մագնիսական դաշտի ուժգնության նվազումը կապված է մոլորակի մագմայում Երկրի մագնիսական դաշտը զննող նյութերի կուտակման հետ, ինչը, բնականաբար, կազդի նաև մոլորակի միջուկում միջուկային ռեակցիաների ռեժիմների փոփոխության վրա։

Հաշվի առնելով մեր մոլորակը և դրա վրա տեղի ունեցող բոլոր գործընթացները, մենք սովորաբար մեր հետազոտություններում և կանխատեսումներում գործում ենք ֆիզիկական կամ էներգետիկ հասկացություններով, բայց որոշ դեպքերում, մեկի և մյուս կողմի միջև կապ հաստատելը թույլ կտա ավելի լավ հասկանալ նկարագրված թեմաները:
Մասնավորապես, Երկրի վրա նկարագրված ապագա էվոլյուցիոն գործընթացների, ինչպես նաև ամբողջ մոլորակի, նրա միջուկի, դրա միջուկում և մագմայի շերտում տեղի ունեցող լուրջ կատակլիզմների ժամանակաշրջանի, ինչպես նաև մակերեսի, կենսոլորտի հետ հարաբերությունների համատեքստում. և մթնոլորտը դիտարկվել է։ Այս գործընթացները դիտարկվել են ինչպես ֆիզիկայի, այնպես էլ էներգետիկ հարաբերությունների մակարդակում։
Երկրի միջուկի կառուցվածքը ֆիզիկայի տեսանկյունից բավականին պարզ և տրամաբանական է ստացվել, այն ընդհանուր առմամբ փակ համակարգ է՝ իր տարբեր մասերում գերակշռող երկու ջերմամիջուկային գործընթացներով, որոնք ներդաշնակորեն լրացնում են միմյանց։
Նախ պետք է ասել, որ միջուկը գտնվում է շարունակական և շատ արագ շարժման մեջ, այս պտույտը նույնպես սատարում է նրա մեջ տեղի ունեցող գործընթացներին։
Մեր մոլորակի միջուկի հենց կենտրոնը մասնիկների չափազանց ծանր և սեղմված բարդ կառուցվածքն է, որոնք կենտրոնախույս ուժի, այդ մասնիկների բախման և մշտական ​​սեղմման պատճառով որոշակի պահին բաժանվում են ավելի թեթև և տարրական առանձին տարրերի: Սա ջերմամիջուկային քայքայման գործընթացն է՝ մոլորակի միջուկի հենց մեջտեղում:
Ազատված մասնիկները տեղափոխվում են ծայրամաս, որտեղ շարունակվում է ընդհանուր արագ շարժումը միջուկի ներսում։ Այս մասում մասնիկները տարածության մեջ ավելի հետ են մնում միմյանցից, բարձր արագությամբ բախվելով՝ նրանք նորից ձևավորում են ավելի ծանր և բարդ մասնիկներ, որոնք կենտրոնախույս ուժով հետ են քաշվում միջուկի մեջտեղում։ Սա ջերմամիջուկային միաձուլման գործընթացն է՝ Երկրի միջուկի ծայրամասում:
Մասնիկների շարժման հսկայական արագությունները և նկարագրված գործընթացների առաջացումը հանգեցնում են մշտական ​​և հսկայական ջերմաստիճանների:
Այստեղ արժե պարզաբանել որոշ կետեր. նախ՝ մասնիկների շարժումը տեղի է ունենում Երկրի պտտման առանցքի շուրջ և նրա շարժման երկայնքով՝ նույն ուղղությամբ, սա լրացնող պտույտ է հենց մոլորակի իր ողջ զանգվածով և մասնիկներով։ իր հիմքում։ Երկրորդ, հարկ է նշել, որ միջուկում մասնիկների շարժման արագությունը պարզապես հսկայական է, այն շատ անգամ գերազանցում է հենց մոլորակի պտտման արագությունը իր առանցքի շուրջ:
Այս համակարգը մշտական ​​հիմունքներով պահպանելու համար այնքան ժամանակ, որքան ցանկանում եք, ձեզ շատ բան պետք չէ, բավական է, որ ցանկացած տիեզերական մարմին ժամանակ առ ժամանակ հարվածի Երկրին՝ անընդհատ մեծացնելով մեր մոլորակի զանգվածն ընդհանրապես և միջուկը: մասնավորապես, մինչդեռ դրա զանգվածի մի մասը ջերմային էներգիայով և գազերով մթնոլորտի բարակ հատվածներով հեռանում է արտաքին տարածություն:
Ընդհանուր առմամբ համակարգը բավականին կայուն է, հարց է առաջանում՝ ի՞նչ գործընթացներ կարող են հանգեցնել մակերևույթի վրա երկրաբանական, տեկտոնիկ, սեյսմոլոգիական, կլիմայական և այլ աղետների։
Հաշվի առնելով այս գործընթացների ֆիզիկական բաղադրիչը՝ ի հայտ է գալիս հետևյալ պատկերը՝ ժամանակ առ ժամանակ միջուկի ծայրամասային մասից դեպի մագմա, ահռելի արագությամբ «կրակում» են արագացված մասնիկների որոշ հոսքեր, որոնք մասնակցում են ջերմամիջուկային միաձուլմանը, մագմայի հսկայական շերտը։ որոնց մեջ նրանք ընկնում են, կարծես իրենք մարում են այդ «կրակոցները», դրանց խտությունը, մածուցիկությունը, ցածր ջերմաստիճանը - նրանք չեն բարձրանում մոլորակի մակերես, բայց մագմայի այն տարածքները, որտեղ նման արտանետումներ են տեղի ունենում, կտրուկ տաքանում են, սկսում են շարժվել, ընդարձակվել, ավելի շատ ճնշում գործադրել երկրակեղևի վրա, ինչը հանգեցնում է երկրաբանական թիթեղների կտրուկ տեղաշարժերի, կեղևի խզվածքների, ջերմաստիճանի տատանումների, էլ չեմ խոսում երկրաշարժերի և հրաբխային ժայթքումների մասին: Սա կարող է նաև հանգեցնել մայրցամաքային թիթեղների խորտակմանը օվկիանոսների մեջ և նոր մայրցամաքների ու կղզիների մակերևույթ բարձրանալուն:
Միջուկից մագմա նման աննշան արտանետումների պատճառները կարող են լինել չափազանց ջերմաստիճանը և ճնշումը մոլորակի միջուկի ընդհանուր համակարգում, բայց երբ խոսքը վերաբերում է մոլորակի վրա ամենուր էվոլյուցիոն ճանապարհով որոշված ​​աղետալի իրադարձություններին, կենդանի գիտակից Երկիրը մաքրելու մասին: մարդկային ագրեսիան և աղբը, ուրեմն խոսքը գիտակցված միտումնավոր գործողության մասին է, կենդանի գիտակից էակի:
Էներգիայի և էզոթերիզմի տեսանկյունից մոլորակը միտումնավոր ազդակներ է տալիս կենտրոն-գիտակցական միջուկից մինչև Պահապանների մարմին-մագմա-ներքևի շերտը, այսինքն՝ պայմանականորեն, Տիտանները, մաքրելու գործողություններ իրականացնելու համար: տարածքները մակերեսին. Այստեղ հարկ է նշել միջուկի և թաղանթի միջև որոշակի շերտ, պարզապես ֆիզիկայի մակարդակով այն սառեցնող նյութի շերտ է՝ մի կողմից միջուկի բնութագրերին համապատասխան, մյուս կողմից՝ մագմա, որը թույլ է տալիս. էներգետիկ տեղեկատվությունը հոսում է երկու ուղղություններով: Էներգետիկ տեսանկյունից սա առաջնային «նյարդային հաղորդիչ դաշտի» պես մի բան է, կարծես Արեգակի պսակը լիակատար խավարման ժամանակ, դա մոլորակի գիտակցության կապն է առաջին և ամենախորը և ամենամեծ շերտի հետ: Երկրի պահապանները, որոնք փոխանցում են իմպուլսը հետագա՝ ավելի փոքր և շարժական գոտիական Պահապաններին, ովքեր իրականացնում են այդ գործընթացները մակերեսի վրա: Ճիշտ է, սաստիկ կատակլիզմների, նոր մայրցամաքների վերելքի և ներկայիս մայրցամաքների վերագծման ժամանակաշրջանում ենթադրվում է հենց Տիտանների մասնակի մասնակցությունը։
Այստեղ հարկ է նշել նաև մեկ այլ կարևոր ֆիզիկական երևույթ՝ կապված մեր մոլորակի միջուկի կառուցվածքի և նրանում տեղի ունեցող գործընթացների հետ։ Սա Երկրի մագնիսական դաշտի առաջացումն է։
Մագնիսական դաշտը ձևավորվում է Երկրի միջուկի ներսում ուղեծրում գտնվող մասնիկների շարժման մեծ արագության արդյունքում, և կարելի է ասել, որ Երկրի արտաքին մագնիսական դաշտը մի տեսակ հոլոգրամ է, որը հստակ ցույց է տալիս մոլորակի միջուկում տեղի ունեցող ջերմամիջուկային գործընթացները։
Որքան հեռու է մագնիսական դաշտը տարածվում մոլորակի կենտրոնից, այնքան ավելի հազվադեպ է այն, մոլորակի ներսում՝ միջուկի մոտ, մեծության աստիճաններով ավելի ուժեղ է, իսկ հենց միջուկի ներսում՝ միաձույլ մագնիսական դաշտ:

Ջրածինը (H) շատ թեթև քիմիական տարր է, որի պարունակությունը Երկրի ընդերքում կազմում է 0,9%, իսկ ջրում՝ 11,19%։

Ջրածնի բնութագրերը

Թեթևությամբ գազերի մեջ առաջինն է։ Նորմալ պայմաններում այն ​​անհամ է, անգույն և բացարձակապես առանց հոտի։ Երբ այն մտնում է թերմոսֆերա, այն փոքր քաշի պատճառով թռչում է տիեզերք։

Ամբողջ տիեզերքում այն ​​ամենաբազմաթիվ քիմիական տարրն է (նյութերի ընդհանուր զանգվածի 75%-ը)։ Այնքան շատ, որ տիեզերքի շատ աստղեր ամբողջությամբ կազմված են դրանից: Օրինակ՝ Արևը։ Դրա հիմնական բաղադրիչը ջրածինն է։ Իսկ ջերմությունն ու լույսը էներգիայի արտազատման արդյունք են, երբ նյութի միջուկները միաձուլվում են: Նաև տիեզերքում կան նրա մոլեկուլների ամբողջ ամպեր՝ տարբեր չափերի, խտության և ջերմաստիճանի:

Ֆիզիկական հատկություններ

Բարձր ջերմաստիճանը և ճնշումը զգալիորեն փոխում են դրա որակները, բայց նորմալ պայմաններում դա.

Այն ունի բարձր ջերմային հաղորդունակություն՝ համեմատած այլ գազերի հետ,

Ոչ թունավոր և ջրում վատ լուծվող,

0,0899 գ/լ 0°C և 1 ատմ խտությամբ,

Հեղուկի է վերածվում -252,8°C ջերմաստիճանում

Դառնում է կոշտ -259,1°C-ի դեպքում,

Այրման տեսակարար ջերմություն 120.9.106 Ջ/կգ.

Հեղուկի կամ պինդի վերածվելու համար պահանջվում է բարձր ճնշում և շատ ցածր ջերմաստիճան։ Հեղուկ վիճակում այն ​​հեղուկ է և թեթև։

Քիմիական հատկություններ

Ճնշման տակ և սառչելիս (-252,87 աստիճան C) ջրածինը ձեռք է բերում հեղուկ վիճակ, որն իր քաշով ավելի թեթև է, քան ցանկացած անալոգային: Նրանում ավելի քիչ տեղ է զբաղեցնում, քան գազային վիճակում։

Տիպիկ ոչ մետաղ է։ Լաբորատորիաներում այն ​​արտադրվում է մետաղների (օրինակ՝ ցինկ կամ երկաթ) նոսր թթուների հետ փոխազդելու միջոցով։ Նորմալ պայմաններում այն ​​ոչ ակտիվ է և արձագանքում է միայն ակտիվ ոչ մետաղների հետ։ Ջրածինը կարող է առանձնացնել թթվածինը օքսիդներից և նվազեցնել մետաղները միացություններից: Այն և նրա խառնուրդները որոշակի տարրերի հետ ստեղծում են ջրածնային կապեր։

Գազը շատ լուծելի է էթանոլում և շատ մետաղներում, հատկապես պալադիումում։ Արծաթը չի լուծում այն: Ջրածինը կարող է օքսիդանալ թթվածնի կամ օդի մեջ այրման ժամանակ և հալոգենների հետ փոխազդեցության ժամանակ։

Երբ այն միանում է թթվածնի հետ, առաջանում է ջուր։ Եթե ​​ջերմաստիճանը նորմալ է, ապա ռեակցիան դանդաղ է ընթանում, եթե այն 550°C-ից բարձր է՝ պայթում է (վերածվում է պայթեցնող գազի)։

Բնության մեջ ջրածնի հայտնաբերում

Չնայած մեր մոլորակի վրա շատ ջրածին կա, այն հեշտ չէ գտնել իր մաքուր տեսքով: Քիչ բան կարելի է գտնել հրաբխային ժայթքման ժամանակ, նավթի արդյունահանման ժամանակ և որտեղ օրգանական նյութերը քայքայվում են:

Ընդհանուր քանակի կեսից ավելին ջրի հետ բաղադրության մեջ է։ Ներառված է նաև նավթի, տարբեր կավերի, դյուրավառ գազերի, կենդանիների և բույսերի կառուցվածքում (յուրաքանչյուր կենդանի բջջի առկայությունը ատոմների քանակով 50% է)։

Ջրածնի ցիկլը բնության մեջ

Ամեն տարի վիթխարի քանակությամբ (միլիարդավոր տոննա) բույսերի մնացորդները քայքայվում են ջրային մարմիններում և հողում, և այդ տարրալուծումը մթնոլորտ է արտազատում ջրածնի հսկայական զանգված: Այն նաև արտազատվում է բակտերիաների հետևանքով առաջացած ցանկացած խմորման, այրման ժամանակ և թթվածնի հետ միասին մասնակցում է ջրի ցիկլին։

Ջրածնի կիրառություններ

Տարրը ակտիվորեն օգտագործվում է մարդկության կողմից իր գործունեության մեջ, ուստի մենք սովորել ենք այն ձեռք բերել արդյունաբերական մասշտաբով.

Օդերեւութաբանություն, քիմիական արտադրություն;

Մարգարինի արտադրություն;

Որպես հրթիռային վառելիք (հեղուկ ջրածին);

Էլեկտրաէներգիայի արդյունաբերություն էլեկտրական գեներատորների հովացման համար;

Մետաղների եռակցում և կտրում.

Շատ ջրածին օգտագործվում է սինթետիկ բենզինի (անորակ վառելիքի որակը բարելավելու համար), ամոնիակի, քլորաջրածնի, սպիրտների և այլ նյութերի արտադրության մեջ։ Միջուկային էներգիան ակտիվորեն օգտագործում է իր իզոտոպները։

«Ջրածնի պերօքսիդ» դեղամիջոցը լայնորեն օգտագործվում է մետալուրգիայում, էլեկտրոնիկայի արդյունաբերության մեջ, ցանքածածկ և թղթի արտադրության մեջ, սպիտակեղենի և բամբակյա գործվածքների գունաթափման, մազերի ներկերի և կոսմետիկայի, պոլիմերների և բժշկության մեջ՝ վերքերի բուժման համար:

Այս գազի «պայթուցիկ» բնույթը կարող է դառնալ մահացու զենք՝ ջրածնային ռումբ։ Նրա պայթյունն ուղեկցվում է հսկայական քանակությամբ ռադիոակտիվ նյութերի արտանետմամբ և կործանարար է բոլոր կենդանի էակների համար։

Հեղուկ ջրածնի և մաշկի շփումը կարող է ուժեղ և ցավոտ ցրտահարության պատճառ դառնալ:

Մինչ այժմ, խոսելով ատոմային տեսության մասին, այն մասին, թե ինչպես են տարբեր կարգով միմյանց հետ կապված մի քանի տեսակի ատոմներից ստացվում բոլորովին տարբեր նյութեր, մենք երբեք «մանկական» հարց չենք տվել՝ որտեղի՞ց են առաջացել հենց ատոմները։ Ինչու՞ որոշ տարրերի ատոմները շատ են, իսկ մյուսներից շատ քիչ, և դրանք բաշխված են շատ անհավասար: Օրինակ՝ ընդամենը մեկ տարր (թթվածին) կազմում է երկրակեղեւի կեսը։ Երեք տարր (թթվածին, սիլիցիում և ալյումին) ընդհանուր առմամբ կազմում են արդեն 85%-ը, և եթե դրանց ավելացնենք երկաթ, կալիում, նատրիում, կալիում, մագնեզիում և տիտան, ապա մենք արդեն ստանում ենք երկրակեղևի 99,5%-ը։ Մի քանի տասնյակ այլ տարրերի մասնաբաժինը կազմում է ընդամենը 0,5%: Երկրի վրա ամենահազվագյուտ մետաղը ռենիումն է, իսկ ոսկին ու պլատինը այդքան էլ շատ չեն, ինչի պատճառով էլ դրանք այդքան թանկ են։ Ահա ևս մեկ օրինակ՝ երկրակեղևում կան մոտ հազար անգամ ավելի շատ երկաթի ատոմներ, քան պղնձի ատոմները, հազար անգամ ավելի շատ պղնձի ատոմներ, քան արծաթի ատոմները, և հարյուր անգամ ավելի շատ արծաթ, քան ռենիումը:
Արեգակի վրա տարրերի բաշխվածությունը բոլորովին այլ է՝ այնտեղ ամենաշատը ջրածինն է (70%) և հելիումը (28%), իսկ մնացած բոլոր տարրերը՝ ընդամենը 2%-ը։ դրա մեջ։ Ինչո՞ւ է այդպես։ Հին ժամանակներում և միջնադարում ատոմների ծագման մասին հարցեր չեն տրվել, քանի որ նրանք կարծում էին, որ դրանք միշտ գոյություն են ունեցել անփոփոխ ձևով և քանակով (և ըստ աստվածաշնչյան ավանդույթի՝ դրանք ստեղծվել են Աստծո կողմից ստեղծման մեկ օրում): . Եվ նույնիսկ երբ ատոմային տեսությունը հաղթեց, և քիմիան սկսեց արագ զարգանալ, և Դ.Ի. Մենդելեևը ստեղծեց իր հայտնի տարրերի համակարգը, ատոմների ծագման հարցը շարունակում էր անլուրջ համարվել: Իհարկե, երբեմն գիտնականներից մեկը քաջություն էր հավաքում և առաջարկում իր տեսությունը: Ինչպես արդեն ասվեց. 1815 թվականին Ուիլյամ Պրաուտն առաջարկեց, որ բոլոր տարրերը առաջացել են ամենաթեթև տարրի՝ ջրածնի ատոմներից։ Ինչպես գրել է Պրուտը, ջրածինը հին հույն փիլիսոփաների «առաջնային նյութն» է։ որը «խտացման» միջոցով տվել է մնացած բոլոր տարրերը։
20-րդ դարում աստղագետների և տեսական ֆիզիկոսների ջանքերով ստեղծվեց ատոմների ծագման գիտական ​​տեսություն, որն ընդհանուր առմամբ պատասխանում էր քիմիական տարրերի ծագման հարցին։ Շատ պարզեցված ձևով այս տեսությունն այսպիսի տեսք ունի. Սկզբում ամբողջ նյութը կենտրոնացված էր մի կետում՝ աներևակայելի բարձր խտությամբ (K)*"g/cm") և ջերմաստիճանով (1027 K): Այս թվերն այնքան մեծ են, որ դրանց անունները չկան։ Մոտ 10 միլիարդ տարի առաջ, այսպես կոչված, Մեծ պայթյունի արդյունքում այս գերխիտ և գերտաք կետը սկսեց արագորեն ընդլայնվել: Ֆիզիկոսները բավականին լավ պատկերացում ունեն, թե ինչպես են զարգացել իրադարձությունները պայթյունից 0,01 վայրկյան անց։ Նախկինում տեղի ունեցածի տեսությունը շատ ավելի քիչ լավ էր մշակվել, քանի որ այն ժամանակ գոյություն ունեցող նյութի խցանման մեջ այժմ հայտնի ֆիզիկական օրենքները վատ էին կատարվում (և որքան ավելի վաղ, այնքան ավելի վատ): Ավելին, այն հարցը, թե ինչ է տեղի ունեցել Մեծ պայթյունից առաջ, ըստ էության երբեք չի քննարկվել, քանի որ ժամանակն ինքնին այն ժամանակ գոյություն չուներ: Ի վերջո, եթե չկա նյութական աշխարհ, այսինքն՝ իրադարձություններ, ապա որտեղի՞ց է գալիս ժամանակը: Ո՞վ կամ ինչն է հետհաշվելու: Այսպիսով, նյութը սկսեց արագորեն բաժանվել և սառչել: Որքան ցածր է ջերմաստիճանը, այնքան մեծ է տարբեր կառուցվածքների ձևավորման հնարավորությունը (օրինակ, սենյակային ջերմաստիճանում կարող են գոյություն ունենալ միլիոնավոր տարբեր օրգանական միացություններ, +500 ° C-ում՝ ընդամենը մի քանիսը, և +1000 ° C-ից բարձր, հավանաբար օրգանական չկան։ նյութերը կարող են գոյություն ունենալ. բոլորը բարձր ջերմաստիճանի դեպքում բաժանվում են իրենց բաղադրիչ մասերի): Ըստ գիտնականների՝ պայթյունից 3 րոպե անց, երբ ջերմաստիճանն իջել է մինչև միլիարդ աստիճան, սկսվել է նուկլեոսինթեզի գործընթացը (այս բառը գալիս է լատինական միջուկից՝ «միջուկ» և հունարեն «սինթեզ»՝ «միացություն, համակցություն»)։ այսինքն՝ պրոտոնների և նեյտրոնների միացման գործընթացը տարբեր տարրերի միջուկներում: Բացի պրոտոններից՝ ջրածնի միջուկներից, առաջացել են նաև հելիումի միջուկներ. այս միջուկները դեռ չէին կարող էլեկտրոններ կցել և ագոմներ ձևավորել, քանի որ ջերմաստիճանը չափազանց բարձր էր: Նախնական Տիեզերքը բաղկացած էր ջրածնից (մոտ 75%) և հելիումից, հաջորդ ամենաառատ տարրից՝ լիթիումից (այն իր միջուկում ունի երեք պրոտոն)։ Այս կազմը չի փոխվել մոտավորապես 500 հազար տարի։ Տիեզերքը շարունակում էր ընդարձակվել, սառչել և գնալով ավելի հազվադեպ էր դառնում: Երբ ջերմաստիճանն իջավ մինչև +3000 °C, էլեկտրոնները կարողացան միավորվել միջուկների հետ, ինչը հանգեցրեց կայուն ջրածնի և հելիումի ատոմների ձևավորմանը։
Թվում է, թե Տիեզերքը, որը բաղկացած է ջրածնից և հելիումից, կշարունակի ընդարձակվել և սառչել մինչև անսահմանություն: Բայց այդ դեպքում կլինեն ոչ միայն այլ տարրեր, այլ նաև գալակտիկաներ, աստղեր, ինչպես նաև դու և ես: Տիեզերքի անսահման ընդլայնմանը հակադարձեցին համընդհանուր ձգողության ուժերը (ձգողականություն): Նյութի գրավիտացիոն սեղմումը հազվագյուտ Տիեզերքի տարբեր մասերում ուղեկցվում էր կրկնվող ուժեղ տաքացմամբ. սկսվեց աստղերի զանգվածային ձևավորման փուլը, որը տևեց մոտ 100 միլիոն տարի: Տիեզերքի այն շրջաններում, որոնք բաղկացած էին գազից և փոշուց, որտեղ ջերմաստիճանը հասնում էր 10 միլիոնի: աստիճաններով, հելիումի ջերմամիջուկային միաձուլման գործընթացը սկսվեց ջրածնի միջուկների միաձուլմամբ: Այս միջուկային ռեակցիաները ուղեկցվում էին հսկայական քանակությամբ էներգիայի արտազատմամբ, որը ճառագայթվում էր շրջակա տարածություն. այսպես լուսավորվեց նոր աստղը: քանի որ դրա մեջ բավականաչափ ջրածին կար, աստղի սեղմմանը գրավիտացիայի ազդեցության տակ հակազդեց ճառագայթումը, որը «ճնշվում էր ներսից»: Մեր Արևը նույնպես փայլում է ջրածնի «այրման» պատճառով: Այս գործընթացը շատ դանդաղ է ընթանում, քանի որ Երկու դրական լիցքավորված պրոտոնների մոտենալը կանխվում է Քուլիի վանման ուժով, ուստի մեր լուսատուը դեռ երկար տարիներ կյանք կունենա:
Երբ ջրածնային վառելիքի մատակարարումն ավարտվում է, հելիումի սինթեզը աստիճանաբար դադարում է, և դրա հետ մեկտեղ նաև մարում է հզոր ճառագայթումը։ Գրավիտացիոն ուժերը կրկին սեղմում են աստղը, ջերմաստիճանը բարձրանում է և հնարավոր է դառնում, որ հելիումի միջուկները միաձուլվեն միմյանց հետ՝ առաջացնելով ածխածնի միջուկներ (6 պրոտոն) և թթվածին (միջուկում 8 պրոտոն)։ Այս միջուկային գործընթացները ուղեկցվում են նաև էներգիայի արտանետմամբ։ Սակայն վաղ թե ուշ հելիումի պաշարները կսպառվեն։ Եվ հետո սկսվում է գրավիտացիոն ուժերի կողմից աստղի սեղմման երրորդ փուլը։ Եվ հետո ամեն ինչ կախված է աստղի զանգվածից այս փուլում: Եթե ​​զանգվածը շատ մեծ չէ (ինչպես մեր Արեգակը), ապա աստղի կծկման ժամանակ ջերմաստիճանի բարձրացման ազդեցությունը բավարար չի լինի ածխածնի և թթվածնի հետագա միջուկային միաձուլման ռեակցիաների մեջ մտնելու համար։ այդպիսի աստղը դառնում է այսպես կոչված սպիտակ թզուկ: Ավելի ծանր տարրեր «ստեղծվում են» աստղերի մեջ, որոնց աստղագետներն անվանում են կարմիր հսկաներ. նրանց զանգվածը մի քանի անգամ գերազանցում է Արեգակին: Այս աստղերում տեղի են ունենում ածխածնից և թթվածնից ավելի ծանր տարրերի սինթեզի ռեակցիաներ։ Ինչպես աստղագետները պատկերավոր կերպով ասում են, աստղերը միջուկային կրակներ են, որոնց մոխիրը ծանր քիմիական տարրեր են։
33
2- 1822
Աստղի կյանքի այս փուլում արձակված էներգիան մեծապես «փչում» է կարմիր հսկայի արտաքին շերտերը. եթե մեր Արեգակը դառնար այդպիսի աստղ։ Երկիրը կհայտնվեր այս հսկա գնդակի ներսում՝ ոչ այնքան հաճելի հեռանկար երկրի վրա ամեն ինչի համար: Աստղային քամի.
«շնչելով» կարմիր հսկաների մակերևույթից՝ արտաքին տարածություն է տանում այդ հսկաների կողմից սինթեզված քիմիական տարրերը, որոնք ձևավորում են միգամածություններ (դրանցից շատերը տեսանելի են աստղադիտակի միջոցով): Կարմիր հսկաներն ապրում են համեմատաբար կարճ կյանքով՝ հարյուրավոր անգամ ավելի քիչ, քան Արեգակը: Եթե ​​նման աստղի զանգվածը գերազանցում է Արեգակի զանգվածը 10 անգամ, ապա պայմաններ են առաջանում (միլիարդ աստիճանի կարգի ջերմաստիճան) տարրերի սինթեզի համար մինչև երկաթ։ Yalro երկաթը բոլոր միջուկներից ամենակայունն է: Սա նշանակում է, որ երկաթից ավելի թեթև տարրերի սինթեզի ռեակցիաները էներգիա են թողնում, մինչդեռ ավելի ծանր տարրերի սինթեզը էներգիա է պահանջում։ Էներգիայի ծախսման հետ տեղի են ունենում նաև երկաթի տարրալուծման ռեակցիաները ավելի թեթև տարրերի։ Հետևաբար, զարգացման «երկաթե» փուլին հասած աստղերում տեղի են ունենում դրամատիկ գործընթացներ՝ էներգիան ազատելու փոխարեն այն ներծծվում է, որն ուղեկցվում է ջերմաստիճանի արագ նվազմամբ և սեղմումով մինչև շատ փոքր ծավալ; Աստղագետներն այս գործընթացը կոչում են գրավիտացիոն փլուզում (լատիներեն collapsus բառից՝ «թուլացած, ընկած»; առանց պատճառի չէ, որ բժիշկները սա անվանում են արյան ճնշման հանկարծակի անկում, ինչը շատ վտանգավոր է մարդկանց համար): Գրավիտացիոն փլուզման ժամանակ գոյանում են հսկայական քանակությամբ նեյտրոններ, որոնք լիցքի բացակայության պատճառով հեշտությամբ ներթափանցում են գոյություն ունեցող բոլոր տարրերի միջուկները։ Նեյտրոններով գերհագեցած միջուկները ենթարկվում են հատուկ փոխակերպման (այն կոչվում է բետա քայքայում), որի ընթացքում նեյտրոնից առաջանում է պրոտոն; արդյունքում տվյալ տարրի միջուկից ստացվում է հաջորդ տարրը, որի միջուկում արդեն կա ևս մեկ պրոտոն։ Գիտնականները սովորել են վերարտադրել նման գործընթացները ցամաքային պայմաններում. Հայտնի օրինակ է պլուտոնիում-239 իզոտոպի սինթեզը, երբ բնական ուրանը (92 պրոտոն, 146 նեյտրոն) ճառագայթվում է նեյտրոններով, նրա միջուկը գրավում է մեկ նեյտրոն և ձևավորվում է արհեստական ​​նեպտունի տարրը (93 պրոտոն, 146 նեյտրոն): և դրանից շատ մահացու պլուտոնիում (94 պրոտոն, 145 նեյտրոն), որն օգտագործվում է ատոմային ռումբերում։ Աստղերում, որոնք ենթարկվում են գրավիտացիոն փլուզման, նեյտրոնների գրավման և հետագա բետա քայքայման արդյունքում, ձևավորվում են քիմիական տարրերի բոլոր հնարավոր իզոտոպների հարյուրավոր տարբեր միջուկներ: Աստղի փլուզումն ավարտվում է վիթխարի պայթյունով, որն ուղեկցվում է նյութի հսկայական զանգվածի արտանետումով արտաքին տարածություն. ձևավորվում է գերնոր աստղ: Արտանետվող նյութը, որը պարունակում է պարբերական համակարգի բոլոր տարրերը (և մեր մարմինը պարունակում է այդ նույն ատոմները), ցրվում է շուրջ 10000 կմ/վ արագությամբ: և մեռած աստղի նյութի մի փոքր մնացորդ սեղմվում է (փլուզվում) և ձևավորվում է գերխիտ նեյտրոնային աստղ կամ նույնիսկ սև խոռոչ: Երբեմն նման աստղերը բռնկվում են մեր երկնքում, և եթե բռնկումը տեղի է ունենում ոչ շատ հեռու, ապա գերնոր աստղը գերազանցում է բոլոր մյուս աստղերին պայծառությամբ: Եվ զարմանալի չէ. միլիարդ աստղ: Այս «նոր» աստղերից մեկը, ըստ չինական տարեգրությունների, բռնկվել է 1054 թվականին: Այժմ այս վայրում կա հայտնի ծովախեցգետնի միգամածությունը Ցուլ համաստեղության մեջ, իսկ դրա կենտրոնում կա արագ պտտվող (վայրկյանում 30 պտույտ): !) նեյտրոնային աստղ: Բարեբախտաբար (մեզ համար, և ոչ նոր տարրերի սինթեզի համար), այդպիսի աստղերը մինչ այժմ բռնկվել են միայն հեռավոր գալակտիկաներում...
Աստղերի «այրման» և գերնոր աստղերի պայթյունի հետևանքով տիեզերքում հայտնաբերվել են բազմաթիվ հայտնի քիմիական տարրեր։ Գերնոր աստղերի մնացորդները ընդլայնվող միգամածությունների տեսքով, «տաքացած» ռադիոակտիվ փոխակերպումներով, բախվում են միմյանց, խտանում են խիտ կազմավորումների, որոնցից նոր սերնդի աստղերը առաջանում են գրավիտացիոն ուժերի ազդեցության տակ։ Այս աստղերը (ներառյալ մեր Արևը) իրենց գոյության հենց սկզբից պարունակում են ծանր տարրերի խառնուրդ. նույն տարրերը պարունակվում են այս աստղերը շրջապատող գազային և փոշու ամպերում, որոնցից առաջանում են մոլորակները: Այսպիսով, այն տարրերը, որոնք կազմում են մեզ շրջապատող բոլոր իրերը, ներառյալ մեր մարմինը, ծնվել են մեծ տիեզերական գործընթացների արդյունքում...
Ինչու՞ որոշ տարրեր ձևավորվեցին շատ, իսկ մյուսները՝ քչերը: Պարզվում է, որ նուկլեոսինթեզի գործընթացում ամենայն հավանականությամբ գոյանալու են փոքր թվով նեյտրոններից և նեյտրոններից բաղկացած միջուկներ։ Ծանր միջուկները, «հեղեղված» պրոտոններով և նեյտրոններով, ավելի քիչ կայուն են և Տիեզերքում դրանք ավելի քիչ են: Գոյություն ունի ընդհանուր կանոն՝ որքան մեծ է միջուկի լիցքը, այնքան ավելի ծանր է այն, այնքան քիչ են այդպիսի միջուկները Տիեզերքում: Այնուամենայնիվ, այս կանոնը միշտ չէ, որ պահպանվում է: Օրինակ՝ երկրակեղևում կան լիթիումի (3 պրոտոն, 3 նեյտրոն), բորի (5 պրոտոն և 5 կամ բ նեյտրոն) թեթեւ միջուկներ։ Ենթադրվում է, որ այդ միջուկները մի շարք պատճառներով չեն կարող գոյանալ աստղերի խորքերում, և տիեզերական ճառագայթների ազդեցությամբ նրանք «բաժանվում են» միջաստղային տարածության մեջ կուտակված ավելի ծանր միջուկներից։ Այսպիսով, Երկրի վրա տարբեր տարրերի հարաբերակցությունը տիեզերքում տեղի ունեցած բուռն գործընթացների արձագանքն է, որոնք տեղի են ունեցել միլիարդավոր տարիներ առաջ՝ Տիեզերքի զարգացման հետագա փուլերում: