Инерция

Всемирное и взаимное тяготение (дальнодействие) и инерция
это одно и то же свойство Материи, которое в разных условиях проявляется или как инерция или как - тяготение.
Поскольку - тяготение результат взаимодействия атомов водорода Н0 (не путать  с молекулой водорода)
то "механизм" дальнодействия - заключен в самом теле.
Понять этот механизм,или источник тяготения и инерции, нам и предстоит в этом разделе.
Но вначале о Материи...

Как был открыт закон периодичности свойств химических элементов

Январь 20th, 2017 djordjik
Просмотров: 1 825 Таблица Менделеева

В истории человеческих знаний немало подвигов. Но очень немногие из них можно сопоставить с тем, что было сделано Дмитрием Ивановичем Мен­делеевым. Величие научного подвига Менделеева не только не стирается временем, но продолжает расти. И никто не может сказать, будет ли когда-нибудь исчерпано до конца все содержание одного из величайших в науке обобщений — периодического закона Менделеева.

История строго и придирчиво отбирает и сорти­рует всё, что найдено и создано человеком. Пора­зительная, ставшая привычной четкость таблицы Менделеева наших дней скрывает от нас гигантскую работу учёного по осознанию всего, что было известно до него о превращениях вещества, работу, благодаря которой стала осуществимой великая интуитивная догадка о существовании нового зако­на — закона периодичности свойств химических элементов.

Законы природы, открытые человеком, различны по объему познанного и по тому, в каких областях познания мира они действенны. Их трудно сравнивать между собой. Но законы сравнимы по самому главному — по возможности предсказания нового, предвидения неизвестного. Периодический закон в этом отношении не имеет равных в истории науки. Менделеев указал путь направленного поиска в хи­мии будущего. Многие ученые, основываясь на перио­дическом законе, предсказывали и описывали не­известные химические элементы и их свойства.

История химии не знает подобного триумфа. Открыт новый закон природы. Вместо разрозненных, не связанных между собой веществ перед наукой встала единая стройная система, объединившая в одно целое все химические элементы. Но Менде­леев поставил перед наукой еще более грандиозную задачу: объяснить взаимную связь между всеми элементами, между их физическими и химически­ми свойствами.Менделеев

Закон Менделеева оказал огромное влияние на развитие знаний о строении атома, о природе ве­щества. В свою очередь, успехи атомной физики, появление новых методов исследования, развитие квантовой механики расширили и углубили сущ­ность периодического закона и периодической сис­темы элементов.

Открытие закона периодичности — величайшая веха в развитии химии. Историки науки часто вы­деляют два периода в этом развитии: до закона и после закона.

 Что было накануне открытия?

Было известно 63 химических элемента. Далеко не все свойства этих элементов были достаточно изучены, даже атом­ные веса некоторых были определены неправильно или неточно. Много это или мало — 63 элемента? Если вспомнить, что сейчас мы знаем 118 элементов (на 2016 г.), то, конечно, маловато. Но вполне достаточно, чтобы можно было подметить закономерность изменения их свойств. При 30 или 40 известных химических элементах едва ли удалось что-либо открыть. Ну­жен был определенный минимум открытых элементов. Вот почему мы вправе охарактеризовать менде­леевское открытие как своевременное.

Но разве до Менделеева не пытались ученые подчинить все известные элементы определенному порядку, классифицировать их, свести в систему?

Многие пытались. Сказать, что их попытки были бесполезными, нельзя: какие-то крупицы истины они содержали. Например, в 1829 г. немецкий химик И. Дёберейнер сгруппировал элементы со сходными химическими свойствами по тройкам: литий, натрий, калий; хлор, бром, йод и т. д. Он назвал эти группы триадами. Позже совокупности таких элементов стали именовать естествен­ными группами.

В 1849 г. классификацией элементов заинтересовался видный русский химик Г.И. Гесс. В учеб­нике «Основания чистой химии» он описывал четыре группы элементов-неметаллов с похожими химическими свойствами: Классификация химических элементов Г.И. Гессом

Гесс писал: «Эта классификация еще очень дале­ка от того, чтобы быть естественной, но она все-таки соединяет элементы и группы весьма сходные, и с расширением наших сведений она может усовершенствоваться».

Одну из попыток классификации сделал в 1862 г. француз А. Бегье де Шанкуртуа. Систему элементов он представлял в виде спиральной линии на поверхности цилиндра. На каждом витке по 16 элементов. Сходные элементы располагались друг под другом на образующей цилиндра. Но никто из ученых не обратил внимания на работу де Шанкуртуа.

Английский химик А. Ньюлендс в 1866 г. предложил так называемый закон октав. Он считал, что всё в мире подчиняется общей гармонии. И в химии и в музыке она должна быть единой. Поэтому свойства химических элементов, расположенные по возрастанию атомного веса, должны повторяться через каждые семь элементов, так же как и в музыкальной гамме сходные ноты чередуются в октаве через каждые семь нот. По закону октав однако, оказывались сходными такие совершение различные элементы, как углерод и ртуть.

Когда Ньюлендс доложил о своей работе на заседании Лондонского химического общества, один из присутствующих не без сарказма спросил: не пробовал ли уважаемый докладчик расположить элементы в алфавитном порядке и не обнаружил ли он при этом какую-нибудь закономерность?

Ближе других к истине оказались, пожалуй, английский ученый В. Одлинг и немецкий Л. Мейер. Так, в 1864 г. Л. Мейер предложил таблицу в которой все известные химические элементы были разбиты на шесть групп, согласно их валентности. По внешнему виду таблица Мейера была немного похожа на будущую менделеевскую. Но ни она, ни все другие предшествующие классификации не содержали главного: они не отражали общей, фундаментальной закономерности изменения свойств элементов. Они создавали лишь видимость порядка в их мире. Тот же недостаток был присущ и таблицам Одлинга.

Предшественники Менделеева, подметившие частные проявления великой закономерности в мире химических элементов, по разным причинам не смогли подняться до великого обобщения и осознать существование в мире фундаментального закона. Почему же именно Дмитрию Ивановичу Мен­делееву удалось открыть периодический закон? И как было сделано это открытие?

«Опыт системы элементов…»

17 февраля (по старому стилю) 1869 г., собираясь в дорогу, профессор Петербургского университета Дмитрий Иванович Менделеев на обороте письма, в котором его просили приехать и помочь производству, сделал первый набросок таблицы химических элементов. В этой таблице он расположил элементы в порядке возрастания их атомных весов и проследил периодическую повто­ряемость их свойств.

В тот день Менделеев отложил свою поездку. Он написал на отдельных карточках все известные тогда элементы с их важнейшими химическими и физическими свойствами. Располагая эти карточки в различном порядке, сообразуясь с атомными весами элементов, с их свойствами и со свойствами их соединений, Менделеев составил первый вариант системы химических элементов. Он назвал его «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». 1 марта 1869 г. Менделеев разослал многим русским и иностранным ученым отпечатанный в виде таблички «Опыт системы…».

Первая таблица еще очень несовершенна, она да­лека от современного вида периодической системы. Но эта таблица оказалась первой графической иллюстрацией открытой Менделеевым закономерности: «Элементы, расположенные по величинам их атомного веса, представляют явственную периодичность свойств». Эти слова взяты из статьи Менделеева «Соотношение свойств с атомным весом элементов». Она явилась итогом размышлений Менделеева в ходе работы над «Опытом системы…».

Менделеев в этой статье ни разу прямо не употребляет термин «периодический закон». Как всякий великий ученый, он был скромен и осторожен в конечных выводах. То, что он действительно открыл фундаментальный закон природы, ему было ясно с самого начала. Но чтобы обнаруженная закономерность могла называться законом и была признана другими учеными как закон, для этого, чувствовал Менделеев, надо было еще много работать. И два с половиной года — вплоть до декабря 1871 г. он занимался разработкой своего открытия.

Первое сообщение об открытии было сделано 6 марта 1869 г. на заседании Русского химического общества. Менделеева на этом заседании не было. Вместо отсутствовавшего автора его доклад прочитал химик Н.А. Меншуткин. В протоколах Русского химического общества появилась сухая запись о собрании 6 марта 1869 г.: «Н. Меншуткин сообщает от имени Д. Менделеева «Опыт системы элементов, основанной на их атомном весе и химическом сходстве». За отсутствием Д. Менделеева обсуждение этого вопроса отложено до следующего заседания».

Этот сухой канцелярский протокол стал историческим документом огромной важности, свидетельством о первом знакомстве человечества с новым законом природы. Но многие ученые, современники Менделеева, впервые услышавшие и узнавшие об этой системе элементов, не смогли её сразу понять.

В чем заключался решающий шаг?

Менделеев видел три обстоятельства, которые, по его мнению, способствовали открытию периодического закона:

во-первых, были более или менее точно определены величины атомных весов большинства известных химических элементов;

во-вторых, появилось четкое понятие о группах сходных по химическим свойствам элементов (есте­ственных группах);

в-третьих, к 1869 г. была изучена химия мно­гих редких элементов, без знания которой трудно было бы прийти к какому-либо обобщению.

Наконец, решающий шаг к открытию закона заключался в том, что Менделеев сопоставил между собой все элементы по величине атомных весов. Предшественники же Менделеева сравнивали эле­менты, сходные между собой, т. е. элементы естест­венных групп. Эти группы оказывались не связан­ными. Менделеев логично объединил их в структуре своей таблицы.

Как же был открыт периодический закон?

Иногда среди историков науки вспыхивает спор: что раньше родилось в сознании Менделеева — периодический закон или периодическая система элементов?

По нашему мнению, этот спор беспредметен. Система элементов — это закономерность, выражен­ная в виде таблицы. Но чтобы уловить смысл закона, нужно было прежде всего свести все известные химические элементы в определенную систему, т. е. в таблицу. Поэтому никак нельзя разрывать систему и закон.

Вот как сам Менделеев охарактеризовал течение творческого процесса, который представляет собой открытие периодического закона: «…невольно за­родилась мысль о том, что между массой и хими­ческими свойствами необходимо должна быть связь. А так как масса вещества, хотя и не абсолютная, а лишь относительная, выражается окончательно в виде весов атомов, то надо искать функциональ­ное соответствие между индивидуальными свойст­вами элементов и их атомными весами. Искать же что-либо, хотя бы грибы или какую-нибудь зависимость, нельзя иначе, как смотря и пробуя. Вот я и стал подбирать, написав на отдельных карточках элементы с их атомными весами и коренными свой­ствами, сходные элементы и близкие атомные веса, что быстро и привело к тому заключению, что свойства элементов стоят в периодической зависимости от их атомного веса, причем, сомневаясь во многих неясностях, я ни минуты не сомневался в общности сделанного вывода, так как случайность допустить было невозможно».

Казалось бы, всё обстояло довольно просто. И в самом деле нет ничего особенного в том,   чтобы, написав на карточках символы элементов, их атомные веса и важнейшие (коренные) свойства, расположить их по порядку. Как именно? Самый очевидный способ – расположить все элементы в ряд по возрастанию атомных весов, начиная с самого лёгкого – водорода. Подметить же закономерность в изменении свойств правильно расположенных элементов, должно быть, не так уж трудно. Ведь эти свойства во времена Менделеева были более или менее хорошо известны.

В чём же заслуга Менделеева? Давайте условимся на некоторое время забыть всё, что вам уже известно о химии, всё, что вы успели узнать в школе о периодической системе, вообразим, что вы пере­неслись в середину XIX века и можете знать только то, что знали современники Менделеева. Попытать­ся проникнуть в творческую лабораторию ученого, разобраться в том, как его мысль постепенно под­ходила к открытию, — дело чрезвычайно трудное, а иногда и вовсе не возможное. Нам, однако, повезло: на помощь пришел сам Менделеев, рассказавший, что он начал с комбинирования кар­точек. Вот мы и попробуем шаг за шагом пройти по пути, которым шел великий ученый. Не ручаем­ся за точность картины, но дело обстояло примерно так…

Самая первая таблица периодической системы Д.И. Менделеева

Самая первая таблица периодической системы Д.И. Менделеева

«Первые мысли о периодичности, — писал Д.И. Менделеев, — вложены мною в листок, который 1 марта 1869 г. был послан мною многим ученым». Это самая первая таблица периодической системы элементов. Замечательно то, что в ней уже были оставлены и отмечены знаком вопроса пустые места.

Посмотрим, в какой последовательности распола­гались элементы по величине их атомных весов.

Наименьший атомный вес у водорода (Н), он равен 1. Следующий по порядку был в то время литий (Li). Его атомный вес около 7. А вот какой элемент должен быть следующим — на сей счет единого мнения не существовало. Дело в том, что точно не была известна формула окиси бериллия. Одни ученые считали, что она записывается как ВеО, другие — как Ве2О3. Но в первом случае атом­ный вес бериллия должен был равняться (округ­лённо) 9, а во втором — 14. Поэтому место элемента в ряду оказывалось неопределённым. Если оставить пока Ве в покое, то дальнейшее расположение эле­ментов должно быть таким:

В(11)  С(12)  N(14)  O(16)  F(19)  Na(23)  Mg(24)  Al(27)  Si(28)  P(31)  S(32)  Cl(35)

Атомные веса здесь округлены до целых чисел.Таблица Менделеева

А как расположил Менделеев свои карточки с элементами? Конечно, на первой карточке у Менде­леева также было написано название, атомный вес и свойства водорода.

Вторую карточку с атомным весом и свойствами металла лития он поместил под карточкой водорода. На третье место рядом с литием Менделеев положил карточку, на которой было написано: Ве(9), а не Ве(14).

И это был смелый шаг, потому что из нескольких значений атомных весов бериллия Менделеев выбрал одно, вполне определенное. Почему он сделал именно так? Да потому, что он принял во внима­ние особенности химических свойств бериллия: они представляли плавный переход от свойств лития к свойствам бора.

Карточку бора Менделеев поместил на четвертое место. Пятое место занял углерод. На шестом месте — азот, далее следовали кислород и фтор. Девятая карточка, принадлежащая металлу натрию, была помещена под второй, на которой были написаны химические характеристики металла лития.

По порядку следующее место занял магний, за ним — алюминий. Под углеродом оказался крем­ний, под кислородом — сера, под фтором — хлор.

Вот так Менделеев расположил свои карточки с названиями и свойствами элементов в начале своей таблицы:Таблица Менделеева

Итак, в вертикальных рядах оказались химически сходные элементы. Металл литий похож на металл натрий: оба мягкие, легкие, режутся ножом, бурно реагируют с водой, образуя щелочи. Бериллий и магний схожи друг с другом. У фтора много общего с хлором — они образуют с металлами очень похожие соединения. И каждый химик знает, что свойства кислорода и серы сходны между собой.

При таком расположении совершенно четко проявилась периодичность свойств у элементов. В двух первых коротких периодах менделеевской таблицы правильно чередуются элементы с ана­логичными свойствами.

Как же все-таки эти периоды были построены Менделеевым?

Пожалуй, он был не совсем прав, когда утверждал, что расположил элементы по их атомному весу.

Если бы ученый действительно расположил их по возрастанию тех атомных весов, которые были известны науке в то время, то никакого периодического закона обнаружить было бы невозможно даже в первых рядах таблицы. Скорее наоборот, Менделеев установил на основании периодического закона правильный атомный вес бериллия.

Позднейшие исследования подтвердили это предсказание.

Если исходить из атомных весов, известных в середине XIX в., то продолжение ряда элементов идущих за хлором, надо было бы построить так:Таблица Менделеева

Тайна пустого места

Но, продолжая построение своей таблицы, Менделеев разместил карточки совсем не так. Под карточкой натрия была помещена карточка с очень похожим на натрий калием, и калий стал началом нового ряда. Под магнием оказался сходный с ним кальций.

Следующим в порядке возрастания атомного ве­са должен был бы идти ванадий, но его карточка пока отложена в сторону, а вместо неё рядом с каль­цием Менделеев кладет пустую (!) карточку. С точки зрения химика того времени это непонятный и ничем не оправданный поступок.

Можно было ждать, что вслед за пустой карточкой будет положена карточка ванадия. Но вместо ванадия на следующем месте оказывается титан, у которого Менделеев осмеливается, не проводя сам никаких исследований, вопреки всему, что известно о титане всем химикам во всем мире, изменить его атомный вес с 52 на 48 (!). После чего, наконец, за титаном следует карточка ванадия, и только за ней идут карточки хрома и марганца.

Как же все-таки располагал свои карточки Мен­делеев? Ведь и в этом ряду таблицы он разместил элементы вопреки возрастанию известных в то время атомных весов.

Прежде чем поместить карточку титана в табли­цу, Менделеев, по существу, предсказал истинное значение его атомного веса, так же как это он сделал и для бериллия.

Этот период в таблице Менделеева длинный. За марганцем идут железо (Fе) — 56, кобальт (Со) — 59, никель (Ni) — 59, далее медь (Сu) — 63, цинк (Zn) — 65. Но вслед за цинком ученый снова оставил в своей таблице подряд два пустых места.

Далее следовали карточки с хорошо известными элементами — мышьяком, селеном и бромом, завер­шающим длинный период. При этом карточки мышьяка, селена и брома оказались лежащими под карточками сходных с ними элементов конца преды­дущего короткого периода, т. е. элементов фосфо­ра, серы и хлора.Таблица Менделеева

Из того, что мы разобрали, совершенно очевидно, что всё обстояло далеко не так просто, как расска­зывал об этом сам Менделеев. Одних только фактов, которые были известны химикам до Менделеева, как бы их ни комбинировать, было недостаточно, чтобы открыть один из величайших законов природы — периодический закон.

Если расположить элементы, известные к 1869 г., по возрастанию значений их атомных весов, не исправляя, казалось бы произвольно, атомных весов у отдельных элементов и не оставляя пустых мест, то обнаружить существование периодической зако­номерности было бы очень трудно.

Нужно было не только знать накопленный в тече­ние многих веков химический опыт. Нужно было обладать тонкой интуицией, а также научной сме­лостью, чтобы, осознав периодическую закономер­ность, исправлять старое и предсказывать новое.

Великое предсказание

Что же означают пустые места в таблице Менделеева?

Может быть, это пробелы в природе, и потому химики не нашли элементы для пустых клеток таблицы? Или это пробелы в человеческом знании о природе? Существует ли, например, в природе эле­мент, атомный вес которого больше, чем у кальция, и меньше, чем у титана, и в то же время похожий химическими свойствами на бор и алюминий?

У Менделеева сомнений не было. Каждое место и таблице соответствует определенному химическому элементу, который должен обязательно существовать.

Места, на которых были расположены карточки с названиями элементов, клетки в периодической таблице, где вписаны символы элементов и их атомные веса, для учёного были полны глубочайшего содержания: они определяли природу каждого эле­мента, его физические и химические свойства и свойства его соединений.

В 1871 г. в журнале Русского химического об­щества появилась большая статья Менделеева. Она называлась «Естественная система элементов и применение её к указанию свойств неоткрытых эле­ментов». Вряд ли в мировой научной литературе когда-либо была опубликована статья, похожая на эту! В ней Менделеев описал три никем и никогда в мире не виданных химических элемента, причём описал так обстоятельно, как не смог бы это сделать иной исследователь, державший в руках их соедине­ния и посвятивший долгие годы изучению их в лабо­ратории.

«Решаюсь сделать это ради того, чтобы хотя со временем, когда будет открыто одно из этих пред­сказываемых мною тел, иметь возможность оконча­тельно увериться самому и уверить других химиков в справедливости тех предложений, которые лежат в основании предполагаемой мною системы»,- пи­сал в этой статье Менделеев.

Каким же путем периодический закон дает воз­можность описывать неведомое? Каким образом место в таблице определяет свойства элемента? Лучше всего это можно понять, если попытаться, по примеру Менделеева, сравнить свойства элемента пустой клетки со свойствами его соседей. Выделим из таблицы ту часть, которая включает пустые места и окружающие их элементы.

Пустая клетка между кальцием и титаном находится в начале четвёртого периода. А две пустые клетки, расположенные рядом между цинком (Zn) и мышьяком (As), находятся в конце этого периода.

Гипотетический (предполагаемый) элемент, который должен был заменять первое пустое место, Менделеев назвал экаборм. В таблице он следует за кальцием. Тот элемент, который должен занять пустое место около цинка, Менделеев назвал экаалюминием, а соседний с ним – экасилицием.

Пустое место экабора находится между кальцием (атомный вес 40) и титаном (атомный вес 48). Следовательно, атомный вес экабора должен быть близким к среднему значению 44.

С кислородом он должен давать окись, аналогичную по формуле окисям бора и алюминия: Х2О3. Экабор должен быть легким металлом: ведь он стоит между двумя легкими металлами — кальцием и титаном. Относительная плотность соседей экабора по ряду позволяет определить и его относительную плотность. Для кальция она равна 1.5, для титана 4.5. Поэтому относительная плотность экабора должна быть приблизительно равна 3.

У экабора должны быть бесцветные соли, потому что соседи образуют бесцветные соединения. Металл не летуч, так как не летучи его соседи. Основные свойства его будут слабыми, поскольку основные свойства окиси титана слабы. Вот таким путем и можно предсказать химические свойства нового, и никем не известного и никем не виданного элемента.

Попробуем описать и еще один элемент, пустое место которого находится рядом с цинком,- экаалюминий.

Между цинком и мышьяком Менделеев оставил два пустых места. Атомный вес мышьяка — 75, цинка — 65. Нетрудно сообразить, что экаалюминий должен обладать атомным весом около 70. Он помещается в третьем столбце рядом с металлом цинком; в этом столбце находится алюминий — тоже металл; и экаалюминий должен быть на него похожим. Значит, экаалюминий будет тоже металлом.

Плотность его мы определили бы по известной плотности ближайших соседей, учитывая лишь, что рядом с экаалюминием есть еще одно пустое место — экасилиций. Относительная плотность экаалюминия должна быть близка к 6.

Соединения алюминия с хлором обладают при высокой температуре летучестью, и хлористое соединение экаалюминия должно быть также летучим.

Вот такими словами Менделеев заканчивает описание свойств экаалюминия: «Можно надеяться, что он будет открыт спектральным исследованием, подобно тому как открыты следующие за ним индий и таллий…».

Таким образом, Д.И. Менделеев не только описал неведомое, но и предсказал, как оно будет познано.

Краткая хроника важнейших событий после открытия Великого закона

Вот как развивались события в течение двух с половиной лет после открытия закона:

В сентябре 1869 г. Д.И. Менделеев показал, что атомные объёмы простых веществ находятся в периодической зависимости от атомных весов, а в октябре обнаружил такую же зависимость для высшей валентности элементов в солеобразующих окислах.

Летом 1870 г. Менделеев счёл необходимым изменить неправильно определённые атомные веса индия, церия, иттрия, тория и урана и в связи с этим изменил размещение этих элементов в периодической системе. Так, уран оказался самым последним элементом в естественном ряду, самым тяжелым по величине атомного веса.

11 декабря 1870 г. Менделеев закончил статью «Естественная система элементов и применение её к указанию свойств некоторых элементов». Он впервые назвал свою систему естественной и впервые же употребил понятие «закон периодичности». В апреле 1871 г. Менделеев впервые назвал систему периодической: «… было бы правильнее назвать мою систему периодической, потому что она вытекает из периодического закона…». В июле 1871 г. Менделеев завершил работу над своей главной статьёй, посвящённой Великому закону. Она называлась  «Периодическая законность химических элементов». Спустя много лет Менделеев так охарактеризовал её: «Это лучший свод моих взглядов и соображений о периодичности элементов…».

Здесь Менделеев впервые привёл каноническую формулировку периодического закона, просуществовавшую до его физического обоснования: «Свойства элементов, а потому и свойства образуемых им простых и сложных тел, стоят в периодической зависимости от их атомного веса».

Естественная система элементов Д.Э. Менделеева (1871 г.)

Естественная система элементов Д.Э. Менделеева (1871 г.)

Эта таблица была помещена Менделеевым в одном из первых изданий его учебника «Основы химии» (1871 г.). В ней ещё очень много пустых мест. Ещё не открыты геллий, скандий и германий; отсутствует нулевая группа.

В таблице оставлены места для неоткрытых аналогов марганца, йода, теллура, цезия, бария, тантала. Много прочерков соответствует предполагаемым редкоземельным элементам (между барием и танталом).

Большинство предсказанных Менделеевым элементов было обнаружено в действительности. Обратите внимание, как много общего у этой таблицы с современным изображением периодической системы.

Как оправдались предсказания Менделеева

Не прошло и шести лет, как весь мир облетело известие: в 1875 г. молодой французский ученый-спектроскопист П. Лекок де Буабодран выделил из минерала, добытого в Пиренейских горах, новый элемент. Буабодрана навела на след слабая фиолетовая линия в спектре минерала, которую нельзя было приписать ни одному из известных химических элементов. В честь своей родины, которая в древности называлась Галлией, Буабодран назвал новый элемент галлием. Галлий — очень редкий металл, Буабодрану стоило большого труда добыть его в количестве немногим больше булавочной головки. Но Буабодран оказался большим искусником. Он ухитрился с этой крупинкой проделать много интересных опытов и подробно описал плотность галлия, температуру плавления, соединение с кислородом, и даже соли.

Каково же было удивление Буабодрана, когд через Парижскую академию наук он получил письмо с русской маркой, в котором сообщалось: в описании свойств галлия всё верно, за исключением плотности: галлий тяжелее воды не в 4.7 раза, как утверждал Буабодран, а в 5.9 раза.

Неужели кто-то другой открыл галлий раньше? Буабодран заново определил плотность галлия, подвергнув металл более тщательной очистке. И оказалось, что он ошибся, а автор письма — это был, конечно, Менделеев, который и не видел галлия, — прав: относительная плотность галлия не 4.7 а 5.9.

Ещё через четыре года, в 1879 г. шведский химик Л. Нильсон нашел новый элемент в редком минерале гадолините. Его назвали скандием. Когда же были изучены его свойства, стало совершенно очевидно, что это не что иное, как давно известный, по предсказаниям Менделеева, экабор.

А через 16 лет после предсказания Менделеева немецкий химик К. Винклер открыл новый элемент (1886 г.) и назвал его германием.

На этот раз Менделееву не пришлось самому указывать, что и этот вновь открытый элемент был им предсказан ранее. Винклер отметил, что германий полностью соответствует экасилицию Менделеева. Винклер писал в своей работе: «Едва ли можно найти иное более поразительное доказательство справедливости учения о периодичности, как во вновь открытом элементе. Это не просто подтвержде­ние смелой теории, здесь мы видим очевидное рас­ширение химического кругозора, мощный шаг в области познания».

Винклер не искал германия по приметам, опубликованным Менделеевым. Он наткнулся на него случайно. Получалось так, что еще не открытые хи­мические элементы как бы взяты на учет: их столь­ко, сколько пустующих клеток в периодической таблице Менделеева. Приметы каждого из них более или менее известны. И даже можно предсказать заранее, в каких минералах нужно их искать, какими химическими способами следует извлекать эти элементы из минералов, в которых они скрываются.Таблица Менделеева

Существование в природе более десяти новых, не известных никому элементов предсказал сам Менде­леев. Для десятка элементов он предсказал правильные атомные веса. Все последующие поиски новых элементов в природе велись исследователями при помощи периодического закона и периодической системы. Они не только помогали ученым в поисках истины, но и способствовали исправлению ошибок и заблуждений в науке.

Блестяще оправдались предсказания Менделеева — открыты три новых элемента: галлий, скандий, германий. Разрешилась долго мучившая ученых загадка бериллия. Атомный вес его был наконец точно определен, и место элемента рядом с литием подтвердилось раз и навсегда. К 90-м годам XIX века, по словам Менделеева, «периодическая законность упрочилась». В учебники по химии в разных странах уже без сомнений стали включать менделеевскую периодическую систему.


Теперь, когда Вам  уже знаете причину по которой тела тянутся друг к другу всеми своими атомами(и только ими), вполне доступно пониманию и механизм образования инерции при воздействии на тело - внешней силы.
Внешняя сила - для планет звезд,и ИСЗ всегда является  хорошо известная Вам  сила.
 сила тяжести.
Привожу современное популярное пояснение роли инерции в небесной механике:

Орбита спутника представляет собой хрупкий баланс между инерцией и гравитацией. Сила тяжести непрерывно притягивает спутник к Земле, в то время как инерция спутника стремится поддерживать его движение прямолинейным. Если бы не было силы тяжести, инерция спутника отправила бы его прямо с земной орбиты в открытый космос. Однако в каждой точке орбиты сила тяжести держит спутник на привязи.

Чтобы достичь равновесия между инерцией и силой тяжести, спутник должен иметь строго определенную скорость. Если он летит слишком быстро, инерция преодолевает силу тяжести и спутник покидает орбиту. (Вычисление так называемой второй космической скорости, позволяющей спутнику покидать околоземную орбиту, играет важную роль в запуске межпланетных космических станций.) Если спутник движется слишком медленно, сила тяжести победит в борьбе с инерцией и спутник упадет на Землю. Именно это случилось в 1979 году, когда американская орбитальная станция Скайлэб начала снижаться в результате растущего сопротивления верхних слоев земной атмосферы. Попав в железные клещи гравитации, станция вскоре упала на Землю.

Скорость и расстояние

Поскольку земное притяжение ослабевает с расстоянием, скорость, необходимая для удержания спутника на орбите, изменяется с высотой над уровнем моря. Инженеры могут вычислять, как быстро и как высоко спутник должен вращаться на орбите. Например, геостационарный спутник, расположенный всегда над одной и той же точкой земной поверхности, должен совершать один виток за 24 часа (что соответствует времени одного оборота Земли вокруг своей оси) на высоте 357 километров.

Сила тяжести и инерция

Балансирование спутника между силой тяжести и инерцией может быть показано: вращением груза на привязанной к нему веревке. Инерция груза стремится переместить его подальше от центра вращения, в то время как натяжение веревки, выполняющее роль гравитации, удерживает груз на круговой орбите. Если веревку перерезать, груз улетит по прямолинейной траектории перпендикулярно радиусу своей орбиты.


Атомарный водород

Отправлено 16 янв. 2020 г., 01:00 пользователем Gravio   [ обновлено 16 янв. 2020 г., 01:36 ]

Атомарный водород это

Горелка для атомарного водорода

Рис. 59. Горелка для атомарного водорода

Если к раствору хлорного железа FеCl3 прибавить соляной кислоты и бросить в раствор кусочек цинка, то выделяющийся атомарный водород быстро превращает хлорное железо в хлористое FeCl2, о чем можно судить по переходу желтой окраски раствора в зеленую, свойственную хлористому железу:

FeCl3 + Н = FeCl2 + НСl

При пропускании через раствор FeCl3 газообразного водорода, например из газометра, эта реакция не происходит. Можно предположить, что специфическая активность, проявляемая водородом в данном случае, обусловлена тем, что водород реагирует с хлорным железом «в момент выделения» из химического соединения, когда его атомы еще не успели соединиться в молекулы.

Это предположение, высказанное еще в прошлом столетии, косвенно подтвердилось, когда удалось получить в свободном состоянии так называемый атомарный водород, т. е. водород, состоящий не из молекул Н2а из отдельных атомов, и изучить его реакционную способность.

При высокой температуре молекулы водорода диссоциируют на атомы:

H2 ⇄ 2H

Осуществить эту реакцию можно, например, накаливая током вольфрамовую проволочку в атмосфере сильно разреженного водорода. Реакция обратима, и чем выше температура, тем сильнее равновесие сдвинуто вправо. При 2000° количество диссоциировавших молекул составляет еще только 0,1%, при 3000° — 9%, при 4000° — 62,5%, при 5000° — 94,7%, т. е. диссоциация является почти полной.

Атомарный водород получается также при действии тихого электрического разряда на обыкновенный водород, находящийся под давлением около 0,5 мм. Образующиеся в этих условиях атомы водорода не сразу соединяются обратно в молекулы, что дает возможность изучить их химические свойства. Атомарный водород уже при обыкновенной температуре восстанавливает многие окислы металлов, непосредственно соединяется с серой, азотом и фосфором; с кислородом он образует перекись водорода.

При разложении водорода на атомы поглощается большое количество тепла, составляющее 105 ккал на граммолекулу:

H2 ⇄ 2Н — 105 ккал

Отсюда понятно, что атомы водорода должны быть гораздо активнее, чем его молекулы. Чтобы обыкновенный водород вступил в какую-либо реакцию, его молекулы должны сперва распасться на атомы, для чего необходимо затратить большое количество энергии. При реакциях же атомарного водорода такой затраты энергии не требуется.

Тепло, затрачиваемое на разложение молекул водорода на атомы, выделяется обратно, когда эти атомы соединяются в молекулы.

На этом принципе основано устройство горелок, работающих на атомарном водороде (рис. 59). Струя водорода из баллона проходит через электрическую дугу, образующуюся между двумя вольфрамовыми электродами. При этом молекулы водорода распадаются на атомы, которые снова соединяются в молекулы на небольшом расстоянии от дуги, образуя очень горячее пламя. Высокая температура пламени обусловливается в данном случае не горением водорода, а образованием его молекул из атомов. Этот процесс особенно быстро протекает на поверхности различных металлов, которые таким путем могут быть нагреты до температуры выше 4000°. В пламени атомарного водорода легко плавятся все металлы, даже самый тугоплавкий из них —вольфрам (темп. пл. 3380°). Так как атомарный водород, кроме того, обладает сильной восстановительной способностью, то пламя его особенно пригодно для сварки металлов, подверженных окислению.

Здравствуйте , воспользуйся поиском или выбери из пунктов ниже 

Поиск по сайту:

Химия

  1. Химические элементы
  2. Общая химия
  3. Строение вещества
  4. Самоучитель по химии
  5. Инертные газы


    Минералы

    1. Минералы и их описание
    2. Основы минералогии и кристаллографии
    3. Краткий курс минералогии и петрографии

    Металлургия

    1. Металлургия
    2. Металлургия драгоценных металлов
    3. Металлургия алюминия и магния
    4. Органические реактивы в анализе металлов

    Электротехника

    1. Электротехника

    Сифонные МикроГЭС

    Отправлено 11 янв. 2019 г., 05:02 пользователем Gravio

    jtdigest.narod.ru

    Геронов фонтан в вашей квартире

    3-4 минуты

     

         Герон Александрийский, живший во II веке до нашей эры, был выдающимся физиком и механиком античного мира. В его произведениях мы находим описание различных механизмов, основанных на свойствах воздуха и сжатых газов, включая сотни необычных игрушек и занимательных приборов, будивших творческую философскую мысль. Некоторые идеи, которыми он пользовался, как бы опережали свое время на два... тысячелетия.
         Забавно, не правда ли? Тому, кто ищет "хроноклазмы" - таинственные проникновения современных знаний в прошлое, надо получше приглядеться к Герону... Сегодня же мы расскажем об одной довольно будничной конструкции греческого ученого, которая поможет нам освежать воду в аквариуме или увлажнять воздух в комнате, - Героновом фонтане. Работает он совершенно бесшумно. Три пустые бутылки, куски стеклянных и резиновых трубок - вот и все, что нужно для его изготовления. Разумеется, сам Герон применял металлические сосуды, а мы конструкцию упростили, оставив незыблемым лишь принцип ее работы.
         Вот как это происходит. Вода из бутылки 1 по стеклянной трубке и шлангу сифоном течет в бутылку 2 (до начала работы она была пуста) и вытесняет из нее воздух. Тот по шлангу поступает в бутыль 3 и буквально выдавливает из нее воду через опущенную почти до дна трубку. Проходя по шлангу, она бьет фонтаном.

    Самодельный Геронов фонтан   Самодельный Геронов фонтан

         Теперь некоторые уточнения. Бутыль 1 должна располагаться выше, чем 2. Разность уровней воды в них обозначим через Н. Бутыль 3 можно располагать где угодно. Однако высота фонтана относительно уровня воды в этой бутыли не может быть больше Н. Главное во всей конструкции - герметичность. Пробки лучше брать корковые. В каждой - два отверстия, а в них вставлены две стеклянные трубочки. Отверстия в принципе можно делать дрелью, но лучше воспользоваться специальным резаном, который вы найдете в кабинете физики или химии.
         На каждую из трубочек, кроме той, что идет в бутыль 1, надет шланг.
         Время действия фонтана зависит от многих факторов. Прежде всего от объема бутыли. Оно уменьшается, если увеличивать разность уровней Н. Естественно, что его можно увеличить, если уменьшить диаметр отверстия, из которого струя вытекает. Для этого на конце выходного шланга лучше укрепить пробочку с небольшим отверстием. Или воспользоваться металлическим наконечником от стержня шариковой ручки. В этом случае при Н=1 м и объеме бутыли 1 литр время действия фонтана превысит 1 час.
         Усовершенствовать старинное классическое изобретение - задача не из легких. Но именно это удалось сделать с Героновым фонтаном несколько лет назад. Представьте себе, что бутыли 1 и 3 стоят на столе, а 2 - на полу. Поставим на пол и на стол еще по бутыли. Назовем их соответственно 2а и За. Соединим бутыли 3 с 2а, и далее бутыль 2а и За. Фонтан из последней бутыли уже сможет подняться на высоту 2H ! И так можно продолжать без конца, получая струю любой высоты...

    МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАЧАЛА НАТУРАЛЬНОЙ ФИЛОСОФИИ*

    Отправлено 27 нояб. 2018 г., 01:07 пользователем Gravio   [ обновлено 27 нояб. 2018 г., 01:07 ]

    МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАЧАЛА НАТУРАЛЬНОЙ ФИЛОСОФИИ*

    Определения

    Определение I

    Количество материи (масса) есть мера таковой, устанавливаемая пропорционально плотности и объему ее.

    Воздуха двойной плотности в двойном объеме вчетверо больше, в тройном - вшестеро. То же относится к снегу или порошкам, когда они уплотняются от сжатия или таяния. Это же относится и ко всякого рода телам, которые в силу каких бы то ни было причин уплотняются. Однако при этом я не принимаю в расчет той среды, если таковая существует, которая свободно проникает в промежутки между частицами. Это же количество я подразумеваю в дальнейшем под названиями тело или масса. Определяется масса по весу тела, ибо она пропорциональна весу, что мною найдено опытами над маятниками, произведенными точнейшим образом, как о том сказано ниже1.

    Определение II

    Количество движения2 есть мера такового, устанавливаемая пропорционально скорости и массе.

    Количество движения целого есть сумма количеств движения отдельных частей его, значит, для массы, вдвое большей, при равных скоростях оно двойное, при двойной же скорости - четверное.

    Определение III

    Врожденная сила материи есть присущая ей способность сопротивления, по которой всякое отдельно взятое тело, поскольку оно предоставлено самому себе, удерживает свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения2.

    Эта сила всегда пропорциональна массе, и если отличается от инерции массы, то разве только воззрением на нее.

    От инерции материи происходит, что всякое тело лишь с трудом выводится из своего покоя или движения. Поэтому "врожденная сила" могла бы быть весьма вразумительно названа "силою инерции". Эта сила проявляется телом единственно лишь, когда другая сила, к нему приложенная, производит изменение в его состоянии. Проявление этой силы может быть рассматриваемо двояко: и как сопротивление и как напор. Как сопротивление - поскольку тело противится действующей на него силе, стремясь сохранить свое состояние; как напор - поскольку то же тело, с трудом уступая силе сопротивляющегося ему препятствия, стремится изменить состояние этого препятствия. Сопротивление приписывается обыкновенно телам покоящимся, напор - телам движущимся. Но движение и покой при обычном их рассмотрении различаются лишь в отношении одного к другому, ибо не всегда находится в покое то, что таковым простому взгляду представляется.

    Определение IV

    Приложенная сила есть действие, производимое над телом, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

    Сила проявляется единственно только в действии и по прекращении действия в теле не остается. Тело продолжает затем удерживать свое новое состояние вследствие одной только инерции. Происхождение приложенной силы может быть различное: от удара, от давления, от центростремительной силы.

    Определение V

    Центростремительная сила есть та, с которою тела к некоторой точке, как к центру, отовсюду притягиваются, гонятся или как бы то ни было стремятся.

    Такова сила тяжести, под действием которой тела стремятся к центру Земли; магнитная сила, которою железо притягивается к магниту, и та сила, каковою бы она ни была, которою планеты постоянно отклоняются от прямолинейного движения и вынуждаются обращаться по кривым линиям. Камень, вращаемый в праще, стремится удалиться от вращающей пращу руки и этим своим стремлением натягивает пращу тем сильнее, чем быстрее вращение, и как только ее пустят, то камень улетает.

    Силу, противоположную сказанному стремлению, которою праща постоянно оттягивает камень к руке и удерживает его на круге, т. е. силу, направленную к руке или к центру описываемого круга, я и называю центростремительной. Это относится и до всякого тела, движущегося по кругу. Все такие тела стремятся удалиться от центра орбиты, и если бы не было некоторой силы, противоположной этому стремлению, которая их и удерживает на их орбитах, то они и ушли бы по прямым линиям, двигаясь равномерно. Эту-то силу я и называю центростремительной. Брошенное тело, если бы силы тяжести не было, не отклонялось бы к Земле, а уходило бы в небесное пространство по прямой линии равномерно, если бы не было и сопротивления воздуха. Своею тяжестью оно оттягивается от прямолинейного пути и постоянно отклоняется к Земле в большей или меньшей степени, сообразно напряжению силы тяжести и скорости движения. Чем меньше будет отнесенное к массе напряжение тяжести и чем больше будет скорость, с которою тело брошено, тем менее оно отклонится от прямой линии и тем дальше отлетит.

    Если свинцовое ядро, брошенное горизонтально силою пороха из пушки, поставленной на вершине горы, отлетит по кривой, ранее чем упасть на землю, на две мили, то предполагая, что сопротивления воздуха нет, если его бросить с двойною скоростью, оно отлетит приблизительно вдвое дальше, если с десятерною, то - в десять раз. Увеличивая скорость, можно по желанию увеличить и дальность полета и уменьшать кривизну линии, по которой ядро движется, так что можно бы заставить его упасть в расстоянии и десяти градусов, и тридцати, и девяноста, можно бы заставить его окружить всю Землю или даже уйти в небесные пространства и продолжать удаляться до бесконечности. Подобно тому как брошенное тело может быть отклонено силою тяжести так, чтобы описывать орбиту вокруг Земли, так и Луна или силою тяжести, если она ей подвержена, или же иною силою, которая влечет ее к Земле, может быть отклоняема от прямолинейного пути и вынуждена обращаться по своей орбите; без такой силы Луна не могла бы удерживаться на своей орбите3. Если бы эта сила была меньше соответствующей этой орбите, то она отклоняла бы Луну от прямолинейного пути недостаточно, а если больше, то отклонила бы ее более, чем следует, и приблизила бы ее от орбиты к Земле. Следовательно, надо, чтобы эта сила была в точности надлежащей величины. Дело математиков найти такую силу, которая в точности удерживала бы заданное тело в движении по заданной орбите с данною скоростью, и наоборот, найти тот криволинейный путь, на который заданною силою будет отклонено тело, вышедшее из заданного места с заданною скоростью.

    В центростремительной силе различается три рода величин: абсолютная, ускорительная и движущая4.

    Определение VI

    Абсолютная величина центростремительной силы есть мера большей или меньшей мощности самого источника ее распространения из центра в окружающее его пространство.

    Так, магнитная сила в зависимости от величины магнита или степени намагничивания может быть в одном магните больше, в Другом меньше.

    Определение VII

    Ускорительная величина центростремительной силы есть мера, пропорциональная той скорости, которую она производит в течение данного времени5.

    Так, действие того же магнита более сильно на близком расстоянии, слабее - на дальнем, или сила тяжести больше в долинах, слабее на вершинах высоких гор и еще меньше (как впоследствии будет показано) на еще больших расстояниях от земного шара; в равных же расстояниях она везде одна и та же, ибо при отсутствии сопротивления воздуха все падающие тела (большие или малые, тяжелые или легкие) ускоряются ею одинаково.

    Определение VIII

    Движущая величина центростремительной силы есть ее мера, пропорциональная количеству движения, которое ею производится в течение данного времени.

    Таким образом, вес большей массы больше, меньшей - меньше; для той же самой массы или того же самого тела вес больше вблизи Земли, меньше в небесной дали. Эта величина есть направленное к центру стремление всего тела, которое и называется его весом. Движущая сила распознается по силе, ей равной и противоположной, которая могла бы воспрепятствовать опусканию тела.

    Для краткости эти величины сил можно называть силами движущими, ускоряющими и абсолютными, и для отличия - относить их к самим притягиваемым к центру телам, к месту тел и к центру сил, а именно: движущую силу - к телу, как стремление всего тела к центру, причем это полное стремление составляется из стремлений отдельных частиц тела; силу ускорительную - к месту тела в пространстве, как некоторую способность, распространенную центром на все места окружающего пространства и заставляющую приходить в движение тела, в этих местах находящиеся, абсолютную же силу - к самому центру, как заключающуюся в нем причину, без которой движущие силы не распространялись бы в окружающем пространстве; сказанною причиною может служить или какое-либо центральное тело (как,напр., магнит в центре сил магнитных или Земля в центре сил тяжести), или что бы то ни было иное, хотя бы и ни чем не обнаружимое. Эти понятия должно рассматривать как математические, ибо я еще не обсуждаю физических причин и места нахождения сил.

    Таким образом, ускорительная сила6 так относится к движущей, как скорость к количеству движения. В самом деле, количество движения пропорционально скорости и массе, движущая же сила пропорциональна ускорительной и массе, ибо сумма действий ускорительной силы на отдельные частицы тела и составляет движущую силу его. Поэтому близ поверхности Земли, где ускоряющая сила тяжести для всех тел одна и та же7, движущая сила тяжести, или вес, пропорциональна массе тела. Если подняться в такие области, где ускоряющая сила тяжести будет меньше, то и вес пропорционально уменьшится; вообще вес будет постоянно пропорционален массе тела и ускоряющей силе тяжести. Так, напр., в тех областях пространства, где ускоряющая сила тяжести вдвое меньше, вес массы вдвое или втрое меньшей будет вчетверо или вшестеро меньше, нежели близ поверхности Земли. Далее я придаю тот же самый смысл названиям "ускорительные и движущие притяжения и натиски"8. Название же "притяжение" (центром), "натиск" или "стремление" (к центру) я употребляю безразлично одно вместо другого, рассматривая эти силы не физически, а математически, поэтому читатель должен озаботиться, чтобы, в виду таких названий, не думать, что я ими хочу определить самый характер действия или физические причины происхождения этих сил, или же приписывать центрам (которые суть математические точки) действительно и физические силы, хотя я и буду говорить о силах центров и о притяжении центрами.

    Поучение

    В изложенном выше имелось в виду объяснить, в каком смысле употребляются в дальнейшем менее известные названия. Время, пространство, место и движение составляют понятия общеизвестные. Однако необходимо заметить, что эти понятия обыкновенно относятся к тому, что постигается нашими чувствами. Отсюда происходят некоторые неправильные суждения, для устранения которых необходимо вышеприведенные понятия разделить на абсолютные и относительные, истинные и кажущиеся, математические и обыденные.

    I. Абсолютное, истинное, математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно, и иначе называется длительностью.

    Относительное, кажущееся или обыденное время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как-то: час, день, месяц, год.

    II. Абсолютное пространство по самой своей сущности, без относительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным.

    Относительное есть его мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное: так, напр., протяжение пространств подземного воздуха или надземного, определяемых по их положению относительно Земли. По виду и величине абсолютное и относительные пространства одинаковы, но численно не всегда остаются одинаковыми. Так, напр., если рассматривать Землю подвижною, то пространство нашего воздуха, которое по отношению к Земле остается всегда одним и тем же, будет составлять то одну часть пространства абсолютного, то другую, смотря по тому, куда воздух перешел, и, следовательно, абсолютно сказанное пространство беспрерывно меняется.

    III. Место есть часть пространства, занимаемая телом, и по отношению к пространству бывает или абсолютным или относи тельным. Я говорю "часть пространства", а не положение тела и не объемлющая его поверхность. Для равнообъемных тел места равны, поверхности же от несходства формы тел могут быть и неравными. Положение, правильно выражаясь, не имеет величины, и оно само по себе не есть место, а принадлежащее месту свойство. Движение целого то же самое, что совокупность движений частей его, т. е. перемещение целого из его места то же самое, что совокупность перемещений его частей из их мест; поэтому место целого то же самое, что совокупность мест его частей, и следовательно, оно целиком внутри всего тела.

    IV. Абсолютное движение есть перемещение тела из одного абсолютного его места в другое, относительное - из относительного в относительное же. Так, на корабле, идущем под парусами, относительное место тела есть та часть корабля, в которой тело находится, напр., та часть трюма, которая заполнена телом и которая, следовательно, движется вместе с кораблем. Относительный покой есть пребывание тела в той же самой области корабля или в той же самой части его трюма.

    Истинный покой есть пребывание тела в той же самой части того неподвижного пространства, в котором движется корабль со всем в нем находящимся. Таким образом, если бы Земля на самом деле покоилась, то тело, которое по отношению к кораблю находится в покое, двигалось бы в действительности с тою абсолютною скоростью, с которою корабль идет относительно Земли. Если же и сама Земля движется, то истинное абсолютное движение тела найдется по истинному движению Земли в неподвижном пространстве и по относительным движениям корабля по отношению к Земле и тела по кораблю. <…>

    Проявления, которыми различаются абсолютное и относительное движение, состоят в силах стремления удалиться от оси вращательного движения, ибо в чисто относительном вращательном движении эти силы равны нулю, в истинном же и абсолютном они больше или меньше, сообразно количеству движения. Если на длинной веревке подвесить сосуд и, вращая его, закрутить веревку, пока она не станет совсем жесткой, затем наполнить сосуд водой и, удержав сперва вместе с водою в покое, внезапным действием другой силы привести сосуд во вращение в сторону раскручивания веревки, то сосуд будет продолжать вращаться, причем это вращение будет поддерживаться достаточно долго раскручиванием веревки9. Сперва поверхность воды будет оставаться плоской, как было до движения сосуда. Затем сосуд силою, постепенно действующею на воду, заставит и ее участвовать в своем вращении. По мере возрастания вращения вода будет постепенно отступать от середины сосуда и возвышаться по краям его, принимая впалую форму поверхности (я сам это пробовал делать); при усиливающемся движении она все более и более будет подниматься к краям, пока не станет обращаться в одинаковое время с сосудом и придет по отношению к сосуду в относительный покой. Этот подъем воды указывает на стремление частиц удалиться от оси вращения, и по этому стремлению обнаруживается и измеряется истинное и абсолютное вращательное движение воды, которое, как видно, во всем совершенно противоположно относительному; движению. Вначале, когда относительное движение воды в сосуде было наибольшее, оно совершенно не вызывало стремления удалиться от оси - вода не стремилась к окружности и не повышалась у стенок сосуда, а ее поверхность оставалась плоской и истинное вращательное ее движение еще не начиналось. Затем, когда относительное движение уменьшилось, повышение воды у стенок сосуда обнаруживало ее стремление удалиться от оси, и это стремление показывало постепенно возрастающее истинное вращательное движение воды, и когда оно стало наибольшим, то вода установилась в покое относительно сосуда. Таким образом, это стремление не зависит от движения воды относительно окружающего тела, следовательно, по таким движениям нельзя определить истинно вращательное движение тела. Истинное круговое движение какого-либо тела может быть лишь одно в полном соответствии с силою стремления его от оси, относительных же движений в зависимости от того, к чему они относятся, тело может иметь бесчисленное множество; но независимо от этих отношений эти движения совершенно не сопровождаются истинными проявлениями, если только это тело не обладает, кроме этих относительных, и сказанным единственным истинным движением. Поэтому в тех системах мира, в которых предполагается, что наши небесные сферы обращаются внутри сферы неподвижных звезд и несут с собою планеты, окажется, что отдельные части этих сфер и планеты, покоящиеся относительно своих сфер, на самом деле движутся, ибо они меняют относительное положение (чего не может быть для тел, покоящихся абсолютно); вместе с тем они участвуют в общем движении несущих их сфер и, значит, как части вращающегося целого, стремятся отдалиться от оси.

    Таким образом, относительные количества не суть те самые количества, коих имена им обычно придаются, а суть лишь результаты измерений сказанных количеств (истинные или ложные), постигаемые чувствами и принимаемые обычно за самые количества. Если значение слов определять по тому смыслу, в каком эти слова обычно употребляются, то под названиями "время", "пространство", "место" и "движение" и следует разуметь эти постижимые чувствами меры их.

    Речь стала бы совершенно необычной и чисто математической, если бы под этими названиями разуметь действительно сами измеряемые количества. Поэтому воистину насилуют смысл священного писания те, кто эти слова истолковывают в нем как самые количества. Не менее того засоряют математику и физику и те, кто смешивает самые истинные количества с их отношениями и их обыденными мерами.

    Распознание истинных движений отдельных тел и точное их разграничение от кажущихся весьма трудно, ибо части того неподвижного пространства, о котором говорилось и в котором совершаются истинные движения тел, не ощущаются нашими чувствами. Однако это дело не вполне безнадежное. Основания для суждений можно заимствовать частью из кажущихся движений, представляющих разности истинных, частью из сил, представляющих причины и проявления истинных движений. Так, если два шара, соединенные нитью на данном друг от друга расстоянии, будут обращаться около общего их центра тяжести, то по натяжению нити можно будет узнать стремление шаров к удалению от оси вращения и по нему вычислить угловую его скорость. Если затем на противоположные стороны шаров заставить действовать равные силы, так чтобы они или увеличивали или уменьшали круговращательное движение, то по увеличившемуся или по уменьшившемуся натяжению нити может быть обнаружено увеличение или уменьшение скорости движения, и таким образом можно будет найти те стороны шаров, к которым надо приложить силы, чтобы увеличение скорости движения стало наибольшим, и значит, найти те стороны шаров, которые обращены по направлению движения или по направлению, ему обратному. Когда эти передние и задние стороны будут найдены, то движение будет вполне определено.

    Таким способом могло бы быть определено количество и направление кругового движения внутри огромного пустого пространства, где не существовало бы никаких внешних доступных чувствам признаков, к которым можно было бы относить положения шаров. Если бы в этом пространстве, кроме того, находились бы еще некоторые весьма удаленные тела, сохраняющие относительно друг к другу положения, подобно тому как наши неподвижные звезды, то по перемещению шаров относительно этих тел мы не могли бы определить, чему принадлежит это перемещение - телам или шарам. Но если бы мы, определив натяжение нити, нашли бы, что это натяжение как раз соответствует движению шаров, то мы бы заключили, что движение принадлежит шарам, а не внешним телам, и что эти тела находятся в покое. Таким образом по видимому перемещению шаров относительно внешних тел мы вывели бы их движение. Нахождение же истинных движений тел по причинам, их производящим, по их проявлениям и по разностям кажущихся движений и, наоборот, нахождение по истинным или кажущимся движениям их причин и проявлений излагаются подробно в последующем. Именно с этою-то целью и составлено предлагаемое сочинение.

    Аксиомы или законы движения

    Закон I

    Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменять это состояние.

    Брошенное тело продолжает удерживать свое движение, поскольку его не замедляет сопротивление воздуха и поскольку сила тяжести не побуждает это тело вниз. Волчок, коего части, вследствие взаимного сцепления, отвлекают друг друга от прямолинейного движения, не перестает вращаться (равномерно), поскольку это вращение не замедляется сопротивлением воздуха. Большие же массы планет и комет, встречая меньшее сопротивление в свободном пространстве, сохраняют свое как поступательное, так и вращательное движение в продолжении гораздо большего времени.

    Закон II

    Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует10.

    Если какая-нибудь сила производит некоторое количество движения, то двойная сила произведет двойное, тройная - тройное, будут ли они приложены разом все вместе, или же последовательно и постепенно. Это количество движения, которое всегда происходит по тому же направлению, как и производящая его сила, если тело уже находилось в движении, при совпадении направлений прилагается к количеству движения тела, бывшему ранее, при противоположности - вычитается, при наклонности - прилагается наклонно и соединяется с бывшим ранее, сообразно величине и направлению каждого из них.

    Закон III

    Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе - взаимодействия двух тел друг на друга между собою равны и направлены в противоположные стороны.

    Если что-либо давит на что-нибудь другое или тянет его, то оно само этим последним давится или тянется. Если кто нажимает пальцем на камень, то и палец его также нажимается камнем. Если лошадь тащит камень, привязанный к канату, то и, обратно (если можно так выразиться), она с равным усилием оттягивается к камню, ибо натянутый канат своею упругостью производит одинаковое усилие на лошадь в сторону камня и на камень в сторону лошади, и насколько этот канат препятствует Движению лошади вперед, настолько же он побуждает движение вперед камня. Если какое-нибудь тело, ударившись в другое тело, изменяет своею силою его количество движения на сколько-нибудь, то оно претерпит от силы второго тела в своем собственном количестве движения то же самое изменение, но обратно направленное, ибо давления этих тел друг на друга постоянно равны. От таких взаимодействий всегда приходят равные изменения не скоростей, а количеств движения, предполагая, конечно, что тела никаким другим усилиям не подвергаются. Изменения скоростей, происходящие также в противоположные стороны, будут обратно пропорциональны массам тел, ибо количества движения получают равные изменения. Этот закон имеет место и для притяжений, как это будет доказано в поучении. <...>

    * В кн.: А, Н. Крылов. Собр тр, т. 7. М -Л., 1936, с. 23-31, 34-37, 39-41.
    1Вводя новое понятие массы как количества материи, Ньютон одновременно указывает и на опытное определение массы через вес.
    2Вводится понятие инерции как физического явления и инертности как свойства всех материальных тел.
    3Здесь Ньютон объясняет условие орбитального движения Луны и искусственных спутников Земли.
    4В этом утверждении и далее, в определениях VI-VIII, встречаются места, представляющие в настоящее время лишь исторический интерес.
    5Ньютон нигде не пользуется понятием ускорения, заменяя его "скоростью, производимой в течение данного времени", подразумевая приращение скорости.
    6Под "ускорительной силой> здесь Ньютон понимает напряженность гравитационного поля (т. е. величину ускорения свободного падения).
    7Ньютон подчеркивает независимость ускорения свободного падения от массы, экспериментально установленную Г. Галилеем.
    8Русским словом натиск переводчик обозначил латинское слово
    9Свой знаменитый опыт с ведром, наполненным водой, Ньютон приводит как пример, доказывающий абсолютный характер ускоренного (вращательного) движения в отличие от равномерного движения, имеющего относительный характер. Как известно, в общей теории относительности это противопоставление ускоренного и равномерного движений частично снимается так называемым принципом эквивалентности.
    10Формулировка второго закона механики, даваемая Ньютоном (АД'= = f &t), остается в силе и в теории относительности, в отличие от другой, общепризнанной формулировки (F=ma). Последний, частный, случай второго закона механики в теории А. Эйнштейна не справедлив.

    Материя Вселенной - как она есть в реалиях..Часть 1

    Отправлено 20 нояб. 2018 г., 07:18 пользователем Gravio   [ обновлено 3 мар. 2019 г., 19:49 ]

    Часть 1
    Основы гравитационной механики ,это прежде всего,- точное выполнение открытых
    И.Ньютоном  Законов Природы в - инженерной практике.
    Инженер обязан хорошо знать и применять Законы на практике.
    Откуда берутся ...знания?
    Как сказал И.Ньютон он открыл Законы "стоя на плечах своих предшественников".
    Встанем и мы с вами на ...плечи официальных научных достижений и приведем их в соответствие с Законами Природы.
    А начнем,как и положено, с первой Молекулы Вселенной - молекулы водорода.
    Откроем Физическую Энциклопедию и прочтем:
    ⦁    ВОДОРОД (лат. Hydrogenium, от греч. hydor - вода и gennao - рождаю), Н,- первый элемент периодич. системы элементов, ат. номер 1, ат. масса 1,00794.
    Итак,мы нашли с вами - первый хим.элемент в Периодической таблице,
    и попробуем узнать - а сколь много этого самого водорода во Вселенной?
    ⦁    Водород — самый распространённый элемент во Вселенной. На его долю приходится около 88,6 % всех атомов (около 11,3 % составляют атомы гелия, доля всех остальных вместе взятых элементов — порядка 0,1 %). Таким образом, водород — основная составная часть звёзд и межзвёздного газа.

    Запоминаем,- пригодится...
    Когда мы узнаем из чего состоит молекула гелия,тогда и можно будет сказать,- сколько
    же водорода во Вселенной более точно.
    А сейчас посмотрим,а из чего же состоит первая  молекула Молекулярного Мира,
    то есть - водорода:
    ⦁    Молекула водорода  двухатомна (H2), межъядерное расстояние 0,084142 нм, энергия диссоциации высока и при 0 К составляет 432,07 кДж/моль,

    Прекрасно!
    Молекула состоит из двух атомов.
    Но каких?
    Почему?,
    и откуда они взялись??
    К ответам на эти вопросы ученые шли много веков, но лишь  создав гипотетическую
    Стандартную Модель Строения Атома - с помощью математики и новейшего лабораторного оборудования ответили на эти вопросы.
    "Ответили" - это означает научно предположили.
    А что же физики-экспериментаторы?
    Они сумели подтвердить достигнутые "результаты".?
    Разумеется нет.
    Ведь,говоря словами классика "...никаким опытом нельзя доказать теорию,но простым экспериментом можно разрушить любую.."
    Или же - подтвердить.
    Подтвердить
    законность,и точность самой гипотезы "Стандартной Модели Строения Атома" не удалось.
    Но применение ее в теоретической физике(не путать с Физикой) оказалось весьма полезно.
    Теоретиков,исповедующих СМСА - накрыла волна неприятностей : дуализм,дефект масс,появление лишних электронов,провалы орбиталей и пр.
    А простой опыт с тихим разрядом проведенный  еще на заре прошлого века,убедительно показал, что молекула водорода состоит из  двух атомов.
    Поищем определение термина - атом:
    ⦁   
    ⦁    Атома́рный,  [нем. atomar < греч. atomos неделимый]. физ. 1. Относящийся к структуре атома. 2. Существующий в виде отдельных, рассеянных атомов. Атомарный водород.
    ⦁    И узнаем, что такое - тихий разряд из справочника Химия и Технология:
    При очень малых плотностях тока и высоких давлениях происходит тихий разряд, как, например, при истечении тока с металлического острия. При увеличении плотности тока тихий разряд может перейти в искровой. При малых давлениях и сравнительно малых токах происходит тлеющий разряд, который при увеличении плотности тока и давления переходит в дуговой. [c.305]
    Опыты проведенные в ОКБ "Энергия-Gravio"
     в конце прошлого века,столь же убедительно показал следующее:
    Молекула водорода = первокирпичик Молекулярного Мира.
    И,
    Атом - атомарного водорода(назовем его так - по традиции) = первокирпичик Всего Сущего  во Вселенной...
    Для проведения опыта не применялись синхрофазотроны и даже линейные ускорители.
    Два стеклянных сосуда с встроенными электродами были установлены на аналитические и очень точные весы с зеркальным зайчиками (для наглядности).
    Тихие разряды проводились поочередно в каждом из сосудов,
    и с каждым импульсом регулярно,регистрировалась ...
    потеря веса в том сосуде,в котором молекулы водорода распадались на составляющие их
    два атома.
    Подобные опыты проводились во многих лабораториях мира и была извлечена даже практическая польза - созданы водородные горелки для сварки в среде атомарного водорода.Данный способ обеспечил сварку даже металлов,
    не науглераживая их,
    и не ухудшая прочности шва.
    Также атомарный водород нашел применение и в иных отраслях промышленности,но это уже материал - для другой статьи,а сейчас рассмотрим
    Вселенную исходя из достигнутых знаний.
    Атомарный мир Вселенной - это среда обитания молекулярных тел.
    Планет,астероидов,звезд,комет,и прочих небесных тел.
    "компот,говорят физики,в котором плавают вишни",- планеты и т.д..
    И даже...
    на Земле атомарный водород широко (и ..не узнано),
    применяется во всех электрических устройствах.
    Чтобы не мучить читателя - кратко скажу:
    На заре электричества в учебниках писали:"электрической - есть течение электронов".
    Прошло время,электроны не были обнаружены,но зато в современных учебниках появилась новая (действующая пока) формулировка: ток = течение зарядов.
    Согласимся с мифическими "зарядами",
    но напомним правильное толкование:
    В проводнике ничего не течет,а в нагрузке происходит преобразование молекулярного водорода в атомарный,если нагрузка  подключена к источнику электропитания.
    Итак,подводим промежуточные итоги:
    Атомарный водород - не имеет массы,
    так как является электромагнитной сущностью.
    В Молекулярном мире(мир молекул,тел,вещей планет и звезд) не существует в НЕСВЯЗАННОМ виде.В связанном виде = уже молекула обычного водорода,и обладает первичной массой №1
    Подтверждение:
    "Атомарный водород H0
    Невозможно выделить из из молекулы Н2 ни в каком количестве из-за сверхкороткого времени жизни.Но в момент химических преобразований молекулярного водорода воздействие атомарного водорода на другие хим.элементы - обнаружено:
    В реакциях получения H2, например
    Mg + 2HCl(р) = MgCl2 + 2H2
    [2H0] = H2↑ и пояснение:
    водород вначале появляется в виде свободных атомов H0 (водород in statu nascendi, лат. - "в момент возникновения"), которые затем (через 0,5 с) соединяются в молекулы H2"

    Вот и весь механизм  дальнодействия.
    Кефиристам не стоит закатывать глаза под лоб в поиске гравитации "где-то там",в звездах,и черных дырах.
    Достаточно изучить школьный курс Физики.
    И химии тоже..


    Инерция "сестра" - дальнодействия(тяготения)?

    Отправлено 7 нояб. 2018 г., 22:41 пользователем Gravio   [ обновлено 7 нояб. 2018 г., 23:18 ]

    В конце ХХ еека ученые перестали искать механизм (природу) всемирного и взаимного тяготения в облаках...гипотез и прочей научной фантасмагории.
    Совершенно точно и, однозначно (научно-экспериментально) доказано, что гравитация - результат межатомного взаимодействия
    всех молекул и тел
    во Вселенной.

    Протий(старое название),или просто:

    атом водорода Н0

    И есть тот самый строительный первокирпичик Материи.который и задает свойство телам - взаимно притягиваться друг к другу.

    А что же такое - инерция??



    На рис.представлена копия воен.меховского "Плакатика Gravio".
    Понятно что графически обозначить все атомные связи между атомами Земли и пробным телом(банальным кирпичом...)-невозможно
    Но курсанты понимают назначение пунктирных линий (почти) с первого "подхода к снаряду",и поняв - навсегда усваивают механизм образования "сестры" инерции из обычного свойства тяготения.
    Синяя стрелка - указывает направление силы тяжести(суммарное межатомное взаимодействие)
    Красная стрелка - указывает направление предполагаемого удара..
    И,даже прапорщики (а у нас есть и такие..) понимают,что пунктирные линии справа от синей стрелки - ослабляются(не забываем что это реальные атомные связи),а все атомные связи слева:
    Тянут тело к себе и вниз...
    Именно поэтому, пушечное ядро к примеру,летит вперед и медленно притягивается к Земле..
    "медленно - притягивается" - это происходит из-за сопротивления воздуха.
    В результате ядро - завершает свою параболическую траекторию - падением на землю.



    Материя Вселенной,и её "первокирпичики" - атомарный водород.

    Отправлено 24 окт. 2018 г., 06:26 пользователем Gravio   [ обновлено 25 окт. 2018 г., 08:46 ]

    Атомарный водород H0 - очень сильный восстановитель, ...и на этом официальное академическое описание атомов-первокирпичиков материи  окончено.

    Информации по атомарному водороду закрыта не цензурой,а вовсе по иным причинам.Физики шутят:: по "техническим" причинами.И причины эти - довольно серьезные.Атомы водорода из которых состоит  Материя видимой части вселенной (с маленькой буквы) так и невидимой = Вселенной не могут физически существовать в Молекулярном Мире (наша вселенная - видимая и осязаемая) в атомарном (несвязанном в молекулу виде.Их угловые размеры не определены и не регистрируются приборно."Тело" атома Н0 не имеет массы.Академическая наука публикует следующие характеристики полученные косвенно,но достоверно:

    "Атомарный водород H0

    Невозможно выделить из из молекулы Н2 ни в каком количестве из-за сверхкороткого времени жизни.Но в момент химических преобразований молекулярного водорода воздействие атомарного водорода на другие хим.элементы - обнаружено:
    В реакциях получения H2, например
    Mg + 2HCl(р) = MgCl2 + 2H2
    [2H0] = H2↑ и пояснение:
    водород вначале появляется в виде свободных атомов H0 (водород in statu nascendi, лат. - "в момент возникновения"), которые затем (через 0,5 с) соединяются в молекулы H2"
    Как видим,не густо.
    больше того,не существует и "за бугром",сколь-нибудь внятного описания атомов водорода подкрепленных "лабораторками".
    Кое-что проясняют природу атома водорода,опытные работы КБ
    "Энергия-Gravio".
    Но, к счастью для нас всех - широкой публике они не доступны.

    И все же,предлагаю нашим читателям максимально использовать скудную оф.инфу по атомарному водороду и провести обсуждение на форуме и  (у кого есть доступ)  на этом сайте.
    Справочная литература:

    Водород атомарный

    Водород атомарный, спектр

    Атомарный водород, реакция с этиленимином

    Лангмюра горелка для получения атомарного водорода

    Этан, реакции с атомарным водородом и дейтерием

    Водород атомарный как восстановитель

    Водород атомарный в тлеющем разряде

    Водород атомарный, образование при фотохимическом облучении

    водой реакция с атомарным водородом

    Инициирование атомарным водородом

    Двуокись азота атомарным водородом

    Водород атомарный восстановление галогенопроизводных

    Восстановление дисульфидов атомарным водородом

    орелка атомарного водорода

    Атомарный водород в парах воды

    Атомарный водород во льду

    Атомарный водород выход выход разложения воды

    Атомарный водород горячий

    Атомарный водород константы скорости реакций в воде

    Атомарный водород с органическими жидкостями

    Атомарный водород переход в сольватированный

    Атомарный водород электрон

    Атомарный водород присоединение к олефинам

    Атомарный водород при радиолизе воды

    Атомарный водород реакции с кислородом

    Иод, фотодиссоциация атомарный водород

    Константы скорости, реакций атомарного водорода

    Константы скорости, реакций атомарного водорода в органических жидкостях

    Константы скорости, реакций атомарного водорода сольватированного электрона

    Радикальные продукты атомарный водород, гидроксил, радикалы, выход разложения воды

    Автогенная сварка атомарным водородом

    Спектр атомарного водорода натрия

    Уровни энергии—атомарного водорода схема для атома с одним

    Теория замедленной рекомбинации атомарного водорода

    Восстановление фторида серебра (II) атомарным водородом

    Структура и спектр атомарного водорода

    Доноры атомарного водорода

    Поверхностная концентрация адсорбированного атомарного водорода

    Явления передачи водородного перенапряжения через металлические мембраны и диффузия растворенного атомарного водорода

    Растворимость атомарного водорода в металлических электроДюс

    Открытие атомарного водорода

    Опыт 5. Каталитическое действие иона NOg на реакцию восстановления перманганата калия атомарным водородом

    Короткоживущие восстановительные частицы гидратированный электрон и атомарный водород

    Применение водорода. Атомарный водород

    Атомарный водород и радикалы. Их взаимодействие с твердой поверхностью

    Радикалолюминесценция кристаллофосфоров в атомарном водороде

    Окислительные свойства атомарного водорода

    Практическое применение водорода. Атомарный водород

    Т. В, Кал и ш. Действие атомарного водорода на поляризованные электроды в растворах электролитов

    Реакции атомарного водорода


    Поскольку наш публичный анализ материи Вселенной  базируется на научных работах - просьба размещать свои соображения используя - научные источники информации.

    Ссылки выше - достоверные технологические источники


     Давно известно, что реакционная способность водорода резко повышается, если использовать его в момент выделения. В этом случае химически реагируют

    не молекулы, а атомы водорода.

    Запоминаем ситуацию - косвенно,но вполне достоверно  приходим к выводу - процесс преобразования хим.элементов основан на взаимодействии именно
    атомов водорода.
    "Запоминаем также и следующее:
    "Недавно была изобретена горелка, дающая пламя с температурой, вдвое превышающей температуру кислородно-водородного пламени. Этот прибор называется горелкой с атомарным водородом действие прибора основано на пропускании тока водорода через электрическую дугу (рис. 80). Проходя через дугу, молекулы водорода поглощают энергию, поскольку происходит процесс расщепления молекул на атомы. По выходе из дуги атомы водорода мгновенно снова объединяются в молекулы, выделяя при этом большое количество тепла. Создаются температуры, достаточные для плавления" [c.98]
    Запомнили и выполняем поиск официальных данных о самом распространенном хим.элементе во Вселенной.
    ПОДЕЛИТЬСЯ

    На Земле — кислород, в космосе — водород

    Во Вселенной больше всего водорода (74 % по массе). Он сохранился со времен Большого взрыва. Лишь незначительная часть водорода успела превратиться в звездах в более тяжелые элементы. На Земле самый распространенный элемент — кислород (46–47 %). Большая его часть связана в форме оксидов, прежде всего оксида кремния (SiO2). Земные кислород и кремний возникли в массивных звездах, которые существовали до рождения Солнца. В конце своей жизни эти звезды взрывались сверхновыми и выбрасывали в космос образовавшиеся в них элементы. Конечно, в продуктах взрыва было много водорода и гелия, а также углерода. Однако эти элементы и их соединения обладают большой летучестью. Вблизи молодого Солнца они испарялись и давлением излучения выдувались на окраины Солнечной системы

    Десять самых распространенных элементов в Галактике Млечный Путь *

    * Массовая доля на миллион.

    VoprosOtvet-95-1.jpg
    И дополним научными(опуская вычисления) данными:
    Водород - самый распространенный элемент как во Вселенной (свыше 90%).
    И добавим из популярного,современного:
    взгляд "из-под"" теории  Стандартной Модели строения атома.
    На рис.показано как из двух "первокирпичиков"(Н0) - образуется
    молекула водорода.
    "..Как появилась Земля
    Множество миллионов лет назад водород, без преувеличений, стал строительным материалом для всей Вселенной. Ведь после большого взрыва, который стал первой стадией создания мира, не существовало ничего, кроме этого элемента. Молекула водорода элементарна, поскольку состоит она всего лишь из одного атома. Со временем самый распространенный элемент во Вселенной начал образовывать облака, которые впоследствии стали звездами. А уже внутри них происходили реакции, в результате которых появлялись новые, более сложные элементы, породившие планеты. Водород На этот элемент приходится порядка 92% атомов Вселенной. Но встречается он не только в составе звёзд, межзвездного газа, но и распространенных элементов на нашей планете. Чаще всего он существует в связанном виде, а наиболее часто встречающимся соединением является, конечно же, вода. самый распространенный на земле элемент Кроме этого, водород входит в состав ряда углеродных соединений, образующих нефть .."

    Пора начинать...

    Пора пора но все же - нельзя без "Основ гравитационной механики" от самого ..автора И.Ньютона.
    Сверяем и уточняем свои знания - строго по Ньютону!

    МАТЕМАТИЧЕСКИЕ НАЧАЛА НАТУРАЛЬНОЙ ФИЛОСОФИИ*

    Определение I

    Количество материи (масса) есть мера таковой, устанавливаемая пропорционально плотности и объему ее.

    Воздуха двойной плотности в двойном объеме вчетверо больше, в тройном - вшестеро. То же относится к снегу или порошкам, когда они уплотняются от сжатия или таяния. Это же относится и ко всякого рода телам, которые в силу каких бы то ни было причин уплотняются. Однако при этом я не принимаю в расчет той среды, если таковая существует, которая свободно проникает в промежутки между частицами. Это же количество я подразумеваю в дальнейшем под названиями тело или масса. Определяется масса по весу тела, ибо она пропорциональна весу, что мною найдено опытами над маятниками, произведенными точнейшим образом, как о том сказано ниже1.

    Определение II

    Количество движения есть мера такового, устанавливаемая пропорционально скорости и массе.

    Количество движения целого есть сумма количеств движения отдельных частей его, значит, для массы, вдвое большей, при равных скоростях оно двойное, при двойной же скорости - четверное.

    Определение III

    Врожденная сила материи есть присущая ей способность сопротивления, по которой всякое отдельно взятое тело, поскольку оно предоставлено самому себе, удерживает свое состояние покоя или равномерного прямолинейного движения2.

    Эта сила всегда пропорциональна массе, и если отличается от инерции массы, то разве только воззрением на нее.

    От инерции материи происходит, что всякое тело лишь с трудом выводится из своего покоя или движения. Поэтому "врожденная сила" могла бы быть весьма вразумительно названа "силою инерции". Эта сила проявляется телом единственно лишь, когда другая сила, к нему приложенная, производит изменение в его состоянии. Проявление этой силы может быть рассматриваемо двояко: и как сопротивление и как напор. Как сопротивление - поскольку тело противится действующей на него силе, стремясь сохранить свое состояние; как напор - поскольку то же тело, с трудом уступая силе сопротивляющегося ему препятствия, стремится изменить состояние этого препятствия. Сопротивление приписывается обыкновенно телам покоящимся, напор - телам движущимся. Но движение и покой при обычном их рассмотрении различаются лишь в отношении одного к другому, ибо не всегда находится в покое то, что таковым простому взгляду представляется.

    Определение IV

    Приложенная сила есть действие, производимое над телом, чтобы изменить его состояние покоя или равномерного прямолинейного движения.

    Сила проявляется единственно только в действии и по прекращении действия в теле не остается. Тело продолжает затем удерживать свое новое состояние вследствие одной только инерции. Происхождение приложенной силы может быть различное: от удара, от давления, от центростремительной силы.

    Определение V

    Центростремительная сила есть та, с которою тела к некоторой точке, как к центру, отовсюду притягиваются, гонятся или как бы то ни было стремятся.

    Такова сила тяжести, под действием которой тела стремятся к центру Земли; магнитная сила, которою железо притягивается к магниту, и та сила, каковою бы она ни была, которою планеты постоянно отклоняются от прямолинейного движения и вынуждаются обращаться по кривым линиям. Камень, вращаемый в праще, стремится удалиться от вращающей пращу руки и этим своим стремлением натягивает пращу тем сильнее, чем быстрее вращение, и как только ее пустят, то камень улетает.

    Силу, противоположную сказанному стремлению, которою праща постоянно оттягивает камень к руке и удерживает его на круге, т. е. силу, направленную к руке или к центру описываемого круга, я и называю центростремительной. Это относится и до всякого тела, движущегося по кругу. Все такие тела стремятся удалиться от центра орбиты, и если бы не было некоторой силы, противоположной этому стремлению, которая их и удерживает на их орбитах, то они и ушли бы по прямым линиям, двигаясь равномерно. Эту-то силу я и называю центростремительной. Брошенное тело, если бы силы тяжести не было, не отклонялось бы к Земле, а уходило бы в небесное пространство по прямой линии равномерно, если бы не было и сопротивления воздуха. Своею тяжестью оно оттягивается от прямолинейного пути и постоянно отклоняется к Земле в большей или меньшей степени, сообразно напряжению силы тяжести и скорости движения. Чем меньше будет отнесенное к массе напряжение тяжести и чем больше будет скорость, с которою тело брошено, тем менее оно отклонится от прямой линии и тем дальше отлетит.

    Если свинцовое ядро, брошенное горизонтально силою пороха из пушки, поставленной на вершине горы, отлетит по кривой, ранее чем упасть на землю, на две мили, то предполагая, что сопротивления воздуха нет, если его бросить с двойною скоростью, оно отлетит приблизительно вдвое дальше, если с десятерною, то - в десять раз. Увеличивая скорость, можно по желанию увеличить и дальность полета и уменьшать кривизну линии, по которой ядро движется, так что можно бы заставить его упасть в расстоянии и десяти градусов, и тридцати, и девяноста, можно бы заставить его окружить всю Землю или даже уйти в небесные пространства и продолжать удаляться до бесконечности. Подобно тому как брошенное тело может быть отклонено силою тяжести так, чтобы описывать орбиту вокруг Земли, так и Луна или силою тяжести, если она ей подвержена, или же иною силою, которая влечет ее к Земле, может быть отклоняема от прямолинейного пути и вынуждена обращаться по своей орбите; без такой силы Луна не могла бы удерживаться на своей орбите3. Если бы эта сила была меньше соответствующей этой орбите, то она отклоняла бы Луну от прямолинейного пути недостаточно, а если больше, то отклонила бы ее более, чем следует, и приблизила бы ее от орбиты к Земле. Следовательно, надо, чтобы эта сила была в точности надлежащей величины. Дело математиков найти такую силу, которая в точности удерживала бы заданное тело в движении по заданной орбите с данною скоростью, и наоборот, найти тот криволинейный путь, на который заданною силою будет отклонено тело, вышедшее из заданного места с заданною скоростью.

    В центростремительной силе различается три рода величин: абсолютная, ускорительная и движущая

    Определение VI

    Абсолютная величина центростремительной силы есть мера большей или меньшей мощности самого источника ее распространения из центра в окружающее его пространство.

    Так, магнитная сила в зависимости от величины магнита или степени намагничивания может быть в одном магните больше, в Другом меньше.

    Определение VII

    Ускорительная величина центростремительной силы есть мера, пропорциональная той скорости, которую она производит в течение данного времени5.

    Так, действие того же магнита более сильно на близком расстоянии, слабее - на дальнем, или сила тяжести больше в долинах, слабее на вершинах высоких гор и еще меньше (как впоследствии будет показано) на еще больших расстояниях от земного шара; в равных же расстояниях она везде одна и та же, ибо при отсутствии сопротивления воздуха все падающие тела (большие или малые, тяжелые или легкие) ускоряются ею одинаково.

    Определение VIII

    Движущая величина центростремительной силы есть ее мера, пропорциональная количеству движения, которое ею производится в течение данного времени.

    Таким образом, вес большей массы больше, меньшей - меньше; для той же самой массы или того же самого тела вес больше вблизи Земли, меньше в небесной дали. Эта величина есть направленное к центру стремление всего тела, которое и называется его весом. Движущая сила распознается по силе, ей равной и противоположной, которая могла бы воспрепятствовать опусканию тела.

    Для краткости эти величины сил можно называть силами движущими, ускоряющими и абсолютными, и для отличия - относить их к самим притягиваемым к центру телам, к месту тел и к центру сил, а именно: движущую силу - к телу, как стремление всего тела к центру, причем это полное стремление составляется из стремлений отдельных частиц тела; силу ускорительную - к месту тела в пространстве, как некоторую способность, распространенную центром на все места окружающего пространства и заставляющую приходить в движение тела, в этих местах находящиеся, абсолютную же силу - к самому центру, как заключающуюся в нем причину, без которой движущие силы не распространялись бы в окружающем пространстве; сказанною причиною может служить или какое-либо центральное тело (как,напр., магнит в центре сил магнитных или Земля в центре сил тяжести), или что бы то ни было иное, хотя бы и ни чем не обнаружимое. Эти понятия должно рассматривать как математические, ибо я еще не обсуждаю физических причин и места нахождения сил.

    Таким образом, ускорительная сила6 так относится к движущей, как скорость к количеству движения. В самом деле, количество движения пропорционально скорости и массе, движущая же сила пропорциональна ускорительной и массе, ибо сумма действий ускорительной силы на отдельные частицы тела и составляет движущую силу его. Поэтому близ поверхности Земли, где ускоряющая сила тяжести для всех тел одна и та же7, движущая сила тяжести, или вес, пропорциональна массе тела. Если подняться в такие области, где ускоряющая сила тяжести будет меньше, то и вес пропорционально уменьшится; вообще вес будет постоянно пропорционален массе тела и ускоряющей силе тяжести. Так, напр., в тех областях пространства, где ускоряющая сила тяжести вдвое меньше, вес массы вдвое или втрое меньшей будет вчетверо или вшестеро меньше, нежели близ поверхности Земли. Далее я придаю тот же самый смысл названиям "ускорительные и движущие притяжения и натиски"8. Название же "притяжение" (центром), "натиск" или "стремление" (к центру) я употребляю безразлично одно вместо другого, рассматривая эти силы не физически, а математически, поэтому читатель должен озаботиться, чтобы, в виду таких названий, не думать, что я ими хочу определить самый характер действия или физические причины происхождения этих сил, или же приписывать центрам (которые суть математические точки) действительно и физические силы, хотя я и буду говорить о силах центров и о притяжении центрами.

    Поучение

    В изложенном выше имелось в виду объяснить, в каком смысле употребляются в дальнейшем менее известные названия. Время, пространство, место и движение составляют понятия общеизвестные. Однако необходимо заметить, что эти понятия обыкновенно относятся к тому, что постигается нашими чувствами. Отсюда происходят некоторые неправильные суждения, для устранения которых необходимо вышеприведенные понятия разделить на абсолютные и относительные, истинные и кажущиеся, математические и обыденные.

    I. Абсолютное, истинное, математическое время само по себе и по самой своей сущности, без всякого отношения к чему-либо внешнему, протекает равномерно, и иначе называется длительностью.

    Относительное, кажущееся или обыденное время есть или точная, или изменчивая, постигаемая чувствами, внешняя, совершаемая при посредстве какого-либо движения мера продолжительности, употребляемая в обыденной жизни вместо истинного математического времени, как-то: час, день, месяц, год.

    II. Абсолютное пространство по самой своей сущности, без относительно к чему бы то ни было внешнему, остается всегда одинаковым и неподвижным.

    Относительное есть его мера или какая-либо ограниченная подвижная часть, которая определяется нашими чувствами по положению его относительно некоторых тел и которое в обыденной жизни принимается за пространство неподвижное: так, напр., протяжение пространств подземного воздуха или надземного, определяемых по их положению относительно Земли. По виду и величине абсолютное и относительные пространства одинаковы, но численно не всегда остаются одинаковыми. Так, напр., если рассматривать Землю подвижною, то пространство нашего воздуха, которое по отношению к Земле остается всегда одним и тем же, будет составлять то одну часть пространства абсолютного, то другую, смотря по тому, куда воздух перешел, и, следовательно, абсолютно сказанное пространство беспрерывно меняется.

    III. Место есть часть пространства, занимаемая телом, и по отношению к пространству бывает или абсолютным или относи тельным. Я говорю "часть пространства", а не положение тела и не объемлющая его поверхность. Для равнообъемных тел места равны, поверхности же от несходства формы тел могут быть и неравными. Положение, правильно выражаясь, не имеет величины, и оно само по себе не есть место, а принадлежащее месту свойство. Движение целого то же самое, что совокупность движений частей его, т. е. перемещение целого из его места то же самое, что совокупность перемещений его частей из их мест; поэтому место целого то же самое, что совокупность мест его частей, и следовательно, оно целиком внутри всего тела.

    IV. Абсолютное движение есть перемещение тела из одного абсолютного его места в другое, относительное - из относительного в относительное же. Так, на корабле, идущем под парусами, относительное место тела есть та часть корабля, в которой тело находится, напр., та часть трюма, которая заполнена телом и которая, следовательно, движется вместе с кораблем. Относительный покой есть пребывание тела в той же самой области корабля или в той же самой части его трюма.

    Истинный покой есть пребывание тела в той же самой части того неподвижного пространства, в котором движется корабль со всем в нем находящимся. Таким образом, если бы Земля на самом деле покоилась, то тело, которое по отношению к кораблю находится в покое, двигалось бы в действительности с тою абсолютною скоростью, с которою корабль идет относительно Земли. Если же и сама Земля движется, то истинное абсолютное движение тела найдется по истинному движению Земли в неподвижном пространстве и по относительным движениям корабля по отношению к Земле и тела по кораблю. <…>

    Проявления, которыми различаются абсолютное и относительное движение, состоят в силах стремления удалиться от оси вращательного движения, ибо в чисто относительном вращательном движении эти силы равны нулю, в истинном же и абсолютном они больше или меньше, сообразно количеству движения. Если на длинной веревке подвесить сосуд и, вращая его, закрутить веревку, пока она не станет совсем жесткой, затем наполнить сосуд водой и, удержав сперва вместе с водою в покое, внезапным действием другой силы привести сосуд во вращение в сторону раскручивания веревки, то сосуд будет продолжать вращаться, причем это вращение будет поддерживаться достаточно долго раскручиванием веревки9. Сперва поверхность воды будет оставаться плоской, как было до движения сосуда. Затем сосуд силою, постепенно действующею на воду, заставит и ее участвовать в своем вращении. По мере возрастания вращения вода будет постепенно отступать от середины сосуда и возвышаться по краям его, принимая впалую форму поверхности (я сам это пробовал делать); при усиливающемся движении она все более и более будет подниматься к краям, пока не станет обращаться в одинаковое время с сосудом и придет по отношению к сосуду в относительный покой. Этот подъем воды указывает на стремление частиц удалиться от оси вращения, и по этому стремлению обнаруживается и измеряется истинное и абсолютное вращательное движение воды, которое, как видно, во всем совершенно противоположно относительному; движению. Вначале, когда относительное движение воды в сосуде было наибольшее, оно совершенно не вызывало стремления удалиться от оси - вода не стремилась к окружности и не повышалась у стенок сосуда, а ее поверхность оставалась плоской и истинное вращательное ее движение еще не начиналось. Затем, когда относительное движение уменьшилось, повышение воды у стенок сосуда обнаруживало ее стремление удалиться от оси, и это стремление показывало постепенно возрастающее истинное вращательное движение воды, и когда оно стало наибольшим, то вода установилась в покое относительно сосуда. Таким образом, это стремление не зависит от движения воды относительно окружающего тела, следовательно, по таким движениям нельзя определить истинно вращательное движение тела. Истинное круговое движение какого-либо тела может быть лишь одно в полном соответствии с силою стремления его от оси, относительных же движений в зависимости от того, к чему они относятся, тело может иметь бесчисленное множество; но независимо от этих отношений эти движения совершенно не сопровождаются истинными проявлениями, если только это тело не обладает, кроме этих относительных, и сказанным единственным истинным движением. Поэтому в тех системах мира, в которых предполагается, что наши небесные сферы обращаются внутри сферы неподвижных звезд и несут с собою планеты, окажется, что отдельные части этих сфер и планеты, покоящиеся относительно своих сфер, на самом деле движутся, ибо они меняют относительное положение (чего не может быть для тел, покоящихся абсолютно); вместе с тем они участвуют в общем движении несущих их сфер и, значит, как части вращающегося целого, стремятся отдалиться от оси.

    Таким образом, относительные количества не суть те самые количества, коих имена им обычно придаются, а суть лишь результаты измерений сказанных количеств (истинные или ложные), постигаемые чувствами и принимаемые обычно за самые количества. Если значение слов определять по тому смыслу, в каком эти слова обычно употребляются, то под названиями "время", "пространство", "место" и "движение" и следует разуметь эти постижимые чувствами меры их.

    Речь стала бы совершенно необычной и чисто математической, если бы под этими названиями разуметь действительно сами измеряемые количества. Поэтому воистину насилуют смысл священного писания те, кто эти слова истолковывают в нем как самые количества. Не менее того засоряют математику и физику и те, кто смешивает самые истинные количества с их отношениями и их обыденными мерами.

    Распознание истинных движений отдельных тел и точное их разграничение от кажущихся весьма трудно, ибо части того неподвижного пространства, о котором говорилось и в котором совершаются истинные движения тел, не ощущаются нашими чувствами. Однако это дело не вполне безнадежное. Основания для суждений можно заимствовать частью из кажущихся движений, представляющих разности истинных, частью из сил, представляющих причины и проявления истинных движений. Так, если два шара, соединенные нитью на данном друг от друга расстоянии, будут обращаться около общего их центра тяжести, то по натяжению нити можно будет узнать стремление шаров к удалению от оси вращения и по нему вычислить угловую его скорость. Если затем на противоположные стороны шаров заставить действовать равные силы, так чтобы они или увеличивали или уменьшали круговращательное движение, то по увеличившемуся или по уменьшившемуся натяжению нити может быть обнаружено увеличение или уменьшение скорости движения, и таким образом можно будет найти те стороны шаров, к которым надо приложить силы, чтобы увеличение скорости движения стало наибольшим, и значит, найти те стороны шаров, которые обращены по направлению движения или по направлению, ему обратному. Когда эти передние и задние стороны будут найдены, то движение будет вполне определено.

    Таким способом могло бы быть определено количество и направление кругового движения внутри огромного пустого пространства, где не существовало бы никаких внешних доступных чувствам признаков, к которым можно было бы относить положения шаров. Если бы в этом пространстве, кроме того, находились бы еще некоторые весьма удаленные тела, сохраняющие относительно друг к другу положения, подобно тому как наши неподвижные звезды, то по перемещению шаров относительно этих тел мы не могли бы определить, чему принадлежит это перемещение - телам или шарам. Но если бы мы, определив натяжение нити, нашли бы, что это натяжение как раз соответствует движению шаров, то мы бы заключили, что движение принадлежит шарам, а не внешним телам, и что эти тела находятся в покое. Таким образом по видимому перемещению шаров относительно внешних тел мы вывели бы их движение. Нахождение же истинных движений тел по причинам, их производящим, по их проявлениям и по разностям кажущихся движений и, наоборот, нахождение по истинным или кажущимся движениям их причин и проявлений излагаются подробно в последующем. Именно с этою-то целью и составлено предлагаемое сочинение.

    Аксиомы или законы движения

    Закон I

    Всякое тело продолжает удерживаться в своем состоянии покоя или равномерного и прямолинейного движения, пока и поскольку оно не понуждается приложенными силами изменять это состояние.

    Брошенное тело продолжает удерживать свое движение, поскольку его не замедляет сопротивление воздуха и поскольку сила тяжести не побуждает это тело вниз. Волчок, коего части, вследствие взаимного сцепления, отвлекают друг друга от прямолинейного движения, не перестает вращаться (равномерно), поскольку это вращение не замедляется сопротивлением воздуха. Большие же массы планет и комет, встречая меньшее сопротивление в свободном пространстве, сохраняют свое как поступательное, так и вращательное движение в продолжении гораздо большего времени.

    Закон II

    Изменение количества движения пропорционально приложенной движущей силе и происходит по направлению той прямой, по которой эта сила действует10.

    Если какая-нибудь сила производит некоторое количество движения, то двойная сила произведет двойное, тройная - тройное, будут ли они приложены разом все вместе, или же последовательно и постепенно. Это количество движения, которое всегда происходит по тому же направлению, как и производящая его сила, если тело уже находилось в движении, при совпадении направлений прилагается к количеству движения тела, бывшему ранее, при противоположности - вычитается, при наклонности - прилагается наклонно и соединяется с бывшим ранее, сообразно величине и направлению каждого из них.

    Закон III

    Действию всегда есть равное и противоположное противодействие, иначе - взаимодействия двух тел друг на друга между собою равны и направлены в противоположные стороны.

    Если что-либо давит на что-нибудь другое или тянет его, то оно само этим последним давится или тянется. Если кто нажимает пальцем на камень, то и палец его также нажимается камнем. Если лошадь тащит камень, привязанный к канату, то и, обратно (если можно так выразиться), она с равным усилием оттягивается к камню, ибо натянутый канат своею упругостью производит одинаковое усилие на лошадь в сторону камня и на камень в сторону лошади, и насколько этот канат препятствует Движению лошади вперед, настолько же он побуждает движение вперед камня. Если какое-нибудь тело, ударившись в другое тело, изменяет своею силою его количество движения на сколько-нибудь, то оно претерпит от силы второго тела в своем собственном количестве движения то же самое изменение, но обратно направленное, ибо давления этих тел друг на друга постоянно равны. От таких взаимодействий всегда приходят равные изменения не скоростей, а количеств движения, предполагая, конечно, что тела никаким другим усилиям не подвергаются. Изменения скоростей, происходящие также в противоположные стороны, будут обратно пропорциональны массам тел, ибо количества движения получают равные изменения. Этот закон имеет место и для притяжений, как это будет доказано в поучении. <...>

    * В кн.: А, Н. Крылов. Собр тр, т. 7. М -Л., 1936, с. 23-31, 34-37, 39-41.
    1Вводя новое понятие массы как количества материи, Ньютон одновременно указывает и на опытное определение массы через вес.
    2Вводится понятие инерции как физического явления и инертности как свойства всех материальных тел.
    3Здесь Ньютон объясняет условие орбитального движения Луны и искусственных спутников Земли.
    4В этом утверждении и далее, в определениях VI-VIII, встречаются места, представляющие в настоящее время лишь исторический интерес.
    5Ньютон нигде не пользуется понятием ускорения, заменяя его "скоростью, производимой в течение данного времени", подразумевая приращение скорости.
    6Под "ускорительной силой> здесь Ньютон понимает напряженность гравитационного поля (т. е. величину ускорения свободного падения).
    7Ньютон подчеркивает независимость ускорения свободного падения от массы, экспериментально установленную Г. Галилеем.
    8Русским словом натиск переводчик обозначил латинское слово
    9Свой знаменитый опыт с ведром, наполненным водой, Ньютон приводит как пример, доказывающий абсолютный характер ускоренного (вращательного) движения в отличие от равномерного движения, имеющего относительный характер. Как известно, в общей теории относительности это противопоставление ускоренного и равномерного движений частично снимается так называемым принципом эквивалентности.
    10Формулировка второго закона механики, даваемая Ньютоном (АД'= = f &t), остается в силе и в теории относительности, в отличие от другой, общепризнанной формулировки (F=ma). Последний, частный, случай второго закона механики в теории А. Эйнштейна не справедлив.

    Вот теперь пожалуй и все что нам пригодится в дальнейшем.

    Пора,пора учиться и познавать строение нашей Вселенной.

    Отбросим "черные дыры,большие взрывы,темную материю"и, опираясь на практику,начнем анализировать строение Материи  используя механику Ньютона,научные данные и достижения современных технологий.

    Школьные годы чудесные...Законы Природы

    Отправлено 15 янв. 2018 г., 09:40 пользователем Svetlana Elizarova


    Силы тяготения. Гравитационное поле

    Силами тяготения мы называем результат гравитационных взаимодействий, которые описываются весьма простым законом всемирного тяготения, открытым Ньютоном:

    Материальные точки притягиваются друг к другу с силами, пропорциональными произведению их масс и обратно пропорциональными квадрату расстояния между ними:

    F(m,r)         (11)

    Коэффициент пропорциональности G называется гравитационной постоянной. Она характеризует интенсивность гравитационного взаимодействия (численно равна силе притяжения двух точечных масс по 1 кг, находящихся на расстоянии 1 м друг от друга) и является одной из основных физических констант. В единицах системы СИ ее величина равна:

    G = 6,673·10-11H·м2/кг2 = 6,673·10-11м3/(кг·с2)

    Формула (11) дает только величину силы взаимодействия двух точечных тел. На самом деле речь идет о двух силах, с которыми по третьему закону Ньютона действуют тела друг на друга, они равны по величине (11) и направлены навстречу друг к другу по прямой, соединяющей эти тела. Такие силы называются центральными.

    Можно показать, что однородные тела, имеющую сферическую форму (даже если их размеры не малы по сравнению с расстоянием между ними), так же притягиваются с силами, определяемыми формулой (11), в этом случае r – это расстояние между центрами сфер.

    Каким образом одно тело “узнает”, что ему “надо” притягиваться к другому телу? Другими словами, каков механизм передачи гравитационного взаимодействия от одного тела к другому? Ньютоновская механика предпочитает не отвечать на этот вопрос, она базируется на концепции теории дальнодействия, согласно которой одно тело действует на другое непосредственно, без какого-либо участия промежуточной среды. Это означает, например, что если масса одного из тел изменится в какой –либо момент времени, то силы притяжения между взаимодействующими телами, в частности, сила, действующая на другое тело, изменится в тот же момент времени, как бы далеко это другое тело ни находилось, без каких-нибудь изменений в окружающей среде. В современной физике предпочитают использовать теорию близкодействия, в которой передача любых взаимодействий между телами осуществляется посредством создания ими вокруг себя особого рода материальной среды - гравитационных полей (скорость передачи изменения поля, согласно теории относительности Эйнштейна, не может превышать скорости света – поэтому сила, действующая на другое тело изменится не в тот же момент времени, а спустя некоторое время). Понятие поля относится к числу основных понятий в физике, которые невозможно определить через другие, более простые понятия. Можно только описать его свойства.

    Любое тело создает вокруг себя гравитационное поле, т.е. наделяет окружающее пространство определеными свойствами: любое другое тело, находящееся в этом поле, испытывает воздействие (силу) со стороны этого поля. Силовой характеристикой гравитационного поля является его напряженность . Определим ее с помощью следующего мысленного опыта: пусть нам надо в некоторой точке пространства охарактеризовать гравитационное поле, создаваемое некоторым телом массой М. Поместим в интересующую нас точку пространства (в интересующую нас точку поля) “пробное” точечное тело массой m1 и измерим силу F1 , с которой поле будет действовать на него. Если мы будем менять массу “пробного” тела: m1 → m2 → …→ mn, то, как показывает опыт, будет меняться и сила, действующая на него: F1 F2 … → Fn, однако, отношение силы, действующей на него, к его массе, не будет зависеть от массы “пробного” тела: F1/m1 = F2/m2 = … = Fn/mn . Следовательно, это отношение уже зависит только от поля и, поэтому, является характеристикой поля в данной точке пространства и называется напряженностью гравитационного поля в данном месте:

    g = F/m           (12)

    Напряженность – векторная характеристика поля, она направлена (так как m > 0) туда же, куда и сила притяжения F – т.е. в сторону тела массой М - тела, которое создает это поле. Численно напряженность равна силе, действующей на “пробное” точечное тело с единичной массой, помещенное в данную точку поля. Размерность напряжености поля совпадает с размерностью ускорения – в системе единиц СИ она равна Н/кг = м/с2.

    Если нам известна напряженность g(r) гравитационного поля в любой точке пространства r, то, как это следует из определения (12), мы можем вычислить силу, которая будет действовать на точечное тело массой m, помещенное в данную точку поля:

    F(r) = mg(r)

    Рассмотрим гравитационное поле, создаваемое точечной массой М. Очевидно, что оно обладает сферической симметрией – вектор напряженности g в любой его точке направлен к массе М , создающей поле, и равен по величине, как это следует из закона (11)

    g(r) = F/m = GM/r2   (13)

    - зависит только от расстояния r до источника поля.

    Как вычислить напряженность гравитационного поля, создаваемого не точечным, а протяженным телом? Опыт показывает, что гравитационные поля удовлетворяют принципу суперпозиции. Он гласит, что гравитационное поле, создаваемое какой-либо массой, не зависит от наличия других масс. Напряженность поля, создаваемого несколькими телами, равна векторной сумме напряженностей полей, создаваемых этими телами в отдельности.

    В частности, чтобы найти напряженность поля, создаваемого любым протяженым телом, надо мысленно разбить его на множество отдельных элементов, настолько малых, чтобы каждый из них можно было считать материальной точкой, и найти векторную сумму напряженностей полей, создаваемых всеми этими отдельными элементами.

    Пользуясь принципом суперпозиции, можно доказать, что гравитационное поле, создаваемое шаром со сферически-симметричным распределением массы (например, однородным шаром), вне этого шара такое же, что и гравитационное поле материальной точки такой же массы, помещенной в центр этого шара и выражается так же формулой (13).

    Если считать Землю шаром с массой М, сферически-симметрично распределенной по объему, и радиусом R, то сила mg тяжести тела массой m, находящегося на высоте h над поверхностью Земли, равна

    mg(h) = GMm/(R + h)2   (14)

    На поверхности Земли (h = 0):

    mg = GMm/R2 (15)

    Из последней формулы следует, что для Земли:

    GM = gR2 = 9,8 м/с2·(6,4·106м)2 = 4·1014м3 / с2

    Выясним теперь, какое гравитационное поле создается внутри тонкой сферы. Оказывается, внутри сферы поле внутри тонкой сферынапряженность поля равна нулю. Для доказательства этого факта рассмотрим произвольную точку А и покажем, что напряженности полей от двух противо положных участков сферы, отсекаемых узким конусом, взаимно уничтожаются. Действительно, из подобия следует, что линейные размеры выбранных участков относятся как r1 / r2, следовательно, отношение их площадей S1 / S2, равное отношение масс М1 / М2 , есть М1 / М2 = S1/S2 = r12/r22.

    Тогда из формулы (13) получаем, что создаваемые этими участками в точке А напряженности полей равны по величине, а из-за того, что они направлены противоположно, то в сумме они дают ноль.

    Таким образом, если бы существовала планета, масса которой была бы равномерно распределена по тонкому сферическому слою некоторого радиуса, а внутри была бы пустота, то внутри этой планеты любое тело находилось бы в состоянии невесомости, а вне этой планеты гравитационное поле совпадало бы с полем точечного тела такой же массы, находящейся в центре этой сферы.

    Теперь рассмотрим поле внутри однородного шара радиуса R и массы М. Возьмем точку на расстоянии r < R от центра шара. Проведем мысленно сферу радиусом r, разделив шар на две части – внутреннюю и внешнюю. Как мы уже выяснили, поле, создаваемое в рассматриваемой точке всеми внешними сферическими слоями, равно нулю. Поэтому поле в этой точке совпадает с полем, создаваемым внутренней частью, т.е. шаром радиусом r. Масса этого шара равна Мr = ρ (4/3)π r3 = ρ (4/3)π R3r3 / R3 = Mr3 / R3 . Напряженность поля, создаваемое этим шаром в рассматриваемой точке по формуле (13) равно:

    gr = GMr/r2 = GMr3/(R3r2) = gor/R

    зависимость g(r)где go – напряженность поля на поверхности шара радиуса R.

    Зависимость величины напряженности поля от расстояния от центра шара можно видеть на рисунке.

    Напряженность, а, значит, и сила тяжести линейно возрастает от центра до поверхности шара, а затем убывает обратно пропорционально квадрату расстояния.


    Рассмотрим несколько задач.

    1. 1. Доказать, что для всех планет, движущихся вокруг Солнца, отношение квадрата периода Т обращения к кубу радиуса R орбиты имеет одно и то же значение (предполагается, что орбиты большинства планет мало отличаются от круговых).

    Решение. Движущаяся по окружности радиуса R с постоянной по величине скоростью планета обладает цетростремительным ускорением, равным 4π 2R/T2. По второму закону Ньютона:

    m4π 2R/T2 = F = GMm/R2

    (здесь m - масса планеты, M - масса Солнца). Откуда: T2/R3 = 4π 2/(GM) = const

    - не зависит от массы планеты, т.е. эта величина одна и та же для всех планет. Это утверждение известно как третий закон Кеплера. (На самом деле орбиты планет – эллипсы, в одном из фокусов которых находится Солнце. В этом случае в качестве радиуса орбиты надо взять половину величины большой оси эллипса).

    2. С какой скоростью движется спутник по круговой орбите на высоте h над поверхностью Земли?

    Решение. Спутник движется под действием силы притяжения к Земле, которая сообщает ему центростремительное ускорение. По второму закону Ньютона:

    mV2/(R + h) = GMm/(R + h)2

    Откуда: V = (GM/(R + h))1/2 = (gR2/(R + h))1/2

    С увеличением высоты h орбиты спутника его скорость уменьшается. Значение скорости спутника при h = 0 (в действительности такое движение, разумеется, невозможно из-за сопротивления воздуха) называется первой космической скоростью:

    VI = (gR)1/2 = 7,9·103 м/с = 7,9 км/с

    На самом деле достаточно долгое движение спутника возможно только тогда, когда его орбита пролегает выше атмосферы – на высотах не менее, чем 100 км над земной поверхностью.

    Рассмотрим высоты h < < R. Если воспользоваться приближенной формулой для вычисления величины

    (1 + х)-1/2 » 1 – х/2 (при х < < 1),

    то значение скорости спутника на высоте h может быть вычислена так:

    V = (gR2/(R + h))1/2 = (gR)1/2(1 + h/R)-1/2 » VI(1 - h/(2R))

    Так, например, на высоте h = 200 км скорость спутника меньше первой космической примерно на 1/64 ее часть, т.е. на 124 м/с.

    3. Радиус Солнца Rс = 7·105 км , радиус земной орбиты r = 1,5·108 км и период обращения Земли вокруг Солнца Т = 1 год. Найти среднюю плотность солнечного вещества. Каков минимально возможный период обращения спутника вокруг Солнца?

    Решение. По второму закону Ньютона

    mV2/r = GMcm/r2

    Подставляя сюда значение скорости V = 2π r/T, получим:

    Mc = 4π 2r3/(GТ2)

    Тогда средняя плотность солнечного вещества будет равна

    ρ = Mc /((4/3)π Rc3) = 3π r3/(GТ2Rc3) = 1,4 г/см3

    Из последней формулы можно выразить период обращения спутника:

    Т = (3π r3/(Gρ Rc3))1/2

    Видно, что минимальный период получается при r = Rc (если бы это реально было возможно !):

    Тмин = (3π /(Gρ ))1/2 » 104 с

    Это примерно 2 часа 45 мин. Видно, что минимальное время обращения спутника вокруг небесного тела зависит только от средней плотности этого тела и не зависит от его радиуса.

    Задача 1. Что будет с камнем, брошенным в прорытый сквозь Землю по ее диаметру колодец, если не учитывать сил сопротивления?

    Задача 2. Какой максимальной скорости достигнет камень, пролетев в предыдущей задаче до центра Земли?

    Задача 3. Искусственный спутник, используемый в системе телесвязи, запушен в плоскости земного экватора так, что все время находится в зените одной и той же точки земного шара. Во сколько раз радиус орбиты спутника больше радиуса Земли?



    Прозрение или заблуждение?Таблица хим.элементов.

    Отправлено 15 янв. 2018 г., 06:55 пользователем Svetlana Elizarova   [ обновлено 26 окт. 2018 г., 08:40, автор: Gravio ]

    Электронные формулы атомов химических элементов, слои расположены в порядке заполнения подуровней. Электронные слои атомов заполняются электронами в порядке, согласно правилу Клечковского.

    Порядок заполнения атомных орбиталей по мере увеличения энергии следующий: 1s < 2s < 2p < 3s < 3p < 4s < 3d < 4p < 5s < 4d < 5p < 6s < 4f ≈ 5d < 6p < 7s < 5f ≈ 6d < 7p < 8s. При заполнении орбитальных оболочек атома более предпочтительны (более энергетически выгодны), и, значит, заполняются раньше те состояния, для которых сумма главного квантового числа n и побочного (орбитального) квантового числа l , т.е. n + l , имеет меньшее значение.

    s-элементы d-элементы f-элементы p-элементы
    Знак Элемент Электронная формула
    I период
    1 H водород 1s1
    2 He гелий 1s2
    Знак Элемент Электронная формула
    II период
    3 Li литий 1s2 2s1
    4 Be бериллий 1s2 2s2
    5 B бор 1s2 2s2 2p1
    6 C углерод 1s2 2s2 2p2
    7 N азот 1s2 2s2 2p3
    8 O кислород 1s2 2s2 2p4
    9 F фтор 1s2 2s2 2p5
    10 Ne неон 1s2 2s2 2p6
    Знак Элемент Электронная формула
    III период
    11 Na натрий 1s2 2s2 2p6 3s1
    12 Mg магний 1s2 2s2 2p6 3s2
    13 Al алюминий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p1
    14 Si кремний 1s2 2s2 2p6 3s2 3p2
    15 P фосфор 1s2 2s2 2p6 3s2 3p3
    16 S сера 1s2 2s2 2p6 3s2 3p4
    17 Cl хлор 1s2 2s2 2p6 3s2 3p5
    18 Ar аргон 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6
    Знак Элемент Электронная формула
    IV период
    19 K калий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1
    20 Ca кальций 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2
    21 Sc скандий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d1
    22 Ti титан 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d2
    23 V ванадий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d3
    24 Cr хром 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d5
    25 Mn марганец 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d5
    26 Fe железо 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d6
    27 Co кобальт 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d7
    28 Ni никель 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d8
    29 Cu медь 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 3d10
    30 Zn цинк 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10
    31 Ga галлий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p1
    32 Ge германий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p2
    33 As мышьяк 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p3
    34 Se селен 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p4
    35 Br бром 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p5
    36 Kr криптон 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6
    Знак Элемент Электронная формула
    V период
    37 Rb рубидий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1
    38 Sr стронций 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2
    39 Y иттрий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d1
    40 Zr цирконий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d2
    41 Nb ниобий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d4
    42 Mo молибден 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d5
    43 Tc технеций 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d5
    44 Ru рутений 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d7
    45 Rh родий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d8
    46 Pd палладий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s0 4d10
    47 Ag серебро 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d10
    48 Cd кадмий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10
    49 In индий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p1
    50 Sn олово 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p2
    51 Sb сурьма 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s22 4d10 5p3
    52 Te теллур 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p4
    53 I йод 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p5
    54 Xe ксенон 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6
    Знак Элемент Электронная формула
    VI период
    55 Cs цезий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1
    56 Ba барий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2
    57 La лантан 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 5d1
    58 Ce церий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f2
    59 Pr празеодим 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f3
    60 Nd неодим 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f4
    61 Pm прометий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f5
    62 Sm самарий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f6
    63 Eu европий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f7
    64 Gd гадолиний 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f7 5d1
    65 Tb тербий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f9
    66 Dy диспрозий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f10
    67 Ho гольмий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f11
    68 Er эрбий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f12
    68 Tm тулий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f13
    70 Yb иттербий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14
    71 Lu лютеций 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d1
    72 Hf гафний 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d2
    73 Ta тантал 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d3
    74 W вольфрам 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d4
    75 Re рений 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d5
    76 Os осмий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d6
    77 Ir иридий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d7
    78 Pt платина 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1 4f14 5d9
    79 Au золото 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s1 4f14 5d10
    80 Hg ртуть 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10
    81 Tl таллий 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p1
    82 Pb свинец 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p2
    83 Bi висмут 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p3
    84 Po полоний 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p4
    85 At астат 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s2 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p5
    86 Rn радон 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s2 3d10 4p6 5s1 4d10 5p6 6s2 4f14 5d10 6p6

    Чуть-чуть о небесной механике

    Отправлено 5 янв. 2018 г., 05:25 пользователем Светлана Елизарова   [ обновлено 13 окт. 2018 г., 01:17, автор: Gravio ]


    Движение двух тел

    Единственное тело в абсолютной пустоте будет лететь по прямой, потому что на него никакие внешние силы не действуют – этот случай тривиальный и неинтересный. А простейшей задачей небесной механики считается задача двух гравитационно взаимодействующих тел. Но ее можно еще упростить, если взять одно тело очень массивное, а другое очень маленькое. Малое тело движется под влиянием центростремительного ускорения, а большому безразлично, что там вокруг него бегает, фактически оно не чувствует чужого присутствия и поэтому неподвижно. Эта ситуация называется задачей одного тела в центральном гравитационном поле.

    Если начало системы координат совместить с массивным телом, то вследствие его неподвижности такая система координат будет инерциальной. И это может оказаться очень полезным. Например, для космического аппарата мы можем записать, что действующее на него центростремительное ускорение равно отношению силы гравитационного притяжение к его массе. Если он обращается на достаточно дальней круговой орбите, то, сделав простое преобразование этой формулы, можно однозначно связать орбитальный период с массой притягивающего тела. Собственно говоря, это единственный надежный метод для определения массы планеты.



    Но задача становится сложнее, когда спутник находится близко к планете – при этом уже нельзя пренебрегать ее размером и формой. Казалось бы, эта задача очень сложная, потому что для решения надо вычислить притяжение спутника к каждой точке планеты и сложить векторы сил. Также и для геофизика, который интересуется внутренностью планеты и хочет узнать, какова гравитация на нужной глубине: ему надо бы вычислить притяжение ко всем точкам внешней части и ко всем точкам внутренней части. К счастью, еще Ньютон доказал две простые, но очень полезные теоремы, значительно облегчающие вычисления, – и за это ему спасибо.



    Первая теорема говорит о том, что если у вас есть однородная по плотности сферическая оболочка, то внутри нее гравитация отсутствует и ускорение везде равно нулю. Доказательство можно продемонстрировать на пальцах. Для этого помещаем в произвольное место полости пробный шарик и смотрим, какие силы на него действуют со стороны двух диаметрально противоположных сегментов. Площади и массы обоих сегментов прямо пропорциональны квадрату расстояния, а сила обратно пропорциональна квадрату расстояния, значит, оба оказывают одинаковое влияние на эту точку, но противоположно направленное, то есть силы уравновешиваются.



    Таким образом, где бы ни находилось тело внутри оболочки, оно пребывает в состоянии невесомости. Даже лучше: когда вы свободно падаете без опоры, то вы тоже испытываете невесомость в течение короткого времени, пока не упали, а в полости вообще нет гравитационного поля и "падать" там можно бесконечно долго.

    Теперь из последовательности таких оболочек мы можем собрать всю планету целиком и понять, что для вычисления ускорения свободного падения в какой-то внутренней точке достаточно учитывать только более глубокие слои. А принимать во внимание наружные по отношению к рассматриваемой точке слои, которые лежат поверх, т.е. ближе к поверхности, нет необходимости, потому что они никакого влияния не оказывают. В частности, это приближение верно для Земли, у которой плотность к центру растет, при этом на каждой выбранной глубине она под любой точкой поверхности почти одинакова. Геофизики молятся на эту теорему Ньютона, потому что она позволяет им легко вычислять гравитационное поле внутри шаровидных (сферически симметричных) космических тел. Но для тел другой формы это уже не справедливо.

    Вторая теорема Ньютона касается притяжения однородной сферической оболочкой тела, расположенного снаружи. Оказывается, в этом случае оболочка на внешнее тело действует так же, как и материальная точка с той же массой в центре сферы. Для доказательства нужно рассчитать гравитационный потенциал в зависимости от расстояния от этой точки до кольца, вырезанного в сфере. При этом кроме теоремы косинусов ничего более сложного знать не обязательно.



    Из серии сферических оболочек можно собрать массивную шаровидную планету или звезду, а, значит, в ее поле тяготения движение всех малых объектов – как спутников, так и мимо пролетающих тел – можно рассчитывать в приближении, будто вся масса шара сосредоточена в центральной точке. Этот факт очень важен для астрономов, потому что все достаточно крупные космические тела почти сферичны, если они не очень быстро вращаются (иначе они становятся эллипсоидами и эти теоремы перестают работать).

    Теперь давайте представим себе мир, в котором гравитация не по Ньютону устроена. С помощью простенькой компьютерной программы интегрирования уравнений движения попробуем "поиграть" с законом гравитации, меняя показатель степени m при расстоянии (Rᵐ) в формуле Ньютона. В классическом случае m = 2. Запускаем пробное тело вокруг точечной массы и получаем ожидаемый результат: пробное тело бегает по одному и тому же эллипсу.



    Если сделаем зависимость гравитации от расстояния более жесткой, увеличив показатель степени чуть-чуть, всего на 10%, то вот что получится: вроде бы движение тоже по эллипсу происходит, но он не остается неизменно ориентированным: его ось понемножечку поворачивается, происходит прецессия оси. Теперь возьмем зависимость F(R) немножко мягче ньютоновой, уменьшив m на 25%. При таком законе тоже вырисовывается похожий эллипс, только вращающийся в противоположном направлении. Интересно, что если задать совсем уж невообразимый вариант m = 1 (т.е. F ∿ 1/R), то угловая скорость прецессии оси становится близкой к угловой скорости обращения спутника.

    Несмотря на то, что движение кажется хаотичным, можно заметить, что во всех рассмотренных случаях есть границы движения, за которые тело никогда не вылетает. Механики называют такое движение финитным, то есть ограниченным в пространстве. Если бы у нас, например, в законе Кулона показатель степени при расстоянии вдруг "поплыл", то электрон, по крайней мере, не убежал бы от ядра и не упал бы на него. Ну, двигался бы немного более хитро, чем в наши дни, но с этим жить можно. Главное – что атом остался бы стабилен, не распался бы. Эти численные эксперименты – вовсе не блажь. Дело в том, что ньютонов закон действителен только в слабых гравитационных полях; он является, так сказать, лишь первым приближением к реальности. А если вы возьмете уравнения общей теории относительности и на их основе попытаетесь получить ньютоновское приближение, то к основному компоненту G∙M/R² добавятся поправки – слагаемые, растущие с увеличением потенциала гравитационного поля. То есть в общей теории относительности гравитация более круто зависит от расстояния, чем по Ньютону. Поэтому есть особенность приближения к объектам очень большой массы, но малого размера.

    1-9 of 9