Концепции физики макромира

Направление  магнитных  линий  магнитного  поля тока  связано  с   направлением  тока  в  проводнике. 

Магнитное поле Земли

 

               1. В 1600 году английский ученый  Уильям Гильберт в своей книге  «О магните, магнитных телах  и большом магните - Земле». представил  Землю, как гигантский постоянный  магнит, ось которого     не  совпадает с осью вращения  Земли (угол между этими осями  называют магнитным склонением).

                 Гильберт подтвердил свое предположение  на опыте: он выточил из естественного  магнита большой шар и, приближая  к поверхности шара магнитную  стрелку, показал, что она всегда  устанавливается так же, как стрелка  компаса на 3емле.

            

            Графически магнитное поле Земли  похоже на магнитное поле постоянного  магнита.

             2.    В 1702 году Э. Галлей  создает первые магнитные карты  Земли. 

                                                                    ___

            Основная  причина  наличия   магнитного поля  Земли   в   том,  что  ядро  Земли   состоит  из  раскаленного  железа  (хорошего  проводника  электрических  токов,  возникающих   внутри  Земли).

                                                                   ___

            Для сравнения  магнитное поле  Солнца в 100 больше, чем земное.

 

Изменения магнитного поля земли

 

               Причиной постоянных изменений является наличие залежей полезных ископаемых.

           На Земле имеются такие территории, где ее собственное магнитное  поле сильно искажается 

           залеганием железных руд. Например, Курская магнитная аномалия, расположенная  в Курской области.

            Причина кратковременных изменений  магнитного поля Земли - действие "солнечного ветра", т.е. действие  потока  заряженных  частиц, выбрасываемых   Солнцем. Магнитное  поле  этого  потока 

           взаимодействует  с  магнитным   полем  Земли, возникают "магнитные  бури".

             ___

             На частоту и силу магнитных  бурь влияет солнечная активность.

           В годы максимума солнечной  активности (один раз в каждые 11,5 лет) возникают такие 

           магнитные бури, что нарушается  радиосвязь, а стрелки компасов  начинают непредсказуемо "плясать".

             ___

             Результатом   взаимодействия   заряженных  частиц  "солнечного  ветра"  с  атмосферой  Земли   в  северных  широтах является  такое явление, как "полярное  сияние".

 

Влияние магнитного поля земли на живые организмы

 

• Магнитное поле Земли служит многим живым организмам для ориентации в пространстве.
• Некоторые морские бактерии располагаются в придонном иле под определенным углом к силовым линиям магнитного поля Земли, что объясняется наличием в них маленьких ферримагнитных частиц.
• Мухи и другие насекомые "садятся" предпочтительно в направлении поперек или вдоль магнитных линий магнитного поля Земли. Например,  термиты располагаются на отдых так, что оказываются головами в одном направлении: в одних группах — параллельно, в других — перпендикулярно линиям магнитного поля.
• Ориентиром для перелетных птиц также служит магнитное поле Земли.

 

Некоторые факты о магнитах

 

Магнит  притягивает не только  железо?

Металлы: никель, кобальт, марганец, платина, золото, серебро, алюминий –  хотя и слабо, но тоже притягиваются  магнитом!

Еще замечательнее свойства диамагнитных тел, например цинка, свинца, серы, висмута: эти тела отталкиваются  от сильного магнита!

Жидкости и газы также  реагируют на приближение магнита, правда, магнит должен быть очень силен.

... чистый кислород притягивается  магнитом,и если наполнить кислородом мыльный пузырь,  а затем поместить его между полюсами сильного электромагнита, то пузырь вытянется от одного полюса к другому, растягиваемый невидимыми магнитными силами.

 

Также интересен факт, что  пламя свечи между концами  сильного магнита меняет свою привычную  форму.

С магнитом издавна связано  немало легенд.

Фалес Милетский наделял  его душой.

Платон сравнивал его  с поэтом,

В эпоху Возрождения его считали отображением неба и приписывали ему способность искривлять пространство.

Японцы считали, что магнит -  это сила, которая поможет повернуть к вам фортуну.

А Галилей думал, что Земля  вертится оттого, что похожа на магнит.

Уже много веков тому назад  люди посвящали  жизнь на изучение магнита, и несмотря на это еще  много фактов  остаются покрытыми  загадочными тайными…

 

Законы Фарадея (1791-1867) – Максвелла (1831-1879) для электромагнетизма

 

• Из уравнений вытекает, что электрическое и магнитное поле связаны друг с другом, образуя единое электромагнитное поле, в котором распространяются электромагнитные волны со скоростью света, имеющего ту же природу.
• Уравнения = математическое описание эксперимента
• Теория имеет универсальный характер (все тела в природе заряжены)
• Природа всех эл.-магн.излучений одинакова, отличие в частоте.
• Основа электромагнитной картины мира

Изучение структуры  атома в значительной степени  основано на анализе спектров света, излучаемого атомами. О строении внутренних оболочек судят по рентгеновским  спектрам.

Самым изученным  является спектр наиболее простого атома  – атома водорода. В видимой  области спектр атома водорода содержит несколько линий: красную, зелено-голубую, синюю и две фиолетовых.

 

Спектры электромагнитного

 излучения

Эмиссионный спектр – результат спектрографического разложения, испускаемого возбужденными атомами.

Непрерывный спектр – имеет все длины волн, в виде сплошной разноцветной полосы. Его дают только тела, находящиеся в твердом или жидком состоянии, так как их атомы взаимодействуют между собой весьма сильно.

Линейчатый  спектр – в излучении представлены только отдельные частоты, вещество испускает свет только в определенных очень узких спектральных интервалах. На экране спектрографа изображается в виде отдельных цветных линий различной яркости, разделенных широкими темными полосами. Его дают все вещества в газообразном состоянии. Свет излучают атомы, которые практически не взаимодействуют друг с другом.

Полосатый спектр – состоит из отдельных полос, разделенных темными промежутками. Каждая полоса – это совокупность большого числа очень тесно расположенных линий. Полосатый спектр, как и линейчатый дают вещества, находящиеся в газообразном состоянии. Но газы при этом должны состоять не из атомов, а из молекул.

Термодинамика, ее законы. Природа тепловых явлений. Развитие представлений о природе  тепловых явлений и свойств макросистем.

 

• Законам Ньютона подчиняются с удивительной точностью и громадные небесные тела и мельчайшие земные пылинки. Его законы позволяют предсказать движение тел, а также силы взаимодействия между ними.
• Механическое движение - это всего лишь один из простых видов движения материи. Вокруг нас происходят явления, внешне весьма косвенно связанные с механическим движением – физические явления, связанные с энергией. Такие явления называются тепловыми.
• Физическая сущность тепловых процессов может быть понята, если рассмотреть внутреннее строение тел, однако эти процессы так или иначе связаны с внешним состоянием тел – тепловые явления. Эти процессы можно описывать, исследуя закономерности изменения этого внешнего состояния. Такой подход называется термодинамическим подходом.
• Наука, использующая такой метод, получила название термодинамика – наука о тепловых явлениях.

Термодинамика отвечает на три главных вопроса:

 

• Возможность  данного процесса в данных условиях;
• Если процесс возможен, то в каком направлении он будет протекать;
• Чем этот процесс закончится.
• Со времен античности существовали два разных взгляда на природу теплоты, считавшейся или веществом или состоянием.
• В XXVII в. можно было услышать, что термометры измеряют «абсолютное» количество теплоты в теле.
• В XXVIII в. тепловые явления все более привлекали к себе внимание с практической точки зрения. Машиностроительная и химическая промышленность нуждалась в точном измерении тепловых величин, поэтому требовалось не только дальнейшее совершенствование приборов, но и найти более оптимальные способы получения энергии.

Принцип относительности в классической механике.

 

• В рамках механистической картины мира сложилась дискретная (корпускулярная) модель реальности. Материя рассматривалась как вещественная субстанция, состоящая из отдельных частиц – атомов или корпускул. Атомы абсолютно прочны, неделимы, непроницаемы, характеризуются наличием массы и веса.
• Движение рассматривалось как перемещение в пространстве по непрерывным траекториям в соответствии с законами механики. Все физические процессы можно свести к перемещению материальных точек под действием силы тяготения - дальнодействующей.
• В механистической картине мира понятия пространства и времени рассматривались безотносительно к свойствам движущейся материи. Пространство в ней выступает просто в виде своеобразного вместилища для движущихся тел, а время – никак не учитывает реальные изменения, выступает просто как параметр, знак которого можно менять на обратный.
• В механике рассматриваются лишь обратимые процессы, что значительно упрощает действительность.
• Свыше двухсот лет считалось, что уравнения движения, провозглашенные Ньютоном, правильно описывают природу.

ПРИНЦИП ОТНОСИТЕЛЬНОСТИ ГАЛИЛЕЯ

 

• Механическая система, в которой действует принцип инерции, называется инерциальной системой.
• Для перехода из одной инерциальной системы в другую Галилей предложил простейшие математические преобразования, названные впоследствии преобразованиями Галилея. 
• Механический принцип относительности: Во всех инерциальных системах отсчета все механические явления протекают одинаково.
• Это значит, что законы классической динамики имеют одинаковую форму (не изменяются), т.е. инвариантны по отношению к преобразованию координат.

Современная научная картина мира. Теория относительности

 

• Физическая теория пространства и времени, учитывающая соответствующую между ними взаимосвязь геометрического характера. Название же «принцип относительности» или «постулат относительности» возникло как отрицание представления об абсолютной неподвижной системе отсчета, связанной с неподвижным эфиром, вводившимся для объяснения оптических и электродинамических явлений.

 

Содержание  теории относительности

 

• Найденное в 1916 г. Эйнштейном объединение принципа относительности Галилея с относительностью одновременности получило название принципа относительности Эйнштейна. Понятие относительности стало одним из основных в современном естествознании.
• Основным отличием представлений о пространстве и времени теории относительности - ограниченная взаимосвязь пространства и времени, раскрывается в формулах преобразования координат и времени при переходе от одной системы отсчета к другой (преобразования Лоренца).
• Каждое возможное изображение пространства и времени можно связать с определенной системой отсчета, систему отсчета – с реальным телом, координаты – с конкретными точками тела, моменты времени – с показаниями часов в различных системах отсчета. Выбор системы отсчета является лишь выбором способа изображения пространства и времени для отображения исследуемого явления.