Космохімія та її зв ’ язок з геохімією

1. ОСНОВИ КОСМОХІМІЇС.Є.Шнюков Лекція 1 Космохімія та її зв’язок з геохімією

2. Вступ (коротка характеристика дисципліни): • Навчальна дисципліна "Основи космохімії" є базовою нормативною дисципліною, яка викладається у 6-му семестрі на 3-му курсі при підготовці фахівців‑бакалаврів за спеціальністю 6.070700 – геологія (спеціалізація - геохімія і мінералогія). • Її загальний обсяг — 72 години, у тому числі лекції — 34 год., самостійна робота студентів — 38 год. • Вивчення дисципліни завершується іспитом (2 кредити ECTS).

3. Об’єктом вивчення навчальної дисципліни "Основи космохімії" є хімічні елементи в умовах Всесвіту, Сонячної системи та її планет. • Предметом вивчення навчальної дисципліни"Основи космохімії" є процеси та умови утворення і подальшого існування хімічних елементів при виникненні зірок і планетних систем, у першу чергу Сонячної системи, Землі, планет земної групи, планет-гігінтів та зовнішніх планет. • Метою і завданням навчальної дисципліни"Основи космохімії" є детальне ознайомлення студентів з сучасними уявленнями про розповсюдженість хімічних елементів у Всесвіті та планетах Сонячної системи, процеси нуклеосинтезу, поведінку елементів при формуванні Сонячної системи, а також з космохімічними даними (хімічний склад метеоритів, тощо), які складають підгрунтя сучасних геохімічних моделей геосфер Землі.

4. Місце в структурно-логічній схемі спеціальності: Нормативна навчальна дисципліна "Основи космохімії" є складовою частиною циклу професійної підготовки фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня "бакалавр" за спеціальністю „Геологія” (спеціалізація „Геохімія і мінералогія”). Дисципліна "Основи космохімії" розрахована на студентів-бакалаврів, які успішно засвоїли курси „Фізика”, „Хімія”, „Мінералогія”, „Петрографія” тощо. Поряд з іншими дисциплінами геохімічного напрямку („Основи геохімії”, „Основи ізотопної геохімії”, „Основи фізичної геохімії” тощо) вона складає чітку послідовність у навчальному плані та забезпечує підготовку фахівців освітньо-кваліфікаційного рівня "бакалавр" за спеціальністю 6.040103 – геологія (спеціалізація - геохімія і мінералогія) на сучасному рівні якості. Тобто, має місце наступний ряд дисциплін: Основи аналітичної геохімії – Методи дослідження мінеральної речовини – Основи фізичної геохімія – Основи космохімії – Основи геохімії – Основи ізотопної геохімії – Геохімічні методи пошуків – - Методи обробки геохімічних даних. Цей ряд продовжується у магістерській програмі.

5. Студент повинен знати: • Сучасні гіпотези нуклеосинтезу, виникнення зірок та планетних систем. • Сучасні уявлення про процеси, які спричинили глибоку хімічну диференціацію Сонячної системи. • Сучасні дані про розповсюдженість хімічних елементів у Всесвіті та Сонячній системі, джерела вихідних даних для існуючих оцінок. • Хімічний склад метеоритів та оцінки їх віку. • Сучасні дані про склад та будову планет Сонячної системи. Студент повинен вміти: • Використовувати космохімічні дані для оцінки первинного складу Землі та її геосфер. • Використовувати космохімічну інформацію для формування вихідних даних, якими оперують сучасні моделі диференціації Землі, зокрема геохімічні моделі поведінки елементів в системі мантія-кора. • Застосовувати наявні дані про склад та будову планет Сонячної системи для дослідження геохімічної і геологічної еволюції Землі.

6. УЗАГАЛЬНЕНИЙ НАВЧАЛЬНО-ТЕМАТИЧНИЙ ПЛАН ЛЕКЦІЙ І ПРАКТИЧНИХ ЗАНЯТЬ: ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 1. «Розповсюдженість елементів у Всесвіті» • 1. Будова та еволюція Всесвіту (3 лекції) • 2. „Космічна” розповсюдженість елементів та нуклеосинтез (3 лекції) • Модульна контрольна робота 1 та додаткове усне опитування (20 балів) ЗМІСТОВИЙ МОДУЛЬ 2. «Хімічний склад, будова та походження Сонячної системи» • 3. Будова Сонячної системи (4 лекції) • 4. Хімічна зональність Сонячної системи та її походження (5 лекцій) • Модульна контрольна робота 2 та додаткове усне опитування (40 балів) • _____________________________________________________ • Іспит (40 балів) • _________________________________________ • Підсумкова оцінка (100 балів) Лекції 34 год. Самостійна робота 38 год. !!!!!!

7. ПЕРЕЛІК РЕКОМЕНДОВАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ Основна: • Барабанов В.Ф. Геохимия. — Л.: Недра, 1985. — 422 с. • Войткевич Г.В., Закруткин В.В. Основы геохимии. — М.: Высшая школа, 1976. - 365 с. • Мейсон Б. Основы геохимии — М.: Недра, 1971. — 311 с. • Хендерсон П. Неорганическая геохимия. — М.: Мир, 1985. — 339 с. • Тугаринов А.И. Общая геохимия. — М.: Атомиздат, 1973. — 288 с. • Хаббард У.Б. Внутреннее строение планет. — М.: Мир, 1987. — 328 с. Додаткова: • Войткевич Г.В., Кокин А.В., Мирошников А.Е., Прохоров В.Г. Справочник по геохимии. — М.: Недра, 1990. — 480 с. • Geochemistry and Mineralogy of Rare Earth Elements / Ed.: B.R.Lipin & G.A.McKay. – Reviews in Mineralogy, vol. 21. — Mineralogical Society of America, 1989. – 348 p. • White W.M. Geochemistry -2001

8. Повернемось до об’єкту, предмету вивчення космохімії та завдань нашого курсу: • Об’єктом вивчення навчальної дисципліни "Основи космохімії" є хімічні елементи в умовах Всесвіту, Сонячної системи та її планет. • Предметом вивчення навчальної дисципліни"Основи космохімії" є процеси та умови утворення і подальшого існування хімічних елементів при виникненні зірок і планетних систем, у першу чергу Сонячної системи, Землі, планет земної групи, планет-гігінтів та зовнішніх планет. • Метою і завданням навчальної дисципліни"Основи космохімії" є детальне ознайомлення студентів з сучасними уявленнями про розповсюдженість хімічних елементів у Всесвіті та планетах Сонячної системи, процеси нуклеосинтезу, поведінку елементів при формуванні Сонячної системи, а також з космохімічними даними (хімічний склад метеоритів, тощо), які складають підгрунтя сучасних геохімічних моделей геосфер Землі. У цих формулюваннях підкреслюється існування міцного зв’язку між космохімією та геохімією

9. Так, порівняємо з об’єктом та предметом геохімії: • Об’єкт вивчення геохімії – хімічні елементи в умовах геосфер Землі. • Предмет вивчення геохімії – саме умови існування хімічних елементів у вигляді нейтральних атомів, іонів або груп атомів у межах геосфер Землі, процеси їх міграції та концентрування, в тому числі й процеси, які призводять до формування рудних родовищ. Наявність зв’язку очевидна. Більш того, ми можемо сказати, що геохімія є частиною космохімії

10. Зв’язок космохімії з іншими науками Геологія: Мінералогія Петрологія Прикладні дисципліни

11. Завдання для самостійної роботи: • Останні результати астрономічних досліджень, що одержані за допомогою телескопів космічного базування. • Галузі використання космохімічних даних. Література [1-5, 7], інтернет-ресурси.

12. ОСНОВИ КОСМОХІМІЇС.Є.Шнюков Лекція 2 Наступна лекція: Виникнення та розвиток космохімії

13. ОСНОВИ КОСМОХІМІЇС.Є.Шнюков Лекція 1 Попередня лекція: Космохімія та її зв’язок з геохімією

14. ОСНОВИ КОСМОХІМІЇС.Є.Шнюков Лекція 2 Виникнення та розвиток космохімії

15. Історія виникнення та розвитку космохімії У багатьох, особливо англомовних джерелах ви можете зустріти ствердження , що КОСМОХІМІЮ як окрему науку заснував після II Світової Війни (1940-ві роки) Херолд Клейтон Юрі. Справді, цей американський вчений був видатною фігурою у КОСМОХІМІЇ, але його праці не охоплювали весь спектр завдань цієї дисципліни, перш за все питання нуклеосинтезу та космічної розповсюдженості елементів. Дійсно: Юри Хэролд Клейтон (29/04/1893 – 06/01/1981).Американский химик и геохимик, член Национальной АН США (1935). Р. в Уокертоне (шт. Индиана). В 1911-1914 работал учителем в сельских школах. В 1917 окончил ун-т шт. Монтана. В 1918-1919 занимался научными исследованиями в химической компании «Барретт» (Филадельфия), в 1919-1921 преподавал химию в ун-те шт. Монтана. В 1921-1923 учился в аспирантуре в Калифорнийском ун-те в Беркли, затем в течение года стажировался под руководством Н. Бора в Ин-те теоретической физики в Копенгагене. В 1924-1929 преподавал в ун-те Дж. Хопкинса в Балтиморе, в 1929-1945 - в Колумбийском унте (с 1934 - профессор), в 1945-1958 - профессор химии Чикагского ун-та. В 1958-1970 - профессор химии Калифорнийского ун-та в Сан-Диего, с 1970 - почетный профессор. Основные научные работы относятся к химии изотопов, гео- и космохимии. Открыл (1932) дейтерий, занимался идентификацией и выделением изотопов кислорода, азота, углерода, серы. Изучил (1934) соотношение изотопов кислорода в каменных метеоритах и земных породах. В годы второй мировой войны принимал участие в проекте «Манхаттан» - разработал методы разделения изотопов урана и массового производства тяжелой воды. С конца 40-х годов стал одним из основателей современной планетологии в США. В монографии «Планеты, их происхождение и развитие» (1952) впервые широко использовал химические данные при рассмотрении происхождения и эволюции Солнечной системы. Исходя из наблюдаемого относительного содержания летучих элементов, показал несостоятельность широко распространенной тогда точки зрения, согласно которой Земля и другие планеты образовались из первоначально расплавленного вещества; одним из первых рассмотрел термическую историю планет, считая, что они возникли как холодные объекты путем аккреции; выполнил многочисленные расчеты распределения температуры в недрах планет. Пришел к заключению, что на раннем этапе истории Солнечной системы должны были сформироваться два типа твердых тел: первичные объекты приблизительно лунной массы, прошедшие через процесс нагрева и затем расколовшиеся при взаимных столкновениях, и вторичные объекты, образовавшиеся из обломков первых. Провел обсуждение химических классов метеоритов и их происхождения. Опираясь на аккреционную теорию происхождения планет, детально рассмотрел вопрос об образовании кратеров и других деталей поверхностного рельефа Луны в результате метеоритной бомбардировки. Некоторые лунные моря интерпретировал как большие ударные кратеры, где породы расплавились при падении крупных тел. Занимался проблемой происхождения жизни на Земле. Совместно с С. Миллером провел (1950) опыт, в котором при пропускании электрического разряда через смесь аммиака, метана, паров воды и водорода образовались аминокислоты, что доказывало возможность их синтеза в первичной атмосфере Земли. Рассмотрел возможность занесения органического вещества на поверхность и в атмосферу Земли метеоритами (углистыми хондритами). Разработал метод определения температуры воды в древних океанах в различные геологические эпохи путем измерения содержания изотопов кислорода в осадках; этот метод основан на зависимости растворимости углекислого кальция от изотопного состава входящего в него кислорода и на чувствительности этого эффекта к температуре. Успешно применил данный метод для изучения океанов мелового и юрского периодов. Был одним из инициаторов исследований планетных тел с помощью космических летательных аппаратов в США. Нобелевская премия по химии за открытие дейтерия (1934).

16. Тому ІСТОРІЮ нашої дисципліни ми розглянемо більш широко. Поділемо її (звичайно умовно) на три періоди (етапи), які не мають чітких хронологічних меж. При цьому ми обов’язково будемо брати до уваги зв’язки КОСМОХІМІЇ з іншими науковими дисциплінами, перш за все з астрономією, астрофізикою, фізикою та геохімією, які ми вже розглядали раніше: Геологія: Мінералогія Петрологія Прикладні дисципліни

17. Ці періоди (етапи) історії КОСМОХІМІЇ назвемо таким чином: Етап 1. “Астрономічний”: IV-V сторіччя до н.е.–друга половина XIX сторіччян.е.Етап 2. “Геохімічно-фізичний”:друга половина XIX сторіччя – 1960-ті рокиЕтап 3. “Сучасний” :1960-ті роки – 2020-ті ??? рокиЗауважимощо: 3-й етап, звичайно, не є останнім. Вже зараз (починаючи з кінця 1980-х – початку 1990-х років) спостерігаються наявні ознаки переходу до наступного етапу розвитку космохімії та всього комплексу споріднених дисциплін. Назвемо цей етап “перспективним”. Хронологічні межи цього та інших етапів, а також реперні ознаки переходу від одного етапу до іншого раціонально обгрунтувати надаючи їх коротку характеристику.

18. Етап 1. “Астрономічний” (IV-V сторіччя до н.е.–друга половина XIX сторіччян.е.) • Початком цього етапу слід вважати появу перших каталогів зірок. Вони відомі починаючи з IV сторіччя до н.е. у стародавньому Китаї та починаючи з II сторіччя до н.е. у Греції. • Подальший розвиток астрономічні дослідження набули у Середній Азії в перід з XI-XV сторічь(Аль-Бируни, м. Хорезм та Улугбек, м.Самарканд). • Починаючи з XV сторіччя“Естафету” подальших астрономічних досліджень вже несла Західна Европа : (1) роботи Джордано Бруно та геліоцентрична система Коперніка, (2) спостереження наднових зірок у 1572 (Тихо Браге) та 1604 (Кеплер, Галілей) рр., (3) поява оптичного телескопа у Голландії (Г.Липерегей, 1608), (4) використання цього інструменту Г.Галілеєм починаючи з 1610 р. (окремі зірки у Чумацького Шляху, сонячні плями). .... • Поширення цих досліджень на інші страни Європи призвело у XVII та XIX сторіччях до поступового складання детальних зоряних атласів, одержання достовірних даних щодо руху планет, відкриття хромосфери Сонця тощо. • На прикінці XVII ст. відкрито закон всесвітнього тяжіння (Ньютон) та з’являються перші космогенічні моделі – зорі розігріваються від падіння комет (Ньютон), походження планет з газової туманності (гіпотези Канта-Лапласа, Рене Декарта). • Звичайно, що технічний прогрес у XX сторіччі привів до подальших успіхів оптичної астрономії, але поряд з цим дуже важливе значення набули інші методи досліджень. Висновок: саме тому цей етап (період) ми назвали “Астрономічним” та завершуємо його другою половиною XIX сторіччя.

19. Етап 2. “Геохімічно-фізичний” ( друга половина XIX сторіччя – 1960-ті роки) • З початок цього етапу умовно приймемо дату винайдення Густавом Кирхгофом та Робертом Бунзеном (Гейдельберг, Німеччина) першого спектроскопу (1859 р.), що призвело до широкого застосування спектрального аналізу для дослідження Сонця, зірок та різноманітних гірських порід. Так, вже у 1868 р. англійці Дж.Локьер та Н.Погсон за допомогою цього методу відкрили на Сонці новий елемент – гелій. • Саме починаючи з цієї значної події дослідження Всесвіту набули “хімічної” складової, тобто дійсно стали КОСМОХІМІЧНИМИ. Зауважимо, що для цього вже тоді застосовувався саме ФІЗИЧНИЙ метод. • В історичному плані майже синхронно почався інтенсивний розвиток ГЕОХІМІЇ. • Термін “Геохімія” з’явився раніше – у 1838 р. (Шонбейн, Швейцарія). [До речі, термін “геологія” введено лише на 60 років раніше - у 1778 р. (англіець швейцарського походження Жан Де Люк)] • Але дійсне створення сучасної ГЕОХІМІЇ, яка відразу увійшла до системи “космохімічних” дисциплін тому що досліджувала елементний склад Землі, тобто планети Сонячної системи, почалось з праць трьох засновників цієї науки – Кларка (США), Вернадського (Росія) та Гольдшмідта (Германія, Норвегія) Познайомимось з цими видатними вченими

20. Франк Уиглсуорт Кларк (Frank Wigglesworth Clarke ) Кларк Франк Уиглсуорт -американский геохимик, член Академии искусств и наук (1911). Окончил Гарвардский университет (1867). В 1874—1883 профессор университета в Цинциннати. В 1883—1924 главный химик Геологического комитета США. Основные труды посвящены определению состава различных неорганических природных образований и земной коры в целом. По разработанному им методу произвёл многочисленные подсчёты среднего состава земной коры. Соч.: Data of geochemistry, 5 ed., Wach., 1924; The composition of the Earth's crust, Wash., 1924 (совм. с H. S. Washington); The evolution and disintegration of matter, Wash., 1924. Лит.: F. W. Clarke, «Quarterly Journal of the Geological Society of London», 1932, v. 88; Dennis L. М., F. W. Clarke, «Science», 1931, v. 74, p. 212—13. 19.3.1847, Бостон — 23.5.1931, Вашингтон

21. Владимир Иванович Вернадский Владимир Иванович Вернадский родился в Санкт-Петербурге. В 1885 окончил физико-математический факультет Петербурского университета. В 1898 — 1911 профессор Московского университета. В круг его интересов входили геология и кристаллография, минералогия и геохимия, радиогеология и биология, биогеохимия и философия. Деятельность Вернадского оказала огромное влияние на развитие наук о Земле, на становление и рост АН СССР, на мировоззрение многих людей. В 1915 — 1930 председатель Комиссии по изучению естественных производственных сил России, был одним из создателей плана ГОЭЛРО. Комиссия внесла огромный вклад в геологическое изучение Советского Союза и создание его независимой минерально-сырьевой базы. С 1912 академик РАН (позже АН СССР ). Один из основателей и первый президент ( 27 октября 1918) Украинской АН. С 1922 по 1939 директор организованного им Радиевого института. В период 1922 — 1926 работал за границей в Праге и Париже. Опубликовано более 700 научных трудов. Основал новую науку — биогеохимию, и сделал огромный вклад в геохимию. С 1927 до самой смерти занимал должность директора Биогеохимической лаборатории при АН СССР. Был учителем целой плеяды советских геохимиков. Наибольшую известность принесло учение о ноосфере. Создал закон о повсеместной распространенности х. э. Первым широко применял спектральный анализ. 28.02.1863, СПб — 6.01.1945, Москва

22. Виктор Мориц Гольдшмидт (Victor Moritz Goldschmidt) Виктор Мориц Гольдшмидт родился в Цюрихе. Его родители, Генрих Д. Гольдшмидт (Heinrich J. Goldschmidt) и Амели Коэн (Amelie Koehne) назвали своего сына в честь учителя отца, Виктора Майера. Семья Гольдшмидта переехала в Норвегию в 1901 году, когда Генрих Гольдшмидт получил должность профессора химии в Кристиании (старое название Осло). Первая научная работа Гольдшмидта называлась «Контактовый метаморфизм в окрестностях Кристиании». В ней он впервые применил термодинамическое правило фаз к геологическим объектам. Серия его работ под названием «Геохимия элементов» (Geochemische Verteilungsgesetze der Elemente) считается началом геохимии. Работы Гольдшмидта о атомных и ионных радиусах оказали большое влияние на кристаллохимию. Гольдшмидт предложил геохимическую классификации элементов, законизоморфизма названый его именем. Выдвинул одну из первых теорий относительно состава и строения глубин Земли, причем предсказания Гольдшмидта подтвердились в наибольшей степени. Одним из первых рассчитал состав верхней континентальной коры. Во время немецкой оккупации Гольдшмидт был арестован, но незадолго до запланированной отправки в концентрационный лагерь был похищен Норвежским Сопротивлением, и переправлен в Швецию. Затем он перебрался в Англию, где жили его родственники. После войны он вернулся в Осло, и умер там в возрасте 59 лет. Его главный труд — «Геохимия» — был отредактирован и издан посмертно в Англии в 1954 году. 27.01.1888, Цюрих — 20.03.1947, Осло

23. Параллельно з розвитком геохімії та подальшим розвитком астрономії на протязі 2-го етапу бурхливо почала розвивалась ядерна фізика та астрофізика. Це теж дуже яскрава ознака цього етапу. • Ці фундаментальні фізичні дослідження багато в чому були стимульовані широкомасштабними військовими програмами Нацистської Німеччини, США та СРСР. • Головні досягнення фізики за цей період: створення теорії відносності, відкриття радіоактивності, дослідження атомного ядра, термоядерний синтез, створення теорії нуклеосинтезу, виникнення т а розвитку Всесвіту (концепції “зоряного” та “дозоряного” нуклеосинтезу, “гарячого Всесвіту та Великого Вибуху”. • Ці досягнення, які мають величезне значення для космохімії, пов’язані з роботами таких видатних вчених як А.Ейнштейн, Вейцзеккер, Бете, Теллер, Gamow, Зельдович, Шкловский та багатьох інших, які працювали головним чином у США та СРСР. Познайомимось з цими видатними вченими

24. Альберт Эйнштейн Альберт Эйнштейн (1879-1955 гг.) был величайшим астрофизиком. На этом снимке Эйнштейн сфотографирован в швейцарском патентном бюро, где он сделал много своих работ. В своих научных трудах он ввел понятие эквивалентности массы и энергии (E=mc2); показал, что существование максимальной скорости (скорости света) требует нового взгляда на пространство и время ( специальная теория относительности ); создал более точную теорию гравитации на основе простых геометрических представлений (общая теория относительности) . Так, одной из причин, по которой Эйнштейн был награжден в 1921 году Нобелевской премией по физике , было сделать эту премию более престижной. 1879-1955 рр.

25. Карл Фридрих фон Вейцзеккер(Carl Friedrich vonWeizsäcker) Вайцзеккер, Карл Фридрих фон - немецкий физик-теоретик и астрофизик. Родился 28 июня 1912 в Киле (Германия). В 1933 окончил Лейпцигский университет. В 1936-1942 работал в Институте физики кайзера Вильгельма в Берлине; в 1942-1944 профессор Страсбургского университета. В 1946-1957 работал в Институте Макса Планка. В 1957-1969 профессор Гамбургского университета; с 1969 директор Института Макса Планка. В годы II Мировой Войны - активный участник немецкого военного атомного проекта. Работы Вайцзеккера посвящены ядерной физике, квантовой теории, единой теории поля и элементарных частиц, теории турбулентности, ядерным источникам энергии звезд, происхождению планет, теории аккреции. Предложил полуэмпирическую формулу для энергии связи атомного ядра (формула Вайцзеккера). Объяснил существование метастабильных состояний. Заложил основы теории изомерии атомных ядер. Независимо от Х.Бете открыл в 1938-1939 углеродно-азотный цикл термоядерных реакций в звездах. В 1940-е годах предложил аккреционную теорию формирования звезд: из переобогащенного космической пылью вещества за счет лучевого давления формируются ядра звезд, а затем на них происходит гравитационная аккреция более чистого газа, содержащего мало пыли, но много водорода и гелия. В 1944 Вайцзеккер разработал вихревую гипотезу формирования Солнечной системы. Занимался также философскими проблемами науки. 28.06.1912 - 28.04.2007 рр.

26. Ганс Альберт Бете (Hans Albrecht Bethe) Родился в Страсбурге, Германия (теперь Франция). Учился в университетах Франкфурта и Мюнхена, где в 1927 году получил степень Ph.D. под руководством Арнольда Зоммерфельда. В 1933 году эмигрировал из Германии в Англию. Там он начал заниматься ядерной физикой. Вместе с Рудольфом Пайерлсом (Rudolph Peierls) разработал теорию дейтрона вскоре посе его открытия. Бете проработал в Корнелльском Университете c 1935 по 2005 гг. Три его работы, написанные в конце 30-х годов (две из них с соавторами), позже стали называть "Библией Бете". В 1938 он разработал детальную модель ядерных реакций, которые обеспечивают выделение энергии в звездах. Он рассчитал темпы реакций для предложенного им CNO-цикла, который действует в массивных звездах, и (вместе с Кричфилдом [C.L. Critchfield]) – для предложенного другими астрофизиками протон-протонного цикла, который наиболее важен в маломассивных звездах, например в Солнце. В начале Второй Мировой Войны Бете самостоятельно разработал теорию разрушения брони снарядом и (вместе с Эдвардом Теллером [Edward Teller]) написал основополагающую книгу по теории ударных волн. В 1943–46 гг. Бете возглавлял теоретическую группу в Лос Аламосе (разработка атомной бомбы. После воны он работал над теориями ядерной материи и мезонов. Исполнял обязанности генерального советника агентства по обороне и энергетической политике и написал ряд публикаций по контролю за оружием и новой энергетической политике. В 1967 году – лауреат Нобелевской премии по физике. 2.07.1906 – 6.03.2005 рр.

27. Эдвард Теллер (Teller) Эдвард Теллер (Teller) родился 15 января 1908 года в Будапеште. Учился в высшей технической школе в Карлсруэ, Мюнхенском (у А. Зоммерфельда) и Лейпцигском (у В. Гейзенберга) университетах. В 1929—35 работал в Лейпциге, Гёттингене, Копенгагене, Лондоне. В 1935—41 профессор университета в Вашингтоне. С 1941 участвовал в создании атомной бомбы (в Колумбийском и Чикагском университетах и Лос-Аламосской лаборатории). В 1946—52 профессор Чикагского университета; в 1949—52 заместитель директора Лос-Аламосской лаборатории (участвовал в разработке водородной бомбы), с 1953 профессор Калифорнийского университета. Основные труды (1931—36) по квантовой механике и химической связи, с 1936 занимался физикой атомного ядра. Вместе с Г. Гамовым сформулировал отбора правило при бета-распаде, внёс существенный вклад в теорию ядерных взаимодействий. Другие исследования Теллера — по космологии и теории внутреннего строения звёзд, проблеме происхождения космических лучей, физике высоких плотностей энергии и т. д. Народ: 15.01.1908 р. (Будапешт)

28. George Gamow(Георгий Антонович Гамов) Американский физик и астрофизик. Родился 4.03.1904 в Одессе. В 1922–1923 учился в Новороссийском ун-те (Одесса), затем до 1926 г. – в Петроградском (Ленинградском)ун-те. В 1928 окончил аспирантуру. В 1928–1931 был стипендиатом в Гёттингенском, Копенгагенском и Кембриджском ун-тах. В 1931–1933 работал с.н.с. Физико-технического института АН СССР и старшим радиологом Государственного радиевого института в Ленинграде. В 1933 принимал участие в работе Сольвеевского конгресса в Брюсселе, после которого не вернулся в СССР. С 1934 в США. До 1956 – проф. ун-та Джорджа Вашингтона, с 1956 – университета штата Колорадо. Работы Гамова посвящены квантовой механике, атомной и ядерной физике, астрофизике, космологии, биологии. В 1928, работая в Гёттингенском университете, он сформулировал квантовомеханическую теорию a-распада (независимо от Р.Герни и Э.Кондона), дав первое успешное объяснение поведения радиоактивных элементов. Показал, что частицы даже с не очень большой энергией могут с определенной вероятностью проникать через потенциальный барьер (туннельный эффект). В 1936 совместно с Э.Теллером установил правила отбора в теории b-распада. В 1937–1940 построил первую последовательную теорию эволюции звезд с термоядерным источником энергии. В 1942 совместно с Теллером предложил теорию строения красных гигантов. В 1946–1948 разработал теорию образования химических элементов путем последовательного нейтронного захвата и модель «горячей Вселенной» (Теорию Большого Взрыва), предсказал существование реликтового излучения и оценил его температуру. В 1954 Гамов первым предложил концепцию генетического кода. 4.03.1904, Одесса – 19.08.1968,Болдер (Колорадо, США)

29. Зельдович Яков Борисович Советский физик и астрофизик, академик (1958). В 1931 начал работать в Ин-те химической физики АН СССР, в 1964-1984 работал в Ин-те прикладной математики АН СССР (возглавлял отдел теоретической астрофизики), с 1984 - зав. теоретическим отделом Ин-та физических проблем АН СССР. Одновременно является зав. отделом релятивистской астрофизики Государственного астрономического ин-та им. П. К. Штернберга, научным консультантом дирекции Ин-та космических исследований АН СССР; с 1966 - профессор Московского ун-та. Выполнил фундаментальные работы по теории горения, детонации, теории ударных волн и высокотемпературных гидродинамических явлений, по ядерной энергетике, ядерной физике, физике элементарных частиц. Астрофизикой и космологией занимается с начала 60-х годов. Является одним из создателей релятивистской астрофизики. Разработал теорию строения сверхмассивных звезд с массой до миллиардов масс Солнца и теорию компактных звездных систем; эти теории могут быть применены для описания возможных процессов в ядрах галактик и квазарах. Впервые нарисовал полную качественную картину последних этапов эволюции обычных звезд разной массы, исследовал, при каких условиях звезда должна либо превратиться в нейтронную звезду, либо испытать гравитационный коллапс и превратиться в черную дыру. Детально изучил свойства черных дыр и процессы, протекающие в их окрестностях. В 1962 показал, что не только массивная звезда, но и малая масса может коллапсировать при достаточно большой плотности, в 1970 пришел к выводу, что вращающаяся черная дыра способна спонтанно испускать электромагнитные волны. Оба эти результата подготовили открытие С. У. Хокингом явления квантового испарения черных дыр. В работах Зельдовича по космологии основное место занимает проблема образования крупномасштабной структуры Вселенной. Исследовал начальные стадии космологического расширения Вселенной. Вместе с сотрудниками построил теорию взаимодействия горячей плазмы расширяющейся Вселенной и излучения, создал теорию роста возмущений в «горячей» Вселенной в ходе ее расширения. Народ. 08.03.1914 р., Минск Разрабатывает «полную» космологическую теорию, которая включала бы рождение Вселенной.Член Лондонского королевского об-ва (1979), Национальной АН США (1979) и др.Трижды Герой Социалистического Труда, лауреат Ленинской премии и четырех Государственных премий СССР, медаль им. К. Брюс Тихоокеанского астрономического об-ва (1983), Золотая медаль Лондонского королевского астрономического об-ва (1984).

30. Шкловский Иосиф Самуилович Советский астроном, чл.-кор. АН СССР (1966). Родился в Глухове (Сумская обл.). В 1938 окончил Московский ун-т, затем аспирантуру при Государственном астрономическом ин-те им. П. К. Штернберга. С 1941 работал в этом ин-те. Проф. МГУ. С 1968 также сотрудник Ин-та космических исследований АН СССР. Основные научные работы относятся к теоретической астрофизике, В 1944-1949 осуществил подробное исследование химического состава и состояния ионизации солнечной короны, вычислил концентрации ионов в различных возбужденных состояниях. Показал, что во внутренней короне основным механизмом возбуждения является электронный удар, и развил теорию этого процесса; показал также, что во внешней короне основную роль в возбуждении линий высокоионизованных атомов железа играет излучение фотосферы; выполнил теоретические расчеты ультрафиолетового и рентгеновского излучений короны и хромосферы. С конца 40-х годов разрабатывал теорию происхождения космического радиоизлучения. В 1952 рассмотрел непрерывное радиоизлучение Галактики; указал на спектральные различия излучения, приходящего из низких и высоких галактических широт. В 1953 объяснил радиоизлучение дискретных источников - остатков вспышек сверхновых звезд (в частности, Крабовидной туманности) - синхротронным механизмом (т. е. излучением электронов, движущихся с высокими скоростями в магнитном поле). Это открытие положило начало широкому изучению физической природы остатков сверхновых звезд. В 1956 Шкловский предложил первую достаточно полную эволюционную схему планетарной туманности и ее ядра, позволяющую исследовать космогоническую роль этих объектов. Впервые указал на звезды типа красных гигантов с умеренной массой как на возможных предшественников планетарных туманностей и их ядер. На основе этой теории разработал оригинальный метод определения расстояний до планетарных туманностей. Ряд исследований посвящен полярным сияниям и инфракрасному излучению ночного неба. Плодотворно разрабатывал многие вопросы, связанные с природой излучения квазаров, пульсаров, рентгеновских и у-источ-ников. Член Международной академии астронавтики, Национальной АН США (1972), Американской академии искусств и наук (1966). Ленинская премия (1960). Медаль им. К. Брюс Тихоокеанского астрономического об-ва (1972). 01.07.1916 –03.03.1985 рр.

31. Таким чином, на протязі 2-го етапу до астрономії приєднались геохімія та фізика, що й зумовлює назву етапу - “Геохімічно-фізичний”. Цей комплекс наук і створив сучасну КОСМОХІМіЮ. Важливим є те, що результати досліджень перелічених дисциплін були комплементарними. Так, наприклад, геохімія разом з астрономією забезпечувала одержання оцінок космічної розповсюдженості елементів, а фізика розробляла моделі нуклеосинтезу, які дозволяли теоретично розрахувати розповсюдженість елементів виходячи з кожної моделі. Зрозуміло, що відповідність емпіричних та модельних оцінок є критерієм адекватності моделі. Використання такого класичного підходу дозволило помітно вдосконалити теорію нуклеосинтезу та космологічні концепції, перш за все концепцію «Великого Вибуху». Така співпраця між геохімією та фізикою була тісною та плідною. Її ілюструє досить рідкісне фото цього слайду. В.М. Гольдшмідт та А. Ейнштейн на одному з островів Осло-фіорду, де вони знайомились з палеозойскими осадочними породами (1920 р.)

32. ОСНОВИ КОСМОХІМІЇС.Є.Шнюков Лекції 3-4 Наступна лекція: Сучасний етап розвитку космохімії та галузі використання космохімічних даних в геохімії

33. ОСНОВИ КОСМОХІМІЇС.Є.Шнюков Лекція 2 Попередня лекція: Виникнення та розвиток космохімії

34. ОСНОВИ КОСМОХІМІЇС.Є.Шнюков Лекції 3-4 Сучасний етап розвитку космохімії та галузі використання космохімічних даних в геохімії

35. Етап 3. “Сучасний”(1960-ті роки – 2020-ті ??? роки) • Цей етап характеризується принципово важливою ознакою, а саме – появою реальної технічної можливості прямого, безпосереднього дослідження інших планет • Тому за його початок ми приймаємо 1960-ті роки – початок широкого застосування космічної техніки Познайомимось з деякими головними рисами та найважливішими досягненнями цього етапу

36. Визначальне значення для цього етапу мали роботи двох дуже різнихлюдей, які, безперечно, були дуже талановитими вченими та конструкторами: КОРОЛЕВ Сергей Павлович (1907-1966) Родился 12 января 1907 г. в г. Житомире. По праву считается «отцом» советской космической программы

37. Визначальне значення для цього етапу мали роботи двох дуже різних людей, які, безперечно, були дуже талановитими вченими та конструкторами: Вернер фон Браун (Wernher von Braun) 23.03.1912, Німеччина — 16.06.1977, США Німецький та американський вчений і конструктор. У 1944 р. його військова ракета V-2 (ФАУ-2)здійснила політ у космос по балістичній траекторії (досягнута висота —188 км). Признаний «батько» американської космічної програми. Saturn V (Apollo) USA, 1969 V-2 Peenemünde 1937-1945

38. Саме ці та інші вчені заклали засади 3-го (“Сучасного”) етапу. Реперними датами його початку можна вважати створення перших штучних супутників Землі: Радянського: Запуск СССР первого искусственного спутника Спутник-1 произошел 4 октября 1957 года. Спутник-1 весил 84 кг, диаметр сферы составлял 56 см. Существовал на протяжении 23 дней. Американського: 31-го января 1958 года был запущен на околоземную орбитуЭксплорер I весом всего в 30 фунтов (11 килограммов). Существовал до 28-го февраля 1958 года.

39. Подальший бурхливий розвиток космічної техніки призвів до початку пілотованих польотів: Першим, як відомо, був радянський “Восток-1”. Перший косонавт – Ю.О.Гагарин

40. Подальший бурхливий розвиток космонавтики призвів до початку пілотованих польотів: Астронавты проекта МеркурийДжон Х. Глен, Вирджил И. Грисом и Алан Б. Шепард мл., слева направо соответственно. 5 мая 1961США запустили своего первого человека в космос (Шепард). Сам Шепард побывал на Луне во время миссии корабля Аполлон 14. Алан Шепард скончался в 1998 году. Вирджил Грисом трагически погиб в пожаре при неудавшемся тестовом запуске корабля Аполлон в 1967 году. Сенатор Джон Глен принимал участие в 25-м полете космического челнока Дискавери.

41. В результаті подальшого розвитку пілотованої космонавтики зараз створено та функціонує декілька транспортних систем Земля – орбіта: “Союз” – “Прогрес” (Радянський Союз – Росія) Використовується з 1967 р.

42. В результаті подальшого розвитку пілотованої космонавтики зараз створено та функціонує декілька транспортних систем Земля – орбіта: “Спейс Шатл” (США) Використовується з 1981 р.

43. В результаті подальшого розвитку пілотованої космонавтики зараз створено та функціонує декілька транспортних систем Земля – орбіта: “Енергія” – “Буран” (Радянський Союз – Росія) Перший та, нажаль, останній запуск у 1988 р.

44. Пілотовані станції – космічні платформи для астрофізичних та астрономічних досліджень: Станції серії “Салют” (Радянський Союз) 7 станцій за період 1971-1983 рр.

45. Пілотовані станції – космічні платформи для астрофізичних та астрономічних досліджень: Станція “Скайлеб” (США) 1973-1974 рр. (у 1979 р. згоріла в атмосфері)

46. Пілотовані станції – космічні платформи для астрофізичних та астрономічних досліджень: Станція “Мир” (СССР - Росия) 1986-2001 рр.

47. Пілотовані станції – космічні платформи для астрофізичних та астрономічних досліджень: Міжнародна космічна станція З 1998 р.

48. Орбітальні космічні телескопи: Косми́ческий телескóп «Хаббл» (англ.Hubble Space Telescope, HST) — автоматическая обсерватория на орбите вокруг Земли, названная в честь Эдвина Хаббла. Телескоп «Хаббл» — совместный проект NASA и Европейского космического агентства. Размещение телескопа в космосе даёт возможность регистрировать электромагнитное излучение в диапазонах, в которых земная атмосфера непрозрачна; в первую очередь — в инфракрасном диапазоне. Из-за отсутствия влияния атмосферы, разрешающая способность телескопа в 7—10 раз больше аналогичного телескопа, расположенного на Земле.

49. Орбітальні космічні телескопи: Эдвин Пауэлл Хаббл (англ.Edwin Powell Hubble, 20 ноября1889, Маршфилде, штат Миссури — 28 сентября1953, Сан-Марино, штат Калифорния) — знаменитый американский астроном. В 1914—1917 годах работал в Йеркской обсерватории, с 1919 г. — в обсерватории Маунт-Вилсон. Член Национальной академии наук в Вашингтоне с 1927 года. Основные труды Хаббла посвящены изучению галактик. В 1922 году предложил подразделить наблюдаемые туманности на внегалактические (галактики) и галактические (газо-пылевые). В 1924—1926 годах обнаружил на фотографиях некоторых ближайших галактик звёзды, из которых они состоят, чем доказал, что они представляют собой звёздные системы, подобные нашей Галактике. В 1929 году обнаружил зависимость между красным смещением галактик и расстоянием до них (Закон Хаббла).

50. Пряме дослідження планет.Луна: Луна-3 (СССР) 7.10.1959 First image of the far side of the Moon The Luna 3 spacecraft returned the first views ever of the far side of the Moon. The first image was taken at 03:30 UT on 7 October at a distance of 63,500 km after Luna 3 had passed the Moon and looked back at the sunlit far side. The last image was taken 40 minutes later from 66,700 km. A total of 29 photographs were taken, covering 70% of the far side. The photographs were very noisy and of low resolution, but many features could be recognized. This is the first image returned by Luna 3, taken by the wide-angle lens, it showed the far side of the Moon was very different from the near side, most noticeably in its lack of lunar maria (the dark areas). The right three-quarters of the disk are the far side. The dark spot at upper right is Mare Moscoviense, the dark area at lower left is Mare Smythii. The small dark circle at lower right with the white dot in the center is the crater Tsiolkovskiy and its central peak. The Moon is 3475 km in diameter and north is up in this image. (Luna 3-1)