- •Глава 4. Космологические модели вселенной
- •4.1. Уровни организации мира
- •4.2.Пространство и время
- •4.3. Специальная теория относительности а.Эйнштейна
- •4.4. Общая теория относительности а. Эйнштейна
- •4.5. Пространство
- •4.6. Проблемы учения о взаимодействии и движении
- •4.6.1. Уровни организации микромира
- •4.6.2. Элементарные частицы
- •4.6.2.Общая характеристика фундаментальных взаимодействий
- •4.6.3.Сильное взаимодействие
- •4.6.4.Электромагнитное взаимодействие
- •4.6.5.Слабые взаимодействия
- •4.6.6. Гравитационное взаимодействие
- •4.7. Теории большого объединения и суперобъединения
- •4.8. Рождение вселенной
- •4.8.1. Ранний этап химической эволюции Вселенной
- •4.8.2. Структурная самоорганизация Вселенной
- •3Не4 с12 и дальше
- •4.8.3.Земной шар и геосферы
- •Земное ядро. Земное ядро состоит из двух слоёв – внешнего (жидкого) ядра и внутреннего (твёрдого) ядра.
- •Глава 5. Нефть и ее применение
- •5.1. История нефти
- •5.2. Запасы нефти
- •5.3. Добыча нефти и газа
- •5.4. Химический состав нефти.
- •5.5. Классификация нефтей
- •5.6. Миграция и образование залежей нефти
- •5.7. Геохимические закономерности изменения нефтей
- •5.8. Некоторые аспекты происхождения нефти
- •5.9. Современные основы переработки нефти
- •5.10. Циклические алифатические углеводороды
- •5.11. Разделение сырой нефти
- •5.12. Процессы вторичной переработки нефти
- •5.13. Арены
- •5.14. Детонационное сгорание
4.8.1. Ранний этап химической эволюции Вселенной
Доступная астрономическим наблюдениям современная Вселенная состоит на 99% из водорода и гелия, но в первоначальном плазмоподобном сгустке не было ни водорода, ни гелия. Теория Большого взрыва утверждает, что от появления протовещества до образования ядер водорода и гелия прошло немногим более трёх секунд. На этом временном промежутке стремительно преобразовывались вакуум и вещество, а этапы преобразо-вания определялись процессами расширения и остывания сгустка.
В течение первой секунды температура снизилась до 10 млрд градусов. К 14-й секунде температура упала до 3 млрд градусов и при этом появились условия для соединения и аннигиляции электронов (e-) и позитронов (e+):
e+ + e - = hν
Спустя 3 минуты 2 секунды после “начала” температура снизилась до миллиарда градусов. На этом завершилось формирование ранней Вселенной и начался процесс соединения протонов (р) и нейтронов (n) в составные ядра - нуклеосинтез.).
2p + 2n = He2+
Через полчаса после “начала” барионное вещество Вселенной состояло из 28% гелия, остальное - ядра водорода (протоны). Но барионное вещество - это ничтожная часть Вселенной, её основными континентами были фотоны и нейтрино.
Затем почти 500 тысяч лет шло медленное остывание. Вселенная, ос-таваясь однородной, становилась всё более разреженной. Когда она остыла примерно до 3 –4 тысяч К, протоны (ядра водорода) и ядра атомов гелия уже могли захватывать свободные электроны и превращаться при этом в нейтральные атомы водорода и гелия.
р + e - = H
He2+ + 2 e - = He
Излучение отделилось от атомарного вещества и образовало то, что в нашу эпоху советский астрофизик И. Шкловский назвал реликтовым излучением. В своей структуре реликтовое излучение сохранило “память” о структуре барионного вещества в момент разделения. Сегодня его энергия снизилась до температуры всего 3 К. Оно излучает радиоволны в сантиметровом диапа-зоне ( = 7см). Эти радиоволны были открыты в 1965 г. Арно Пензиасом и Робертом Вилсоном, и примерно в это же время объяснены учениками Г. Гамова Дикке и Пиблсом как излучение горячей Вселенной. Радиоволны стали серьёзным подтверждением концепции “горячей” Вселенной, выдвинутой в 1948 г. Г. Гамовым. Они равномерно поступают из всех точек небосвода и не связаны с каким-нибудь отдельным радиоисточником.
В результате мы имеем однородную Вселенную, представляющую собой смесь трёх почти не взаимодействующих субстанций: лептонов (нейтрино и антинейтрино), реликтового излучения (фотоны) и барионного вещества (атомы водорода, гелия и их изотопы). Плотность вещества во Вселенной ничтожна, в среднем, 1 атом в 1 см3. Для сравнения, в 1 см3 воздуха находится 2,71019 атомов, в самых совершенных вакуумных камерах – 103.
В сложившихся условиях, когда уже нет ни высоких температур, ни больших давлений, казалось, перспективой было бы дальнейшее расширение и остывание Вселенной, завершающееся образованием “лептонной пустыни” - чем-то вроде тепловой смерти. Но этого не произошло, напротив, произошёл скачок, создавший современную структурную Вселенную. По современным оценкам, переход от однородной Вселенной к структурной занял от 1 до 3 миллиардов лет.