XX Международный конкурс научно-исследовательских и творческих работ учащихся
Старт в науке
Мы - дети звезд
Автор работы награжден дипломом победителя III степени
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Введение
1.1 Актуальность
Значительную часть времени я занимаюсь тем, что разглядываю камни под ногами, звезды и их сияние, различные проявления животного и растительного мира во всей своей красе и разнообразии и много других интересных, окружающих меня, явлений, поэтому у меня сложился определенный взгляд на жизнь и на Вселенную. Ответы на интересующие меня вопросы о возникновении живых организмов я ищу в телепередачах об окружающем мире, книгах о природе, на уроках окружающего мира и с каждым годом мой интерес к данной теме все увлекательнее. Возможно, я далеко не единственный ученик обычной начальной школы, которого волнуют вопросы как возникли мы и весь наш мир. Именно эти идеи вдохновили меня на создание моего проекта «Мы -дети звезд!» А задумывались ли вы глядя на звёздное небо, что такое Вселенная и какой она может быть? Живой? Или не живой? Какая она? Конечно задумывались, что за вопрос! Давайте просто попробуем, чтобы лучше понять суть Вселенной, заглянуть… в себя. Все живое на нашей планете состоит из одних и тех же химических элементов, только в разных сочетаниях – отсюда и выходит кто ты – камень или букашка, дерево или человек? Интересно, правда! Всего 92 основных элемента, хотя если быть точнее – 118, но самыми основными остаются всего пять-шесть. Все мы, и деревце, и животные и металлы взаимосвязаны друг с другом и родом из одной кузницы, кузницы галактического масштаба. Каждый элемент, который входит в состав человеческого организма и любой другой материи на нашей планете сотканы из одних и тех же составляющих. Это невероятно! Даже не верится, но если разобрать все на атомы, а это самая маленькая частица физическом понимании - все так оно и будет – это уже не раз доказано.
Я считаю данную тему не просто актуальной, а одной из фундаментальной в изучении устройства нашего мира, всего живого и взаимодействия всего и всех на всех уровнях.
-
-
Цель исследования:
-
Выявить, что люди, галактики и все нас окружающее на 97 процентов состоят из одних и тех же элементов.
Узнать практическую сторону данного вопроса.
1.3 Задачи исследования:
Изучить материал по данной теме
Разобраться в химическом составе живых и неживых существ
Проанализировать информацию из разных источников по этой теме
Проанализировать практическую значимость данного вопроса
1.4.Объект исследования:
Наша Вселенная со множеством галактик, звездных скоплений, состав человеческого организма на химическом уровне
Предмет исследования:
Процессы, протекающие во Вселенной от самого ее зарождения до нынешнего времени посредством тематического источника, а также основные химические элементы, из которых состоит живая и неживая природа нашей планеты.
Гипотеза:
Все во Вселенной имеет одно единое происхождение.
-
Основная часть
2.1 Из чего состоит наша Вселенная
Вселенная появилась миллиарды лет назад, и люди до сих пор не смогли доказать истинные причины ее образования. Она представляет собой все существующее пространство. Галактики, звезды, планеты – все это часть необъятной Вселенной. Люди стараются изучать космос, но им предстоит проделать титаническую работу, прежде чем они смогут составить полное представление о его устройстве. Ежедневно астрономы из разных стран изучают новые области, но не могут добраться до границ мира. Причем исследования ведутся в разных направлениях: изучение Солнечной системы, соседних галактик, попытки установить общий размер Вселенной, подсчет космических объектов и т.д. Даже спустя десятки лет упорной работы абсолютно полное изучение внеземного пространства кажется недостижимой целью. Вселенная постоянно меняется, что усложняет процесс ее исследования и составления описаний определенных ее частей. Но одно можно сказать точно: ее границы так велики, что недоступны для изучения.
Звезды, которые видит человек, являются частью галактики. Солнце тоже входит в ее состав и находится на большом расстоянии от других светил. Если взглянуть на Млечный Путь со стороны, то он будет напоминать гигантский диск с большим скоплением звезд в центральной части. И таких галактик во Вселенной большое множество. Живая человеческая клетка – это тоже целый мир, может не Вселенная, но что-то тоже огромное, правда в масштабах микромира. В этом и кроется сама тайна. И каждая как целый мир - страна, планета. И все эти сто триллионов клеток, из которых состоит каждый человек, появились в результате деления одной только клетки в самом начале. Что-то это напоминает – Большой Взрыв. Ведь и по теории Большого Взрыва из чего-то бесконечно малого, произошла наша бесконечно огромная Вселенная. И это только мы говорим об одной клетке человеческого организма. А сам человек, это уже целая Вселенная. В человеческом организме около ста триллионов клеток. Целая Вселенная клеток, как наша звёздная Большая Вселенная, что вокруг нас. А что если некоторые из клеток или даже не клеток, а их составляющих, могут думать? Давайте допустим такую возможность. Поставьте себя на их место, когда вы, стоя ночью любуетесь звёздным небом. Что тогда вы ощущаете кроме удовольствия от наблюдения за звёздами? Вы ощущаете, насколько вы малы по сравнению с масштабами даже того, что вы видите на небе. А ведь мы чрезвычайно малы и по сравнению с телами и планетами нашей Солнечной системы, не говоря о пространствах и звёздах Галактики. Да, что там говорить о нас – наша планета значительно меньше многих объектов той же Солнечной системы! Скажем, Юпитер больше Земли в 318 раз. А ведь Вселенная гораздо больше. Она бесконечна для нас!
2.2 Из чего состоим Мы
Из чего мы состоим? С химической точки зрения в нашем организме сосредоточена почти вся таблица химических элементов Менделеева. Все эти вещества поступают с пищей, воздухом, а сами они не вырабатываются в организме. Если нарушается химический состав человека, то происходят сбои в работе тех или иных органов, систем: не растут зубы, волосы, повышается ломкость костей, нарушается обмен веществ, начинают одолевать различные болезни. Группы веществ Элементы химического состава человека делят на две большие группы минеральных веществ, а именно: микроэлементы, макроэлементы. К последним относятся калий, кальций, фосфор, магний, хлор и сера, а также другие вещества. Потребности в микроэлементах ограничивается в небольших количествах. К этим веществам относят железо, йод, цинк, медь, фтор, кобальт, марганец. Каждое вещество, входящее в химический состав человека, имеет свою функцию и предназначение, и должно поступать в определенном количестве в организм с пищей. При недостатке элементов происходят самые разные сбои в нормальном функционировании организма.
Проанализировав состав более 150 000 звёзд, учёные доказали, что мы все состоим из звёздной пыли. Новое научное исследование состава более чем 150 000 звёзд показало, что наша планета, люди и всё окружающее нас создано из звёздной пыли. Клише, которым долгое время пользовались учёные-популяризаторы, оказалось почти абсолютно верным: люди и галактики на 97 процентов состоят из одних и тех же элементов.
Основными химическими элементами для создания жизни на Земле — их ещё часто называют строительными блоками жизни — стали углерод, водород, азот, кислород, фосфор и сера. Впервые астрономы каталогизировали содержание этих элементов с составе звёзд на достаточно большой выборке. При помощи спектроскопии астрономы определили количество этих элементов в каждой из звёзд. А для того, чтобы провести ту самую параллель между человеческим организмом и небесными светилами, я предлагаю сделать самый важный шаг — изучить химический состав наших тел, которые учёные уже давно исследовали на уровне мельчайших атомов. Если вы не знаете, то более девяносто семи процентов массы вашего организма составляют всего шесть химических элементов. Это углерод, азот, кислород, сера, водород и фосфор, которые по сути являются фундаментом нашего биоскафандра для души. А вот теперь мы и подошли к самому интересному — откуда во Вселенной вообще появились вышеназванные элементы таблицы Менделеева? Вы удивитесь, но они выкристаллизовалась миллиарды лет назад в результате процесса ядерного синтеза в первых загоревшихся на небосводе звездах.И это произошло задолго до того, как зародилась наша Солнечная система и планета Земля!
2.3. Смерть звезды приводит к рождению химических элементов
Понимаете, что это означает? Да, друзья, «кирпичики» для создания наших тел были синтезированы в ядерном горниле звезд. А для того, чтобы эти химические элементы через миллиарды лет трансформировалась в нас, звезда должна была пожертвовать собой и разнестись триллионами микрочастиц по самым дальним уголка Вселенной. Просто вдумайтесь в масштаб этих процессов и то, насколько сложно и интересно создан наш прекрасный мир! И да, по сути не только мы, но и наша планета, все животные и растения, населяющие её — тоже созданы из этого же материала. Думаю, что это лишний повод обратить свой благодарный взор в небо, и сказать искренне спасибо небесам за все те щедрые дары, которые мы получаем свыше.
Самое интересное, что это научно обоснованная точка зрения, с которой не может поспорить ни один трезвомыслящий человек, а наш космическая природа и родство со звездами — факт, доказанный каждой клеточкой нашего организма. По сути, мы обязаны своей жизнью погибшим звездам, которые принесли себя в жертву для того, чтобы дать возможность каждому из нас решать свои задачи и двигаться к вершинам своего духовного саморазвития. Искренне надеюсь, что каждый из вас осознает свою ответственность, и не упустит этот шанс стать лучше!
Вселенная настолько огромна и сложна, что понять масштабы и механизмы действия всех ее многоуровневых загадок выше человеческих сил. Люди на данный момент могут лишь приоткрыть завесу тайны, но не способны увидеть и миллионной части вселенских секретов. Даже открытое на данный момент число галактик и несчетное количество звезд и планет с астероидами, кометами и другими небесными телами – всего лишь небольшой сектор звездного неба, видимый при сегодняшних возможностях сверхчувствительной аппаратуры.
2.4. Мы — звездный пепел
Так бы и быть космосу скучной смесью водорода и гелия, если бы не новые термоядерные реакторы — звезды. Первые из них озарили космос через сотни миллионов лет после Большого взрыва.
Большую часть жизни звезда занимается тем же, чем и Вселенная в эпоху первичного нуклеосинтеза: превращает водород в гелий. Правда, цепочка реакций при этом совсем иная и довольно сложная. Ведь в звезде, в отличие от раннего космоса, нет изобилия свободных нейтронов. Нейтрон вне атомного ядра и живет-то лишь несколько минут.
Что происходит, когда водород исчерпывается? Это зависит от массы светила. Звезды массой менее 0,5 солнечной на этом и заканчивают свою жизнь. Их недра недостаточно горячи и плотны для того, чтобы в термоядерные реакции вступил уже гелий. Солнце, к нашей гордости, пойдет дальше: оно создаст углерод, азот и кислород. А еще более массивные светила синтезируют элементы вплоть до железа, в ядре которого 26 протонов. Дальше бессильны и термоядерные топки звезд. Столь тяжелые ядра трудно столкнуть друг с другом: мешает электрическое отталкивание многочисленных протонов.
К слову, большая часть звездных термоядерных реакций пока не воспроизведена на Земле. Создать нужные условия слишком сложно. Но они просчитаны теоретически, и результаты расчетов хорошо совпадают с наблюдаемым составом Вселенной.
Звезды, которые мы видим в ночном небе, находятся очень далеко от нас, так далеко, что видимый свет от них проходит колоссальные расстояния, прежде чем попасть на сетчатку наших глаз.
Это означает, что всякий раз, когда мы смотрим в ночь и видим звезды, мы на самом деле смотрим на то, как они выглядели в прошлом.
Считается, что нейтронные звезды – это самые быстровращающиеся объекты во Вселенной. Пульсар – это особый тип нейтронной звезды, которая испускает пучок излучения, видимый как импульс света, во время вращения звезды. Частота этого импульса позволяет астрономам измерять ее вращение.
Можно задуматься и про то, что клетки нашего организма или скорее их составляющие части, могут быть в какой то степени разумными. На эти мысли навевают последние исследования человеческого организма. Исследования клеток под микроскопами с большим разрешением, но это достаточно сложная тема, которую мы затрагивать не станем сейчас.
А вирусы и бактерии населяющие наш организм и помогающие ему жить! Что происходит, когда вы болеете? Это война. Война в вашем организме – Вселенной. По сути это война за то, что бы микровселенная продолжала существовать. Война между вирусами захватчиками и вашими вирусами защитниками. И от того, кто победит, зависит будущее вашей микровселенной. Вирусы могут селиться и в ваших клетках, в отличии от бактерий. Вирусы – это не клеточная форма жизни, их размеры варьируются от 20 до 300нм, они в среднем в 50 раз меньше бактерий. И на уже большем, бактериальном уровне, тоже происходят войны за существование вашего организма. Кстати недавно в Южно-Африканской республике, геологи обнаружили бактерию возрастом более двух половиной миллиардов лет! Тогда другие живых существ, на Земле, ещё не существовало... Задумываемся ли мы обо всей глубине и пространстве такого микромира внутри нас? А если заглянуть дальше в микромир, там мы увидим микромир частиц - атомы? Всё во Вселенной состоит из атомов. Это трудно осознать, но вполне вероятно, что и там может быть разум и свой мир.
Но первые 26 элементов — это даже не треть от встречающихся в природе 90. Как же образовались остальные?
На этот случай физика припасла трюк. Помните, мы сетовали, что в звездах не так уж много свободных нейтронов? Но все-таки нейтроны там возникают в некоторых ядерных реакциях. А дальше нейтрон врезается в атомное ядро и прилипает к нему. Нейтрону, в отличие от протона, это легко сделать: он ведь не заряжен и не отталкивается от ядра.
И вот, когда частицы ядра уже приняли его в свою тесную компанию, нейтрон выкидывает фокус. Он испускает электрон и превращается в протон!
Чем массивнее звезда, тем большую долю своего вещества она возвращает в оборот. Почти вся масса Солнца будет, увы, без толку законсервирована в белом карлике. А вот массивные звезды еще до того, как вспыхнуть в качестве сверхновой, могут рассеять в космосе половину или даже две трети своей массы. Поэтому за кислород воздуха и натрий нашей соленой крови мы должны благодарить расточительные тяжелые светила, а не бережливые легкие.
Удивительно, сколько усилий потребовалось Вселенной, чтобы создать строительный материал для скалистых планет и их обитателей. Но лишь благодаря неутомимой работе этого химического комбината есть те, кто может удивляться.
Каковы основные элементы Вселенной? С помощью космологии нам удалось измерить состав Вселенной по четырем компонентам: излучение (образованное фотонами, являющимися частицами света), «барионная» материя (из которой состоит все, что мы знаем), темная материя и темная энергия. Сколько элементов во Вселенной? На данный момент, в октябре 2017 года, мы обнаружили в общей сложности 118 различных химических элементов, существующих во Вселенной. Как образуются элементы, из которых состоит Вселенная? Большинство химических элементов, которые мы можем наблюдать, возникают в процессах, происходящих внутри звезд, то есть в процессах звездного нуклеосинтеза, при которых превращение одного элемента в другой является побочным продуктом генерации энергии в звездах.
4. Выводы
Человек – уникальное существо. За долгие тысячелетия существования мы постоянно менялись. Но современным ученым так и не удалось полностью изучить наш организм. Однако кое-что все же удалось выяснить. Так, ученые смогли определить химически состав человека, узнать строение органов, систем, определить присущие потребности. Состав человеческого тела Ученые смогли точно установить, из чего состоит человек. Химический состав нашего тела, в соответствии с данными анализа ученого-биолога Дж. Хенсона, входит 375 млн атомов водорода, 132 млн атомов кислорода и 85 млн атомов углерода, трех молекул молибдена и одного атома кобальта. Такое набор мы имеем в момент рождения. И все, что звезда выбрасывает в момент своей смерти, состоит из этих же элементов. Эти химические элементы звезда накопила в течение всей своей жизни, на протяжении миллиардов лет. В течение жизни меняется соотношение химических веществ, увеличивается их количество, появляются новые элементы, такие как металлы, золото и ближе к закату жизни звезды образуются более тяжелые металлы, такие как золото и после уже – железо, которое так необходимо человеку для нормального функционирования организма. Из этого я делаю следующий вывод: Мы – дети звезд и все, что нас окружает в мире – произошло в огромных просторах космоса, родилось в галактических кузницах и мы бесконечно благодарны за эту волшебную связь всего сущего не только в понимании человеческом.
4.Список литературы
-
Верде, Ж. -П. Космос / Ж.-П. Верде ; перевод с французского Л. Корнеевой. - Москва 2002 г.
-
Е. А. Тимошенкова, Т. В. Чугрова. «Золотая аллея» - Калуга, 2007 г.
-
Иванов А. «Химические элементы» - Москва, 2018 г.
-
Курамшин А. «Элементы: Замечательный сон профессора Менделеева» Москва – 2019 г.
-
«Большая книга интересных фактов» – М. Росмэн, 2006 г.
-
Детская энциклопедия «Астрономия и космос» - М. Росмэн, 2008 г.
-
Дубкова С. И. «Книга о Луне» -Белгород, 2008 г.
-
Хабер, Хайнц «Звезды» - М.Мир книги, 2007 г.
-
Шалаева Г. П. «Кто есть кто в мире звезд и планет» -М. Эксмо, 2007 г.
-
Янг Х. Окслэйд К. «Погода и небо» - С-П, 2008 г.