Андрей Климов - Книга ответов для почемучки

Греческое слово «география» состоит из двух частей: «гея» – земля и «графо» – писать, описывать. В прошлом география и в самом деле была наукой описательной – географы, знаменитые и не очень, подробно рассказывали о других землях и народах. Но современная география превратилась в целый комплекс точных наук. Она изучает строение земной суши и океанов, климат планеты, происхождение гор и ледников, полезных ископаемых. Экономическая и политическая география – науки о разных странах, жизни и обычаях людей, их связях с другими народами и способах ведения хозяйства. Существуют военная и медицинская география, дорожная география и география сельского хозяйства. А без картографии – очень важного раздела географии – ни путешественник, ни мореплаватель, ни исследователь не смогли бы добраться до цели. Даже строитель и историк не могут обойтись без географии, а дизайнеры одежды, музыканты и специалисты в области косметики используют данные этнографии – географической науки, изучающей особенности культуры народов Земли.

В наши дни география не только наблюдает, сравнивает, дает советы, предупреждает, но даже пытается предсказывать будущее планеты Земля.

Ученые называют это материей . Конечно же, речь не о ткани – понятие «материя» охватывает все, что нас окружает. Часть материи мы можем воспринимать с помощью наших органов чувств – для нас она видима и осязаема, другая часть недоступна для непосредственного восприятия. Тот род материи, который воспринимают наши чувства, называют веществом . Вещество – это и металлы, и жидкости, и дерево, и различные газы.

Молекулы воды

Часть пространства, занятую веществом, называют телом . Телами являются любые предметы, с которыми мы сталкиваемся в повседневной жизни: книги, мебель, стены, человек и животные, Солнце, Земля и даже облака, плывущие высоко над нами.

Все без исключений тела состоят из мельчайших частиц, которые мы не можем увидеть невооруженным глазом. Эти частицы называются молекулами и атомами .

Демокрит (ок. 460 – ок. 370 до нашей эры)

Если разделить крохотную песчинку пополам, потом еще пополам и еще очень долго продолжать такое деление, мы в конце концов получим такую частичку, которую больше нельзя разделить. Это и есть молекула вещества, из которого состоит песок, – диоксида кремния. Молекула – самая маленькая частичка вещества, в которой сохраняются все его свойства.

Джон Дальтон (1766–1844)

Молекула диоксида кремния состоит из трех атомов: двух атомов кислорода и одного атома кремния. Молекула воды состоит из двух атомов водорода и одного атома кислорода. Но если разорвать связь между атомами, из которых состоит молекула, это будет уже не песок или вода, а совсем другие вещества: кислород, водород и кремний.

Атомы невероятно малы: в одной песчинке содержится столько атомов, сколько песчинок на всех пляжах мира.

Понятие «атом» происходит от греческого слова «атомос», означающего «неделимый». Древнегреческий ученый и философ Демокрит еще в V веке до нашей эры считал, что все вещества во Вселенной состоят из атомов. Но только через 24 столетия, в 1802 году, английский химик Джон Дальтон доказал с помощью опытов, что большинство явлений природы невозможно было бы объяснить, если бы атомы не существовали.

Строение атома

1 – протон; 2 – нейтрон; 3 – нуклон; 4 – электрон

Всякий атом состоит из еще более мелких частиц – протонов, нейтронов и электронов . Атомы разных видов состоят из различного количества протонов, нейтронов и электронов.

Схема работы атомной электростанции

В центре каждого атома имеется ядро , состоящее из массивных частиц – протонов и нейтронов. Они надежно соединены между собой – их связывают мощные ядерные силы . Вокруг атомного ядра вращаются электроны. Их в атоме всегда столько же, сколько протонов. Электроны очень маленькие, масса одного электрона в 200 раз меньше массы протона. Электроны являются носителями электрического заряда, они заряжены отрицательно. Протоны в ядре заряжены положительно, а у нейтронов вообще нет электрического заряда, поэтому все заряды в атоме как бы уравновешивают друг друга.

Ядерные испытания на атолле Бикини, 1946 год

Между ядром и электронами находится внутриатомное пространство . Ядро примерно в 10 тысяч раз меньше размеров самого атома.

Только в середине XX века ученые научились расщеплять и соединять ядра атомов. Когда атомное ядро делится или два ядра сливаются и образуют новое вещество, выделяется огромное количество энергии. Если этот процесс происходит под контролем, ядерная энергия выделяется постепенно и ее можно использовать для производства тепла и электроэнергии на атомных электростанциях. Но если энергия большого числа ядер выделяется мгновенно, происходит чудовищной силы взрыв. Это свойство материи лежит в основе ядерного оружия.

Сегодня известно 118 различных типов атомов.

Вещества, состоящие из атомов одного типа, называются элементами, или простыми веществами . А те, что состоят из молекул, в состав которых входят атомы различных видов, называются соединениями . Кислород и медь – элементы. Вода и пищевая сода – соединения.

Графит и алмаз

Алмаз, самое твердое вещество из всех известных на Земле, и мягкий графит, пачкающий руки, состоят из одного и того же элемента – углерода. Различия в свойствах этих веществ объясняются тем, что атомы углерода в этих непохожих веществах связаны между собой различными способами.