Привет студент

Проблемы, связанные с образованием Луны, рассматривались большей частью отдельно от общих космогонических теорий солнечной системы, описанных выше. Луна представляет собой довольно аномальное тело солнечной системы. Она обладает гораздо большей массой по сравнению с массой своей главной планеты, в отличие от любого другого спутника в солнечной системе. Луна характеризуется необычно низкой плотностью: в среднем всего лишь 3,34 г/см³, что ниже плотности метеоритов и намного меньше средней плотности внутренних планет типа Земли. Эти необычные характеристики дали повод многим ученым для утверждения, что образование Луны довольно необычное событие в истории солнечной системы.

Существует четыре основных типа теорий, пытающихся объяснить происхождение Луны. Это теории деления, теории атмосферной конденсации, теории двойных планет, согласно которым Луна образуется на орбите вокруг Земли, и теории захвата, допускающие возможность образования Луны где-то в другом месте солнечной системы и ее последующего захвата Землей. Все эти теории имеют своих приверженцев и в настоящее время. Проведенные в последнее время исследования Луны и лунных пород дали в руки ученых большое количество граничных условий, которым должны удовлетворять эти теории, но не дающие пока возможности остановить выбор на какой-либо одной из них.

Проблема происхождения солнечной системы занимает ученых со времен Декарта, т. е. в течение уже более трех столетий. На протяжении большей части этого времени ученые располагали ничтожно малым количеством фактов о солнечной системе, необходимых для ее объяснения. К этим фактам можно отнести правильность орбит планет, ориентацию векторов моментов количества движения в пределах солнечной системы и медленное вращение Солнца. Теперь очевидно, что последнее свойство не имеет ничего общего с происхождением солнечной системы. Первоначально высокая скорость вращения Солнца могла быть легко уменьшена до нынешнего уровня под влиянием магнитного взаимодействия Солнца и испускаемого им солнечного ветра. Не удивительно, что такое малое число граничных условий может послужить началом для самых разнообразных теорий, пытающихся дать им объяснение. За последние два десятилетия вся проблема происхождения солнечной системы в целом претерпела существенные изменения в связи с установлением новых граничных условий. К ним относятся данные о физических и химических свойствах, основанные на изучении метеоритов, результаты исследования отдаленных тел солнечной системы с помощью космических зондов, а также сведения, полученные при исследовании человеком Луны. Это привело к ограничению теорий происхождения солнечной системы, однако и сейчас их существует еще довольно много.

Почти все теории происхождения солнечной системы, появившиеся за последние три века, можно подразделить на монистические и дуалистические. Монистические теории исходят из того, что развитие Солнца и планет происходит в пределах замкнутой системы, не связанной с какими-либо внешними системами. Дуалистические же теории, наоборот, признают участие в космогоническом процессе и внешних систем, обычно других звезд. Есть теории, которые, признавая отдельные дуалистические посылки, носят в основном монистический характер. Несмотря на возможную двусмысленность, такая классификация все же полезна.

Звезда представляет собой огромный шар из раскаленного газа, сохраняющий свою форму благодаря действию собственных сил притяжения (подробнее о структуре звезд смотри работу. С течением времени структура звезды заметно не меняется. Отсюда мы делаем вывод о том, что внутренние части звезд находятся в гидростатическом равновесии. Внутри звезды существует строгое равновесие между силой тяжести, направленной вниз, и тепловым давлением газа, противодействующим силе тяжести. В любой точке внутри звезды давление газа должно быть достаточным для того, чтобы поддерживать вес вышележащих слоев. При перемещении от этой точки внутрь масса вышележащих слоев вещества возрастает, и для того, чтобы поддерживать увеличивающийся вес этой массы, требуется более высокое давление. Давление возрастает от поверхности звезды к центру, и в общем плотность и температура газа также возрастают с приближением к центру. Для центральных областей обычных звезд, таких, как Солнце, типична температура порядка нескольких миллионов градусов по шкале Кельвина. При таких условиях электроны в атомах срываются со своих орбит и все компоненты газа полностью ионизируются. Поэтому газ ведет себя как идеальный при плотностях, превышающих плотность воды более чем в 100 раз (что, в частности, характерно для центра Солнца), так как ядра атомов по размерам во много раз меньше самих атомов и частицы располагают вполне достаточным пространством для движения между соударениями.

Устройство вагранок. Вагранка представляет собой печь шахтного типа с круглым сечением. Такая печь впервые была построена в середине XVIII в. русским заводчиком Баташевым на Гусевском заводе.

Буржуазные фальсификаторы истории техники приписывают изобретение шахтной печи для переплавки чугуна англичанину Вилькинсону, хотя последний получил патент только в 1794 г., т. е. на несколько десятков лет позже постройки шахтной печи на Гусевском заводе.

На фиг. 172 представлено устройство современной вагранки простейшего типа. Вагранка состоит из железного кожуха, имеющего огнеупорную футеровку из фасонного кирпича. Опорой для вагранки служат колонны 1, на последних укреплено чугунное кольцо; днище вагранки делается откидным. Верхняя часть вагранки 2 называется колошником, в ней устраивается загрузочное окно 3; загрузка идет с колошниковой площадки 4; часть 5 называется шахтой, в нижней части ее расположены воздуходувные отверстия (фурмы) 6; воздух к фурмам подводится через фурменное кольцо 7, а к последнему — через трубу 8. За ходом плавки наблюдают через смотровое окно 9; нижняя зона вагранки 10 называется горном, в котором устроено рабочее окно 11. Для выпуска металла служит очко и желоб 12, а для выпуска шлака — отверстие 13.

Каков бы ни был механизм, вызвавший начало коллапса галактических масс газа и последовавшее за этим образование галактик, по морфологическим формам галактик мы почти не можем давать каких-либо выводов о характере этого коллапса. Галактики отличаются большим разнообразием форм, и не исключено, что причиной этого являются незначительные различия в распределении угловых моментов движения первоначально коллапсировавших облаков газа.

Можно начать с эллиптических галактик, характеризующихся почти сферично-симметричным распределением звезд в пространстве. Подобное распределение возможно только при условии, что звезды имеют почти радиальные орбиты. Такие звезды проходят близ центра своих галактик, а затем удаляются от центра на значительные расстояния. Общий угловой момент движения таких галактик очень невелик. С увеличением общего углового момента галактики степень сплющенности ее растет. Когда система звезд становится достаточно уплощенной, в центральной плоскости галактики начинают появляться газ и межзвездная пыль, а в ходе дальнейшего увеличения сплющенности количество газа и пыли еще более возрастает. Очевидно, звезды в таких галактиках имеют почти круговые орбиты, и, конечно, звезды, образовавшиеся из газа и пыли, должны иметь почти круговые орбиты, лежащие в центральной плоскости галактики.

Системы, в которых газ и пыль присутствуют в больших количествах, характеризуются обычно наличием спиральных рукавов. Они становятся все более заметными, так как спиральные рукава являются местом образования звезд в таких галактиках, и горячие массивные голубые звезды ясно отмечают положение рукавов. Кривизна спиральных рукавов и число их оборотов вокруг центра галактики заключены в широких пределах.

В некоторых галактиках распределение звезд в центральной области — почти сферическое, а в других образуется вытянутая перемычка. Центральные полосы спиральных галактик с перемычками, по-видимому, образовались вследствие особенностей распределения углового момента поступающего извне газа. Если такой газ, приняв форму диска, вращается примерно с постоянной угловой скоростью, то, не обладая достаточной устойчивостью, он неизбежно деформируется и принимает вид перемычки.

В пламенных печах плавка металла производится на поду печи; нагревание расплавляемого металла происходит здесь вследствие воздействия на него горячих газов, а также под влиянием тепла, отраженного от пламени, свода и

стенок печи.

Применяемые в литейном производстве пламенные печи могут быть стационарными и поворотными.

На фиг. 169 показана одна из конструкций стационарных пламенных печей.

Печи с внешней стороны облицовываются обычно чугунными плитами, а внутри выкладываются огнеупорным материалом; порог и часть свода иногда снабжают охлаждающими каналами.

На фиг. 170 представлена пламенная печь другой конструкции.

Тиглями называются горшки, наполняемые подлежащим плавке материалом и помещаемые для нагревания в печи особого устройства, называемые тигельными печами или тигельными горнами.

Устройство тиглей. Тигли изготовляют из смеси шамотной глины с графитом. Применяют также тигли чугунные и клепаные из железа (для расплавления легкоплавких сплавов).

Продолжительность службы тигля зависит при правильном обращении, как показывает опыт, от того, какой металл в нем плавится, например графитовый тигель выдерживает около 25 плавок бронзы, 3 плавки стали, 3 плавки никеля.

Вместимость тиглей принято определять марками: одна марка соответствует 1 кг вместимости стали (приблизительно). На фиг. 166 приведен чертеж тигля на 130 марок.

Из цветных металлов наиболее широкое применение в качестве исходных литейных материалов имеют медь, олово, цинк, никель, алюминий, магний, свинец, сурьма. В литейном производстве эти металлы почти не применяются в чистом виде, а употребляются главным образом в виде различных сплавов. Широко применяются сплавы меди с цинком (латуни) или с оловом, алюминием, марганцем (бронзы), а также сплавы на алюминиевой и магниевой основе.

Бронзы

Бронзами называют сплавы меди с оловом или другими металлами, если внешний вид и свойства этих сплавов близки к внешнему виду и свойствам оловянистых бронз.

Бронзы подразделяют на две основные группы — бронзы оловянистые и безоловянистые. Литейные качества бронз выше литейных качеств чистой меди; так, температура плавлении меди 1083°, а температура бронзы колеблется от 875 до 1050°; усадка меди составляет 2,04%, а у некоторых бронз снижается до 0,83%; способность к растворению газов у бронз ниже, чем у чистой меди.

Сталь по сравнению с чугуном имеет более низкие литейные качества. Линейная усадка стали составляет около 2%, а объемная —6—8%; такая большая по сравнению с чугуном усадка является причиной возникновения в отливках большого количества усадочных раковин.

Высокая температура плавления стали вызывает при застывании ее образование корки (на поверхности отливки), в результате чего газы не успевают выделиться из расплавленного металла, образуя газовые раковины. Кроме того, самое количество растворенных в стали газов больше, чем в чугуне, вследствие более высокой температуры плавления. Растворенные в стали газы получаются также и в результате химических реакций, происходящих в расплавленном металле (воздействие углерода на закись железа с образованием окиси углерода и углекислого газа).

Уменьшение газовой пористости в стальных отливках достигается прибавлением к стали элементов, имеющих с кислородом сродство большее, чем углерод, и дающих нелетучие, уходящие в шлак окислы (например, марганец, алюминий).

Первое место среди литейных материалов занимает чугун, высокие литейные и механические качества которого, а также относительная дешевизна обусловливают широкое применение его в машиностроении и строительстве.

Чугуном называется сплав, состоящий в основном из железа и углерода. Кроме углерода и железа, в состав чугуна обычно входит некоторое количество кремния, марганца, серы и фосфора.

Углерод, входящий в состав чугуна, может находиться частью в свободном и частью в связанном состоянии. Углерод, находящийся в свободном состоянии, может быть в форме пластинчатых включений различного размера или в виде округленных включений, а в связанном — или в виде химического соединения Fe₃C (карбид железа, цементит), или в виде твердого раствора углерода в железе (аустенит, феррит).

В зависимости от требований, предъявляемых к литым деталям из чугуна, применяется чугун различного химического состава.