Verbum

МА́СА ў фізіцы,

фізічная велічыня, якая вызначае інертныя і гравітацыйныя ўласцівасці цела; адна з асн. характарыстык матэрыяльных аб’ектаў.

У класічнай механіцы, дзе скорасці цел (v) значна меншыя за скорасць святла (c) у вакууме (v≪c), М., якая ўваходзіць у другі закон Ньютана (гл. Ньютана законы механікі) наз. інертнай, a М., вызначаная з Сусветнага прыцягнення закона — гравітацыйнай. Эксперыментальна ўстаноўлена, што інертная і гравітацыйная М. з вял. дакладнасцю супадаюць і іх можна лічыць адной і той жа фіз. велічынёй. У гэтым набліжэнні М. з’яўляецца таксама мерай колькасці рэчыва і адытыўнай велічынёй, таму выконваецца масы захавання закон. У рэлятывісцкай механіцы (v~c) поўная энергія цела вызначаецца формулай $E=m{c}^2/\sqrt{1-v^2/c^2}$ , а яго імпульс $\overrightarrow{p}=m\overrightarrow{v}/\sqrt{1-v^2/c^2}$ , адкуль вынікае ўзаемасувязь паміж велічынямі E і p: E​²/c​²−p​² = m​²c​². З гэтай формулы можна выразіць велічыню m — інварыянтную М. (ці проста М.), якая вызначае энергію спакою цела E₀ = mc​² і ўваходзіць у законы класічнай механікі. У рэлятывісцкім выпадку М. ізаляванай сістэмы цел з цягам часу не мяняецца, аднак яна не роўная суме М. цел гэтай сістэмы (гл. Дэфект мас). Прынята лічыць, што М. элементарнай часціцы вызначаецца звязанымі з ёй эл.магн., ядз. і інш. палямі, аднак колькаснай тэорыі, якая тлумачыла і давала б магчымасць вызначыць дыскрэтны спектр М. элементарных часціц, не існуе. Адзінка М. ў СІ — кілаграм, М. атамаў і малекул вымяраецца ў атамных адзінках масы, М. элементарных часціц — у М. электрона або ў атамных адзінках энергіі.

Літ.:

Джеммер М. Понятие массы в классической и современной физике: Пер. с англ. М., 1967;

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Т. 2. Теория поля. 7 изд. М., 1988.

А.​І.​Болсун, В.​К.​Гронскі.

т. 10, с. 162

ПЕРЫЯДЫ́ЧНАЯ СІСТЭ́МА ЭЛЕМЕ́НТАЎ МЕНДЗЯЛЕ́ЕВА,

упарадкаванае мноства хім. элементаў, іх натуральная класіфікацыя, якая з’яўляецца таблічным выражэннем перыяд. закону Мендзялеева; фундаментальная аснова агульнай і неарганічнай хіміі і навук. база яе выкладання. Прапанавана Дз.І.Мендзялеевым у 1869 у выглядзе табліцы, названай ім «Спроба сістэмы элементаў, заснаваная на іх атамнай вазе і хімічным падабенстве». Стварэнне табліцы паслужыла асновай для адкрыцця перыяд. закону. Пасля стварэння ядз. мадэлі атама і эксперым. доказу лікавай роўнасці парадкавага нумару элемента ў П.с.э.М. зараду ядра (Z) яго атама (1913, закон Мозлі) з’явілася сучасная фізічна абгрунтаваная фармулёўка перыяд. закону Мендзялеева: уласцівасці хім. элементаў, а таксама ўтвораных імі простых і складаных рэчываў знаходзяцца ў перыяд. залежнасці ад велічыні зараду ядзер іх атамаў. Тэарэт. аснова П.с.э.М. — квантавая мадэль атама — распрацавана ў пач. 1920-х г. Н.Борам. Паводле гэтай мадэлі ў адпаведнасці з павелічэннем Z адбываецца паслядоўнае запаўненне электронных абалонак атамаў (гл. Паўлі прынцып), прычым электронныя канфігурацыі знешніх абалонак перыядычна паўтараюцца. Прынцып перыяд. паўтаральнасці падобных электронных канфігурацый атамаў — гал. прычына фіз. прыроды перыядычнасці і аснова перыяд. сістэмы свабодных атамаў элементаў. Гал. сучасная праблема П.с.э.М. — нявызначанасць яе верхняй мяжы, з ростам Z устойлівасць атамных ядзер памяншаецца, устанавіць значэнне Z элемента, атамы якога будуць мець такі кароткі час жыцця, што распадуцца ў момант утварэння, пакуль немагчыма (гл. Радыеактыўнасць, Ядро атамнае).

П.с.э.М. ўключае 109 хім. элементаў; 89 з іх знойдзены ў прыродзе, астатнія атрыманы штучна ў выніку ядзерных рэакцый. Пасля адкрыцця П.с.э.М. апублікавана больш за 500 розных варыянтаў яе відарысаў; найб. пашыраны паўдоўгі варыянт (гл. іл.). Асн. прынцып пабудовы П.с.э.М. заключаецца ў вылучэнні перыядаў (гарыз. рады) і груп (верт. слупкі). Ў П.с.э.М. 7 перыядаў і 8 груп. Перыяд — рад элементаў, які пачынаецца шчолачным металам (акрамя 1 -га перыяду) і канчаецца інертным газам. Дакладнага вызначэння групы няма; фармальна, пачынаючы з 3-га перыяду, нумар групы (N) адпавядае макс. значэнню акіслення ступені элементаў, што ўваходзяць у групу. Кожная група падзяляецца на гал. (A) і дадатковую (B) падгрупы. У падгрупы ўваходзяць элементы з падобнымі канфігурацыямі знешніх электронных абалонак атамаў і хім. ўласцівасцямі. У большасці груп пэўнае падабенства ўласцівасцей элементаў падгруп выяўляецца пераважна ў вышэйшых ступенях акіслення. Асобае становішча ў структуры П.с.э.М. займае VIII гр., у якой аб’яднаны інертныя газы (падгрупа VIIIA) і «трыяды» элементаў (падгрупа VIIIB): Fe—Co—Ni і Ru—Rh—Rd, Os—Ir—Pt (плацінавыя металы). Падабенства ўласцівасцей паміж элементамі гэтых падгруп практычна не назіраецца. Першы перыяд П.с.э.М. ўключае 2 элементы — вадарод і гелій. Атам вадароду мае 1 электрон; у злучэннях можа мець ступень акіслення +1 (як шчолачныя металы) ці -1 (як галагены), таму сімвал Н размяшчаюць у падгрупе IA ці ў VIIA або ў абедзвюх адначасова. Есць варыянты табліцы, у якіх вадарод займае адну працяглую клетку над усімі (акрамя неону) элементамі 2-га перыяду. Другі перыяд (Li—Ne) уключае 8 элементаў. У ім назіраецца пераход ад тыповых металаў да тыповых неметалаў (кісларод і фтор з’яўляюцца найб. актыўнымі сярод неметалаў). У злучэннях дадатную ступень акіслення, роўную N, маюць толькі элементы I—IV груп, для астатніх элементаў перыяду яна вызначаецца паводле правіла 8 - N, што абумоўлена асаблівасцямі будовы знешніх электронных абалонак атамаў. Трэці перыяд (Na—Ar) уключае 8 элементаў. Усе элементы (акрамя Ar) праяўляюць ступень акіслення, роўную N. У гэтым перыядзе, як і ў 2-м, па меры павелічэння Z назіраецца паслабленне метал. і ўзмацненне неметалічнага характару элементаў. Элементы 1—3 перыядаў П.с.э.М. — элементы падгруп A. Паводле сучаснай тэрміналогіі элементы падгруп IA і IIA наз. S-элементамі (сімвалы ў клетачках ружовага колеру), падгруп IIIA—VIIIA — p-элементамі (сімвалы ў клетачках жоўтага колеру). Пры павелічэнні Z, што адпавядае руху зверху ўніз, у падгрупах IA і IIA метал. актыўнасць элементаў нарастае, у IIIA—VIIA падгрупах назіраецца пераход ад тыповых неметалаў (B—F) да элементаў з метал. ўласцівасцямі (Tl—At), устойлівасць злучэнняў элементаў у вышэйшай ступені акіслення зніжаецца. Чацвёрты перыяд (K—Kr) і пяты перыяд (Rb—Xe) маюць па 18 элементаў. У іх пасля s-элементаў ідуць рады з 10 пераходных элементаў, ці d-элементаў, якія ўваходзяць у падгрупы B (сімвалы ў клетачках блакітнага колеру). Для большасці d-элементаў вышэйшая ступень акіслення роўная N, а для Cu і Au нават вышэйшая за N (+2 і +3, адпаведна). Характар змянення ўласцівасцей элементаў 4-га і 5-га перыядаў пры павелічэнні Z аналагічны назіраемаму ў 3-м перыядзе, але больш складаны, што найперш абумоўлена наяўнасцю d-элементаў. Шосты перыяд (Cs—Rn) уключае 32 элементы, сёмы перыяд (Fr—Mt) — 23, пакуль незавершаны. Гэтыя перыяды акрамя 10 d-элементаў уключаюць сем’і з 14 f-элементаў: лантаноіды ў 6-м і актыноіды ў 7-м перыядзе. Лантаноіды і актыноіды дадзены асобнымі радкамі ўнізе пад табліцай. d-элементы 7-га перыяду з ат. н. 104 і больш з’яўляюцца хім. аналагамі элементаў адпаведных груп 6-га перыяду. У падгрупах d-элементаў IB—VIIIB пры руху зверху ўніз метал. актыўнасць памяншаецца, устойлівасць злучэнняў элементаў у вышэйшай ступені акіслення павялічваецца.

П.с.э.М. належыць значная роля ў развіцці прыродазнаўства. Яна дазволіла прадказаць існаванне невядомых элементаў і іх уласцівасці, а таксама новыя ўласцівасці вядомых элементаў, служыць асновай для стварэння новых неарган. матэрыялаў.

В.​Ф.​Цікавы.

т. 12, с. 323

ЗЯМЛЯ́ (ад агульнаслав. зем — падлога, ніз),

трэцяя ад Сонца планета Сонечнай сістэмы. Астранамічны знак ♁ або . Абарачаецца вакол Сонца па эліптычнай арбіце, блізкай да кругавой (з эксцэнтрысітэтам 0,017) з сярэдняй скорасцю каля 30 км/с. Сярэдняя адлегласць ад Сонца 149,6 млн. км (1 астр. адзінка), перыяд абарачэння 365,24 сярэдніх сонечных cутак (трапічны год). На сярэдняй адлегласці 384,4 тыс. км ад З. вакол яе абарачаецца прыродны спадарожнік Месяц, а з канца 1950-х г. запушчана шмат штучных спадарожнікаў. З. абарачаецца вакол сваёй восі, якая мае нахіл да плоскасці экліптыкі, роўны 66°33′22″, за 23 гадз 56 мін (зорныя суткі). Перыяд абарачэння адносна Сонца (сонечныя суткі) 24 гадз. З абарачэннем вакол Сонца і нахілам зямной восі звязана змена на З. пораў года, а з вярчэннем яе вакол восі — змена дня і ночы. Мае форму, блізкую да трохвосевага эліпсоіднага сфероіда (геоіда), сярэдні радыус якога 6371 км, экватарыяльны — 6378,2 км, палярны — 6356,8 км; даўж. акружнасці экватара 40 075,7 км. Пл. паверхні З. 510,2 млн. км² (у т. л. суша 149,1 млн. км², або 29,2%, мораў і акіянаў 361,1 млн. км², або 70,8%), аб’ём 1083∙10​¹² км³, маса 5976∙10​²¹ кг, сярэдняя шчыльн. 5518 кг/м³. Беларусь займае 0,139% тэр. сушы (207,6 тыс. км²). Мае гравітацыйнае, магн. і эл. палі. У саставе З. пераважаюць жалеза (34,6%), кісларод (29,5%), крэмній (15,2%) і магній (12,7%). Паводле сучасных касмаганічных уяўленняў, З. ўтварылася каля 4,7 млрд. гадоў назад з рассеянага ў пратасонечнай сістэме газа-пылавога рэчыва. Геал. яе гісторыя падзяляецца на 2 няроўныя этапы: дакембрый (каля 3 млрд. гадоў) і фанеразой (каля 570 млн. гадоў). У выніку дыферэнцыяцыі рэчыва З. пад уздзеяннем яе гравітацыйнага поля, ва ўмовах разагравання нетраў узніклі і развіліся розныя паводле хім. саставу, агрэгатнага стану і фіз. асаблівасцей абалонкі — геасферы З. У цэнтры яе знаходзіцца ядро Зямлі з радыусам 3,5 тыс. км. Т-ра яго прыкладна 5000—6000 °C, ціск дасягае 3,6∙10​¹¹ Па, шчыльн. каля 12500 кг/м³ Большую ч. аб’ёму (83%) і масы (67%) «цвёрдай» З. складае мантыя Зямлі. Над мантыяй знаходзіцца зямная кара. Паводле складу і інш. асаблівасцей адрозніваюць мацерыковую кару (магутнасцю ад 35—45 км пад раўнінамі да 75 км у горных абласцях) і акіянічную (магутнасцю 5—10 км). У зямной кары вылучаюць рухомыя вобласці — геасінкліналі і адносна спакойныя — платформы. Верхняя ч. мантыі і зямная кара ўтвараюць літасферу — цвёрдую верхнюю абалонку З. таўшчынёй ад 50 да 200 км. Асабліва важную ролю ва ўтварэнні асадкавага покрыва З. адыгрывае кара выветрывання — слой таўшчынёй звычайна да некалькіх дзесяткаў метраў, размешчаны ў зоне кантакту літасферы з паверхняй З., дзе актыўна працякаюць працэсы фіз., хім. і біял. выветрывання. Большую ч. паверхні З. пакрываюць воды акіянаў і мораў. У акіянах і морах больш за 96% вады гідрасферы, астатняя яе частка размеркавана паміж паверхневымі і падземнымі водамі сушы, ільдамі (пераважна ў высокіх шыротах) і снягамі; нязначная колькасць вільгаці знаходзіцца ў паветры і жывых арганізмах. Агульная колькасць вады на З. ацэньваецца ў 1,4—1,5 млрд. км³. Сусв. акіян падзяляецца на Ціхі, Атлантычны, Індыйскі і Паўночны Ледавіты акіяны; у Паўд. паўшар’і зрэдку вылучаюць Паўд. акіян. Сярэдняя глыб. акіянаў 3711 м, найбольшая — 11 022 м (у Марыянскім глыбакаводным жолабе Ціхага ак.). У Паўн. паўшар’і вада пакрывае 61%, у Паўд. — 81% паверхні. Працэсы перамешвання і марскія цячэнні звязваюць воды акіянаў у адзінае цэлае, таму іх салёнасць мяняецца мала — сярэдняя 35 г/л. Вял. роля акіянаў у кругавароце рэчываў на З. і ў фарміраванні клімату яе асобных раёнаў.

Над акіянамі ўзвышаюцца асобныя масівы сушы, якія ўздымаюцца ў сярэднім на выш. 875 м над узр. м. і ўтвараюць 6 мацерыкоў (Еўразія, Афрыка, Паўночная Амерыка, Паўднёвая Амерыка, Антарктыда і Аўстралія), а таксама шматлікія астравы. Большая ч. сушы знаходзіцца ў Паўн. паўшар’і, а пры падзеле на Зах. і Усх. паўшар’і — ва Усходнім. У рэльефе пераважаюць раўніны і нізкагор’і выш. да 1000 м, якія складаюць каля ​²/₃ паверхні. Сярэднія і высокія горы займаюць каля ​¹/₃ паверхні сушы (самая высокая адзнака — 8848 м, г. Джамалунгма ў Гімалаях). Асобныя невял. ўнутр. раёны сушы ляжаць ніжэй узр. м. (самая нізкая яе адзнака -400 м у Зах. Азіі, на ўзбярэжжы Мёртвага м.). Рэльеф сушы і марскога дна ў асобных рэгіёнах надзвычай разнастайны, што абумоўлена складанымі ўзаемасувязямі эндагенных (пераважна тэктанічных) і экзагенных (эразійных, эолавых, карставых і інш.) рэльефаўтваральных працэсаў. З. акружае паветр. атмасфера, якая складаецца ў асноўным з сумесі азоту (78,08%) і кіслароду (20,95%); у нязначнай колькасці ёсць інертныя газы, вадзяная пара і інш. Агульная маса паветра 5,1510​¹⁵ т, з вышынёй яго ціск і шчыльнасць памяншаюцца. Атмасфера мае слаістую будову (вылучаюць трапасферу, стратасферу, мезасферу, іонасферу, тэрмасферу, экзасферу, якія паслядоўна зменьваюцца ад паверхні З. і адрозніваюцца адна ад адной тэмпературай, шэрагам фіз. і хім. уласцівасцей). Атмасфера затрымлівае значную частку сонечнай энергіі і амаль непразрыстая для цеплавога выпрамянення З.; у выніку наяўнасці ў ёй вуглякіслага газу і вадзяной пары стварае парніковы эфект. Яна таксама ахоўвае паверхню З. ад разбуральнага ўздзеяння большасці метэарытаў. На выш. 20—25 км знаходзіцца азонавы слой (азонасфера), які затрымлівае б. ч. вельмі шкоднага для жывых істот караткахвалевага касм. выпрамянення. Паміж атмасферай і зямной паверхняй адбываецца абмен цяплом і вільгаццю, што выклікае пастаянны кругаварот вады з утварэннем воблакаў (пакрываюць пастаянна не менш ​¹/₂ паверхні З.) і выпадзеннем ападкаў. Паветра знаходзіцца ў бесперапынным руху; яго цыркуляцыя, абумоўленая пераважна нераўнамерным награваннем паверхні З. ў розных шыротах, моцна ўплывае на надвор’е і клімат розных абласцей. Рэзкая верхняя мяжа атмасферы адсутнічае, шчыльнасць яе газаў на адлегласці некалькіх тысяч кіламетраў ад паверхні паступова набліжаецца да шчыльнасці міжпланетнай прасторы. Самая вонкавая і працяглая абалонка — магнітасфера Зямлі, фіз. ўласцівасці якой вызначаюцца магнітным полем З.; у ёй на выш. 3—4 тыс. км і 22 тыс. км над экватарам знаходзяцца ўнутр. і вонкавы радыяцыйныя паясы З. Асн. крыніцай энергіі, што паступае на паверхню З., з’яўляецца электрамагн. выпрамяненне Сонца, якое праходзіць праз атмасферу. Агульная колькасць сонечнай энергіі і цяпла ў выніку рознага нахілу зямной паверхні да сонечных промняў заканамерна памяншаецца ад тропікаў да полюсаў, што з’яўляецца гал. прычынай кліматычнай і геагр. занальнасці. На зямным шары вылучаюць экватарыяльны, па 2 (у Паўн. і Паўд. паўшар’ях) субэкватарыяльныя, трапічныя, субтрапічныя, умераныя паясы, а таксама субарктычны і арктычны (у высокіх шыротах Паўн. паўшар’я), субантарктычны і антарктычны (у высокіх шыротах Паўд. паўшар’я), якія адрозніваюцца паміж сабой тэмпературнымі ўмовамі і інш. асаблівасцямі клімату і ландшафтаў. Сярэдняя т-ра прыземнага слоя паветра на планеце 14 °C, у пустынях Паўн. Афрыкі і Каліфорніі адзначаліся максімальныя т-ры 57—58 °C, самыя нізкія т-ры на паверхні З. назіраліся над ледавікамі цэнтр. раёнаў Антарктыды (каля -90 °C). Сярэднегадавая колькасць ападкаў на зямным шары каля 1000 мм, найб. іх выпадае ў гарах Усх. Індыі і Гавайскіх а-воў (да 12 000 мм за год), найменш — у некат. субтрапічных і трапічных пустынях (некалькі міліметраў, месцамі — не кожны год), а таксама ў ледзяных пустынях высокіх шырот Арктыкі і Антарктыкі (амаль выключна ў цвёрдым выглядзе). Колькасць ападкаў і іх сезонная зменлівасць у розных рэгіёнах З. вызначаюцца ў асноўным умовамі цыркуляцыі атмасферы і мясц. араграфічнымі асаблівасцямі. Клімат З. значна мяняўся ў розныя геал. эпохі. Найважнейшая асаблівасць З., што адрознівае яе ад інш. планет Сонечнай сістэмы, — існаванне жыцця, якое ўзнікла каля 3—3,5 млрд. гадоў назад (ёй садзейнічала наяўнасць на З. фіз. і хім. умоў, неабходных для сінтэзу складаных арган. малекул).

Вобласць актыўнага жыцця ўтварае асобную абалонку З. — біясферу, склад, будова і энергет. працэсы ў якой ў значных рысах абумоўлены дзейнасцю жывых арганізмаў, што ўтвараюць у сукупнасці жывое рэчыва; у біясферы адбываецца біял. кругаварот рэчыва на З. Працяглая гісторыя развіцця біясферы і значныя прасторавыя адрозненні прыродных умоў садзейнічалі вял. разнастайнасці жыццёвых форм. На З. існуе каля 2 млн. відаў жывёл і раслін (па колькасці відаў пераважаюць жывёлы, па аб’ёме біямасы — расліны). Найб. колькасць жывёл і раслін жыве ў цёплых і вільготных раёнах сушы — у вільготных тропіках, найменшая — у сухіх і гарачых трапічных пустынях і ў ледзяных пустынях Арктыкі і Антарктыкі. Біямаса сушы (6,5∙10​¹² т) у сотні разоў перавышае біямасу акіянаў. Найб. дыферэнцыраваныя склад і будову ў межах З. мае геаграфічная абалонка, што аб’ядноўвае цесна ўзаемадзейныя ніжнія слаі атмасферы, верхнія тоўшчы літасферы, амаль усю гідрасферу і ўсю біясферу, паміж якімі адбываецца бесперапынны абмен рэчывам і энергіяй. Яе магутнасць не перавышае некалькіх дзесяткаў кіламетраў, але ў яе межах назіраецца вял. дыферэнцыяцыя прыродных ландшафтаў, што асабліва ўзмацняецца ў гарах, дзе на фоне шыротнай занальнасці адзначаюцца праяўленні вышыннай пояснасці. Каля 30% паверхні сушы ўкрываюць лясы, каля 20% — саванны і рэдкалессі, каля 20% — пустыні і паўпустыні, больш як 10% — ледавікі, каля 10% — астатнія матуральныя ландшафты, больш за 10% пад ворнымі землямі і урбанізаванымі тэрыторыямі. Са з’яўленнем чалавека (не менш як 3 млн. гадоў назад) жыццё на З. дасягнула разумнай формы. У ходзе грамадскага развіцця геагр. абалонка дае чалавеку прыродныя рэсурсы і ўмовы існавання, зазнае ўсё большае антрапагеннае ўздзеянне на ўсе кампаненты і на ландшафты ў цэлым; гэтым яна адрозніваецца ад інш. абалонак З. Працэсы ўзаемадзеяння чалавека і навакольнага асяроддзя, іх экалагічныя, сац., эканам., паліт. вынікі набываюць планетарны характар. Ад вырашэння праблем, якія ўзніклі ў ходзе гэтага ўзаемадзеяння, залежыць будучае З. і чалавецтва. З. вывучаюць геадэзія (даследуе фігуру і памеры З.), астраномія (рух З. як нябеснага цела), геафізіка (стан рэчыва З. і фіз. працэсы ва ўсіх геасферах), геахімія (размеркаванне хім. элементаў З. і працэсы іх міграцыі), геалогія (гісторыю развіцця З., склад, будову зямной кары і больш глыбокіх сфер), фізічная геаграфія і біялогія (прыродныя працэсы і з’явы, што адбываюцца ў геагр. абалонцы і біясферы). З. з’яўляецца канчатковым аб’ектам даследавання ўсіх навук, якія вывучаюць законы ўзаемадзеяння прыроды і грамадства. На З. знаходзіцца 191 дзяржава і шэраг несамастойных тэрыторый (1997).

Літ.:

Мильков Ф.Н. Общее землеведение. М., 1990.

В.​П.​Якушка.

т. 7, с. 130