О волновой природе напряжений и деформаций и механизме концентрации пи

[Устьянцев Валерий Николаевич]

Структура небулярного облака и межзвездной среды

Химический состав межзвездного газа оказался близок составу атмосфер Солнца и звезд. В нем преобладают атомы водорода (Н) и гелия (Не), в качестве примесей – кремний (Si), магний (Мg), железо (Fе), алюминий (Аl), кислород (О), углерод (С), азот (N) и некоторые простые их соединения. Имеются в ничтожном количестве (в концентрации порядка 10-7) и молекулы СН, СН+, СN, Н2. Плюс означает ионизованные молекулы. К настоящему времени известно уже около 60 разнообразных молекул в составе межзвездного газа. Все атомы и ионы среды находятся в невозбужденном состоянии. Это значит, что вследствие чрезвычайно высокого разрежения их взаимные столкновения практически исключены и все атомы, ионы и молекулы будут находиться на невозбужденном (основном) энергетическом уровне. На этом уровне они могут только поглощать излучение на определенных резонансных частотах. Вот по этим резонансным линиям поглощения в спектре и была получена информация о химическом составе межзвездной среды. Неоценимую роль в этих исследованиях сыграли внеатмосферные наблюдения со спутников и межпланетных станций. Дело в том, что земная атмосфера поглощает все внеземное излучение с длиной волны короче 2900 А, соответствующей далекой ультрафиолетовой области спектра.
Кроме газа в межзвездной среде наблюдаются и мельчайшие частички (размером меньше микрона) межзвездной пыли. Она фиксируется в красной области спектра, так как синие и фиолетовые лучи пылинками поглощаются. Покраснение удаленных объектов служит указанием на наличие между ними и наблюдателем космической пыли.В состав пылинок входят металлы, силикаты, графит, льдинки застывшего газа и т.д. Форма многих из них вытянутая – они являются как бы элементарными диполями, оси которых ориентированы вдоль магнитных силовых линий межзвездных магнитных полей. Это очень слабые поля, имеющие напряженность всего 10-5 эрстед. Но поскольку межзвездный газ является преимущественно ионизованным, то он обладает высокой электропроводимостью и, следовательно, магнитные силовые линии приклеены к газу, следуя причудливым очертаниям межзвездных туманностей. Кинетическая (максвелловые скорости движения атомов и молекул) температура газа и частиц межзвездной среды составляет несколько Кельвинов. Средняя плотность пыли в 100 раз меньше плотности газа и составляет 10-26 г/см3.
 Таким образом, материнское досолнечное облако представляло собой сложную систему из пылевого, газового материала и более крупных фрагментов типа метеоритов древнего возраста и вещества сверхновой, ассимилированной туманностью в более позднее время. Это гетерогенное разновозрастное вещество и явилось исходным материалом для построения Солнечной системы. (Яндекс).
Пояс Копера. Главный пояс располагается между Марсом и Юпитером. Радиус орбит большинства астероидов составляет 2,06-3,27 а.е. В этом интервале расположено более 93% астероидов. Впрочем, отдельные семейства астероидов могут располагаться на дистанции от 1,78 до 4,2 а.е от светила. Астероидные орбиты располагаются примерно в той же плоскости, что и земная орбита. Среднее отклонение от этой плоскости не превышает 4°, хотя, например, у астероида Барселона орбита наклонена под углом в 32,8°э. У находящихся на близких орбитах астероидов почти совпадают и периоды обращения вокруг Солнца. Самые близкие к светилу астероиды совершают полный оборот за 3,5 года, а самые удаленные тратят на это 6 лет.
Физические характеристики. Некоторые думают, что пояс астероидов – это очень плотное скопление небесных тел, но это не так. На 2020 год известно более 300 тысяч астероидов, образующих этот пояс, а общее их количество может превышать несколько миллионов. Однако из-за большой протяженности пояса они находятся друг от друга на огромном расстоянии. Ни один космический аппарат, проходивший через этот пояс, ни разу не столкнулся с каким-нибудь объектом. Более того, вероятность такого столкновения или даже случайного сближения зонда с астероидом меньше одной миллиардной. Суммарная масса всех небесных тел в главном поясе оценивается в 3,4•1021 кг, что в 1600 раз меньше массы Земли. При этом треть этой массы приходится на один объект – Цереру. Это карликовая планета, ранее считавшаяся наикрупнейшим астероидом. Замечено, что астероиды, находящиеся ближе к звезде, имеют большую отражающую способность. Также в составе данных небесных тел меньше воды. Вероятно, что солнечная радиация буквально «выдула» воду и другие легкие элементы на удаленные области главного пояса. Температура у поверхности астероидов также зависит от дистанции до Солнца. На расстоянии 2,2 а.е. от звезды температура составляет – 73° С, а на дистанции 3,2 а. е. она падает до – 108° С.
Состав. Всего в поясе насчитывается примерно 200 астероидов, чей диаметр (или наибольший линейный размер) превышает 100 км. Ещё 1000 объектов имеют размер более 15 км. Средняя звездная величина астероидов равна 16. Только один астероид, носящий имя Веста, можно увидеть с земли невооруженным взглядом. Все астероиды можно разделить на несколько больших групп, или спектральных классов. Крупнейшими из них являются: класс С – сюда входят темные астероиды, состоящие из углерода;  класс S – светлые астероиды, состоящие из кремния. класс M – металлические астероиды. Существуют и другие, более редкие классы (классы B, Е, Р, А, D и т. д.). Иногда астероид нельзя строго отнести к одному классу, и тогда считается, что он имеет смешанный тип, который обозначается двумя буквами, например CG.
К классу С относится более 75% всех астероидов. Они отличаются темным цветом (со слабым красным оттенком) и поэтому их отражающая способность невелика. Их альбедо находится в диапазоне от 0,03 до 0,1, то есть они отражают лишь 3-10% падающего света. Из-за этого астероиды класса С сложно обнаружить, поэтому в реальности их доля в главном поясе может быть существенно выше 75%. В составе этих небесных тел помимо углерода присутствует вода, поэтому их можно обнаружить с помощью наблюдений в диапазоне инфракрасного излучения. Крупнейший астероид этого класса – Гигея, чей диаметр оценивается в 434 км.
Астероиды класса S состоят из силикатов (то есть обычных камней) и железа. Их доля в главном поясе оценивается примерно в 17%. Иногда такие астероиды называют каменными. Альбедо этих объектов находится в диапазоне 0,1-0,22. Крупнейшим каменным астероидом считается Юнона, чей диаметр составляет 234 км. Большинство каменных астероидов сосредоточено во внутренней, наиболее приближенной к Солнцу части главного пояса.
Доля астероидов класса М составляет 10%, они преимущественно располагаются в центре главного пояса. Предполагается, что металлические астероиды образовались при столкновении планетезималей и являются фрагментами их ядер. Стоит отметить, что ученые не уверены в том, что металлические астероиды состоят именно из металлов. Дело в их слишком малой плотности. Это означает, что либо астероиды класса М по своему составу подобны астероидам иных классов, либо в их внутренней структуре есть много полостей. Альбедо металлических астероидов находится в пределах от 0,1 до 0,19, то есть они обладают умеренной отражающей способностью.
Происхождение. Первые версии о происхождении главного стали появляться в 1802 г., когда и были обнаружены первые объекты, относящиеся к нему. Тогда Г. Ольберс предположил, что они являются осколками планеты Фаэтон, которая погибла из-за какого-то космического катаклизма. Эта теория подтверждалась правилом Тициуса–Боде, утверждавшим, что между Марсом и Юпитером должна существовать ещё одна планета. В дальнейшем выяснилось, что масса вещества в главном поясе меньше массы Луны в 25 раз. Такой массы явно недостаточно для формирования планеты. Современная гипотеза предполагает, что главный пояс возник из-за мощной гравитации Юпитера. Когда в Солнечной системе только начинался процесс синтеза планет, на некоторых орбитах постепенно формировались всё более крупные тела – планетезимали. Именно они, соединившись, и формировали планеты.
Однако зародыш Юпитера формировался быстрее, чем планетезимали в районе главного пояса. В какой-то момент гравитация Юпитера стала препятствовать объединению планетезималей в единую планету, ведь она разгоняла их. Дело в том, что, что при столкновении планетезималей с малой скоростью (до 0,5 км/с) они «слипаются», то есть объединяются в одно целое. Если же скорость столкновения значительно выше, то при ударе планетезимали разваливаются на куски. Именно разгон планетезималей гравитацией Юпитера и привел к формированию главного пояса. Разрушение планетезималей началось где-то 4-4,5 млрд лет назад. С тех пор большая часть вещества, находившаяся в главном поясе, покинула его. Считается, что сегодня в главном поясе располагается лишь тысячная доля того вещества, изначально там располагавшегося. Это значит, что на данной орбите могла сформироваться полноценная планета, по размерам близкая к Земле.
С началом космической эры стало возможно исследования астероидов с помощью космических аппаратов. Сначала астероиды сфотографировал зонд «Галилео, который снял астероиды Ида и Гаспра в 1993 г. С тех пор каждый аппарат, летящий в дальний космос, обязательно по пути пролетает и мимо какого-нибудь объекта в главном поясе и фотографирует его.  Первый космический зонд, созданный специально для исследования астероида – это NEAR Shoemaker. Его запустили в 1996 г., а в феврале 2000 г. он вышел на орбиту астероида Эрос. Удалось детально исследовать его химический состав, а также построить трехмерную модель небесного тела. В 2001 г. зонд осуществил посадку на Эрос и в течение двух недель исследовал его грунт на глубине до 10 см. В 2003 г. был запущен японский зонд «Хаябуса», который исследовал астероид Итокава. Аппарат смог собрать образцы грунта с Итокавы и отправить их на Землю. Следующий аппарат, исследовавший главный пояс – это станция DAWN. В 2011-2012 г. она исследовала астероид Веста, а с 2015 по 2018 г. – Цереру. В результате удалось получить почти 69 тысяч фотографий этих объектов и множество других данных.
Крупнейшие объекты пояса астероидов. Крупнейшее тело в главном поясе – это Церера. Она настолько велика, считается карликовой планетой, а не астероидом. Ее диаметр достигает 926 км, и на нее приходится 32% массы всего главного пояса. В отличие от астероидов, имеющих однородное строение, у Цереры есть каменное ядро и мантия, состоящая из водяного льда. Интересно, что у Цереры иногда появляется атмосфера. Это происходит тогда, когда она приближается близко к Солнцу. Повышение температуры приводит к сублимации льда и появлению водяного пара, который и образует атмосферу. При удалении от Солнца Церера свою атмосферу теряет. Церера отражает лишь 5% солнечного света, и поэтому ее невозможно увидеть невооруженным взглядом.
Второе по массе тело – Веста. Её диаметр достигает 526 км, а ее масса оценивается в 9% от массы главного пояса. Это единственный астероид, который можно наблюдать без телескопа и бинокля, ведь он отражает 42% солнечного света. У южного полюса Весты есть огромный кратер. Он образовался при столкновении, при котором возникло целое семейство астероидов, двигающихся в непосредственной близости от Весты.
Третий по массе объект – это Паллада, на которую приходится 7% массы главного пояса. Диаметр Паллады оценивается в 512 км. Паллада отличается большим углом наклона собственной оси, который равен 34°. У других больших астероидов этот наклон меньше 10°.
Четвертый по размерам астероид – это Гигея, чей диаметр оценивается в 431 км. На него приходится 3% массы всего пояса. Это углеродный астероид, имеющий альбедо 0,07. У него также есть свое семейство астероидов, образовавшееся при столкновении Гигеи с крупным небесным объектом.

[Устьянцев Валерий Николаевич]

Угеводороды планет-гигнатов

  «На Обероне нет даже — это показали спектральные исследования — привычных землянам открытых скальных пород. Плотность наиболее известных спутников Урана невелика около 3 г/см3. Выше, чем у воды, но ниже, чем у планет земной группы, имеющих металлическое ядро — 5,5 г/см3. Самые крупные спутники Урана — это силикатные шары диаметром от 1100 км (Умбриэль) до 1600 км (Титания), покрытые коркой обыкновенного водного льда. Именно льда, так как температура поверхности спутников Урана всего на 80° выше абсолютного нуля.
Исследования с помощью инфракрасных телескопов показали, что на поверхности спутников Урана имеются протяженные черные области неизвестной природы. В лабораторных условиях были исследованы спектральные характеристики многих веществ. И оказалось, что лучше всего черные пятна объясняются присутствием обыкновенного древесного угля.
Ученые решили искать другие вещества со схожими спектральными характеристиками. Постепенно выявился круг «претендентов» для объяснения черных пятен на Обероне и других спутниках Урана. Среди них были магний, ряд силикатов, а также некий полимер темноватого цвета, найденный в составе метеоритов.
Виновником» скорее всего мог быть именно полимер. Американские ученые С. Сквайрс и лауреат Нобелевской премии К. Саган выдвинули следующую гипотезу. Под действием ультрафиолетового солнечного излучения часть метана, в изобилии присутствующего в системе Урана, разлагается на водород и углерод, которые, в свою очередь, вступают в соединение с метаном и образуют целую серию разной степени сложности углеводородных полимеров, в том числе и багрового цвета. Именно такие полимеры и были обнаружены в составе метеоритов.
Серные озера. Ио — спутник Юпитера, Ио — это красновато-оранжевый шар, масса и размеры которого близки к Луне, а плотность характерна для горных скальных пород — 3,5 г/см3. Спектрометр, установленный на «Вояджере», показал на Ио наличие двуокиси серы .Поверхность Ио буквально покрыта серой в различной форме и модификациях. Серные холмы, застывшие потоки серной лавы, простирающиеся на десятки и сотни километров. Температура  поверхности Ио,составляет около 130° К. Однако наблюдения в ИК-диапазоне показали, что на Ио есть аномально горячие пятна. Одно из них — черное кольцо неправильной геометрической формы диаметром около 250 км, его назвали «лавовым озером» — имеет температуру плавления серы 385° К. Особенность
Ио — высокая вулканическая активность. На снимках, переданных на Землю приборами космических аппаратов, были видны также и действующие вулканы, выбрасывающие частички лавы и газы со скоростью 450 м/с на высоту порядка 500 км. Разогрев недр Ио происходит за счет радиоактивного распада естественных долгоживущих изотопов урана, тория, радия и других элементов.
Ионизированное вещество от вулканических выбросов (кроме серы, в его составе обнаружили кислород, углерод, железо), поднимаясь с поверхности Ио, взаимодействует с магнитосферой Юпитера и далее движется вдоль магнитных силовых линий.
Радиационная обстановка в районе орбиты Ио напоминает кольцо хорошего ускорителя — потоки плазмы создают электрический ток с силой порядка несколько миллионов ампер.
Есть гипотеза, согласно которой частицы из вулканов Ио захватываются кольцом, Юпитера.
Воды на Ио не обнаружили. Зато на ближайших соседях Ио — Европе, Ганимеде, Каллисто — вода присутствует в изобилии. Необычный цвет этих планет — золотистая Европа, бронзовый Ганимед, темно-коричневый Каллисто — указывает на наличие серы.
Ледяное зеркало. Подсчитано, что количество воды на Нептуне во много раз превышает массу нашей планеты. Разумеется, при столь низких температурах вода существует в виде льда. В составе больших планет — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — преобладают водород, гелий и неон, вода — на четвертом месте, а далее — метан, аммиак, сероводород, окислы кремния и марганца, железо и никель.
Тяжелых элементов практически нет. Таков примерно и состав их спутников, за исключением свободного водорода и гелия, которые за миллиарды лет эволюции должны улетучиться.
Большинство лун Юпитера и Сатурна содержат воду. Ее так много, что поверхности этих спутников, как панцирем, скованы ледяной корой. Планетные льды, как правило, смешаны с метаном, аммиаком, сернистым водородом.

Энцелад — спутник Сатурна. Этот шар диаметром около 500 км с необычайно гладкой зеркальной поверхностью отражает почти 100% падающего на него света. Энцелад, плотность которого чуть больше воды— 1,1 г/см3, состоит преимущественно из льда. Поверхность Энцелада покрыта кратерами различного диаметра (скорее всего вулканического происхождения), ее пересекают борозды, уступы, рытвины. Вулканы на Энцеладе особого рода — во время их извержений из недр планеты выбрасывается вода. Разогрев его недр происходит за счет радиоактивного распада элементов, сконцентрированных в ядре.
Тритон — спутник Нептуна. Он находится на расстоянии 4,3 млрд. км от Земли. Небольшая, по массе сравнимая с Луной планета с красноватой поверхностью. Спектральные исследования показали, что на Тритоне есть молекулярный, не связанный в химические соединения азот. Безусловно, он присутствовал в составе протопланетного облака, из которого образовалась Солнечная система. Но это обстоятельство проблему не снимает, ибо аномальное количество азота все равно требует своего объяснения. На Тритоне, как и на других лунах планет-гигантов, имеется огромный ассортимент органических соединений, добиогенного происхождения.
Радиационным окрашиванием полимеров объясняют и красноватый цвет планеты: Тритон, как и другие спутники, не защищен собственным магнитным полем от попадания на его поверхность космических лучей.
Но вот плотность Тритона — 8 г/см3 — ставит перед учеными новую проблему. Рекордная для планет Солнечной системы плотность могла бы означать, что ядро Тритона состоит из железа и других металлов.
Япет. Процессом радиационной полимеризации астрономы объясняют и особенности спутника Сатурна Япета. Поверхность Япета, радиус которого составляет всего 800 км, выглядит весьма необычно. Одно полушарие этой планеты темное, другое светлое, хорошо отражающее падающий свет. 
Темный цвет поверхности Япета ученые связывают с присутствием либо черного углерода, либо представителя семейства углеводородов, который образовался из метана под действием солнечного света. Не исключено также, что темная сторона Япета покрыта затвердевшими углеводородами, скажем, асфальтом или застывшей нефтью.
Обнаружение сложных углеводородов на других планетах позволяет в ином ракурсе посмотреть на проблему происхождения нефти. Обилию углеводородов на небесных телах удивляться не приходится: и водород и углерод относятся к числу самых распространенных элементов Вселенной. И действительно, углеводороды, эти непосредственные слагаемые нефти, обнаружили не только на планетах, но и в кометных хвостах, и в веществе метеоритов, в атмосферах холодных звезд, и просто в межзвездном пространстве.

Отметим:
Конская Голова. Астрономы из Франции, Испании и Германии обнаружили в межзвёздном пространстве нашей галактики пропинилидин (C3H+). Этот углеводород является "братом" природного газа и нефтепродуктов, встречающихся на Земле. Как оказалось, значительные его запасы хранит Конская Голова – туманность в созвездии Ориона. Исследователи изучали спектры излучения туманности при помощи телескопа Института радиоастрономии (IRAM) в миллиметровом диапазоне длин волн и обнаружили характерные линии молекул, содержащих радикал C3H+. Астрономы также выявили в Конской Голове 30 других молекул. Учёных удивило, что туманность, которая давно известна как большая межзвёздная лаборатория, порождающая всё новые химические вещества, обладает значительными запасами углеводородов. "В туманности содержится в 200 раз больше углеводородов, чем воды на Земле!" — рассказывает один из авторов работы Вивиана Гусман (Viviana Guzman).
Отметим, что пропинилидин находили и ранее, но не в нашей галактике. Принадлежность его к семье углеводородов, являющихся основным источником энергии на нашей планете, делает Конскую Голову активным космическим "нефтеперерабатывающим заводом". Туманность находится в 1300 световых годах от нас в созвездии Ориона и получила своё название за характерные очертания. В дальнейшем учёные хотели бы разобраться в процессах производства пропинилидина в недрах этого необычного на вид космического образования. Подробности об уже проделанной работе можно узнать в статье в журнале Astronomy & Astrophysics.
- Нагрев превратил искусственную межзвездную органику в воду с нефтью. Это говорит о том, что почти все запасы воды на Земле могли образоваться из органического вещества © Валерий Шарифулин/ТАСС/.
Новости Яндекс.Дзен.
«ТАСС, 17 июля. Значительная часть запасов воды на Земле могла появиться не из комет или астероидов, а в результате разложения сложных органических молекул в первые эпохи существования планеты. К такому выводу пришли японские планетологи, которые при нагреве в лаборатории образцов искусственного аналога органики из межзвездных газопылевых облаков получили воду и нефть. Описание их исследования опубликовал научный журнал Scientific Reports».
21:00 18.03.2021
В космосе найдены сложные «органические» соединения на основе углерода. Полициклические ароматические углеводороды в Молекулярном облаке Тельца. 
- Комета Чурюмова – Герасименко.
6:006.07.2015. На комете 67Р (Чурюмова – Герасименко), богата «органическими» соединениями. Однако ни орбитальный аппарат Rosetta, ни зонд Philae не были оборудованы приборами, позволяющими искать следы жизни.
Выяснили, что: средний состав найденных молекул можно описать формулой C1H1,56O0,134N0,046S0,017, что идентично растворимому «органическому» веществу из хондритных метеоритов и включает в себя множество цепочечных, циклических и ароматических углеводородов в примерном соотношении 6:3:1.
Некоторые молекулы были впервые достоверно обнаружены в коме комет — это нонан (C9H20), нафталин (C10H8), бензиламин (C7H9N), бензойная кислота (C7H6O2), этилен (C2H4) и пропен (C3H6).
За два года работы вблизи кометы «Розетта» нашла на ней ксенон, иней, прекусоры сахаров, высокомолекулярные органические вещества, не обычные скалы, увидела смену окраски ядра и в комемете, а также впервые в истории высадила на комету зонд «Филы» (Александр Войтюк). Космический аппарат «Rosetta» впервые однозначно обнаружил твердое «органическое» вещество в виде сложных углеродсодержащих молекул.
- Титан — спутник Сатурна, отличающийся крупными размерами, наличием плотной атмосферы и углеводородных озёр.
Титан является единственным известным за пределами Земли объектом Солнечной системы, на поверхности которого присутствует жидкость (реки, озёра, моря).
Эта жидкость представляет собой смесь жидких углеводородов, главным образом, жидкого этана (6÷79%), жидкого метана (5÷10%), жидкого пропана (7÷8%), жидкого бутилена (1%), а также жидкого аргона, азота, угарного газа и водород (менее 1%).
В этой жидкости растворены твёрдые вещества (в молярных долях: 
- циановодород — 2÷3% ,
- бутан — 1%, ацетилен — 1%,
- бензол, - метилцианид и углекислый газ — менее 1%). 
Спутник состоит из каменистого ядра радиусом 1700 км, содержащего 55% общей массы спутника, и жидкой оболочки из гидратов аммиака и метана, над которой располагается ледяная кора. Имеет слабое магнитное поле и атмосферу, состоящую преимущественно из азота.

[Устьянцев Валерий Николаевич]

Источник: https://sunplanets.info/solnechnaya-sistema/glavnyj-poyas-asteroidov-raspolozhenie-sostav-krupnejshie-obekty-i-foto

«Анализ арктической породы указал на протечку ядра Земли — из него вытекает гелий-3
TODO:
Георгий Голованов 23 октября 2023 г.
Объединенная команда геохимиков из США обнаружила крайне высокий уровень гелия-3 в камнях на Баффиновой Земле, острове, расположенном между Канадой и Гренландией. Присутствие этого изотопа может служить доказательством того, что ядро нашей планеты вытекает наружу. Причем происходит это прямо сейчас. Если это действительно так, для ученых открывается уникальная возможность исследовать состав ядра планеты — вместе с гелием-3 на поверхность, очевидно, вытекают и другие его составные части.
то не первая находка гелия-3 в лавовых потоках Баффиновой Земли, которые указывают на возможность просачивания ядра наружу, через земную кору. Изотоп гелия был активным участником формирования планеты, после чего остался в ее ядре. Но если он попадает на поверхность, то по своей природе стремится подняться в атмосферу и раствориться в космическом пространстве. Таким образом, как пишет Phys.org, если он и встречается у поверхности, то крайне редко, и скорее всего, попал туда из ядра.
Цифровой прорыв: как искусственный интеллект меняет медийную рекламу.
Ученые из Института океанографии Вудс-Хоул и Технологического института Калифорнии отправились на Баффинову Землю, заинтригованные возможностью доказать, что земное ядро вытекает наружу. Взяв образцы из нескольких лавовых потоков, они обнаружили гораздо более высокое содержание гелия-3, чем давали предыдущие исследования — выше, чем где бы то ни было на Земле.
    Кроме того, оказалось, что зафиксированное здесь соотношение гелия-3 к гелию-4, распространенному изотопу, достигло наивысшего показателя по сравнению с любым другим местом на Земле. По мнению ученых, это еще один фактор, указывающий на то, что гелий-3 вытекает из ядра планеты наружу.
Если геохимики смогут доказать, что гелий-3 действительно выходит на поверхность из самого центра Земли, значит, что весь материал, который его окружает, тоже возник там. В таком случае, у ученых появится материал для исследования, о котором они не могли прежде даже мечтать.
Новейшие научные данные утверждают, что в центре Земли находится твердый металлический шар, нечто вроде планеты внутри планеты, существование которого делает возможным жизнь на поверхности в том виде, в каком мы ее знаем (именно благодаря ему у Земли есть магнитосфера). Как внутреннее ядро возникло и развивалось — науке неизвестно, но группе геофизиков из США удалось с помощью сейсмических волн установить, что оно представляет из себя не гомогенную массу, как считалось ранее, а мозаику из различных материалов».

[Устьянцев Валерий Николаевич]

Токсичность нефти

«Механизмы поражения органов нефтяными продуктами (дистиллятами) а) Углеводородный пневмонит. При серьезном отравлении нефтяными дистиллятами поражаются в основном легкие, когда токсичность обусловлена скорее аспирацией, а не гематогенным распространением. Небольшие количества нефтяных дистиллятов при попадании в трахеи вызывают несколько видов легочной интоксикации, тогда как симптомы поражения центральной нервной системы обусловлены внутрижелудочным поступлением дистиллятов в большом количестве. б) Легочная патология. Аспирированные углеводороды ингибируют сурфактант, что ведет к альвеолярной нестабильности, преждевременному закрытию дистальных воздушных путей, несогласованности вентиляции, перфузии и последующей гипоксемии. Хотя потеря сурфактанта, вероятно, вызывает ранние физиологические аномалии, прямое повреждение легочных капилляров обусловливает появление патологических признаков, варьирующих от химического пневмонита и геморрагической бронхопневмонии до обширного отека легких. Первоначально цианоз может быть следствием замещения кислорода испаряющимися углеводородами. Последующая гипоксемия развивается вследствие потери сурфактанта и прямого поражения альвеол. Бронхоспазм может способствовать нарушению вентиляции и перфузии. Гистопатологические изменения легких включают интерстициальное воспаление, ателектаз, гиперемию, васкулярный тромбоз, бронхиальный и бронхиолярный некроз, интраальвеолярное кровотечение, отек и образование полиморфонуклеарного экссудата. в) Липоидная пневмония. Нефтяные дистилляты с высокой вязкостью (например, тяжелые смазочные материалы, минеральное масло, жидкий парафин) вызывают липоидную пневмонию, которая более локализована и сопровождается менее интенсивным воспалением, чем пневмония, индуцируемая нефтяными дистиллятами с низкой вязкостью, например керосином или минеральным заменителем тюленьего жира. г) Ингаляция. Намеренное вдыхание нефтяного дистиллята (например, нюханье бензина) обычно не вызывает химического пневмонита, что, возможно, обусловлено альвеолярной концентрацией и длительностью экспозиции. Неврологические аномалии, которые, по сообщениям, ассоциированы с хроническим нюханьем бензина, включают поведенческие изменения и двигательные расстройства (дрожание покоя и дрожание действия, миоклонические судороги, хорея и атаксия), а также пирамидальные симптомы и припадки. Описана энцефалопатия, вызванная органическими соединениями свинца, которая сопровождалась тошнотой, рвотой, возбуждением, раздражительностью, галлюцинациями, дезориентацией и затуманиванием сознания. Кальций-динатрийэдетат и димеркапрол (БАЛ — бронхоальвеолярный лаваж), по-видимому, усиливают экскрецию свинца с мочой. Влияние на заболеваемость и смертность еще предстоит исследовать. д) Центральная нервная система. Индуцированная аспирацией гипоксия обусловливает угнетение центральной нервной системы при поглощении нефтяных дистиллятов, которые не содержат ароматических углеводородов. Плохое желудочно-кишечное всасывание ограничивает токсическое действие продуктов перегонки нефти на центральную нервную систему. Метаболизм некоторых летучих соединений

Экотоксикологическая характеристика компонентов нефти.
Нефть - это жидкий природный раствор, состоящий из большого числа углеводородов разнообразного строения и высокомолекулярных смолисто-асфальтеновых веществ. В нем растворено некоторое количество воды, солей, микроэлементов. Нефти всех месторождений мира отличает, с одной стороны, огромное разнообразие видов (нет двух совершенно тождественных нефтей из разных пластовых залежей), с другой - единство ее состава и структуры, сходство по некоторым параметрам. Элементный состав десятков тысяч разнообразных индивидуальных представителей нефти во всем мире изменяется в пределах 3 - 4 % по каждому элементу. Главные нефтеобразующие элементы: углерод (83 - 87 %), водород (12 - 14 %), азот, сера, кислород (1 - 2 %, реже 3 - 6 %за счет серы). Десятые и сотые доли процента нефти составляют многочисленные микроэлементы, набор которых в любой нефти примерно одинаков (Пиковский Ю. И., 1988).
 
 Легкая фракция нефти с температурой кипения ниже 200 С состоит из низкомолекулярных алканов, циклопарафинов (нафтенов) и ароматических углеводородов. Основу этой фракции составляют алканы с числом углеродных атомов С5--С11. В среднюю фракцию с температурой кипения выше 200 С входят алканы с числом углеродных атомов С12--С20 (твердые парафины), циклические углеводороды (циклоалканы и арены). Тяжелая фракция нефти представлена высокомолекулярньтми гетероатомными компонентами нефти -- смолами и асфальтенами (Иларионов С.А., 2004).
 
Легкая фракция, куда входят наиболее простые по строению низкомолекулярные метановые (алканы), нафтеновые (циклопарафиновые) и ароматические углеводороды, - наиболее подвижная часть нефти.

Компоненты легкой фракции, находясь в почвах, водной или воздушной средах оказывают наркотическое и токсическое действие на живые организмы. Особенно быстро действуют нормальные алканы с короткой углеродной цепью, содержащиеся в основном в легких фракциях нефти. Эти углеводороды лучше растворимы в воде, легко проникают в клетки организмов через мембраны, дезорганизуют цитоплазменные мембраны организма. Большинством микроорганизмов нормальные алканы, содержащие в цепочке менее 9 атомов углерода, не ассимилируются, хотя и могут быть окислены. Токсичность нормальных алканов ослабляется в присутствии нетоксичного углеводорода, который уменьшает общую растворимость алканов. Вследствие летучести и более высокой растворимости низкомолекулярных нормальных алканов их действие обычно не бывает долговременным. Если их концентрация не была летальной для организма, то со временем нормальная жизнедеятельность организма восстанавливается (при отсутствии других токсинов).

Многие исследователи отмечают сильное токсическое действие легкой фракции на микробные сообщества и почвенных животных. Легкая фракция мигрирует по почвенному профилю и водоносным горизонтам, расширяя, иногда значительно, ареал первоначального загрязнения. На поверхности эта фракция в первую очередь подвергается физико-химическим процессам разложения, входящие в ее состав углеводороды наиболее быстро перерабатываются микроорганизмами. Значительная часть легкой фракции нефти разлагается и улетучивается еще на поверхности почвы или смывается водными потоками.

Компоненты средней фракции, с числом углеродных атомов С12--С20, практически нерастворимы в воде. Их токсичность выражена гораздо слабее, чем у более низкомолекулярных структур.

Содержание твердых метановых углеводородов (парафина) в нефти (от очень малых величин до 15 - 20 %) - важная характеристика при изучении нефтяных разливов на почвах. Твердый парафин нетоксичен для живых организмов, но вследствие высоких температур застывания (+18 оС и выше) и растворимости в нефти (+40 оС) в условиях земной поверхности он переходит в твердое состояние, лишая нефть подвижности. Твердые парафины, выделенные из нефти и очищенные, с успехом используются в медицине.
 
Твердый парафин очень трудно разрушается, с трудом окисляется на воздухе. Он надолго может «запечатать» все поры почвенного покрова, лишив почву свободного влагообмена и дыхания. Это в первую очередь приводит к полной деградации биоценоза.

К циклическим углеводородам в составе нефти относятся нафтеновые (циклоалканы) и ароматические (арены). Общее содержание нафтеновых углеводородов в нефти изменяется от 35 до 60 %.
  О токсичности нафтеновых сведений почти не имеется. Вместе с тем имеются данные о нафтенах как стимулирующих веществах при действии на живой организм. Примером может служить лечебная нефть.
  Циклические углеводороды с насыщенными связями окисляются очень трудно. Биодеградацию циклоалканов затрудняют их малая растворимость и отсутствие функциональных групп.

Основные продукты окисления нафтеновых углеводородов - кислоты и оксикислоты. В ходе процесса уплотнения кислых продуктов частично могут образовываться продукты окислительной конденсации - вторичные смолы незначительное количество асфальтенов.

Ароматические углеводороды (арены) имеют большое значение в экологической геохимии. К этому классу можно отнести как собственно ароматические структуры, так и «гибридные» структуры, состоящие из ароматических и нафтеновых колец.
 
Содержание ароматических углеводородов в нефти изменяется от5 до 55%, чаще всего от 20 до 40 %. Полициклические ароматические углеводороды (ПАУ), т. е. углеводороды, состоящие из двух и более ароматических колец, содержатся в нефти в количестве от 1 до 4 %. Как и нафтенах, в этих молекулах вместо атома водорода в одном или нескольких радикалах присоединена алкановая цепочка, что позволяет рассматривать эти молекулы как замещенные гомологи соответствующих голоядерных углеводородов. В нефти наиболее распространены гомологи нафталина, всегда имеются также гомологи фенантренов, бензфлуоренов, хризанов, пирена, 3,4-бензпирена и др. Незамещенные ароматические углеводороды в сырой нефти встречаются редко и в незначительных количествах.
 Среди голоядерных ПАУ большое внимание обычно уделяется 3,4-бензпирену как наиболее распространенному представителю канцерогенных веществ. Данные о содержании 3,4-бензпирена в нефти всегда неоднозначны.
  Ароматические углеводороды - наиболее токсичные компоненты нефти. В концентрации всего 1 % в воде они убивают все водные растения; нефть, содержащая 38 % ароматических углеводородов, значительно угнетает рост высших растений. С увеличением ароматичности нефтей увеличивается их гербицидная активность. Моноядерные углеводороды - бензол и его гомологи - оказывают более быстрое токсическое воздействие на организмы, чем ПАУ. ПАУ медленнее проникают через мембраны, действуют более длительное время, являясь хроническими токсикантами.
  Ароматические углеводороды трудно поддаются разрушению. Наиболее устойчивы к окислению голоядерные структуры, в частности 3,4-бензпирен, при обычных температурах окружающей среды они практически не окисляются. Содержание всех групп ПАУ при трансформации нефти в почве постепенно снижается.
 
Смолы и асфальтены относятся к высокомолекулярным неуглеводородным компонентам нефти. В составе нефти они играют исключительно важную роль, определяя во многом ее физические свойства и химическую активность. Смолы - вязкие мазеподобные вещества, асфальтены - твердые вещества, нерастворимые в низкомолекулярных углеводородах. Смолы и асфальтены содержат основную часть микроэлементов нефти. С экологических позиций микроэлементы нефти можно разделить на две группы: нетоксичные и токсичные. Микроэлементы в случае повышенных концентраций могут оказывать токсическое воздействие на биоценоз. Среди токсичных металлов, концентрирующихся в смолах и асфальтенах, наиболее распространенные ванадий и никель. Соединения никеля и особенно ванадия в повышенных концентрациях действуют как разнообразные яды, угнетая ферментативную активность, поражая органы дыхания, кровообращения, нервную систему, кожу человека и животных. Достаточных данных о токсичности органической части смол и асфальтенов не имеется. Высокая канцерогенность появляется только в высокотемпературных продуктах пиролиза, коксования и крекинга. В продуктах, получаемых в процессах каталитического гидрирования, канцерогенность резко снижается и исчезает.
 
Вредное экологическое влияние смолисто-асфальтеновых компонентов на почвенные экосистемы заключается не в химической токсичности, а в значительном изменении водно-физических свойств почв. Если нефть просачивается сверху, ее смолисто-асфальтеновые компоненты сорбируются в основном в верхнем, гумусовом горизонте, иногда прочно цементируя его. При этом уменьшается поровое пространство почв. Смолисто-асфальтеновые компоненты гидрофобны. Обволакивая корни растений, они резко ухудшают поступление к ним влаги, в результате чего растения засыхают.
  Из различных соединений серы в нефти наиболее часто обнаруживаются сероводород, меркаптаны, сульфиды, дисульфиды, тиофены, тиофаны, свободная сера.
  Сернистые соединения оказывают вредное влияние на живые организмы. Особенно сильным токсическим действием обладают сероводород и меркаптаны. Сероводород вызывает отравление и летальный исход у животных и человека при высоких концентрациях (Пиковский Ю. И., 1988).
 
 В биогеохимическом воздействии нефти на экосистемы участвует множество углеводородных и неуглеводородных компонентов, в том числе минеральные соли и микроэлементы.

Токсичные действия одних компонентов могут быть нейтрализованы присутствием других, поэтому токсичность нефти не определяется токсичностью отдельных соединений, входящих в ее состав. Необходимо оценивать последствия влияния комплекса соединений в целом. При нефтяном загрязнении тесно взаимодействуют три группы экологических факторов:Сложность, уникальная поликомпонентность состава нефти, находящегося в процессе постоянного изменения;Сложность, гетерогенность состава и структуры любой экосистемы, находящейся в процессе постоянного развития и изменения;
Многообразие и изменчивость внешних факторов, под воздействием которых находится экосистема: температура, давление, влажность, состояние атмосферы, гидросферы и т. д.о
 Очевидно, что оценивать последствия загрязнения экосистем нефтью и намечать пути ликвидации этих последствий необходимо с учетом конкретного сочетания этих трех групп факторов (Кузнецов Ф. М., 2003).

[Устьянцев Валерий Николаевич]

Температура нефтяного окна.
Памир. Участки диафтореза и гранитизации - изменяют плотность пород и гомогенизируют их физические свойства. В юго-западном Гиссаре метаморфический комплекс пород, по расчетам А.В. Покровского, - сформирован на глубинах 5-6 км., при температуре 700-800о и давлении 10-11 кбар. (андалузит-силлиманитовый тип метаморфизма), по кордиерит-гранатовому парагенезису Т=680-750о и Р=6,5 - 7,5 кбар [Ахмеджанов, Абдулаев, Борисов, Хохлов 1975].
Р.Б. Баратов (1973) установил, что ранний протерозой отложения юго-западного Памира и Каратегина сначала подверглись метаморфизму гранулитовой фации при Т=750О С и Р = 7 кбар в Каратегине и до Т = 800о С и Р = 7,5 кбар и выше, в юго-западном Памире, в дальнейшем повсеместно высокотемпературному диафторезу и ультраметаморфизму в условиях амфиболитовой фации.
На Памире нет мощных осадочных оганогенных толщь, но есть 7 месторождений нефти. «Вдоль южного края Кураминского массива, расположен Южно–Фергано-Центрально-Кызылкумский пояс основных и ультраосновных пород (карбон) - «горячая точка», протяженностью 1200 км, при ширине 30 км» [И.Х. Хамрабаев, 1975].
Выявлены прерывистые тела ультрабазитов и в других районах, все они тяготеют к зонам глубинных разломов. Тела базитов – до складчатые. Покровы основного состава пород и джеспилиты выполняют роль экранов, то-есть, способствуют процессу генерации УВ, нефти и их миграции в благоприятные для локализации условия, которые определяются РТ фактором (Амударьинский ОБ углеводородов). В Южном Тянь-Шане согласно простиранию глубинных разломов, располагаются цепочки гипербазитов (контакты - протрузивные, которые рассматриваются как производные верхней мантии [Хамрабаев, 1972].
«Новейшая неоген-четвертичная постплатформенная горообразовательная стадия. В Южном Тянь Шане — проявление высокой сейсмической активности, на севере — формируются сводовые рифтовые поднятия и расчленяющие их разломы и грабены, которые отнесены к Трансазиатскому поясу Наливкина. Эпоха сопровождалась подъемом нагретых вод с растворенными в них ряда металлов и летучих соединений ртути, сурьмы. Циркулировали также нагретые нефтяные и приповерхностные воды. Ими в осадочных формациях молодых мезозойских и кайнозойских покровов дополнительно переоткладывались и концентрировались газ, нефть, сера, стронций, руды цветных металлов, ряд редких и рассеянных элементов. (Т=680-750о С и Р=6,5 - 7,5 кбар» (В.И. Попов, 1976)
Корниловская свита (C2 b-m)  Тмах> 465ᵒC.
Формация Ombilin (N1) небол»»ьшого бассейна Ombilin на западе Центральной Суматры (Индонезия) Т мах = 435-4470 С.

«Простая связь
Самое простое органическое соединение - метан. Его молекула состоит из пяти атомов - одного атома углерода и четырех атомов водорода, равномерно распределенных в пространстве вокруг этого центрального атома углерода. Здесь мы сталкиваемся прежде всего с важнейшим постулатом органической химии - во всех незаряженных органических молекулах углерод всегда четырехвалентен. Графически это выражается в том, что он должен быть соединен с химическими символами других элементов или того же углерода четырьмя черточками. В метане все четыре атома водорода находятся на одинаковом расстоянии от атома углерода и максимально удалены друг от друга в пространстве.

В молекуле метана атом углерода находится в центре правильного тетраэдра, а четыре атома водорода - по его вершинам.
Так выглядит молекула метана с учетом размеров атомов.
Чтобы построить модель молекулы, возьмем тетраэдр, т. е. правильный четырехгранник, составленный из равносторонних треугольников, и поместим в его центр атом углерода. Атомы водорода расположатся по вершинам тетраэдра. Соединим все водороды с центральным атомом углерода. Угол α между двумя такими линиями составит 109 градусов и 28 минут.
Итак, мы построили модель метана. Но каковы размеры молекул в действительности? В последние десятилетия при помощи физических методов исследования (о них речь впереди) удается точно определить межатомные расстояния в молекулах органических соединений. В молекуле метана расстояние между центрами атома углерода и любого водородного атома равно 0,109 нм (1 нанометр, нм, равен 10-9 м). Чтобы представить наглядно, как выглядит молекула в пространстве, пользуются моделями Стюарта - Бриглеба, в которых атомы изображаются шариками определенного радиуса.
Теперь зададимся таким вопросом: какие силы связывают атомы в молекуле органического соединения, почему атомы водорода не отрываются от углеродного центра?
Атом углерода состоит из положительно заряженного ядра (его заряд равен +6) и шести электронов, занимающих различные орбитали* вокруг ядра, каждой из которых соответствует определенный уровень энергии.
*(Орбиталь можно рассматривать как область пространства, в которой наиболее велика вероятность встретить электрон)
Два электрона занимают самую нижнюю, ближайшую к ядру орбиталь. Они всего сильнее взаимодействуют со "своим" ядром и участия в образовании химических связей не принимают. Иное дело - остальные четыре электрона. Считают, что в так называемом невозбужденном атоме углерода, т. е. в отдельном атоме, не образующем никаких связей с другими атомами, эти электроны располагаются следующим образом: два на нижнем подуровне s и два на более высоком подуровне р. Несколько упрощенно и схематично можно считать, что облако, которое образует электрон, находящийся на s-подуровне, имеет форму сферы. Облака р-электронов выглядят объемными восьмерками, причем эти восьмерки могут быть расположены в пространстве вдоль осей х, y и z. В соответствии с этим в каждом атоме имеются три р-орбитали: px, рy и pz. Итак, каждая орбиталь в атоме имеет определенную форму и особым образом расположена в пространстве.
Для того чтобы вступить во взаимодействие с другими атомами, образовать с ними химические связи, атом углерода должен прежде всего перейти в особое, возбужденное состояние. При этом один электрон перескакивает с s-орбитали на p-орбиталь. В результате один электрон занимает сферическую s-орбиталь, а три остальных электрона образуют три орбитали-восьмерки. Однако такое положение атому энергетически невыгодно. Более низкой энергии атома соответствуют четыре одинаковые орбитали, симметрично расположенные в пространстве. Поэтому происходит смешивание, усреднение, или, как говорят, гибридизация имеющихся орбиталей, и в результате получаются четыре новые одинаковые орбитали.
Эти орбитали-гибриды также похожи на восьмерки, но восьмерки однобокие: электронная плотность почти полностью смещена в одну сторону. Такие гибридизованные орбитали обозначаются sp3 (по числу электронов с разных не гибридных орбиталей, участвующих в их образовании: один с s-орбитали и три - с р-орбитали).


Как же устроена молекула метана? К каждой из четырех гибридных орбиталей, направленных от атома углерода в разные стороны (а точнее, в углы воображаемого тетраэдра, который можно построить вокруг него), подходят атомы водорода Н. Атом водорода- это ядро с зарядом +1 (для легкого изотопа обычного водорода - просто протон), и один электрон, занимающий сферическую орбиталь вокруг протона. Облака "углеродных" и "водородных" электронов перекрываются, а это и означает образование химической связи. Чем сильнее перекрываются облака электронов разных атомов, тем прочнее связь. Теперь становится понятным, почему гибридизованные орбитали выгоднее - ведь такая однобокая, выпяченная в одну сторону восьмерка может гораздо сильнее перекрываться с облаком водородного электрона, чем менее протяженные в пространстве не гибридные орбитали. Отметим, что эти рассуждения носят несколько условный характер: чистый, так сказать, одиночный и невозбужденный атом углерода не существует реально. Поэтому нет смысла обсуждать, как же в действительности происходят все эти трансформации орбиталей, называемые гибридизацией. Однако для удобства описания химических связей посредством формул и чисел такие условности оказываются полезными. Мы в этом еще не раз убедимся.
Как получить метан?
Один из простейших путей - подействовать водой на карбид алюминия:

Однако карбид алюминия - слишком дорогое исходное вещество для получения такого обычного, такого дешевого продукта, как метан, и получать его из других соединений нет надобности - ведь природный газ на 85-98 % состоит из метана.
Метан - один из основных "кирпичиков", из которых можно строить органические соединения. Какие же это соединения и как их получить из метана?
Вообще-то метан - вещество сравнительно инертное, и набор химических реакций, которые можно с ним провести, невелик.
Возьмем смесь двух газов - метана и хлора и поместим ее в стеклянный сосуд. Если этот сосуд держать в темноте, то никакой реакции не наблюдается. Но попробуем осветить склянку солнечным светом ..
Квант света взаимодействует с молекулой хлора, в результате молекула расщепляется на две части - два атома хлора:

Получившиеся атомы гораздо активнее молекул, они тут же атакуют молекулы метана и захватывают атомы водорода. При этом образуются молекулы хлористого водорода НСl и весьма неустойчивые, очень активные частицы, так называемые метальные радикалы ⋅СН3:

Метальный радикал далее "расщепляет" молекулу хлора:

В результате получается уже известный нам атом хлора (его дальнейшую судьбу нетрудно предугадать: он атакует новые молекулы метана, и все повторяется) и хлорметан, или метилхлорид,- производное метана, в котором один из атомов водорода заменен на хлор.
Реакция, о которой мы рассказали, принадлежит к разряду так называемых цепных реакций, в которых каждая стадия, как в цепи, связана с предыдущей и с последующей. Активные частицы - продукт одной стадии (здесь это атомы хлора и метальные радикалы ⋅СН3) -используются в следующей стадии как исходные вещества. Открытие цепных реакций было одним из крупных событий в истории химической науки, а академик Н. Н. Семенов и английский ученый С. Н. Хиишельвуд за вклад в изучение таких реакций и создание их теории были удостоены Нобелевской премии.
Если в реакцию вводить такие количества реагентов, чтобы на одну молекулу хлора приходилось две молекулы метана, то в основном мы получим хлористый метил СН3Сl. Если же взять хлор в избытке, то реакция замещения пойдет дальше и получится, помимо хлористого метила, еще хлористый метилен СН2Сl2, хлороформ СНСl3 и, наконец, продукт полного замещения водорода на хлор, четыреххлористый углерод ССl4:

Но не будем забывать о нашей задаче: построить различные сложные молекулы из простых кирпичиков-молекул метана. Для этого нам понадобится метилхлорид. Если подействовать на это соединение металлическим натрием, то из каждых двух молекул СН3Сl образуется одна молекула этана, в которой имеется связь углерод - углерод:

Что такое этан? Это метан, в котором один из водородов заменен на радикал метил ⋅СН3. А сам этот радикал, как мы уже знаем, получается при отрыве от метана одного водородного атома.
Если теперь в этане заместить один из водородов (любой атом) на метил, то мы получим новое вещество - пропан СН3-СН2-СН3. Как это можно сделать практически, мы знаем: сначала в метане и этане заместить один водород на хлор и затем подействовать на смесь метил- и этилхлорида натрием (эта реакция называется реакцией Вюрца в честь французского химика, ее открывшего):

Пойдем дальше. Заместим в пропане один из атомов водорода на хлор. Оказывается, теперь уже не все равно, какой атом замещать! Замещая водород при крайнем атоме углерода (таких атомов два) или же при среднем, мы получим два разных соединения: нормальный пропилхлорид (н-пропилхлорид) и изопропилхлорид:

Заменим теперь в каждом из этих соединений атомы хлора на метальные группы. Мы получим два различных бутана - нормальный (т. е. не разветвленный) бутан (н-бутан) и изо-бутан:


Приставим к полученным молекулам еще по "кирпичику". Начнем с н-бутана. Здесь можно заместить на метил один из крайних атомов водорода. Получим нормальный пентан. Можно заместить один из средних водородов. Придем к изо-пентану. По-видимому, из н-бутана больше ничего нового не получишь. Обратимся к изо-бутану. Если в нем заместить один из крайних водородов (в СН3-группах), то придем к уже упоминавшемуся изо-пентану, а замещая средний единственный атом водорода, получим неопентан:

Продолжать эту процедуру можно до бесконечности. Все эти соединения называются углеводородами (точнее - предельными, насыщенными углеводородами, или алканами), потому что состоят они всего из двух элементов-углерода и водорода. В любом алкане число водородных атомов составляет 2n + 2, где n - число углеродных атомов. Поэтому формулу предельного углеводорода можно в общем виде записать так: СnН2n+2.
В построении наших структур мы, надо сказать, во-время остановились. Дело в том, что количество возможных изомеров катастрофически быстро возрастает с увеличением числа углеродных атомов в молекуле алкана. Так, для декана, углеводорода С10Н22, возможно 75 различных изомеров, число изомеров для углеводорода С20Н42 (эйкозан) равно 366 319. Количество же возможных изомеров для тетраконтана, углеводорода С40Н82, даже трудно себе представить: 62 491 178 805 831.
Теперь становится понятно, почему уже сегодня известно такое огромное число органических соединений - несколько миллионов - и почему в этом отношении химия органическая далеко обогнала химию неорганическую. А ведь до сих пор говорилось только о самых простых представителях органических веществ - о насыщенных углеводородах.
Мы выводили ряд изомерных углеводородов из метана, пользуясь реакцией Вюрца. Однако на практике так никто не поступает. Дело в том, что простейшие углеводороды наряду с метаном содержатся в природном газе, состав которого различен для разных месторождений. Например, в газе Северо-Ставропольского месторождения содержится 85 % метана, около 5% этана, 2,5% пропана и 1,4% пентана и более тяжелых углеводородов. Газ Газлинского месторождения состоит из метана на 98 %, этана в нем лишь 1,6 %. Много углеводородов в нефти, но об этом - в следующих главах.
Углеводороды низшие - метан, этан, пропан и бутан - бесцветные газы без запаха или со слабым запахом бензина. Углеводороды от пентана до пентадекана С15Н32 - жидкости и, наконец, высшие углеводороды при обычной температуре - твердые вещества.

Некоторые примеры использования метана
По мере увеличения числа атомов углерода растет температура кипения и плавления соединения.
У предельных углеводородов есть другое название - парафины, отражающее их химическую инертность (по латыни parum affinis - малое сродство). И все же они довольно широко применяются в химической промышленности для получения самых разнообразных веществ. Основные направления промышленного использования метана показаны на схеме.
Прежде чем закончить разговор о метане и предельных углеводородах, ответим на один вопрос: как осуществляется связь в парафинах между двумя атомами углерода, например, в этане? Здесь все просто - вокруг каждого углеродного атома имеются, как и в метане, четыре гибридизованные sр3-орбитали, три из них осуществляют связи с атомами водорода, а одна перекрывается точно с такой же орбиталью другого углеродного атома. Длина связи С-С составляет 0,154 нм.» (Шулькин Г.Б., 1984).

[Устьянцев Валерий Николаевич]

«2023
Водород и углерод – два элемента, необычные по отдельности, но вместе способные создавать удивительные химические соединения.
Известно, что водород и углерод являются основными составляющими органических веществ, таких как углеводороды и органические кислоты. Но последние исследования показали, что когда эти два элемента соединяются в определенных пропорциях, происходит нечто невероятное – образуется новое вещество с принципиально отличными свойствами.
Одним из самых известных примеров таких соединений является метан – простейший углеводород, состоящий из одного атома углерода и четырех атомов водорода.
Однако, недавние открытия показывают, что возможно существование и други х, более сложных соединений водорода и углерода. Исследователи установили, что при определенных условиях вещество, получающееся в результате реакции, обладает рядом уникальных химических и физических свойств, которых не встречается в других соединениях.
Углерод c водородом: синтез и особенности
Синтез углерода с водородом происходит при нагревании углеводородов или при действии катализаторов. Однако, такие реакции могут протекать с разной интенсивностью и приводить к образованию различных продуктов. Также, точные условия синтеза и особенности получающихся соединений зависят от типа углеводорода и катализатора.
Одним из наиболее известных соединений углерода с водородом является метан (CH4). Он находит широкое применение в качестве природного газа и используется в процессе получения энергии, а также в химической промышленности.
Важной особенностью соединений углерода с водородом является их высокая стабильность и низкая реакционная способность. Это связано с насыщенностью соединений углерода с водородом максимальным количеством водородных атомов.
В связи с этим, углеводороды считаются крайне негорючими и малоактивными веществами.
Однако, углеводороды могут участвовать в ряде исключительных реакций. Например, при высоких температурах и в присутствии катализаторов, молекулы углеводородов могут разрушаться и образовывать графит или алмаз. Также, углеводороды могут претерпевать реакции галогенирования, нитрирования и окисления.
Исследование соединений углерода с водородом является важным направлением в химии и материаловедении. Понимание особенностей синтеза и реакционной способности углеводородов позволяет разрабатывать новые методы получения и применение этих соединений в различных сферах науки и промышленности.
Взаимодействие водорода и углерода: особенности реакции
Одной из особенностей реакции водорода и углерода является ее экзотермичность. Это означает, что при этой реакции выделяется значительное количество тепла. Такая особенность реакции позволяет использовать ее в различных технологических процессах, например, в производстве энергии.
Еще одной особенностью взаимодействия водорода и углерода является возможность образования различных соединений в зависимости от условий реакции. Например, при высокой температуре и давлении может образовываться метан – самое простое углеводородное соединение. При низкой температуре и давлении чаще образуются другие соединения, такие как этилен или ацетилен.
Еще одной интересной особенностью реакции водорода и углерода является возможность катализаторов повышать ее скорость. Катализаторы – это вещества, которые способны ускорять химические реакции, не участвуя в них непосредственно. Взаимодействие водорода и углерода может проходить как без катализаторов, так и с их использованием. При этом катализаторы могут значительно повышать скорость реакции и улучшать ее эффективность.
Таким образом, взаимодействие водорода и углерода – это сложная и многосторонняя реакция, которая имеет множество интересных особенностей. Изучение и понимание этих особенностей позволяет применять эту реакцию в различных областях, включая энергетику и химическую промышленность.
Влияние давления на характер соединения водорода и углерода
Под воздействием высокого давления соединение водорода и углерода может приобрести неожиданные свойства. Например, при давлении более 100 гигапаскалей (ГПа), водород и углерод могут образовывать соединение, известное как метан. В этом состоянии, метан приобретает свойства, характерные для однокоординированного комплекса, в котором один атом водорода связан непосредственно с атомом углерода. Такое соединение может иметь интересные свойства и применения в различных областях науки и технологий.
Однако, при более низком давлении, соединение водорода и углерода может иметь другой характер. Например, при давлении около атмосферного, водород и углерод могут образовывать соединение, известное как метанол. В этом состоянии, метанол образует сетчатую структуру, в которой атомы углерода и водорода соединены через атомы кислорода. Такое соединение может использоваться в качестве растворителя или промежуточного продукта в различных химических процессах.
В целом, влияние давления на характер соединения водорода и углерода является интересной и актуальной темой исследований. Понимание этого взаимодействия может помочь развитию новых материалов и технологий, а также находить новые способы применения водорода и углерода в различных отраслях промышленности.
Температурные факторы в процессе образования водородного соединения с углеродом
Образование водородного соединения с углеродом имеет свои особенности и требует определенных условий, в том числе и температурных. Реакция между водородом и углеродом происходит при определенных температурах, которые могут быть как высокими, так и низкими.
Наиболее распространенной реакцией является образование метана (CH4), в котором каждый атом углерода связан с четырьмя атомами водорода. Реакция образования метана происходит при температуре около 1000°C и давлении около 3-6 атмосфер.
Однако, образование водородного соединения с углеродом может происходить и при гораздо более низких температурах, например, при проведении катализатором, таким как никель, при комнатной температуре. В таком случае, может происходить образование газообразного гидрокарбона (включая метан), а также образование различных органических соединений, таких как метанол и уксусная кислота.
Температура играет важную роль и в реакциях, приводящих к образованию других соединений, таких как этилен (C2H4) и этанол (C2H6O). Так, этилен может образовываться при температуре выше 1000°C, а этанол — при температуре около 300-400°C.
Источником тепла для реакции образования водородного соединения с углеродом могут служить различные источники, включая солнечную энергию, тепло от реакции других химических веществ, электрическую энергию и т.д. Таким образом, выбор оптимальной температуры для процесса образования водородного соединения с углеродом зависит от конкретной реакции и источника тепла.
Вид соединения   Температура (°C)
Метан (CH4)   ~1000
Газообразный гидрокарбон   Комнатная температура
Этилен (C2H4)   Выше 1000
Этанол (C2H6O)   300-400
Таким образом, температура играет решающую роль в процессе образования водородного соединения с углеродом и определяет как вид образовавшегося соединения, так и его характеристики. Правильное выбора температурного режима является одним из ключевых факторов для успешного формирования водородного соединения с углеродом в заданных условиях.
Свойства углерода в соединении с водородом
Кроме того, молекула метана состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода, формируя идеально симметричную структуру. Это делает метан одним из наиболее стабильных и самых простых органических соединений.
Важным свойством метана является его способность к горению. При сжигании метана с воздухом образуется вода и углекислый газ. Это приводит к тому, что метан является одним из ключевых компонентов природного газа, который широко используется в различных отраслях, включая энергетику и отопление.
Метан также обладает высокой энергетической плотностью, что делает его привлекательным источником топлива для различных транспортных средств. Водород, с другой стороны, является отличным носителем энергии, но необходимо использовать специальную технологию для его сохранения и хранения.
Продвижение использования соединения углерода с водородом, такого как метан, может быть ключевым шагом в переходе к более экологически чистым источникам энергии. Использование метана в качестве топлива позволяет снизить выбросы вредных веществ и уменьшить зависимость от нефти и угля.
В целом, свойства углерода в соединении с водородом делают его важным компонентом в различных отраслях, от энергетики до транспорта. Благодаря своей стабильности и энергетической плотности, соединение углерода с водородом предлагает новые возможности для развития экологически чистых источников энергии и повышения энергоэффективности.
Эффект образования углеродного нанотрубок в реакции с водородом
Углеродные нанотрубки представляют собой структуры, состоящие из графита, образующие цилиндрическую форму. Они обладают уникальными физическими и химическими свойствами, что вызывает большой интерес в научном и инженерном сообществе. Однако способы получения углеродных нанотрубок до сих пор оставались сложными и дорогостоящими.
Реакция образования углеродных нанотрубок в присутствии водорода представляет собой перетекание углеродных атомов вдоль поверхности материала, что приводит к формированию цилиндрической структуры. В реакции также участвуют катализаторы, которые способствуют образованию и выросту нанотрубок.
Получение углеродных нанотрубок путем реакции с водородом открывает новые перспективы в области материаловедения и промышленности. Углеродные нанотрубки могут быть использованы в таких областях, как электроника, энергетика, медицина и транспорт. Их уникальные свойства позволяют создавать более эффективные и компактные устройства и материалы.
Однако перед широким применением полученных результатов необходимо провести дополнительное исследование влияния различных факторов на реакцию образования углеродных нанотрубок с водородом, а также разработать более эффективные и экономически выгодные методы получения этих материалов.
Углеродно-водородное соединение как активный катализатор
УВС является хемосорбентом, то есть веществом, способным притягивать другие вещества молекулярно-силовым взаимодействием. Благодаря этому свойству, углеродно-водородное соединение может ускорять химические реакции и изменять кинетические параметры процессов.
Кроме того, УВС обладает высокой поверхностной активностью и способностью к образованию стабильных комплексов с другими химическими веществами. Благодаря этим свойствам, оно эффективно взаимодействует с различными соединениями, активируя их и облегчая их превращение в новые продукты.
Примечательно, что исследования показывают, что активность УВС в реакциях катализа значительно превышает активность других катализаторов, таких как металлы или оксиды.
В настоящее время ученые активно исследуют свойства и потенциальные применения углеродно-водородного соединения в различных областях, включая катализ и синтез органических соединений. Одна из главных целей исследований — разработка новых методов синтеза и оптимизация условий реакций с использованием углеродно-водородного соединения в качестве катализатора.
Углеродно-водородное соединение становится все более востребованным в химической промышленности из-за своей высокой активности и эффективности. Оно открывает новые перспективы в области катализа и открывает путь для создания более устойчивых и экологически чистых технологий производства различных химических соединений.
Водород влияет на химические свойства углерода
Исследователи обнаружили, что водород может значительно изменить химические свойства углерода, что открывает новые перспективы для различных областей науки и технологии.
Ранее считалось, что углерод является стабильным элементом и его свойства изменить невозможно. Однако, последние эксперименты показали, что водород может проникать в структуру углерода и изменять его свойства.
Наиболее известной модификацией углерода является алмаз, который образуется при высоком давлении и температуре. Однако, при добавлении водорода происходит значительное снижение давления необходимого для образования алмаза, что позволяет получать его при более мягких условиях.
Кроме того, водород влияет на реакционную способность углерода и может изменять его способность соединяться с другими элементами. Исследования показали, что при наличии водорода углерод может образовывать новые соединения с повышенной энергией активации, что может быть полезно в катализе и создании новых материалов.
Также ученые обнаружили, что водород может изменить структуру углеродных нанотрубок, делая их более устойчивыми и прочными. Это открывает новые возможности в области нанотехнологий.
Примеры изменений свойств углерода под воздействием водорода   Описание изменений
Снижение температуры образования алмаза   Добавление водорода позволяет получать алмаз при более низких температурах, что упрощает его производство.
Изменение реакционной способности   Водород повышает реакционную способность углерода и образует новые соединения с повышенной энергией активации.
Улучшение свойств углеродных нанотрубок   Водород изменяет структуру нанотрубок, делая их более устойчивыми и прочными.
Источник: https://ekstraverty.ru/vodorod-plyus-uglerod-cto-polucitsya

[Устьянцев Валерий Николаевич]

Заключние

В геологии не должна прерываться связь между поколениями, так как:
«Новые идеи в науке не побеждают, просто вымирает поколение, жившее старыми идеями» М. Планк.
«Высшей истинностью обладает то, что является причинностью следствий, в свою очередь истинных» Аристотель (V-IV вв. до н. э.).
«Мир, единый во всем, не создан никем из богов, и никем из людей, а был, есть и будет вечно живым огнем, закономерно воспламеняющимся, и закономерно угасающим».  Гераклит из Эфеса, (490 г . до нашей эры)

Еще в начале 20-х годов прошлого столетия В.И. Вернадский писал, «о необходимости создания «науки будущего», науки — изучающей «энергетику нашей планеты.
В.И. Попов (1938) выделил 13 градаций волновых пульсаций от крупных до сейсмических волн и подчеркнул, что «в развитии крупных и длительных волновых колебаний интегрируются по правилам своеобразного «естественного отбора» бесконечные ряды соподчинённых, более мелких и более частых, колебаний, в которых непрерывно содрогается тело нашей планеты».
Немецкий исследователь В. Эбелинг констатирует, что «вопросы формирования структур относятся к фундаментальным проблемам естественных наук, а изучение возникновения структур является одной из важнейших целей научного познания». Геологи при поисках и разведке месторождений работают со следствиями проявления механизма, под воздействием которого формируется система Земли и происходит концентрация минерального сырья.
То-есть важная задача гелогии, - установление причинно-следственные связи, между геологическими процессами и явлениями происходящими в пространстве системы Земли. Данная концепция способствует дальнейшему развитию научного направления, заложенного В.И. Поповым, В.В. Богацким и их учениками, которое определил академик В.И. Смирнов [1978], как возникновение «нового оригинального представления о волновой природе деформирующих напряжений».
Теорема И.Р. Пригожина (1947), термодинамически неравновесных процессов:
«при внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния, стационарное состояние системы соответствует минимальному производству энтропии».
По Н.В. Виноградову, «вся верхняя мантия в настоящее время, в той или иной мере, деплетирована. С этим взаимодействием связана вся дальнейшая эволюция земного вещества. Геологические доказательства наращивания объёмов континентального материала во времени, должны, следовательно, рассматриваться и как доказательство комплементарно связанного с континентализацией процесса океанизации вещества сиалической коры. Оба процесса могут идти только при условии постоянно продолжающегося и циклически повторяющегося перемешивания вещества коры и мантии. Изотопные исследования дают непосредственные доказательства реальности процессов перемешивания вещества коры и мантии. Существуют, по-видимому, и иные механизмы такого перемешивания, кроме признаваемой ныне субдукции. Один из важнейших механизмов перемешивания связан, видимо, с глубинной конвективной циркуляцией поверхностных вод, с процессами преобразования вещественного состава пород под влиянием циркулирующих вод. Побочной ветвью такого взаимодействия является формирование рудоносных гидротермальных растворов. При этом очень важным в научном отношении оказывается следующее обстоятельство. Концентрирование рудных компонентов в гидротермальном растворе происходит за счёт их кларковых содержаний в породах».

Методология исследования геологических процессов и явлений
(наследие В.И. Вернадского)

«Настоящая среда, в которой живет ученый-исследователь, есть среда научных фактоВ, эмпирических обобщений и основных эмпирически выведенных аксиом и принципов природы.
Естественные природные тела.
В естествознании исходным объектом научного знания является научно установленное природное «естественное» (т.е. земное, планетное) тело, или такое же явление, независимое от наблюдателя. Естественным телом мы будем называть всякий логически ограниченный от окружающего предмет, образовавшийся в результате закономерных природных процессов.
Наука в действительности строится путем выделения естественных тел, и при научной работе важно одновременно точно учитывать не только понятия, им отвечающие, но и реально существующие научно определенные естественные тела.
Для естественного тела слово и понятие неизбежно не совпадают. Понятие, ему отвечающее, не есть что-нибудь постоянное и неизменное, оно меняется иногда очень резко и по существу с ходом научной работы, с ходом жизни человечества. Слово, понятию естественного тела отвечающее, может существовать века и тысячелетия.
Логика понятий и логика вещей.
Логика, построенная на вещах, - логика эмпирических обобщений – теснейшим образом связана с той сложной обстановкой, в которой живет, работает и мыслит человек XIX – XX столетия. Эта логика, о которой говорят в современной гуще жизни, в рабочей среде, в среде инженеров, людей мысли и действий ХХ в., в естествознании резко меняется в зависимости от естественных тел разных проявлений Природы, с которыми им приходится иметь дело… логический анализ меняется. Натуралист не может с этим не считаться при своем сколько-нибудь глубоком охвате Природы.
Эмпирические факты и эмпирические обобщения.
По существу это есть неизбежное орудие нашей научной работы, но в то же время это есть искаженное выражение реальности, если мы будем только его принимать во внимание, говоря о науке, научном мировоззрении, научном творчестве».
Эмпирические факты, полученные в результате непосредственных наблюдений, по своему определению единичны и всегда истинны, сами по себе, но не всегда в нашей интерпретации. Их множество безгранично и в таком виде трудно используемыми в науке и практике. Всякий натуралист если не знает, то чувствует, что правила установления научного факта только в малой степени сейчас сведены в ясную логическую систему, что такое факт, научно установленный, и что такое факт или явление им не являющийся, всегда обречено на неудачу. Обычно эта сторона естествознания забывается и недостаточно учитывается. С другой стороны отдельный эмпирический факт, не связанный в систему фактов, еще не создает знания. Вот почему доказательства по типу «выборочных примеров», часто используемые в геологической литературе, довольно слабые доказательства. Однако устойчиво повторяющиеся научные факты, объединенные в некоторое множество, составляют уже эмпирические обобщения, которые и позволяют проводить дальнейшие операции, строить системы и получать практические результаты. Они будут иметь некоторую область устойчивости, внутри которой обнаруживают закономерную статистическую плотность распределения отдельных характеристик. Так если минералогический или химический состав конкретного образца горной породы дает нам эмпирический факт, то средний состав пород, полученный из многих анализов, с установленными пределами колебаний отдельных компонентов, является типичным эмпирическим обобщением.
Ф. Кларк в своих «Data of geochemistry» стремился не к гипотезам и к широким обобщениям, а к сопоставлению и к критике точных числовых данных по истории химических элементов в земной коре.
Собрав факты и эмпирически обобщив их в новую науку – геохимию, Кларк закончил в ХХ в. работу Бишофа; книга его дала сводку огромной многолетней работы тысяч лиц.  Благодаря тому реальному значению, какое возымели числа Кларка в новых учениях об атомах, тому влиянию, какое они оказали на физическую и химическую мысль ХХ столетия, его работа целиком вошла в представления, слагавшиеся вне его кругозора». И как бы не менялись наши представления эти значения могут только уточняться, всегда оставаясь фундаментальным эмпирическим обобщением. Хрестоматийным примером эмпирических обобщений и их значения в развитии науки могут служить основные уравнения электродинамики. Они созданы в период господства флюидной теории электричества. Флюидная теория ушла в прошлое, но все основные уравнения (Ома, параллельного и последовательного соединения и т.д.) работают ничуть не хуже. Все они составлены как эмпирические обобщения, а не выведены из теории. Сюда же можно отнести законы Ньютона. Они работают, хотя объяснений явлений тяготения мы не имеем до сих пор.
Эмпирическое обобщение опирается на факты, индуктивным путем созданные, не выходя за их пределы и не заботясь о согласии или несогласии полученного вывода с другими существующими представлениями о природе.
Эмпирическое обобщение может очень долго существовать не поддаваясь никаким гипотетическим объяснениям, являясь непонятным, и все же оказывать благотворное огромное влияние. Но затем часто наступает момент, когда оно вдруг начинает освещаться новым светом, становится областью создания гипотез, начинает менять наши схемы мироздания и само меняется.
Очень часто в эмпирическом обобщении мы имели не то, что думали, или в действительности имели много больше, чем думали.
Научные объяснения, гипотезы и модели.
Наши мимолетные творения разума необходимы и неизбежны, без них научная мысль работать не может, но они преходящи и в значительной, неопределимой для современников степени, всегда неверны и двусмысленны.
Без научных гипотез не могут быть поставлены эмпирические обобщения и критика фактов, и что значительная часть самих фактов, самого научного аппарата создается благодаря научным теориям и научным гипотезам.
Основное значение гипотез и теорий – кажущееся. Несмотря на то огромное влияние, которое они оказывают на научную мысль и научную работу данного момента они всегда более преходящи, чем непререкаемая часть науки, которая есть научная истина и переживает века и тысячелетия, может быть даже есть создание научного разума, выходящее за пределы исторического времени.
Ни научные теории, ни научные гипотезы не входят, несмотря на их значение в текущей научной работе, в эту основную и решающую часть научного знания.
Огромное значение, которое в научном знании играют научные гипотезы и научные теории, определяет роль философского мышления в научной работе. Ибо установка научных теорий и научных гипотез находится в тесной зависимости от философской мысли, ею в значительной мере определяется. И научные теории, и научные гипотезы, даже если в их создании философская мысль не играла большой роли, неизбежно входят в подавляющей своей части в философскую мысль. И очевидно, научная мысль должна считаться и принимать во внимание происходящую этим путем критическую и углубленную работу философии.
Научные объяснения так же являются одним из трех китов научного знания, но отличным от двух предыдущих. Они совершенно необходимы для развития науки. Без них ученые просто бы погрязли в сумме отдельных фактов.
Но в отличие от фактов и обобщений, которые, если они правильно выведены, остаются неизменными в любой теоретической системе и исторически переходят из одной теории в другую, научные объяснения (гипотезы, теории, модели) с необходимостью изменяются в ходе эволюции научного знания. Кроме того они не только систематизируют накопленные знания, но и прокладывают мост между наукой и практикой.
Принципы и аксиомы.
Основные принципы и аксиомы вырабатываются наукой очень медленно. Проходят целые поколения, прежде чем новые научные открытия, эмпирические обобщения или философский и математический анализ, новые научные гипотезы заставляют ученых сознательно отнестись к этим основным положениям, бессознательно всегда лежащим в основе их научного знания.
«В течение времени медленно выделялся из материала науки ее остов, который может считаться общеобязательным и непреложным для всех, не может и не должен возбуждать сомнений. В течение долгих поколений, в течение тысячелетий аксиомы стали столь очевидными, что одним логическим процессом человек убеждается в их правильности.
В основе всей научной работы лежит аксиоматическое положение о реальности предмета изучения науки – о реальности Мира и его законообразности, т.е. возможности охвата научным мышлением. Только при признании этого положения возможна и приемлема для человека научная работа. Эта аксиома признается всяким научным исследователем. Аналогичного единому реальному миру науки единого построения в философии или религии нет. В понятиях – объектах философии – всегда скрыт бесконечный ряд следствий. Развитие и уточнение философской мысли заключается все в более тонком и глубоком анализе, открывающем новое в старом. Этот пересмотр в ходе жизни совершается все новыми методами глубочайшими умами человечества, в новых, несравнимых исторических оболочках. В старом и, казалось, законченном, открывается новое, раньше незамеченное. Но это новое не выходит из рамок словом выраженного понятия, есть только его углубление или уточнение, или то, что может возникать в уме при углублении и уточнении понятия. Новое, создаваемое философией, ограничено нацело словом. Понятие есть слово и за пределы слова, за его самый глубокий смысл и понимание выйти не может.
Естественная «наука одна для всего человечества, философий, по существу, несколько, развитие которых шло независимо в течение тысячелетия, долгих веков и долгих поколений. В математике все теоремы уже заложены в исходных аксиомах и выводятся логическими построениями из них и уже выведенных теорем, а в конечном счете из аксиом. Новых эмпирических фактов и обобщений здесь не надо. В то же время «для натуралиста-эмпирика является аксиомой, неразрывно связанной со всей его мыслью и с формой его научной работы, что такие проявления не могут быть случайными, а столь же подчинены весу и мере, как движение небесных светил или ход химических реакций.
В естественных науках никогда ни одно научно изучаемое явление, ни один эмпирический факт и ни одно научное эмпирическое обобщение не может быть выражено до конца, без остатка, в словесных образах, в логических построениях – в понятиях – в тех формах, в пределах которых только и идет работа философской мысли, их синтезирующая, их анализирующая. В предметах исследования науки всегда остается не разлагаемый рациональный остаток – иногда большой, - который влияет на эмпирическое научное изучение, остаток, исчезающий нацело из идеальных построений философии, космогонии или математики и математической физики.
Генетические представления.
Все меняется (в геологическом масштабе времени) и меняется не хаотически, а сохраняя некоторую направленность. Постепенно вещество земной коры все более и более дифференцируется. Идет не усреднение, а пространственное разделение элементов, минералов, горных пород. Это направленное развитие «представляет другую сторону - другой аспект - эволюционного учения» (В.И. Вернадский, 1920).
Сведенные воедино основные мысли В.И. Вернадского о методологии естествознания, проходящие красной нитью через все его творчество, но не суммированных в едином произведении, дает очень четкую картину построения системы научного знания:
«От эмпирических фактов к их обобщению и далее к научному объяснению - плодотворно работает в своем единстве. Все попытки ускорить процесс, за счет исключения сложной и трудоемкой стадии формирования эмпирических обобщений, чреваты искажением общего процесса и созданием иллюзии знания» (В.И. Вернадский, 1920). [из переписки автора данной работы с .Б. Наумовым, 2016]

[Устьянцев Валерий Николаевич]

Основные принципы нелинейной термодинамики И. Пригожина

Синергизм - кооперативное действие:
«Природа иерархически структурирована в несколько видов открытых нелинейных систем разных уровней организации: в динамически стабильные, в адаптивные, и наиболее сложные — эволюционирующие системы. Связь между ними осуществляется через хаотическое, неравновесное состояние систем соседствующих уровней.
Неравновесность является необходимым условием появления новой организации, нового порядка, новых систем, то-есть, развития.
Когда нелинейные динамические системы объединяются, новое образование не равно сумме частей, а образует систему другой организации, или систему иного уровня.
Общее для всех эволюционирующих систем:
- неравновесность; спонтанное образование новых микроскопических (локальных) образований;
- изменения на макроскопическом (системном) уровне; возникновение новых свойств системы;
- этапы самоорганизации и фиксации новых качеств системы.
Развивающиеся системы всегда открыты и обмениваются энергией и веществом с внешней средой, за счёт чего и происходят процессы локальной упорядоченности и самоорганизации.
В сильно неравновесных состояниях системы начинают воспринимать те факторы воздействия извне, которые они бы не восприняли в более равновесном состоянии.
В неравновесных условиях относительная независимость элементов системы, уступает место корпоративному поведению элементов: вблизи равновесия элемент взаимодействует только с соседними, вдали от равновесия — «видит» всю систему целиком и, согласованность поведения элементов возрастает.
В состояниях, далеких от равновесия, начинают действовать бифуркационные механизмы: — наличие кратковременных точек раздвоения перехода к тому или иному относительно долговременному режиму системы — аттрактору. Заранее невозможно предсказать, какой из возможных аттракторов займёт система.
Синергетика объясняет процесс самоорганизации в сложных системах следующим образом:
Система должна быть открытой. Закрытая система в соответствии с законами термодинамики должна в конечном итоге прийти к состоянию с максимальной энтропией и прекратить любые эволюции.
Фундаментальным принципом самоорганизации служит возникновение нового порядка и усложнение систем через флуктуации (случайные отклонения) состояний их элементов и подсистем. Такие флуктуации обычно подавляются во всех динамически стабильных и адаптивных системах, за счёт отрицательных обратных связей, обеспечивающих сохранение структуры и близкого к равновесию состояния системы. Но в более сложных открытых системах, благодаря притоку энергии извне и усилению неравновесности, отклонения со временем возрастают, накапливаются, вызывают эффект коллективного поведения элементов и подсистем и, в конце концов, приводят к «расшатыванию» прежнего порядка и через относительно кратковременное хаотическое состояние системы приводят-либо к разрушению прежней структуры, либо к возникновению нового порядка. Поскольку флуктуации носят случайный характер, то состояние системы после бифуркации обусловлено действием суммы случайных факторов.
Самоорганизация, имеющая своим исходом образование, через этап хаоса, нового порядка или новых структур, может произойти лишь в системах достаточного уровня сложности, обладающих определённым количеством взаимодействующих между собой элементов, имеющих некоторые критические параметры связи и относительно высокие значения вероятностей своих флуктуаций. В противном случае, эффекты от синергетического взаимодействия будут недостаточны для появления коллективного поведения элементов системы и тем самым возникновения самоорганизации. Недостаточно сложные системы не способны ни к спонтанной адаптации, ни, тем более, к развитию, и, при получении извне чрезмерного количества энергии теряют свою структуру и необратимо разрушаются.
Самоорганизация в сложных системах, переходы от одних структур к другим, возникновение новых уровней организации материи, сопровождаются нарушением симметрии. При описании эволюционных процессов, необходимо отказаться от симметрии времени, характерной для полностью детерминированных и обратимых процессов в классической механике.
Самоорганизация в сложных и открытых — диссипативных системах, к которым относится и жизнь и разум, приводят к необратимому разрушению старых и, к возникновению новых структур и систем, что наряду с явлением не убывания энтропии в закрытых системах обуславливает наличие «стрелы времени» в Природе». (Гленсдорф П., Пригожин И. Термодинамическая теория структуры, устойчивости и флуктуации. М.: Мир, 1973; Николис П., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах; Пригожин И., Стенгерс И. Порядок из хаоса: Новый диалог человека с природой. – М.: Прогресс, – 1986. Николис П., Пригожин И. Самоорганизация в неравновесных системах. – М.: Мир, – 1979).

[Устьянцев Валерий Николаевич]

Солнце, находятся в пространстве большей системе, - в галактической системе Млечный Путь. Данные объекты космоса с момента их формирования, являются стационарными энергетическими центрами — СЭЦ развивающимися в автоколебательном режиме. Режим обеспечивается энергией излучаемой объектами пространства космоса.
Солнце обладает мощными гравитационным и магнитным полями, которые повлияли на скорость осевого вращения, и дифференциацию вещества планет Земной группы.
В составе больших планет — Юпитера, Сатурна, Урана и Нептуна — преобладают водород, гелий и неон, вода — на четвертом месте, а далее — метан, аммиак, сероводород, окислы кремния и марганца, железо и никель. Тяжелых элементов практически нет.
У планет земной группы энергетический ресурс тяжелых элементов практически не исчерпан и они будут способствовать процессу образования минерального сырья.
В Солнечной планетарной системе отмечается закономерность: с удалением от Солнца, уменьшается количество тяжелых элементов, а количество легких элементов (водород, гелий, углеводород, вода и др.), увеличивается.
С удалением от Солнца,  плотность планет уменьшается, что говорит о том, что УВ и нефть образовались в результате распада тяжелых элементов/
Из всех известных природных явлений системные свойства волны энергии способны структурировать пространство системы Земли с проявлением закономерностей размещения месторождений в блоках земной коры. Месторождения располагаются в блоках, подчиняясь определенному закону, то есть, проявлена комплементарность системным свойствам волны энергии. Проявлена, как показано в работе дискретность, периодичность размещения месторождений минерального сырья.
Вещество мигрируя из одной формации в другую, подвергается преобразованию на атомарном уровне, приобретая новые качества и свойства. Физико-химические деформации генетически связаны с взаимодействующими полями напряжений, возникновение которых связано с силовым полем гравитации и центробежными силами вращающейся системы.
Ведущим фактором рудогенеза, является фактор энергетический.
С разделением пространства системы Земли (космоса), зоной интенсивной степени деформации (проницаемости), обладающей высоким энергетическим потенциалом, связывается формирование системы: сводовое поднятие - океаническая впадина
Разделенные области обладают не только различными энергетическими потенциалами, но и разной степенью проницаемости тектоносферы, что повлияло на формирование гранито-метаморфического слоя системы Земли. Волна энергии исходящая из области ядра, также способствует процессу расширения системы Земли. Системы глубинных разломов контролируют миграцию вещество в системе Земли, расположение источников энергии и формирование архитектуры тектоносферы.
«Американские ученые выдвинули версию образования планеты Земля (источник: https://ria.ru/20181207/1547581979.html). Исследованиями на эту тему занимались специалисты Калифорнийского университета в Дэйвисе. Ученые проанализировали соотношение изотопов неона, захваченных мантией Земли во время формирования планеты. Образцы экспедиция под руководством специалистов из Университета Род-Айленда достала образцы со дна Атлантики. На этот благородный инертный газ, в отличие от водяного пара, углекислого газа или азота, не влияют химические и биологические процессы. По словам одного из авторов исследования, профессора Суджоя Мукхопадхая, в силу этого свойства неона он навсегда сохраняет информацию о своем происхождении.
Ученые выделили три изотопа — неон-20, 21 и 22. Все они стабильны и не радиоактивны, однако неон-21 образуется при радиоактивном распаде урана. Таким образом, количество неона-20 и неона-22 остается неизменным с момента рождения планеты. Существуют три основные гипотезы о происхождении нашей планеты.
Одна предполагает, что Земля росла сравнительно быстро - от двух до пяти миллионов лет. при этом планета захватывала необходимые для жизни воду и газы из окружающего молодое Солнце облака. Согласно другой гипотезе, небесные тела - планетезимали - образовались под облучением Солнца из частиц пыли. Они стали источником нужных соединений.
Согласно третьей теории Земля развивалась медленно и за счет богатых водой, кислородом и азотом метеоритов. Отсюда исследователи делают вывод, что для каждой из трех теорий формирования Земли должно быть характерно собственное соотношение изотопов 20 и 22.
Чтобы определить этот коэффициент, исследователи изучили образцы подушечной лавы. Эти стекловидные породы формируются при подводных или подледных извержениях. Исследователи разрушили породы в герметичной камере и проанализировали состав газов. Они получили соотношение изотопов неона для трех гипотез о происхождении Земли. Выяснилось, что коэффициент, соответствующий теории «мантии Земли», выше, чем у «гипотезы планетезималей» и модели «долгого развития».
Это четкое указание на то, что в глубокой мантии Земли есть небулярный неон. Учитывая, что он является маркером для других газов, необходимые для жизни вещества — водород, вода, углекислый газ и азот — накапливались одновременно», - прокомментировал исследование его участник Кертис Уильямс».
«Есть среди химических элементов группа, у которой количество протонов, нейтронов и электронов увеличивается пропорционально. Это группа благородных газов: гелий, неон, аргон, криптон, ксенон, радон» (Феликс Горбацевич).
«Криптон изначально не присутствует ни в одном организме и, следовательно, не является частью биологии любого организма. Вместо этого он присутствует в земной атмосфере. Подобно газообразному гелию, криптон может играть роль удушающего средства. Хотя он не токсичен как удушающее средство, он все же может оказывать определенное воздействие на организм человека, подобное действию наркотиков. Вдыхание чрезмерного количества воздуха, наполненного криптоном, может вызвать такие симптомы, как тошнота, головокружение, рвота и потеря сознания. Криптон изначально не присутствует ни в одном организме и, следовательно, не является частью биологии любого организма.
В 1977 г. установлено, что изотопные аномалии по Нe и Ne коррелируют с изотопными аномалиями по Аг, Кг и Хе» (Ю.Э. Шуколюков, РАН).

[Устьянцев Валерий Николаевич]

«Повсеместное присутствие избыточного гелия-3 в мантийных породах доказывает, что Земные недра все еще дегазируют первичные летучие элементы» .(Буйкин А.И., 2005).

Cокращения: PM - примитивная мантия (на время 4.5 млрд. лет). BSE - однородный хондритовый резервуар (современный). PREMA (Prevalent Mantle Composition) - наиболее примитвный состав мантии, сохранившийся с самой ранней стадии развития Земли. PHEM - (Primitive Helium Mantle) - примитивная гелиевая мантия. FOZO - нижняя мантия как результат дифференциации BSE. LM - нижняя мантия. UM - верхняя мантия. DM - деплетированная (истощенная) мантия. EM - обогащенная мантия. HIMU - обогащенная (U+Th/Pb) мантия, образовавшаяся в первые 1.5 - 2.0 млрд. лет. С - континентальня кора в целом. A — атмосфера.

В.И. Вернадский, 1934 о гелии:
«Все нахождения связаны с нефтяными месторождениями и с углеводородными газами их сопровождающими. Во всех месторождениях есть возможность констатировать или массивы более богатых рассеянными ураном и торием кислых гранитных пород или их разрушения — детритовых пород, которые могут явиться источником гелия»
Благородные газы образуются в земной коре и мантии, в процессе радиоактивного распада определенных элементов, таких как уран и торий, то-есть, связаны на генетическом уровне.. Эти радиоактивные элементы подвергаются ядерному распаду, испуская альфа- и бета-частицы, а также гамма-излучение. В рамках этого процесса распада, образуются изотопы благородны газов, которые дают энергию, которая способствует дифференациици вмещающего вещества. Энергетическая подпитка системы способствует процессу минерало образования.
В Солнечной планетарной системе отмечается закономерность: с удалением от Солнца, уменьшается количество тяжелых элементов, а количество легких элементов (водород, гелий, углеводород, вода и др.), увеличивается.
«Для аргона и других инертных газов (кроме гелия) "закрыты" пути выхода из атмосферы: отсутствуют как диссипация в космическое пространство, так и консервация в связанном состоянии в пределах коры. Выделившиеся из твердой Земли инертные газы накапливаются в атмосфере, что приводит к их относительно высоким концентрациям и к сильной контаминации, доступных наблюдению частей земной коры атмосферными компонентами.
«Вариации изотопного состава благородных газов связаны с процессами, контролирующими  распределение калия, урана и тория - на сегодняшний день главных тепло генерирующих нуклидов на Земле.
Изотопная геохимия и геохимия рассеянных элементов мантийных пород, главным образом океанических базальтов, показывают, что мантия содержит несколько компонентов различным изотопным и химическим составом, которые отражают ее глобальную эволюцию. Эта эволюция характеризуется обеднением верхней мантии рассеянными элементами, возможным пополнением из глубинной менее деплетированной мантии и рециркулированием океанической коры и литосферы, но только небольшого количества континентального материала» (Буйкин А. И., 2005).
Добавим: и благородные газы, которые играют большую роль, в процессе образования минерального сырья.
«Среди природных изотопов альфа-радиоактивность наблюдается у нескольких нуклидов редкоземельных элементов (неодим-144, самарий-147, самарий-148, европий-151, гадолиний-152), а также у нескольких нуклидов тяжёлых металлов (гафний-174, вольфрам-180, осмий-186, платина-190, висмут-209, торий-232, уран-235, уран-238) и у короткоживущих продуктов распада урана и тория.
 К более редким видам радиоактивного распада относятся испускание ядрами одного или двух протонов, а также испускание кластеров – лёгких ядер от углерода 12С до серы 32S. Во всех видах радиоактивности, кроме γ‑распада, изменяется состав ядра – число понов Z , массовое число А или и то и другое.
Согласно кинетической теории, кинетическую энергию движущихся микрочастиц вещества (атомов, молекул или ионов) можно представить в виде температуры, а, следовательно, нагревая вещество, можно достичь ядерной реакции синтеза. Подобным образом протекают ядерные реакции естественного нуклеосинтеза в звёздах» (Климов А. Н.).
(На уровне 410 км - 2000о К; на 670 км - 2200о К; на границе мантия - ядро 2900 км. - 3000о К).
В мантии локализуются легкие изотопы благородных газов, в земной коре — тяжелые. Благородные элементы по реактивности:
- значения у гелия — минимальные;
- максимальные значения   ия у радона.
Чем ближе к центру ядра Земли, тем большей кинетической энергией обладает гелий, при ядерном распаде тория и урана.
«Выделенная энергия (возникающая из-за того, что гелий-4 имеет очень сильные ядерные связи) переходит в кинетическую энергию, большую часть из которой, 14,1 МэВ, уносит с собой нейтрон как более лёгкая частица. Образовавшееся ядро прочно связано, поэтому реакция так сильно экзоэнергетична. Эта реакция характеризуется наинизшим кулоновским барьером и большим выходом энергии, поэтому она представляет особый интерес для управляемого термоядерного синтеза» (Климов А.Н.).
Радиоактивный распад элементов в коре, является источником гелия, а также аргон-40, образующегося в результате распада слаборадиоактивного природного изотопа калий-40.
«… радиогенная мощность распадов тяжелых элементов, составляет около 16 ТВт, что составляет примерно половину от общей измеренной скорости рассеивания тепла Землёй» С. Казарян,  2019).
«Тепловая энергия у границы ядро-мантия составляет 6 ТВт, из которой 1 ТВт еобразуется в гидромагнитную энергию ядра» С.В. Старченко, 2009).
Z и z − заряды (в единицах заряда электрона e) конечного ядра и α‑частицы соответственно. Например, для 238U Bk ≈ 30 МэВ. (мегаэлектронвольт (МэВ) — 1 млн электронвольт, гигаэлектронвольт, (ГэВ) — 1 млрд электронвольт, тераэлектронвольт (ТэВ) — 1 трлн электронвольт).
Отметим, что:  «Давление: в интервале глубин 0-1250 км изменяется в пределах 0-50 Гпа; далее до границы мантия-ядро возрастает до 140 Гпа; на границе внешнее ядро-внутреннее ядро (5200 км) достигает 325 Гпа; на глубине — 5500 км — 350 Гпа, продолжая расти к центру Земли.
Изменение температуры:
На уровне 410 км - 2000о К; на 670 км - 2200о К; на границе мантия - ядро 2900 км. - 3000о К; на границе внешнего и внутреннего ядра - 5300о К, в центре Земли - 6000о К.
То-есть, в подошве верхней мантии (670 км) температура в 1,4 раза ниже, чем на границе мантия - ядро - 2900 км., а давление меньше в 4,5 раза» (Ю.М. Пущаровский).
Пары нефти мигрируют в сторону наименьшего давления, - поврность земной коры, зоны разломов и узлы их пересечения.
Современные сейсмические данные фиксируют наличие в земной коре зон сейсмической прозрачности — «зоны отсутствия или существенного ослабления отражающих и преломляющих границ», В таких зонах сейсмические волны перемещаются с наименьшей потерей энергии. Их верхние части не доходят до поверхности и верхние окончания могут играть роль волновых экранов, где будет происходить поглощение и трансформация (не обязательно тепловая) волновой энергии. Если изотропные физические среды прозрачны для сейсмических волн, то на границе разных физических сред происходит не только преломление, но и поглощение (точнее трансформация) части несущей ими энергии. На границе с гидросферой значительная часть сейсмической энергии трансформируется в механическую энергию разрушительной силы. Возникают электрические грозовые разряды и другие сопровождающие явления. Все это широко используется в технике, в том числе и бытовой (микроволновые печи, лазерные указатели и т.д.). Возможно, с волновой передачей энергии связаны некоторые «безкорневые» интрузивные тела, отсутствие батолитов, региональные процессы гранитизации и многие другие геологические явления. Все это требует самостоятельного детального изучения с позиций механизмов волновой передачи энергии.
Как показало моделирование Гарат И.А. 2001, «энергия упругой волны, генерируемой локальным генератором, увеличивает проницаемость ослабленных зон и нарушений на два порядка, при этом пористость возрастает в пять раз» [5].

Летучая компонента (древней 3,6 млр. лет) нижней мантии представляет собой набор элементов, для мантийных базальтовых выплавок по А.Ф. Грачеву - это гелий, водород, углекислый газ и метан. Очаговый резервуар - резервуар в котором накапливаются флюиды и газы, обогащаются гелием, водородом, метаном, радоном, сероводородом. Над очагом в атмосфере фиксируется поток ионов.
В магму и оболочку D11 постепенно попадают атомы всей таблицы Менделеева, которые затем вступают в химические реакции над поверхностью ядра, - оболочка D11, образуя сложные химические элементы, - синтез минерального сырья.
«В этой зоне идёт своеобразное разделение атомов веществ по их весу вследствие свойства самой водородной плазмы, сжатой огромным давлением, которая имеет огромную плотность, вследствие центробежной силы вращения ядра, и вследствие центростремительной силы земного притяжения.
В результате сложения всех этих сил наиболее тяжёлые металлы тонут в плазме ядра и попадают в его центр для дальнейшего поддержания непрерывного процесса ядерного деления в центре ядра, а более лёгкие элементы стремиться или покинуть ядро, или осесть на его внутренней части - твёрдой оболочке ядра.
 В результате в магму постепенно попадают атомы всей таблицы Менделеева, которые затем вступают в химические реакции над поверхностью ядра, образуя сложные химические элементы» (Кочевник).
 
Давление: в интервале глубин 0-1250 км изменяется в пределах 0-50 Гпа; далее до границы мантия-ядро возрастает до 140 Гпа; на границе внешнее ядро-внутреннее ядро (5200 км) достигает 325 Гпа; на глубине — 5500 км — 350 Гпа, продолжая расти к центру Земли.
Температура играет важную роль и в реакциях, приводящих к образованию других соединений, таких как этилен (C2H4) и этанол (C2H6O). Так, этилен может образовываться при температуре выше 1000°C, а этанол — при температуре около 300-400°C.
Источником тепла для реакции образования водородного соединения с углеродом могут служить различные источники, включая солнечную энергию, тепло от реакции других химических веществ, электрическую энергию и т.д. Таким образом, выбор оптимальной температуры для процесса образования водородного соединения с углеродом зависит от конкретной реакции и источника тепла.
Вид соединения   Температура (°C)
Метан (CH4)   ~1000
Газообразный гидрокарбон   Комнатная температура
Этилен (C2H4)   Выше 1000
Этанол (C2H6O)   300-400
Молекула метана состоит из одного атома углерода и четырех атомов водорода, формируя идеально симметричную структуру. Это  делает метан одним из наиболее стабильных и самых простых «органических» соединений.
В.А. Магницкий, 1964, показал, что «локальные расплавленные очаги поднимаются вверх путем зонного плавления по направлению теплового потока. Такой процесс происходит при условии однородного состава расплава». Но если состав расплава неоднороден по вертикали, если расплав у подошвы очага обогащен тяжелыми компонентами, то конвекция не возникает даже при большом градиенте температур (В.Н. Жарков 1964). Градиент температур может превысить градиент температуры плавления, тогда расплав будет мигрировать путем зонного плавления уже не вверх, а вниз, то-есть, навстречу тепловому потоку. Такой же эффект возникает и при не полном, частичном плавлении толщи, когда твердый «каркас» - тектонические нарушения образующие блоки, препятствует перемешиванию частично расплавленной магмы. Появляются исследования, подтверждающие вывод о том, что «...обычно допускаемое в геофизических моделях реологии мантии предположение о наличии ньютоновской вязкости является, возможно, ошибочным» (Грин 1979).
Расплав зоны D11 (подошва нижней мантии), при наличии тяжелых компонентов, должен мигрировать путем зонного плавления навстречу тепловому потоку, исходящему от ядра, где температура превышает градиент плавления вещества (53000 К - 6000о К). Кровля нижней мантии располагается на глубине 2200 км., граница мантия - ядро 2900 км. При наличии тяжелых компонентов, путем зонного плавления, в сторону ядра будет миграция железа и др. вещества.
Несмотря на то, что нефть залегает в различных геологических условиях, элементный состав её колеблется в узких пределах, что указывает на едины мантийный источник ее образования.
Этот факт указывает на единый источник энергии, - стационарный энергетический центр  первого рода (СЭЦ), который ответстсвенен за синтез минерального сырья.
Из области ядра, исходит волна энергии, под воздействием которой вещество и его структура, подвергается преобразованию на атомарном уровне.
Закономерно-стабильное соотношение углерода и водорода (С/Н) на всех месторождениях нефти и газа мира, есть надежный показатель мантийного происхождения нефти и газа. 
Состав вещества мантии, - углистые хондриты.
Нефть (пары нефти), -  синтез происходил в условиях мантии системы Земли, имеет стабильное среднее соотношение:  C/Н = 6.47, n = более 50.
В земной коре пары нефти переходят в жидкую фазу, при низких значениях (ПТ).
Закономерно-стабильное отношение углерода и водорода (С/Н) на всех месторождениях нефти и газа мира, есть надежный показатель мантийного происхождения нефти и газа. 
Состав вещества мантии, - углистые хондриты.
Волновой механизм концентрации минерального сырья в блоках земной коры:
1. Автоколебательная система Земли и генетически с ней связанная иерархия автоколебательных систем второго рода (структурные элементы), определяют существование единого механизма, под воздействием которого происходит концентрация всех типов минерального сырья (фактор - благоприятные РТ условия).
2. Минеральное сырье (любого типа), приурочено к интенсивно дислоцированным толщам — зонам сжатия (рассланцевания), а в их пределах — к локальным областям растяжения (трещинно-брекчиевым структурам). При этом многократная смена условий сжатия условиями растяжения, способна приводить к высокой концентрации минерального сырья.
Механизм работает под воздействием автоколебательной системы Земли.
Временной разрыв между магматизмом и постмагматическим рудообразованием, указывает на то, что система Земли, изначально была структурирована волной энергии.
С.П. Максимов, 1977, показал связь тектонических циклов и процессом накопления нефти и газа - тектоническая цикличность оказывает влияние на миграцию УВ. Тектоническая обстановка является фактором контролирующим пути направления и скорость миграции УВ.
«Синергетика объясняет процесс самоорганизации в сложных системах следующим образом: Закрытая система в соответствии с законами термодинамики должна в конечном итоге прийти к состоянию с максимальной энтропией и прекратить любые эволюции. Самоорганизация неразрывно связана с волновыми процессами. В любых открытых, диссипативных и нелинейных системах неизбежно возникают автоколебательные процессы, поддерживаемые внешними источниками энергии, в результате которых протекает самоорганизация» (И.Р. Пригожин).
Процесс формирования месторождений минерального сырья, - антиэнтропийный. Система формирования минерального сырья— открытая, благодаря наличию тектонических нарушений в земной коре. Таким образом, главным фактором формирования месторождений являются, - тектонические нарушения. То-есть, тектонические нарушения контролируют месторождения минерального сырья.

[Устьянцев Валерий Николаевич]

- Процессы синтеза минерального сырья, не могут протекать самопроизвольно, без дополнительного притока энергии извне. Такие системы являются типичными открытыми диссипативными системами.
- Процесс синтеза минерального сырья, - антиэнтропийный, так-как он происходит в более крупной диссипативной системе, дающей ему необходимую энергию.
   поступление дополнительных энергетических ресурсов, необходимых для развития таких систем, может осуществляться за счет волновой передачи энергии от внешних, по отношению к данной системе источников энергии.
- Все ведущие энергетические центры находятся в мантии.
Пределы мантии, - область синтеза минерального сырья, область земной коры является,
- Благородные газы генетически связаны с торием и ураном. «В 1977 г. установлено, что изотопные аномалии по Нe и Ne коррелируют с изотопными аномалиями по Аг, Кг и Хе» (Ю.Э. Шуколюков, РАН). 
- минеральное сырье генетически связано с волной энергии распада тория, урана, кинетической энергией благородных газов и с тепловой энергией зоны: ядро-мантия. Волна энергии способствует дифференциации вещества.
 - Энергия преобразования системы Земли волной энергии и синтез минерального сырья, происходит, под воздействием тепловой энергии более 22 Твт. Гелий-3 обладает большим энергетическим потенциалом.
«Корреляция гелия с углями - обратная» (Лебедев), а нефти — прямая.
Эмпирические законы:
«Зако́н Архимеда — один из законов статики жидкостей (гидостатики) и газов (аэростатики): на тело, погружённое в жидкость или газ, действует выталкивающая сила, равная весу объёма жидкости или газа, вытесненного частью тела, погружённой в жидкость или газ. Закон открыт Архимедом в III веке до н. э.
Выталкивающая сила также называется архимедовой или гидростатической подъёмной силой.
Так как сила Архимеда обусловлена силой тяжести, то в невесомости она не действует.
В соответствии с законом Архимеда для выталкивающей силы выполняется.

FA  = ρgV 
 где:
ρ — плотность жидкости или газа, кг/м3;   
g — ускорение свободного падения м/сек2 ;
V — объему части тела, погружённой в жидкость или газ, м3;
FA — сила Архимеда, Н.
Закон Всемирного тяготения И. Ньютона:
F=G (m M/ R2 );
F-сила взаимодействия тел, М и m-массы взаимодействующих тел. Здесь G-гравитационная постоянная, равная примерно 6,6725×10-11 м³/(кг·с²).
при m1=m2=m имеем
G=Fr2/m2.
Из этой формулы видно, что гравитационная постоянная численно равна силе взаимного тяготения двух материальных точек, имеющих массы, равные единице массы, и находящихся друг от друга на расстоянии, равном единице длины. Числовое значение гравитационной постоянной устанавливают экспериментально. Впервые это сделал английский ученый Кэвендиш с помощью крутильного динамометра (крутильных весов).
В системе СИ гравитационная постоянная имеет значение
G = 6,67·10-11 Нм2/кг2. 
Следовательно, две материальные точки массой 1 кг каждая, находящиеся друг от друга на расстоянии 1 м, взаимно притягиваются гравитационной силой, равной 6,67·10-10 Н.
Изучая притяжение тел по закону всемирного тяготения, мы встречаемся с гравитационным взаимодействием между телами. Это взаимодействие является одним из видов фундаментальных взаимодействий, существующих в природе. Оно осуществляется на расстоянии без непосредственного контакта между взаимодействующими телами. Гравитационное взаимодействие между телами, описываемое законом всемирного тяготения, осуществляется посредством гравитационного поля (поля тяготения). В каждой точке поля тяготения на помещенное туда тело действует сила тяготения, пропорциональная массе этого тела. Сила тяготения не зависит от среды, в которой находятся тела.
Поле тяготения обладает специфическим свойством, состоящим в том, что при переносе тела массой m из одной точки поля тяготения в другую работа силы тяготения не зависит от траектории движения тела, а зависит только от положения в этом поле начальной и конечной точек перемещения тела. Силы, обладающие подобным свойством, называют консервативными, а поле таких сил - потенциальным. Следовательно, поле тяготения является потенциальным полем, а сила тяготения - консервативной силой.
Расчет показывает, что работа силы тяготения (А) в поле тяготения Земли определяется по формуле:
A=GMm(1/r1-1/r2),
где, m - масса тела; M - масса Земли; r1 и r2 -расстояния от центра Земли до начальной и конечной точек перемещения тела.
Первый закон И. Ньютона:
Существуют такие системы отсчета, называемые инерциальными относительно которых материальная точка при отсутствии внешних воздействий, сохраняет величину и направление своей скорости неограниченно долго.
Закон верен также в ситуации, когда внешние воздействия присутствуют, но взаимно компенсируются (это следует из 2-го закона Ньютона, так как скомпенсированные силы сообщают телу нулевое суммарное ускорение).

Сила тяжести направлена к центру системы Земли, в язи с чем она приобрела форму шара, при этом, легко летучие и легко плавкие элементы мигрировали к поверхности планеты.
Осадочный слой является производным разложения алюмосиликатов, - изверженных пород, с которыми связывается синтез нефти и сопровождающих ее газов, т.е., нефть, - минерал абиогенного происхождения.
«Работы М.В. Петровского, А. Кайе, П. Трикара, показали, что «тектонические структурные формы, образующиеся в земной коре, отображаются в виде определенных форм рельефа. Эпейрогенические процессы выразились в периодической деформации, которые возникают при прохождении волны, генерируемой в недрах Земли. Колебания разных порядков, возникающие в Земле, установлены путём точных инструментальных измерений. Суммирование колебаний приводит к возникновению явления резонанса» [5].
По В.В. Богацкому, 1986: «Зоны повышенной деформации разделяют относительно спокойные области. Они же являются коллекторами магмы, флюидов, гидротермальных растворов. Размер зон повышенной деформации очень различен, а внутри каждой зоны повышенной деформации могут быть выделены зоны более низкого порядка, разделенные относительно спокойными участками. Учитывая такую многостепенность деформированных зон, можно сделать единой закономерностью все тектонические взаимоотношения - от планетарных до локальных. Геологическая закономерность, которая здесь сформулирована, есть отражение двух физических законов:
1. при любой деформации твердого и вязкого тела возникает разделение его на зоны, в которых сосредотачиваются преимущественно деформации, и на разделяющие эти зоны слабо деформированные блоки, причем в таких зонах и блоках могут быть отдельные зоны и блоки низшего порядка. Самым низшим порядком зон повышенной деформации являются некоторые из решеток кристаллов. Верхний порядок зависит от размеров деформируемого тела. В ходе деформации возникают новые зоны, а старые упрочняются, но с возрастанием деформаций они могут снова оживать.
2. Зоны повышенной деформации отличаются повышенной степенью проницаемости для магмы, флюидов, газов, гидротерм, волн напряжения».
Связующим звеном геопроцессов, является волна энергии.
Е = mc2
где, E - энергия системы, m - её масса, c-скорость света.
Энергия: (Е), единицы измерения, система СИ-(Дж), система СГС — (эрг).
E=mc2 — формула А. Эйнштейна, указывает на эквивалентность массы вещество и энергии.
Теорема доказанная И. Р. Пригожиным (1947), термодинамики неравновесных процессов:
«при внешних условиях, препятствующих достижению системой равновесного состояния, стационарное состояние системы соответствует минимальному производству энтропии». «Между главными сейсмическими рубежами и рубежами минеральных преобразований, есть хорошее согласование (корреляция), на глубинах:
410, 520, 670, 840, 1700, 2000, 2200-2300 км) [10].
1. На рубеже 670 км, шпинелеподобный рингвудит трансформируется в ассоциацию:
железо - магниевого перовскита и магнезиовюстита.
2. На рубеже 850-900 км, пироп (магниево-алюминиевый силикат), преобразуется в ромбический перовскит (железо-магниевый силикат) и твердый раствор корунд-ильменита.
3. На рубеже 1700 км. происходит изменение свойств различных кристаллов.
4. На глубине 2000 км, фиксируется образование плотных модификаций кремнезема и начинаются структурные изменения вюстита.
5. На глубине 2200-2300 км, происходит структурная трансформация корунда» [Ю.М. Пущаровский]. «Одновременное проявление (по В.В. Белоусову, 1975), на поверхности материков различных эндогенных режимов, «указывает на гетерогенность теплового поля Земли: в одно и то же время тепловые потоки в разных местах разнятся по своей интенсивности, следовательно, тепловые потоки меняют свою интенсивность как в пространстве, так и во времени».
Системы глубинных разломов контролируют миграцию вещества в системе Земли, расположение источников энергии и формирование архитектуры тектоносферы.
Атомы углерода отличаются от атомов других элементов тем, что способны образовывать устойчивые химические связи друг с другом. Они могут связываться в цепи разной длины. Цепи бывают линейные и разветвлённые. Атомы углерода соединяются также в циклы разной величины.

С разделением геологического пространства зоной интенсивной степени проницаемости, обладающей высоким энергетическим потенциалом, связывается формирование системы: сводовое поднятие - зона Беньофа - океаническая впадина.
Разделенные области обладают не только различными энергетическими потенциалами, но и разной степенью проницаемости тектоносферы, что повлияло на формирование гранито-метаморфического слоя системы Земли. Волна энергии исходящая из области ядра, также способствует процессу расширения системы Земли. Системы глубинных разломов контролируют миграцию вещества в системе Земли, расположение источников энергии и формирование архитектуры тектоносферы.

На Земле существует более чем 40 000 нефтяных и газовых месторождений мира всех размеров. Из этих месторождений 94 процента  сосредоточены менее чем в 1500 гигантских и крупных природных скоплениях происхождение которых практически одинаково.

[Устьянцев Валерий Николаевич]

Список литературы

1. Вернадский В.И.. Очерки геохимии. Государственное-научно-техническое горно-геолого-нефтяное Издательство. Москва Ленинград Грозный Новосибирск 1934.
2. Геология, геофизика и разработка нефтяных и газовых месторождений. Н.Л. Киселева. Сводный стратиграфический разрез нефтегазоматеринских толщ мира. 2017.
3. Недропользование XXI века. 2117, № 3, В.Н. Устьянцев. О геотектомагматическом факторе генерации минерального сырья. Волновой механизм структурно-вещественного преобразования системы Земли. с. 116.
4. Попов В.И. Минерально-сырьевые ресурсы Узбекистана АН Узбекистана Издательство ФАН», Ташкент 1976.
5. Устьянцев В.Н. Энергетика, дегазация автоколебательной системы Земли. О едином волновом механизме структурообразования и генерации минералогических ассоциаций в блоках земной коры. ISBN: 978-5-02-040199-0, Москва, Издательство Наука, 2019.
6. Никольский Б.П. Справочник химика 21 века, «Абиогенные соединения».
7. Устьянцев В.Н. Происхождение первичных углеводородов и нефти. GlobeEdit ISBN: 978-620-0-61141-3.
8. Ахмеджанов М.А., Борисов О.М. Тектоника до мезозойских образований срединного и южного Тянь-Шаня. – Т.; «Фан», 1977.
9. Белоусов В.В., Основы геотектоники. – М.; «Недра», 1975.
10. Богацкий В.В. Механизм формирования структур рудных полей. – М.; Недра, 1986.
11. Крейтер В.М. Структуры рудных полей и месторождений. – М.; Госгеолтехиздат, 1956.
12. Лукьянов А.В. Проблемы физики тектонических процессов. – М.; Наука, 1985.
13. Якубов Д.Х., Ахмеджанов М.А., Борисов О.М. Региональные разломы Срединного и Южного Тянь-Шаня. – Т.; «Фан», 1976.
14. Резвой Д.П. Тектоника восточной части Туркестано-Алайской системы. Львов, Изд-во Львовского университета, 1959.
15. Покровский А.В. О краевом глубинном разломе Юго-Западного Гиссара. (Южный Тянь-Шань), «Узбекский геол. Ж-л», 1963, № 6.
16. Скарятин В.Д. Об изучении разрывной тектоники по комплексу разнообразных космоснимков Земли (метод многоступенчатой генерализации), «Изд. выс. уч. зав.», геол. и разит. 1973, № 7.
17. Суворов А.И. Основные типы крупных разломов Казахстана и Средней Азии. В кн. «Глубинные разломы», М., «Ндра», 1964.
18. Суворов А.И. Закономерности строения и формирования глубинных разломов. Труды ГИН,вып. 179, М., «Наука», 1968.
19. Суворов А.И. Глубинные разломы платформ и геосинклиналей. М., «Недра», 1973.
20. Наука и жизнь, № 1, январь, 1999, А. Портнов. Алмазы - "сажа" мантии.
21. Петров О.В. Тектоническая карта Арктики. Санкт-Петербург, ВСЕГЕИ, 219.
22. Устьянцев В.Н. Разломы земной коры и формирование месторождений минерального сырья. LAP LAMBERT Academic Publishing, ISBN 978-620-2-923-03-3, 2020.
23. Устьянцев В.Н. Энергетика, матрица автоколебательной системы Земли. LAP LAMBERT Academic Publishing, ISBN 978-620-2-79742-9? 2020.
24. Пущаровский Ю.М. Тектоносфера Земли-новое видение Геологический институт РАН (ГИНРАН), МГУ сайт «Все о геологии» 2007.
25.. Устьянцев В.Н. О едином механизме структурообразования М., МГУ, сайт «Все о геологии», 2007.
26. Муратов М.В. Происхождение материков и океанических впадин. И., «Наука», Москва, 1975.
27. Устьянцев В.Н. Матрица автоколебательной системы Земли и происхождение нефти Год: 2021 Издательство: ФГУП «Издательство «Наука», Объем страниц: 375, ISBN: 978-5-02-040821-0.
28. Якимчук Н.А., Корчагин И.Н. Особенности глубинного строения крупныных зон водородной дегазации в различных регионах земного шара по результатам частотно-резонансной обработки спутниковых снимков и фотоснимков, 2021, Киев.
      29. Маляров В.В. Основы теории атомного ядра. — : Физматлит, 1959. — 472 с. — 18 000 экз.
      30. Яворский Б.М., Детлаф А.А., Лебедев А.К. Справочник по физике. — : «ОНИКС», «Мир и Образование», 2006. — 1056 с. — 7000 экз. 
    • 31. Климов А. Н. Ядерная физика и ядерные реакторы. — Москва: Энергоатомиздат, 1985. — С. 352.
      32. Бартоломей Г.Г., Байбаков В.Д., Алхутов М.С., Бать Г.А. Основы теории и методы расчёта ядерных энергетических реакторов. — Москва: Энергоатомиздат, 1982. — С. 512.
      33. Гуди Р., Уолкер Дж., Атмосферы, пер. с англ., М., 1975; Солнечная система, пер. с англ., М., 1978; 34. Мороз В. И., Физика планеты Марс, М., 1978; Юпитер, пер. с англ., т. 1-3, М., 1978-79;
      35. Жарков, Внутреннее строение Земли и планет, 2 изд., М., 1983.
36. Устьянцев В.Н. Энергетика, дегазация планет Солнечной системы Планеты и Солнце как стационарные энергетические центры. Благородные газы, тяжелые элементы и водород как показатели происхождения углеводородов.
ISBN 978-5-00227-081-1. 

[Устьянцев Валерий Николаевич]

УДК 551.24
ISBN 978-5-00227-157-3

В.Н. Устьянцев
       Энергия синтеза минерального сырья и ст руктурно-вещественное преобразование системы Земли

(сокращено выше изложенное)

[Устьянцев Валерий Николаевич]

«Молекул, содержащих благородные газы, не должно существовать. По определению, эти химические элементы – гелий, неон, аргон, криптон, ксенон и радон – являются “чуждыми” периодической таблицы Менделеева, ютясь в крайнем правом столбце и отказываясь создавать молекулы. Действительно, на Земле никто никогда не видел молекул благородных газов естественного происхождения. Однако в начале этого десятилетия астрономы случайно обнаружили один из этих “отчужденных” элементов в молекулах в космосе.
Затем, в 2019-м году, после трёх десятилетий поисков, наблюдатели сообщили об обнаружении молекулы благородного газа второго типа, которая первой образовалась после рождения Вселенной в результате Большого взрыва. Эта недавно обнаруженная молекула даёт представление о химии ранней Вселенной до того, как начали сиять какие-либо звезды или образовываться галактики. Открытие может даже помочь астрономам понять, как возникли первые звёзды. Большинство химических элементов легко делятся электронами с другими элементами для образования молекул. Но благородные газы обычно этого не делают. «Благородные газы в некотором смысле счастливы быть в том состоянии, в котором они находятся», – говорит Петер Шильке, астрофизик из Кёльнского университета в Германии. Всё потому, что внешняя оболочка атома благородного газа уже заполнена электронами – поэтому он обычно не обменивается ими, чтобы связываться с другими атомами и образовывать молекулы. По крайней мере, не здесь, на Земле. Оглядываясь назад, можно сказать, что космос – идеальное место для поиска молекул благородных газов, потому что этих газов в космосе много. Гелий является вторым по распространенности элементом во Вселенной после водорода, а неон занимает пятое или шестое место. В межзвёздном пространстве, где правят экстремальные температуры и давления, благородные газы делают то, чего они никогда бы не сделали на Земле. В том числе и формируют молекулы. Эти экзотические молекулы не только дают представление о раннем этапе развития Вселенной, но и рассказывают учёным о текущих условиях в пространстве между звездами – газах, составляющих межзвёздную среду – что представляет большой интерес для астрономов. «Межзвёздная среда – это место, где рождаются звезды и планетные системы», – говорит Мэривон Герин. На протяжении десятилетий астрономы, в основном, изучали одну молекулу благородного газа: гидрид гелия, или HeH+, состоящий из двух наиболее распространенных элементов во Вселенной, и поэтому являющийся хорошим выбором для поиска его существования в космосе. Хотя встречающийся в природе гидрид гелия никогда не был обнаружен на Земле, учёным удалось соединить два атома вместе в лаборатории почти столетие назад. Казалось, что эта комбинация будет найдена астрономами с наибольшей вероятностью. Но вместо этого их застала врасплох еще более странная молекула.
Первая молекула Вселенной.
Даже после открытия межзвёздного аргония астрономы продолжали поиски простейшей молекулы благородного газа, гидрида гелия, которую теоретики предсказывали несколько десятилетий назад. «Это первая химическая связь, которая образовалась во Вселенной», – говорит астрофизик Стивен Лепп из Университета Невады в Лас-Вегасе.
Молекула возникла потому, что водород и гелий были двумя главными элементами, возникшими в результате Большого взрыва. Вначале Вселенная была настолько горячей, что любые электроны, которые удалось захватить любому элементу, немедленно были бы унесены высокоэнергетическим излучением, генерируемым сильным жаром. Но по мере расширения космоса Вселенная остывала, и примерно через 100 000 лет после Большого взрыва каждое ядро гелия захватило два электрона и стало нейтральным. Соедините H+ и He вместе, и вы получите первую молекулу во Вселенной, HeH+» (К. Кроселл, 2021).

[Устьянцев Валерий Николаевич]

В.А. Ермаков отмечает, что «земная кора магматического происхождения, сформированная к середине протерозоя, - наглядное свидетельство огромной потери тепла, легколетучих и легкоплавких компонентов протомантии. К концу периода (4,4 — 1,6 млр. лет) было образовано 85-95% континентальной коры.
С.П. Максимов, 1977, показал связь тектонических циклов и процессом накопления нефти и газа - тектоническая цикличность оказывает влияние на миграцию УВ. Тектоническая обстановка является фактором контролирующим пути направления и скорость миграции УВ.
«Повсеместное присутствие избыточного гелия-3 в мантийных породах доказывает, что Земные недра все еще дегазируют первичные летучие элементы» .(Буйкин А.И., 2005).
«Одновременное проявление (по В.В. Белоусову, 1975), на поверхности материков различных эндогенных режимов, «указывает на гетерогенность теплового поля Земли: в одно и то же время тепловые потоки в разных местах разнятся по своей интенсивности, следовательно, тепловые потоки меняют свою интенсивность как в пространстве, так и во времени».
Несмотря на то, что нефть залегает в различных геологических условиях, элементный состав её колеблется в узких пределах, что указывает на единый мантийный источник ее образования. Этот факт указывает на единый источник энергии, - стационарный энергетический центр  первого рода (СЭЦ), который отвестсвеннен за синтез минерального сырья. Из области ядра, исходит волна энергии, под воздействием которой вещество и его структура, подвергается преобразованию на атомарном уровне.
В Солнечной планетарной системе отмечается закономерность: с удалением от Солнца, уменьшается количество тяжелых элементов, а количество легких элементов (водород, гелий, углеводород, вода и др.), увеличивается.
«Вариации изотопного состава благородных газов связаны с процессами, контролирующими  распределение калия, урана и тория - на сегодняшний день выпоняют роль главных тепло генерирующих нуклидов на Земле.
Сила тяжести направлена к центру системы, в связи с чем планета приобрела шарообразную форму, при этом, первичные абиогенные нефти и УВ, легкоплавкие, легко летучие элемент и их соединения были вытеснены в земную кору магматического происхождения. Область ядра менее дегеазирована.
Подъемная (выталкивающая) сила Архимеда. «Плотность газовой смеси (водород-метан, пары нефти) даже при давлении мантии будет меньше плотности воды. А вот плотность самой мантии превышает плотность воды более чем в три раза. Значит, подъемная сила газовой смеси объемом в 1 кубический километр составит 2,5 миллиарда тонн  И к тому же этот газ раскален до 600-800гр. С» (Портнов, 1999).
Факты указывают на мантийное происхождение углеводородов.