Grundlagen der Informatik und Naturwissenschaften

Computerhardware und ihre Funktionen

Der Mikroprozessor liest die Daten, führt Anweisungen aus und schreibt Ergebnisse. Das ist seine Funktion. Er wird von Kühlkörpern gekühlt.

Der RAM ist eine Reihe von Schaltungen und ein Ort zum Schreiben, Ändern und Löschen von Daten, Anweisungen sowie Ergebnissen. Er befindet sich auf der Hauptplatine des Mikroprozessors. Er schreibt und liest, aber die Speicherung ist vorübergehend, da der RAM beim Herunterfahren geleert wird. Er dient als Speicher für Daten und Instruktionen.

Die Grafikkarte wandelt digitale Signale in Pixel um.

Die Soundkarte wandelt digitale Signale in Töne um.

Die Anschlüsse dienen zum Anschluss von Peripheriegeräten (einschließlich anderer Computer) an einen Computer.

Ein Peripheriegerät ist jedes Gerät, das eine bestimmte Funktion ausführt und über die Anschlüsse (Ports) mit dem Computer verbunden ist.

Speichergeräte speichern Daten dauerhaft.

Das Motherboard verbindet und reguliert die Komponenten. Das ist seine Funktion. Es umfasst das BIOS, den Bus, den Chipsatz, das Netzteil und die Batterie.

Netzwerke und Kommunikation

Das Internet (Netzwerk) ist ein System, das eine Verbindung zwischen Computern ermöglicht. Es ist ein dezentrales Computernetzwerk.

IP-Adressen identifizieren Computer, die mit dem Internet verbunden sind. Dies sind Listen von Zahlen, die Internet-Service-Provider bereitstellen, aber man sieht sie oft als Computernamen (z. B. http://www.juntadenadalucia.es).

Kommunikationsprotokolle sind die Sprachen, in denen Computer kommunizieren. Die Protokolle sind TCP/IP. Ein sehr häufiges Protokoll ist HTTP, das beim Surfen verwendet wird.

Die Entstehung des Universums

Nach der Urknalltheorie (Big-Bang-Theorie) waren alle Energie, der Raum und die Zeit an einem einzigen Punkt von enormer Dichte und Temperatur konzentriert. Da dieser Zustand instabil war, kam es zur Expansion und Abkühlung, wodurch Materie (Atome) entstand. In einigen Bereichen sammelte sich Materie an, woraus erst Galaxien und dann Sterne entstanden.

Das Universum besteht aus Billionen von Sternhaufen, die wie folgt unterteilt werden können:

• Galaxien: Cluster von Sternen mit Planetensystemen.
• Nebel: Konzentrationen von Gas (hauptsächlich Wasserstoff und Helium) und Staub.
• Sternhaufen: Cluster von nahen Sternen, die unterteilt werden in:
  • Kugelsternhaufen: wenn sie sehr dicht sind.
  • Offene Sternhaufen: wenn sie nicht sehr dicht sind. Sie befinden sich innerhalb der Galaxien.

Mathematische Formeln

Formel 1 (Oberflächeninhalt einer Kugel): A = 4 × π × r²

Formel 2 (Volumen einer Kugel): V = 4/3 × π × r³

Die Schichten der Erde

Die Atmosphäre

Die Atmosphäre ist die gasförmige Schicht der Erde. Sie ist gewaltig, aber nur im unteren Teil, der Troposphäre, die der festen Erdoberfläche am nächsten ist, enthält sie die Luft, die wir zum Atmen und Leben benötigen. Sie schützt uns vor schädlicher Strahlung der Sonne. Diese Strahlung wird im äußeren Teil der Atmosphäre und in der Ozonschicht absorbiert. In der Troposphäre führen Temperatur- und Druckschwankungen zu verschiedenen Wetterlagen.

• Hochdruckgebiete: Gebiete mit hohem Druck, die mit gutem und stabilem Wetter verbunden sind.
• Tiefdruckgebiete (Stürme): Gebiete mit niedrigem Druck, die mit schlechtem und instabilem Wetter verbunden sind.

In Wetterkarten wird der Druck durch Isobaren dargestellt, also Linien, die Punkte gleichen Drucks verbinden.

Die Hydrosphäre

Die Hydrosphäre ist die flüssige Schicht der Erde. Sie nimmt den größten Teil der Erdoberfläche ein und umfasst das Wasser der Ozeane, Meere, Seen, Flüsse usw. Das Wasser wird ständig durch den Wasserkreislauf erneuert: Es verdunstet, steigt in die Atmosphäre auf, kühlt ab, kondensiert zu Wolken und fällt zurück auf die Oberfläche, um schließlich wieder die Meere und Ozeane zu erreichen.

Die Meere und Ozeane enthalten fast das gesamte Wasser der Hydrosphäre. Der Meeresboden hat ein sehr abwechslungsreiches Relief (Berge, Täler, Ebenen). In den Meeren und Ozeanen treten mehrere wichtige Phänomene auf:

• Meeresströmungen: Große Wasserbewegungen aufgrund von Dichte- und Temperaturunterschieden. Sie helfen, die globalen Temperaturen zu stabilisieren.
• Gezeiten: Entstehen durch die Anziehungskraft von Sonne und Mond. Die Flut (Hochwasser) tritt bei Voll- und Neumond auf, die Ebbe (Niedrigwasser) in den Viertelphasen.
• Wellen: Kreisförmige Bewegungen des Wassers. An der Küste bricht die Welle und erodiert die Klippen oder gleitet über den Strand.

Die Geosphäre

Die Geosphäre ist der feste Teil der Erde. Wir erforschen das Innere durch indirekte Methoden wie das Verhalten seismischer Wellen bei Erdbeben (aufgezeichnet durch Seismographen) und das Studium von Meteoriten. Die Erde besteht aus folgenden Schichten:

• Erdkruste: oberflächlich, dünn, felsig, starr, mit niedriger Dichte.
• Mantel: reicht bis 3000 km Tiefe; felsig, nicht starr und dichter als die Kruste.
• Kern: von 3000 bis 6370 km; metallisch, sehr dicht, mit einer flüssigen äußeren Zone und einem festen inneren Kern.

Die Biosphäre

Die Biosphäre ist der lebende Teil der Erde. Wissenschaftler glauben, dass das Leben vor etwa 3 Milliarden Jahren in den Ozeanen entstand. Aus chemischen Reaktionen in einer energiereichen Umgebung entstanden erste Individuen (Protozellen), die in eine Membran eingeschlossen waren. Die ersten Individuen vermehrten sich asexuell durch einfache Teilung. Vor etwa 2 Milliarden Jahren entstand die sexuelle Fortpflanzung, was zu evolutionärem Fortschritt führte. Derzeit gibt es 5 Reiche der Lebewesen: Bakterien, Einzeller, Pilze, Pflanzen und Tiere.