Grundlagen der Naturwissenschaften und Kosmologie

Grundlagen: Wissenschaft und Technologie

• Wissenschaft

  Ein Wissenskorpus, der durch Beobachtung und Überlegung gewonnen wird, woraus allgemeine Prinzipien und Gesetze abgeleitet werden.

• Technologie

  Eine Reihe von Fähigkeiten, um Objekte und Maschinen zu bauen, die Umwelt anzupassen und unsere Bedürfnisse zu erfüllen.

Anwendung der Wissenschaft

Die Geschichte der Wissenschaft zeigt Beispiele für Anwendungen, die tragisch oder schädlich für den Menschen sein können. Techniken der Kriegsführung, biologische Waffen, Atomkraft, Pestizide, Arzneimittel und das Klonen von Menschen sind schädlich für Menschen und Lebewesen. Dies kann nur durch eine andere Wissenschaft gelöst werden, die die Methoden, Systeme und Werte der Wissenschaft, die sie geschaffen hat, hinterfragt.

Das Universum und Himmelskörper

Das Universum

Das Universum umfasst alles, was existiert, existierte und existieren wird, unabhängig von Ort und Bedingung. Es besteht aus Materie und Energie der kosmischen Leere. Es gibt auch interstellare Materie, Sterne und Planeten.

Galaxien

Organisatorische Einheit des Universums.

Die Milchstraße

Sie gehört zum Galaxienhaufen, der als die Lokale Gruppe bekannt ist, welche wiederum dem Virgo-Superhaufen angehört. Ihre Länge beträgt 100.000 Lichtjahre.

Nebel

Große Massen aus Gas und Staub. Sie sind Sternentstehungsgebiete (z. B. der Pferdekopfnebel, der Adlernebel und der Uhrennebel).

Sterne

Große Gasmassen bei sehr hohen Temperaturen, die Energie in Form von Strahlung aller Art abstrahlen. Der Brennstoff ist Wasserstoff, der durch Kernfusionsreaktionen von Atomen umgewandelt wird. Sie setzen Energie in Form vieler verschiedener Arten von Reaktionen frei.

Asteroiden

Felsige Körper, die kleiner als ein Planet sind und die Sonne in einer Umlaufbahn innerhalb der Neptunbahn umkreisen.

Meteore (Sternschnuppen)

Lichtphänomen, das auftritt, wenn ein Stück außerirdischer Materie in die Erdatmosphäre eintritt und zerfällt.

Kometen

Himmelskörper aus Eis und Gestein, die die Sonne auf stark elliptischen Bahnen umkreisen.

Kosmologische Theorien

Die Urknalltheorie (Big Bang Theory)

Sie versucht zu beantworten, wie das Universum entstand. Sie gilt derzeit als eine der wichtigsten Theorien. Sie wurde 1927 vom Astronomen Lemaître vorgeschlagen und besagt, dass das Universum durch eine gewaltige Explosion, den Urknall, entstanden ist.

Der Ursprung des Sonnensystems

Jede Theorie über die Entstehung des Sonnensystems muss folgende Fakten erklären:

• Die Sonne und die Planeten kreisen in die gleiche Richtung.
• Die Planeten bewegen sich auf nahezu kreisförmigen Bahnen, die in derselben Ebene liegen.
• Die Rotation der meisten Planeten erfolgt in die gleiche Richtung wie die Translation (Umlauf).
• Die Planeten nahe der Sonne sind klein und dicht. Die äußeren Planeten sind groß und leicht.
• Alle Himmelskörper weisen große Einschläge auf.

Planetesimale Theorie

Diese Theorie wurde zwischen 1944 und 1950 entwickelt. Sie besagt, dass das Sonnensystem vor etwa 4,5 Milliarden Jahren aus Gas und Staub in einem Nebel innerhalb der Milchstraße entstanden ist.

Geologie und Seismologie

Seismische Wellen

• P-Wellen (Primärwellen)

  Sie komprimieren und dehnen das Material in die gleiche Richtung wie die Ausbreitung. Sie bewegen sich mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von 5,5 bis 13,5 km/s.

• S-Wellen (Sekundärwellen)

  Sie verformen die Materialpartikel quer, sodass sie in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung schwingen. Ihre Geschwindigkeit beträgt etwa 4 bis 8 km/s.

• Oberflächenwellen

  Sie sind die langsamsten. Sie entstehen, wenn die anderen seismischen Wellen die Oberfläche erreichen, und werden ausschließlich entlang dieser übertragen, was zu Katastrophen führt. Sie dringen nicht in das Erdinnere ein.

Diskontinuitäten (Bruchstellen)

Sie zeigen abrupte Veränderungen an, wenn die seismische Welle in eine neue Materialart oder in Material mit einem anderen Viskositätszustand eintritt. Diese Diskontinuitäten weisen darauf hin, dass die Erde eine mehrschichtige Struktur hat. Die drei großen Erdschichten sind der Kern, der Mantel und die Kruste.

Plattentektonik

Früher wurden geologische Phänomene auf der Erde isoliert interpretiert: Man betrachtete den Ursprung der Berge getrennt von der Entstehung von Vulkanen und Erdbeben oder von mineralischen Ablagerungen. Um 1960 begann man, die Beziehungen zwischen diesen Aspekten zu erkennen. Daraufhin begann die Entwicklung der Plattentektonik, und es wurden Beweise zu ihrer Unterstützung erbracht.