Распространённость элементов. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Распространённость элементов - относительное содержание элементов в космич. веществе. Часто под Р. э. подразумевают распространённость не только хим. элементов, но также и их изотопов по отдельности, т. е. более общее понятие - распространённость нуклидов (РН). Среднюю РН определяют по совокупности данных геохимии, космохимии и астрофизики тремя осн. методами: исследованием состава образцов земного, метеоритного и лунного вещества; изучением спектров эл--магн. излучения Солнца, звёзд и межзвёздной среды; определением содержания нуклидов в солнечных и галактич. космических лучах.

Рис. 1. Относительная распространённость нуклидов lgN (N - число атомов, IgN_Si = 6) в зависимости от атомной массы А (по А. Камерону). Изотопы одного и того же элемента (вплоть до Ge) соединены прямыми линиями. Символы указывают основные процессы синтеза нуклидов: D - взрывное горение С, О и Si, О - медленный захват нейтронов (s-процесс), + - быстрый захват нейтронов (r-процесс),

- сравнимый вклад s- и r-процессов, 0 - ядерное статистическое равновесие (е-процесс). Нуклиды, образующиеся в других процессах, отмечены точками. Штриховой линией соединены обойдённые ядра.

Изотопный состав вещества достаточно хорошо изучен только для Солнечной системы. В Солнце заключена б. ч. массы Солнечной системы. Однако спектральный анализ содержания элементов и нуклидов в солнечной атмосфере не обладает столь большой точностью, как хим., радиохим. и масс-спектроскопич. анализы состава метеоритного и планетного твёрдых веществ. Поэтому содержание нуклидов в метеоритах рассматривается в качестве стандарта при систематизации распространённости большинства элементов.

На рис. 1 в логарифмич. шкале показана РН в Солнечной системе, нормированная на содержание кремния. Приведённые данные получены в осн. из анализа состава метеоритов. Систематизация этих данных выполнена А. Камероном (A. Cameron) в 1982 (см. также табл.). Наиб. распространённость имеет водород (¹Н), примерно на порядок меньше - гелий (⁴Не). Т. к. распространённость этих элементов вследствие их летучести на Земле, Луне и метеоритах мала, их действит. содержание в природе оценивают с привлечением косвенных данных: анализа внутр. строения звёзд и состава вещества межзвёздной среды, а также выводов космологии. Водород и гелий имеют в осн. первичное, космологич. происхождение (см. Горячей Вселенной теория ).Низкое содержание дейтерия и изотопов Li, Be, В объясняется тем, что эти нуклиды при звёздных темп-pax легко вступают в разл. ядерные реакции.

РН в ср. быстро падает с увеличением массового числа, обнаруживая максимумы для групп С, N, О и Fe ("железный пик") и затем неск. двойных пиков, соответствующих элементам Кг и Sr, Хе и Ва, Pt и Pb , к-рые имеют устойчивые изотопы с магич. числами нейтронов 50, 82, 126 (см. Магические ядра)либо получаются при бета-распаде ядер с такими нейтронными числами.

На рис. 2 та же кривая РН приведена в более компактном виде, без разделения изотопов по процессам их образования. Эта т. н. стандартная кривая РН в Солнечной системе, построенная согласно данным А. Камерона, чётко обнаруживает указанные выше максимумы и является гл. наблюдат. основой теории нуклеосинтеза в природе. Согласно этой теории, осн. процессы образования ядер в природе включают космологич. нуклеосинтез в горячей Вселенной, приводящий к образованию гелия, термоядерное горение лёгких элементов от водорода до кремния в недрах звёзд, синтезирующее элементы "железного пика", а также процессы медленного и быстрого захвата нейтронов ядрами с образованием тяжёлых нуклидов вплоть до изотопов висмута и урана. Особый интерес в теории нуклеосинтеза представляет происхождение т. н. обойдённых ядер. Это изотопы Se, Mo, Cd, La, Dy и др. элементов, к-рые оказываются в стороне от путей нейтронного захвата. Распространённость обойдённых нуклидов примерно на два порядка меньше распространённости ядер, образующихся в процессах нейтронного захвата. Синтез обойдённых ядер объясняют обычно ядерными реакциями с участием протонов (р, у), (r, h) или слабыми взаимодействиями с участием нейтрино, возникающими при взрыве сверхновой. Не исключён также вклад в механизм их синтеза тройного деления ядер с вылетом обогащённых нейтронами лёгких за-ряж. частиц.

Рис. 2. Стандартная кривая распространённости нуклидов.

Несмотря на то, что состав большинства звёзд, галактик и межзвёздной среды в осн. следует стандартной кривой РН, существуют отклонения от неё, вызванные разл. физ. причинами. Старые звёзды, принадлежащие гало Галактики и шаровым звёздным скоплениям, содержат тяжёлых элементов в 10-10³ раз меньше, чем Солнечная система. Это связано с хим. эволюцией галактик. Нек-рые группы звёзд содержат тяжёлые элементы в пропорциях, существенно отличающихся от стандартных распространённостей, таковы, напр., т. н. суперметаллич. звёзды (бариевые, CNO и др.). Существуют также обогащённые и обеднённые гелием звёзды, звёзды с низким содержанием Са. Звёзды с аномальным хим. составом составляют примерно 10% всех звёзд, находящихся вблизи гл. последовательности (см. Герцшпрунга - Ресселла диаграмма)и имеющих температуру поверхности от 8000 до 20 000 К (см. Химически пекулярные звёзды).

Появились свидетельства в пользу того, что изотопный состав Солнечной системы также не является столь однородным, как казалось раньше. Открыты аномалии (большинство из них на уровне долей процента) в рас-пространённостях изотопов кислорода, неона, магния. Всё это указывает на многообразие процессов, сформировавших вещество звёзд, галактик и Солнечной системы.

Литература по распространённости элементов

Знаете ли Вы, что, когда некоторые исследователи, пытающиеся примирить релятивизм и эфирную физику, говорят, например, о том, что космос состоит на 70% из "физического вакуума", а на 30% - из вещества и поля, то они впадают в фундаментальное логическое противоречие. Это противоречие заключается в следующем.

Вещество и поле не есть что-то отдельное от эфира, также как и человеческое тело не есть что-то отдельное от атомов и молекул его составляющих. Оно и есть эти атомы и молекулы, собранные в определенном порядке. Также и вещество не есть что-то отдельное от элементарных частиц, а оно состоит из них как базовой материи. Также и элементарные частицы состоят из частиц эфира как базовой материи нижнего уровня. Таким образом, всё, что есть во вселенной - это есть эфир. Эфира 100%. Из него состоят элементарные частицы, а из них всё остальное. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

Распространённость некоторых нуклидов в Солнечной системе
(по А. Камерону, 1982)
Нуклид	Содержание в природной смеси изо- топов, %	Распространённость по числу ато- мов (N_Si = 10⁶)	Нуклид	Содержание в природной смеси изо- топов, %	Распространённость по числу ато- мов (N_Si = 10⁶)
¹H	99,985	2,66·10¹⁰	⁸⁸Sr	82,56	18,9
²H	0,015	4,40·10⁵	⁹³Nb	100	0,9
³H	1,38·10^-4	3,2·10⁵	¹⁰⁷Ag	51,35	0,236
⁴H	~100	1,8·10⁹	¹⁰⁹Ag	48,65	0,224
⁶Li	7,42	4,45	¹¹⁸Sn	24,03	0,889
⁷Li	92,58	55,55	¹²⁰Sn	32,85	1,22
⁹Be	100	1,2	¹²⁷I	100	1,27
¹¹В	80,36	7,2	¹²⁹Xe	27,5	1 ,61
¹²С	98,89	1,11·10⁷	¹³⁸Ba	71,66	3,44
¹⁴N	99,634	2,31·10⁶	¹⁵²Sm	26,7	0,0641
¹⁶O	99,759	1,84·10⁷	¹⁵⁹Tb	100	0,076
²⁰Ne	88,89	2,31·10⁶	¹⁵⁶Dy	0,0524	1,93·10^-4
²³Na	100	6,0·10⁴	¹⁶⁴Dy	28,18	0,104
²⁴Mg	78,70	8,34·10⁵	¹⁸⁰Ta	0,0123	2,46·10^-6
²⁷Al	100	8,5·10⁴	¹⁸¹Та	99,9877	0,020
²⁸Si	92,21	9,22·10⁵	¹⁸⁶Os	1,29	0,0089
³²S	95,0	4,75·10⁵	¹⁹²Os	41,0	0,283
³⁶Ar	84,2	8,93·10⁴	¹⁹⁵Pt	33,8	0,477
⁴⁰Ca	96,97	6,06·10⁴	¹⁹⁷Au	100	0,21
⁵²Cr	83,7	1,06·10⁴	²⁰⁸Pb	58,55	1,522
⁵⁴Fe	91,66	8,25·10⁵	²⁰⁵Bi	100	0,14
⁵⁸Ni	67,88	3,24·10⁴	²³²Th	100	0,045
⁷⁵As	100	6,2	²³⁵U	0,720	0,0064
⁸⁴Kr	56,90	23,5	²³⁸U	99,2745	0,0203