Минерал — это вещество, которое входит в со­став земной коры и имеет неорганическую осно­ву.
Иногда нефть, уголь и известняк называют
минералами, но так как они произошли от расте­ний и животных, живших на Земле очень давно, то их нельзя отнести к минералам.
Минералы обычно делят на две группы: метал­лические и неметаллические. К металлическим относятся красный железняк (железо), медная ру­да, бокситы (алюминий). К неметаллическим — кварц, асбест, кальциты. Минералы обычно встре­чаются в виде кристаллов.
Минералы и скальные породы легко спутать, но между ними существует разница. Минерал имеет определенное строение. Его химический со­став постоянен независимо от места залегания. Минерал, обнаруженный в любой точке земного шара, будет иметь тот же блеск, твердость (проч­ность) и другие характеристики.
Скальные породы состоят из различных мине­ралов. Например, гранит состоит из кварца, поле­вого шпата, слюды и других минералов. Но гра­нит, найденный в одном месте, может содержать различные объемы этих минералов по сравнению с гранитом, добываемым в другом районе.
Минералы добывают в различных местах. Их можно обнаружить и в горных породах, в песках. Они имеют различную структуру. Многие мине­ралы превратились в кристаллы или затвердели много лет назад из горячей массы, называемой «магмой». Алмазы, слюда и полевой шпат — эти минералы образовались из магмы.
Некоторые минералы из-за своей красоты и редкости обладают высокой стоимостью. Их на­зывают «драгоценные камни». Среди них алмазы, гранаты, топазы и другие.
Другие минералы распространены повсемест­но. Наиболее известен кварц. Известно около 200 разновидностей кварца, который распространен практически во всех частях земного шара.

Нефть приносит огромную пользу человечест­ву. С ее помощью мы получаем свет, тепло, она приводит в движение автомобили, трактора, само­леты и корабли. Без нее все двигатели остановят­ся из-за трения.
Из нефти получают технический спирт, пара­фин, топливо, смазочные масла, технический жир, смолы, асфальт и другие продукты. Что та??ое нефть? Это слово пришло из латинского языка и означает «каменное масло». Как она появилась? Ученые считают, что она образовалась из расте­ний и животных, живших много лет назад в теп­лых водах океанов, покрывавших земную поверх­ность.
Отмирая, животные и растения скапливались на дне. Со временем их укрыли миллионы тонн песка и ила. Под давлением ил и песок преврати­лись в твердые породы. Остатки растений и живо­тных превратились в темную жидкость, собран­ную в порах породы. Перемещение земной коры превратило часть морского дна в сушу. Некоторое количество этой жидкости появилось на земной поверхности, где ее обнаружил человек.
Нефть используется человеком многие тысячи лет. В древности китайцы и египтяне использова­ли ее в качестве лекарства. Задолго до нашей эры в древней Индии нефть использовали для освеще­ния и в качестве топлива.
В древности нефть использовалась для факе­лов, добавлялась при изготовлении кирпича, ею обмазывали корзины и корабельные днища, чтобы они не пропускали воду. Американские индейцы также использовали нефть для различных целей. Когда в Америку прибыли первые белые поселен­цы, они переняли у индейцев способы использо­вания «каменного масла» при лечении некоторых заболеваний.
Нефть, добываемая из скважин, практически нигде не используется. Ее необходимо перерабо­тать. Этот процесс основан на том, что в состав нефти входят твердые, жидкие и газообразные ве­щества.
При нагревании происходит разделение нефти на составляющие ее компоненты, которые были соединены природой воедино. Это стало возмож­ным благодаря тому, что каждый компонент неф­ти кипит и испаряется при различной температу­ре. Вначале выделяется бензин, затем парафин, газ, масла и смазочные материалы

Уголь образовывался в различные периоды развития Земли. Самым длительным периодом, когда образовывался уголь, считается Пенсиль-ванский период, который начался примерно 250 000 000 лет назад и продолжался около 35 000 000 лет. Остальная часть угля сформиро­валась в период от одного до ста миллионов лет назад.
Что происходило в то время и как образовался уголь? Уголь располагается в земной коре в виде пластов длиной до нескольких километров и тол­щиной до трех метров между скальными порода­ми. Уголь представляет собой остатки древнейших деревьев и растений, которые росли в болотистых джунглях в теплом влажном климате сотни мил­лионов лет назад.
В таких болотах преобладали быстрорастущие тростники и папоротники гигантских размеров. Со временем они отмирали и падали в болото. Это спасало их от гниения. Бактерии перерабаты­вали некоторые части деревьев, превращая их в газ, который улетучивался. Оставалась черная масса, состоящая в основном из углерода. В даль­нейшем она превращалась в пласт угля.
Буйная растительность постепенно наращивала этот пласт до толщины в несколько метров. В конце концов этот процесс останавливался, когда данный участок покрывался водой. В результате пласты угля покрывались слоями донных отложе­ний и песка.
Со временем давление верхних слоев вытесня­ло жидкость, оставляя пастообразную массу, ко­торая, медленно застывая, превращалась в уголь. В некоторых местах этот процесс повторялся не­сколько раз. Образовавшийся слой осадков по­крывался водой, на этом месте заново образовы­валось болото. Опять появлялся слой раститель­ности, и снова он затоплялся. Таким образом создавались слои угля, разделенные между собой илом и песком, со временем затвердевшими.
Для превращения дерева в уголь требуются многие тысячи лет. Легко видеть подтверждение того, что уголь произошел от дерева. Изредка в угле находят хорошо сохранившиеся отпечатки папоротника, коры деревьев, а также окаменелые куски стволов и пни.

С самого рождения ты видел асфальт — бегал по асфальтовым тротуарам, катался на велосипеде и автомобиле по асфальтовым дорогам. А извест­но ли тебе, что асфальтом еще пользовались в древности? Благодаря своим водостойким свойст­вам асфальт был известен еще в Вавилоне под на­званием «смола», позже о нем узнали в древнем Риме, назвав его «битум». Они обмазывали резер­вуары и плавательные бассейны асфальтом, чтобы те не протекали.
Асфальт — это минеральное вещество темно-коричневого или черного цвета. В земле он нахо­дится в жидком и твердом виде. Он также входит в состав сырой нефти. При нагревании он размягчается, превращается затем в жидкость и снова застывает при охлаждении. В состав асфальта входят водород и углерод.
Существуют два вида асфальта — естественный и нефтяной. Естественный асфальт располагается в виде залежей у поверхности земли. Нефтяной асфальт добывают на современных нефтеперераба­тывающих заводах при переработке сырой нефти.
Естественный асфальт образовался из нефти, которая через песок и скальный грунт поднима­лась вверх. Чистый асфальт и битум задерживался в скалах.
На острове Тринидад существует самое боль­шое в мире озеро асфальта. Оно занимает около 40 гектаров и имеет глубину более 30 м. Когда в 1876 году улицы города Вашингтон — столицы США покрывали асфальтом, основная часть его была получена из Тринидада.
Для современных мостовых используют асфальто-цемент. Он скрепляет камень и песок, а также задерживает воду. Он пластичен и под большим весом прогибается, а не ломается. При строительстве взлетных полос используется особо прочный асфальт — ведь вес некоторых самолетов превышает 140 тонн. Такой же асфальт применя­ют и при сооружении автомобильных дорог, по которым ездят грузовики весом более 45 тонн

Под воздействием ветра, дождя, мороза горы разрушаются, превращаясь в маленькие камешки и частички; вот такие частички размером от 0,05 мм до 2,5 мм в диаметре и называются «песком».
Песок получается из маленьких частичек ми­нералов, входящих в состав горных пород, поэто­му в песке можно обнаружить различные минера­лы. В основном в песке находят кварц, так как он прочный и его много в природе. Иногда песок на 99% состоит из кварца. Из других минералов в песке имеется полевой шпат, кальциты, слюда, железная руда, а также в небольших количествах гранат, турмалин и топаз.
Песок образуется там, где горные породы под­вержены разрушению. Одним из основных мест, где происходит образование песка, является мор­ской берег. Воздействие волн на скалы, песка, приносимого ветром, на горные породы, и мор­ской воды на некоторые минералы — все это спо­собствует образованию песка.Песок с берега переносится ветром в глубь су­ши. Иногда перемещается столько песка, что це­лый лес может быть покрыт песчаными дюнами.
А что же песок в пустынях? В основном его сюда принес ветер. В некоторых случаях песок пустыни образовался в результате разрушения горных массивов. В некоторых случаях на месте пу­стыни в свое время находилось море, которое, от­ступив тысячи лет назад, оставило здесь песок.
Песок является очень полезным материалом. Очень много его используется в строительстве. В соединении с цементом и водой песок образует густую, липкую пасту — «раствор», который при застывании превращается в «бетон». Песок также применяют при изготовлении стекла, наждачной бумаги, в фильтрах при очистке воды.

Если бы поверхность нашей Земли не была бы покрыта почвой, человек не смог бы на ней су­ществовать. Без почвы не было бы растительно­сти, и человек и другие животные не смогли бы добыть себе пищу.
Почва — это легкий, порошкообразный по­кров, в котором произрастает растительность. В ее состав входят мелкие камни, остатки расти­тельности и животных организмов. Мелкие камни в свое время были большими скалами, остатки растений и животных принадлежали живым расте­ниям и живым существам.
Самые твердые скалы со временем разруша­ются. Постоянно происходит процесс «выветрива­ния» — разрушения скальных пород. Ледники при­носят массы горных пород, разрушая скалы и горы.
В сочетании с химическими элементами вода растворяет и вымывает некоторые виды горных пород. Смена температур способствует разруше­нию гор. От нагревания и охлаждения на поверх­ности скал образуются трещины. Туда попадает вода, которая при замерзании еще больше разру­шает горы. Даже корни растений разрушают ска­лы. В трещины в горных породах попадают семе­на деревьев, они дают побеги и своими корнями также содействуют разрушению горных пород. Довершает разрушительную работу ветер, кото­рый приносит песок.
Но это только начало образования почвы. Для образования настоящей почвы в песок или в мельчайшие частички скальных пород необходимо добавить «гумус». Гумус — это органическая мас­са, получаемая из растений и остатков животных.
В результате деятельности бактерий остатки почти всех растений и животных превращаются в почву. Бактерии разлагают их и повышают плодоро­дие почвы. Земляные черви и другие насекомые также обогащают почву. Самым плодородным яв­ляется верхний слой почвы, называемый «пахот­ный слой». В нем больше всего гумуса. Следую­щий за ним слой — подпочва, которая в основном состоит из остатков скальных пород. Еще ниже расположена коренная подстилающая порода.

Когда ученые пытаются найти жизнь на других планетах, они часто задают вопрос: «А есть ли там вода?» Как мы знаем, без воды жизнь суще­ствовать не может.
Вода — это жидкость без вкуса, запаха, цвета, которая входит в состав всех живых существ. Она имеется в почве и в воздухе.
Живые организмы потребляют только ту пи­щу, которая растворена в воде. Живые ткани в основном состоят из воды. Что входит в состав воды? Это простое соединение двух газов: очень легкого газа водорода и более тяжелого, активно­го газа кислорода.
При сгорании водорода в кислороде образует­ся вода. Но по своим характеристикам вода не похожа на составляющие ее элементы. Она обла­дает своими свойствами.
Вода имеет, как и многие другие вещества, три основных состояния: жидкое (ее обычное), твер­дое, называемое «лед», и газообразное, или «водя­ные пары». Состояние воды зависит от ее темпе­ратуры.
При 0° С вода из жидкого переходит в твердое состояние, или замерзает. При температуре 100° С вода из жидкого переходит в газообразное состояние. Такой переход из видимого в невиди­мое состояние называется «испарение».
Если принести в теплую комнату кусок льда, он начинает таять. Если в комнате достаточно тепло, лужица воды, оставшаяся ото льда, вскоре исчезнет. Жидкость превратилась в пары воды. При охлаждении вода увеличивается в объеме.
Вода в природе никогда не бывает чистой в прямом смысле этого понятия. Она содержит рас­творенные минеральные соли, газы, частицы мик­роорганизмов.

Часто нам приходится читать о чем-нибудь, без чего «человек не может жить». Но уж без че­го действительно не может жить человек, так это без кислорода. Без кислорода человек может вы­держать всего несколько минут.
Кислород — это химический элемент, самый распространенный во Вселенной. Почти половину земной коры составляет кислород, а в воздухе его более одной пятой всего объема. Попадая в лег­кие, он с помощью красных кровяных телец до­стигает всех клеток организма. В организме он сжигает пищу, вырабатывая тепло, необходимое для деятельности человека.
Кислород очень хорошо соединяется с другими элементами. Такая реакция называется «окисле­нием». При быстром окислении происходит горе­ние. Почти при любом окислении выделяется теп­ло. При горении тепло выделяется очень быстро, резко повышается температура, и появляется пла­мя.
Итак, с одной стороны, мы имеем дело с горе­нием — быстрым окислением, в результате кото­рого появляется огонь, а с другой — с окислени­ем, которое перерабатывает пищу в организме че­ловека и поддерживает процесс жизнеобеспече­ния. Мы встречаем медленное окисление повсю­ду. Ржавеет металл, высыхает краска, алкоголь превращается в уксус — все это окисление.
Воздух, которым мы дышим, — смесь азота и кислорода. Поэтому чистый кислород можно по­лучить из воздуха. Воздух охлаждают до очень низких температур, при которых он становится жидким. Это температура ниже минус 180° С. Когда температура жидкого воздуха начинает не­много повышаться, воздух начинает кипеть. Вна­чале испаряется азот, а кислород остается. Было спасено много жизней больных со слабыми легки­ми, когда им давали для дыхания чистый кисло­род.

Когда была опубликована эта теория, счита­лось, что во всем мире ее смогут понять не боль­ше десятка ученых! Вот почему мы и не будем стараться представить ее технические особенно
сти. Однако будет полезно понять, чем занимался Эйнштейн, какие исследовал проблемы.
Мы знаем, что любое движение «относитель­но». Это означает, что его можно измерить по от­ношению к чему-то. Например, мы находимся в вагоне поезда и смотрим в окно. Наблюдая за мелькающими за окном предметами, мы знаем, что поезд движется. Но по отношению к пассажиру, сидящему напротив вас, вы остаетесь на месте!
Поэтому наличие движения можно определить по отношению к чему-то неподвижному. Это пер­вая часть теории Эйнштейна. Мы можем сформу­лировать его следующим образом: движение тела с постоянной скоростью в космическом простран­стве невозможно зафиксировать безотносительно к другим объектам.
Вторым основным положением теории Эйнш­тейна является то, что единственно неизменным во Вселенной является скорость света. Нам изве­стна его скорость — около 300 000 км/сек. Но нам трудно даже представить, что это неизменная величина. И вот почему: если автомобиль движет­ся со скоростью 100 км/час, это означает, что его скорость по отношению к неподвижно стоящему наблюдателю, составляет 100 км/час. Если пер­вый автомобиль обгоняет второй, движущийся со скоростью 60 км/час, это значит, что скорость первого на 40 км/час выше, чем второго. А если второй автомобиль едет навстречу, их суммарная скорость в точке встречи составит 160 км/час.
Итак, согласно теории Эйнштейна, если изме­рять скорость движения луча света таким же об­разом (например, мы движемся в одном направ­лении, а луч света — в противоположном), его скорость останется неизменной — порядка 300 тыс. км/сек. Это дает только общее представле­ние о теории относительности Эйнштейна. Кроме этого, он исследовал вопросы, связанные с массой и энергией, способами перехода одного состояния в другое.

Гравитация — вот та сила, которая притягивает во Вселенной один объект к другому. Это та сила, которая заставляет космические объекты двигать­ся в сторону Земли.
Только во времена Галилео Галилея (1564-1642) были предприняты попытки определить ве­личину гравитации. До этого времени считалось, что скорость, с которой падающий предмет ударя­ется о поверхность Земли, зависит только от веса этого объекта.
Галилей бросал различные по весу предметы с падающей башни в итальянском городе Пиза с целью изучения воздействия на них «силы» грави­тации. Он доказал, что тяжелый и легкий предме­ты, брошенные вниз вместе, достигают поверхно­сти Земли одновременно.
Он заставлял скатываться по склону шар, из­меряя в определенные отрезки времени его поло­жение. Галилей открыл, что увеличение скорости шара пропорционально его времени движения. Это значит, что к концу второй секунды он дви­гался в два раза быстрее, чем в конце первой, в конце третьей — в три раза быстрее, и так далее.
Он также вычислил, что пройденное шаром расстояние пропорционально квадрату времени его движения (квадрат числа получается при ум­ножении этого числа на эту же величину), то есть к концу второй секунды шар проходил расстояние в четыре раза большее, чем в конце первой се­кунды, в конце третьей — в девять раз большее, и так далее.
Исаак Ньютон продолжил открытия в области гравитации. Он предположил, что сила, притяги­вающая предмет к Земле, уменьшается с увеличе­нием расстояния между Землей и предметом. В результате опытов и наблюдений Ньютон вывел закон всемирного тяготения. Основное положение
закона заключается в том, что если масса (коли­чество вещества) одного из притягивающихся предметов удваивается, сила тяготения также уд­ваивается, но если расстояние между предметами увеличивается в два раза, сила притяжения соста­вит одну четвертую от первоначальной величины.
Альберт Эйнштейн попытался ответить на воп­рос: «Что такое гравитация?», доказывая, что про­странство-время имеет четыре измерения. Это очень сложная теория, требующая для своего по­нимания глубоких научных знаний. По его по­следней теории гравитационное поле связано электрическим, магнитным и электромагнитным полями. Однако следует отметить, что до настоя­щего времени никто еще не предложил определе­ние гравитации, которое удовлетворило бы всех.
Тем не менее нам известно, что увеличение скорости, вызываемое гравитацией, составляет 10 м в каждую последующую секунду. Это значит, что скорость падающего предмета каждую секун­ду возрастает на 10 м/сек. В конце первой секун­ды скорость падения составляет 10 м/сек, в конце второй — 20 м/сек, и так далее. Если в конце первой секунды падающий объект пролетит 5 м, то в конце второй — 20 м, в конце третьей — 45 м.

Трение — это сопротивление, оказываемое при движении одного объекта по поверхности другого. Это могут быть два любых предмета.
Многие виды работ, которые мы выполняем в жизни, были бы невозможны без трения. Без тре­ния машинные ремни соскочили бы, не смогли бы удержаться гвозди и шурупы, мы не смогли бы двигаться по тротуарам, колеса вращались бы, не продвигаясь вперед! Вместе с тем во многих слу­чаях, особенно в технике, мы стремимся макси­мально уменьшить трение.
Трение между твердыми телами вызвано в ос­новном неровностями их поверхности. Чем ров­нее эти поверхности, тем меньше трение. Инте­ресно, что трение между однородными материала­ми больше, чем между разнородными. Когда мы смазываем поверхности (например, подшипники в двигателе), мы уменьшаем трение, заменяя трени­ем жидкостей трение твердых поверхностей.
Трение между твердыми телами бывает двух типов. Это качение и скольжение. При качении трение меньше, чем при скольжении. Вот почему колесо является величайшим открытием человека. Это позволило заменить скольжение на качение и уменьшить трение во много раз, особенно при пе­ремещении грузов.
Рассмотрим следующий пример. Возьмем и разместим на неровной поверхности большой ка­мень. Потребуется десяток человек, чтобы пере­двинуть его. Если мы положим под такой камень катки, человек шесть смогут перевезти его. Раз­местив камень в тележку на двух колесах, нам потребуется только четыре человека. Здесь будет скольжение осей тележки и качение по неровной поверхности. Смажем оси тележки и сделаем гладкой поверхность — при этом потребуется все­го два человека.
Если мы будем использовать подшипники в колесах, всего один человек спокойно перевезет этот самый камень!
Воздух и вода также создают трение. Мы при­даем обтекаемую форму самолетам, чтобы умень­шить сопротивление воздуха. Корабли также име­ют определенную форму, чтобы уменьшить со­противление воды.

Мы все испытали на себе, что огонь и горячие предметы вызывают болезненное ощущение. Ре­бенок этого не знает — и получает ожог. Мы по­лучаем урок на собственном опыте.
В горячем утюге атомы вибрируют с огромной частотой — возможно, до миллиона колебаний в секунду! Если дотронуться до утюга кончиком пальца, мы почувствуем боль, так как быстро движущиеся частицы заставят молекулы нашей кожи также двигаться резко и быстро. Это быст­рое движение вы почувствуете в виде боли — вот почему горячие предметы обжигают.
Можно себе представить, с какой скоростью должны двигаться молекулы, чтобы кожа получи­ла такое ощущение. Приведем такое сравнение Для примера. При температуре таяния льда, а это совсем не жарко, молекулы водорода движутся со скоростью более 1700 м/сек!