На главную

Строение Атмосферы.


Строение Атмосферы.

Содержание:

1. ВВЕДЕНИЕ

2. ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

3. ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

4. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТМОСФЕРЫ

5. СОСТАВ АТМОСФЕРЫ

6. ИСТОРИЯ ОБРАЗОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ

1. РАННЯЯ ИСТОРИЯ

2. ПОЯВЛЕНИЕ ЖИЗНИ И КИСЛОРОДА

3. СОВРЕМЕННАЯ АТМОСФЕРА

1. БАЛАНС КИСЛОРОДА

2. АЗОТ

3. БЛАГОРОДНЫЕ ГАЗЫ

4. ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

7. СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ОБОЛОЧЕК.

7.1 ТРОПОСФЕРА

7.2 СТРАТОСФЕРА

7.3 МЕЗОСФЕРА

7.4 ТЕРМОСФЕРА

7.5 ЭКЗОСФЕРА

8. СВОЙСТВА АТМОСФЕРЫ

9. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

10.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ВВЕДЕНИЕ

АТМОСФЕРА, газовая оболочка, окружающая небесное тело. Ее характеристики

зависят от размера, массы, температуры, скорости вращения и химического

состава данного небесного тела, а также определяются историей его

формирования, начиная с момента зарождения. Атмосфера Земли образована

смесью газов, называемой воздухом. Ее основные составляющие - азот и

кислород в соотношении приблизительно 4:1.

На человека оказывает воздействие главным образом состояние нижних 15-25

км атмосферы, поскольку именно в этом нижнем слое сосредоточена основная

масса воздуха. Наука, изучающая атмосферу, называется метеорологией, хотя

предметом этой науки являются также погода и ее влияние на человека.

Состояние верхних слоев атмосферы, расположенных на высотах от 60 до 300 и

даже 1000 км от поверхности Земли, также изменяется. Здесь развиваются

сильные ветры, штормы и проявляются такие удивительные электрические

явления, как полярные сияния. Многие из перечисленных феноменов связаны с

потоками солнечной радиации, космического излучения, а также магнитным

полем Земли. Высокие слои атмосферы - это также и химическая лаборатория,

поскольку там,0 в условиях, близких к вакууму, некоторые атмосферные газы

под влиянием мощного потока солнечной энергии вступают в химические

реакции. Наука, изучающая эти взаимосвязанные явления и процессы,

называется физикой высоких слоев атмосферы.

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

После своего возникновения приблизительно 4600 млн. лет тому назад наша

Земля, по всей вероятности, уже не меняла своей формы. Ее химический

состав также остался первоначальным, однако распределение отдельных

химических элементов существенно изменилось. Поверхность Земли

первоначально была пустынной и не носила следов эрозии. Первичная

атмосфера Земли, возникшая из межзвездного газа, состояла преимущественно

из водорода и гелия. Однако гравитация Земли не могла удержать легкие газы

и значительная часть их ускользала в межпланетное пространство, а оттуда

под действием солнечного ветра эти газы вытеснялись

за пределы солнечной системы.

Современная «кислородная» земная атмосфера имеет вторичное происхождение.

Она пополнялась и пополняется за счет газов, выделяющихся при

жизнедеятельности организмов на поверхности Земли и вулканической

деятельности земных недр. Биогенное происхождение имеет практически весь

свободный кислород атмосферы.

Видимо, лишь в течение относительно короткого времени Земля оставалась

безводной. Ее гидросфера сложилась приблизительно таким же путем, как и

атмосфера - сначала в виде водяных паров, которые по мере понижения

температуры конденсировались и выпадали в виде осадков. Поскольку Земля

находится на довольно-таки выгодном расстоянии от Солнца (в 1500 млн.

кило-

метрах), температура на ее поверхности колеблется в узких пределах,

главным образом оставаясь обычно несколько выше 0 . При такой температуре

вода на поверхности Земли остается в жидком состоянии, что имело

колоссальное значение для всей дальнейшей истории Земли, так как вода

является идеальной средой для самых разных химических реакций. Как только

на поверхности Земли стали задерживаться водные массы, образуя в местах

депрессий сплошные водные бассейны, в эволюции нашей планеты наступил

период, известный под названием океанического.

На Земле участились ураганы и грозы невиданной силы. Ливни растворяли все

растворимые соли, находившиеся на поверхности Земли, а также вымывали их

из горных пород. Образовавшиеся растворы выносились в мировой океан и

накапливались там. Таким образом, морская вода стала соленой уже очень

рано.

С возникновением гидросферы и атмосферы появились новые силы, активно

преобразующие лик Земли и ныне.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ

Размеры. Пока ракеты-зонды и искусственные спутники не исследовали внешние

слои атмосферы на расстояниях, в несколько раз превосходящих радиус Земли,

считалось, что по мере удаления от земной поверхности атмосфера постепенно

становится более разреженной и плавно переходит в межпланетное

пространство. Сейчас установлено, что потоки энергии из глубоких слоев

Солнца проникают в космическое пространство далеко за орбиту Земли, вплоть

до внешних пределов Солнечной системы. Этот т.н. солнечный ветер обтекает

магнитное поле Земли, формируя удлиненную «полость», внутри которой и

сосредоточена земная атмосфера.

Магнитное поле Земли заметно сужено с обращенной к Солнцу дневной стороны

и образует длинный язык, вероятно выходящий за пределы орбиты Луны, - с

противоположной, ночной стороны. Граница 0магнитного поля Земли называется

магнитопаузой. С дневной стороны эта граница проходит на расстоянии около

семи земных радиусов от поверхности, но в периоды повышенной солнечной

активности оказывается еще ближе к поверхности Земли. Магнитопауза

является одновременно границей земной атмосферы, внешняя оболочка которой

называется также магнитосферой, так как в ней сосредоточены заряженные

частицы (ионы), движение которых обусловлено магнитным полем Земли. Общий

вес газов атмосферы составляет приблизительно 4,5Ч1015 т. Таким образом,

«вес» атмосферы, приходящийся на единицу площади, или атмосферное

давление, составляет на уровне моря примерно 11 т/м2. Значение для жизни.

Из сказанного выше следует, что Землю от межпланетного пространства

отделяет мощный защитный слой. Космическое пространство пронизано мощным

ультрафиолетовым и рентгеновским излучением Солнца и еще более жестким

космическим излучением, и эти виды радиации губительны для всего живого.

На внешней границе атмосферы интенсивность излучения смертоносна, но

значительная его часть задерживается атмосферой далеко от поверхности

Земли. Поглощением этого излучения объясняются многие свойства высоких

слоев атмосферы и особенно происходящие там электрические явления. Самый

нижний, приземной слой атмосферы особенно важен для человека, который

обитает в месте контакта твердой, жидкой и газообразной оболочек Земли.

Верхняя оболочка «твердой» Земли называется литосферой. Около 72%

поверхности Земли покрыто водами океанов, составляющими большую часть

гидросферы. Атмосфера граничит как с литосферой, так и с гидросферой.

Человек живет на дне воздушного океана и вблизи или выше уровня океана

водного. Взаимодействие этих океанов является одним из важных факторов,

определяющих состояние атмосферы.

ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА АТМОСФЕРЫ

Атмосфе\'ра (от. греч. atmo\'*s — пар и sfa*ra — шар) — газовая оболочка,

окружающая планету Земля. Совокупность разделов физики и химии, изучающих

атмосферу, принято называть физикой атмосферы. Атмосфера определяет погоду

на поверхности Земли, изучением погоды занимается метеорология, а

длительными вариациями климата - климатология.

Толщина атмосферы 1500 км от поверхности Земли. Суммарная масса воздуха,

т. е. смеси газов, составляющих атмосферу, — (5,1—5,3) *10^15 т.

Молекулярная масса чистого сухого воздуха составляет 28,966. Давление при

0°С на уровне моря 1013,25 гПа; критическая температура -140,7°С;

критическое давление 3,7 МПа; C[p] 10,045 *10^3 Дж/(кг·К)(в интервале

температур от 0—100°С), C[v] 8,3710·10^3 Дж/(кг·К) (0—1500°С).

Растворимость воздуха в воде при 0°С 0,036%, при 25°С — 0,22%.

+--------------------------------------+

|Состав воздуха |

|--------------------------------------|

|Газ |Содержание |Содержание |

| |по объему, %|по массе, %|

|-------------+------------+-----------|

|Азот |78,084 |75,50 |

|-------------+------------+-----------|

|Кислород |20,946 |23,10 |

|-------------+------------+-----------|

|Аргон |0,932 |1,286 |

|-------------+------------+-----------|

|Вода |0,5—4 |— |

|-------------+------------+-----------|

|Углекислый |0,032 |0,046 |

|газ | | |

|-------------+------------+-----------|

|Неон |1,818 *10^ |1,3 *10^ -3|

| |-3 | |

|-------------+------------+-----------|

|Гелий |4,6 *10^ -4 |7,2 *10^ -5|

|-------------+------------+-----------|

|Метан |1,7 *10^ -4 |— |

|-------------+------------+-----------|

|Криптон |1,14 *10^ -4|2,9 *10^ -4|

|-------------+------------+-----------|

|Водород |5 *10^ -5 |7,6 *10^ -5|

|-------------+------------+-----------|

|Ксенон |8,7 *10^ -6 |— |

|-------------+------------+-----------|

|Закись азота |5 *10^ -5 |7,7 *10^ -5|

+--------------------------------------+

СОСТАВ АТМОСФЕРЫ

Атмосфера Земли — воздушная оболочка Земли, состоящая в основном из газов

и различных примесей (пыль, капли воды, кристаллы льда, морские соли,

продукты горения), количество которых непостоянно.Концентрация газов,

составляющих атмосферу, практически постоянна, за исключением воды (H[2]O)

и углекислого газа (CO[2]).Кроме указанных в таблице газов в атмосфера

содержатся SО[2], СН[4], NН[3], СО, углеводороды, НСl, НF, пары Нg, I[2],

а также NO и многие другие газы в незначительных количествах. В тропосфере

постоянно находится большое количество взвешенных твердых и жидких частиц

(аэрозоль).

ИСТОРИЯ ОБРАЗОВАНИЯ АТМОСФЕРЫ

Ранняя история

В настоящее время наука не может со стопроцентной точностью проследить все

этапы образования Земли. Согласно наиболее распространённой теории,

атмосфера Земли во времени пребывала в четырёх различных составах.

Первоначально она состояла из лёгких газов (водорода и гелия), захваченных

из межпланетного пространства. Это так называемая первичная атмосфера. На

следующем этапе активная вулканическая деятельность привела к насыщению

атмосферы и другими газами, кроме водорода (углеводородами, аммиаком,

водяным паром). Так образовалась вторичная атмосфера. Эта атмосфера была

восстановительной. Далее процесс образования атмосферы определялся

следующими факторами:

* постоянная утечка водорода в межпланетное пространство;

* химические реакции, происходящие в атмосфере под влиянием

ультрафиолетового излучения, грозовых разрядов и некоторых других

факторов.

Постепенно эти факторы привели к образованию третичной атмосферы,

характеризующейся гораздо меньшим содержанием водорода и гораздо большим —

азота и углекислого газа (образованы в результате химических реакций из

аммиака и углеводородов).

Появление жизни и кислорода

С появлением на Земле живых организмов в результате фотосинтеза,

сопровождающегося выделением кислорода и поглощением углекислого газа,

состав атмосферы начал меняться. Первоначально кислород расходовался на

окисление восстановленых соединений — углеводородов, закисной формы

железа, содержавшейся в океанах и др. По окончанию данного этапа

содержание кислорода в атмосфере стало расти.В течении фанерозоя состав

атмосферы и содержание кислорода претерпевало весьма значительные

изменения. Оно коррелировано с глобальными вымираниями, оледенениями, и

другими глобальными процессами. Снижение содержания кислорода в атмосфере

и установление его равновесия стало результатом появления гетеротрофных

организмов и вулканической деятельности. Так образовалась современная

четвертичная атмосфера, обладающая окислительными свойствами.В последнее

время на эволюцию атмосферы стал оказывать влияние человек. Результатом

его деятельности стал постоянный значительный рост содержания в атмосфере

углекислого газа из-за сжигания углеводородного топлива, накопленого в

предыдущие геологические эпохи.

Современная атмосфера

И сегодня действуют все те процессы которые сформировали атмосферу Земли.

Однако в краткосрочной перспективе значение имеют уже другие факторы.

Баланс кислорода

Вопреки широко распространенному заблуждению, содержание в атмосфере

кислорода и азота практически не зависит от лесов. Лес не может повлиять

на содержание СО[2] в атмосфере потому, что он не накапливает углерод.

Весь углерод возвращается в атмосферу в результате окисления павших

листьев и деревьев. Здоровый лес находится в равновесии с атмосферой и

отдает ровно столько же сколько и берет. Вот болота влияют на углекислоту.

моря влияют, тоже. Собранная ими органика в геологические времена

превращается в уголь, нефть и газ.

Азот

Образование большого количества N[2] обусловлено окислением первичной

аммиачно-водородной атмосферы молекулярным О[2], который стал поступать с

поверхности планеты в результате фотосинтеза, как предполагается, около 3

млрд. лет назад. Азот окисляется до NO в верхних слоях атмосферы,

используется в промышленности и связывается азотфиксирующими бактериями, в

то же время N[2] выделяется в атмосферу в результате денитрификации

нитратов и др. азотсодержащих соединений.Азот N[2] очень инертный газ, и

вступает в рекции лишь в специфических условиях. Окислять его и переводить

в биологическую форму могут цианобактерии, некоторые растения(например

бобовые). Также азот можно окислить мощными электрическиими разрядами.

Этот процесс используется при промышленном изготовлении азотных удобрений,

он же привел к образованию уникальных месторождений селитры в чилийской

пустыне Атакама.

Благородные газы

Источник инертных газов (Ar, He и Kr) — вулканические извержения и распад

радиоактивных элементов. Наиболее легкий из газов — Не непрерывно

рассеивается в космическое пространство. Водород, как и Не, непрерывно

утекает в мировое пространство, но эта потеря компенсируется различными

процессами.

Земля в целом и атмосфера в частности обеднены инертными газами по

сравнению с их космической распространенностью. Считается, что причина

этого в непрерывной утечке газов в межпланетное пространство.

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной

средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя

атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и

находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений.

Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом,

однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы -

самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека,

пищевую цепь и окружающую среду. Атмосферный воздух имеет неограниченную

емкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и

всепроникающего агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов

биосферы, гидросферы и литосферы.

В последние годы получены данные о существенной роли для сохранения

биосферы озонового слоя атмосферы, поглощающего губительное для живых

организмов ультрафиолетовое излучение Солнца и формирующего на высотах

около 40 км тепловой барьер, предохраняющий охлаждение земной поверхности.

Атмосфера оказывает интенсивное воздействие не только на человека и биоту,

но и на гидросферу, почвенно-растительный покров, геологическую среду,

здания, сооружения и другие техногенные объекты. Поэтому охрана

атмосферного воздуха и озонового слоя является наиболее приоритетной

проблемой экологии и ей уделяется пристальное внимание во всех развитых

странах.

Загрязненная приземная атмосфера вызывает рак легких, горла и кожи,

расстройство центральной нервной системы, аллергические и респираторные

заболевания, дефекты у новорожденных и многие другие болезни, список

которых определяется присутствующими в воздухе загрязняющими веществами и

их совместным воздействием на организм человека. Результаты специальных

исследований, выполненных в России и за рубежом, показали, что между

здоровьем населения и качеством атмосферного воздуха наблюдается тесная

положительная связь.

Основные агенты воздействия атмосферы на гидросферу - атмосферные осадки в

виде дождя и снега, в меньшей степени смога, тумана. Поверхностные и

подземные воды суши имеют главным образом атмосферное питание и вследствие

этого их химический состав зависит в основном от состояния атмосферы.

Отрицательное влияние загрязненной атмосферы на почвенно-растительный

покров связано как с выпадением кислотных атмосферных осадков, вымывающих

кальций, гумус и микроэлементы из почв, так и с нарушением процессов

фотосинтеза, приводящих к замедлению роста и гибели растений. Высокая

чувствительность деревьев (особенно березы, дуба) к загрязнению воздуха

выявлена давно. Совместное действие обоих факторов приводит к заметному

уменьшению плодородия почв и исчезновению лесов. Кислотные атмосферные

осадки рассматриваются сейчас как мощный фактор не только выветривания

горных пород и ухудшения качества несущих грунтов, но и химического

разрушения техногенных объектов, включая памятники культуры и наземные

линии связи. Во многих экономически развитых странах в настоящее время

реализуются программы по решению проблемы кислотных атмосферных осадков. В

рамках Национальной программы по оценке влияния кислотных атмосферных

осадков, учрежденной в 1980 году многие федеральные ведомства США начали

финансировать исследования атмосферных процессов, вызывающих кислотные

дожди, с целью оценки влияния последних на экосистемы и выработки

соответствующих природоохранных мер.

Выяснилось, что кислотные дожди оказывают многоплановое воздействие на

окружающую среду и являются результатом самоочищения (промывания)

атмосферы. Основные кислотные агенты - разбавленные серная и азотная

кислоты, образующиеся при реакциях окисления оксидов серы и азота с

участием пероксида водорода.

Источники загрязнения атмосферы

К природным источникам загрязнения относятся: извержения вулканов, пыльные

бури, лесные пожары, пыль космического происхождения, частицы морской

соли, продукты растительного, животного и микробиологического

происхождения. Уровень такого загрязнения рассматривается в качестве

фонового, который мало изменяется со временем.

Главный природный процесс загрязнения приземной атмосферы - вулканическая

и флюидная активность Земли Крупные извержения вулканов приводят к

глобальному и долговременному загрязнению атмосферы, о чем свидетельствуют

летописи и современные наблюдательные данные (извержение вулкана Пинатубо

на Филиппинах в 1991 году). Это обусловлено тем, что в высокие слои

атмосферы мгновенно выбрасываются огромные количества газов, которые на

большой высоте подхватываются движущимися с высокой скоростью воздушными

потоками и быстро разносятся по всему земному шару. Продолжительность

загрязненного состояния атмосферы после крупных вулканических извержений

достигает нескольких лет.

Антропогенные источники загрязнения обусловлены хозяйственной

деятельностью человека. К ним следует отнести:

1. Сжигание горючих ископаемых, которое сопровождается выбросом 5 млрд. т.

углекислого газа в год. В результате этого за 100 лет (1860 - 1960 гг.)

содержание СО[2] увеличилось на 18 % (с 0,027 до 0,032%). За последние три

десятилетия темпы этих выбросов значительно возросли. При таких темпах к

2000 г. количество углекислого газа в атмосфере составит не менее 0,05%.

2. Работа тепловых электростанций, когда при сжигании высокосернистых

углей в результате выделения сернистого газа и мазута образуются кислотные

дожди.

3. Выхлопы современных турбореактивных самолетов с оксидами азота и

газообразными фторуглеводородами из аэрозолей, которые могут привести к

повреждению озонового слоя атмосферы (озоносферы).

4. Производственная деятельность.

5. Загрязнение взвешенными частицами (при измельчении, фасовке и загрузке,

от котельных, электростанций, шахтных стволов, карьеров при сжигании

мусора).

6. Выбросы предприятиями различных газов.

7. Сжигание топлива в факельных печах, в результате чего образуется самый

массовый загрязнитель - монооксид углерода.

8. Сжигание топлива в котлах и двигателях транспортных средств,

сопровождающееся образованием оксидов азота, которые вызывают смог.

9. Вентиляционные выбросы (шахтные стволы).

10. Вентиляционные выбросы с чрезмерной концентрацией озона из помещений с

установками высоких энергий (ускорители, ультрафиолетовые источники и

атомные реакторы) при ПДК в рабочих помещениях 0,1 мг/м^3. В больших

количествах озон является высокотоксичным газом.

При процессах сгорания топлива наиболее интенсивное загрязнение приземного

слоя атмосферы происходит в мегаполисах и крупных городах, промышленных

центрах ввиду широкого распространения в них автотранспортных средств,

ТЭЦ, котельных и других энергетических установок, работающих на угле,

мазуте, дизельном топливе, природном газе и бензине. Вклад автотранспорта

в общее загрязнение атмосферного воздуха достигает здесь 40-50 %. Мощным и

чрезвычайно опасным фактором загрязнения атмосферы являются катастрофы на

АЭС (Чернобыльская авария) и испытания ядерного оружия в атмосфере. Это

связано как с быстрым разносом радионуклидов на большие расстояния, так и

с долговременным характером загрязнения территории.

Высокая опасность химических и биохимических производств заключается в

потенциальной возможности аварийных выбросов в атмосферу чрезвычайно

токсичных веществ, а также микробов и вирусов, которые могут вызвать

эпидемии среди населения и животных.

В настоящее время в приземной атмосфере находятся многие десятки тысяч

загрязняющих веществ антропогенного происхождения. Ввиду продолжающегося

роста промышленного и сельскохозяйственного производства появляются новые

химические соединения, в том числе сильно токсичные. Главными

антропогенными загрязнителями атмосферного воздуха кроме крупнотоннажных

оксидов серы, азота, углерода, пыли и сажи являются сложные органические,

хлорорганические и нитросоединения, техногенные радионуклиды, вирусы и

микробы. Наиболее опасны широко распространенные в воздушном бассейне

России диоксин, бенз(а)пирен, фенолы, формальдегид, сероуглерод. Твердые

взвешенные частицы представлены главным образом сажей, кальцитом, кварцем,

гидрослюдой, каолинитом, полевым шпатом, реже сульфатами, хлоридами. В

снеговой пыли специально разработанными методами обнаружены окислы,

сульфаты и сульфиты, сульфиды тяжелых металлов, а также сплавы и металлы в

самородном виде.

В Западной Европе приоритет отдается 28 особо опасным химическим

элементам, соединениям и их группам. В группу органических веществ входят

акрил, нитрил, бензол, формальдегид, стирол, толуол, винилхлорид, а

неорганических - тяжелые металлы (As, Cd, Cr, Pb, Mn, Hg, Ni, V), газы

(угарный газ, сероводород, оксиды азота и серы, радон, озон), асбест.

Преимущественно токсическое действие оказывают свинец, кадмий. Интенсивный

неприятный запах имеют сероуглерод, сероводород, стирол, тетрахлорэтан,

толуол. Ореол воздействия оксидов серы и азота распространяется на большие

расстояния. Вышеуказанные 28 загрязнителей воздуха входят в международный

реестр потенциально токсичных химических веществ.

Основные загрязнители воздуха жилых помещений - пыль и табачный дым,

угарный и углекислый газы, двуокись азота, радон и тяжелые металлы,

инсектициды, дезодоранты, синтетические моющие вещества, аэрозоли

лекарств, микробы и бактерии. Японские исследователи показали, что

бронхиальная астма может быть связана с наличием в воздухе жилищ домашних

клещей.

Для атмосферы характерна чрезвычайно высокая динамичность, обусловленная

как быстрым перемещением воздушных масс в латеральном и вертикальном

направлениях, так и высокими скоростями, разнообразием протекающих в ней

физико-химических реакций. Атмосфера рассматривается сейчас как огромный

«химический котел», который находится под воздействием многочисленных и

изменчивых антропогенных и природных факторов. Газы и аэрозоли,

выбрасываемые в атмосферу, характеризуются высокой реакционной

способностью. Пыль и сажа, возникающие при сгорании топлива, лесных

пожарах, сорбируют тяжелые металлы и радионуклиды и при осаждении на

поверхность могут загрязнить обширные территории, проникнуть в организм

человека через органы дыхания.

Выявлена тенденция совместного накопления в твердых взвешенных частицах

приземной атмосферы Европейской России свинца и олова; хрома, кобальта и

никеля; стронция, фосфора, скандия, редких земель и кальция; бериллия,

олова, ниобия, вольфрама и молибдена; лития, бериллия и галлия; бария,

цинка, марганца и меди. Высокие концентрации в снеговой пыли тяжелых

металлов обусловлены как присутствием их минеральных фаз, образовавшихся

при сжигании угля, мазута и других видов топлива, так и сорбцией сажей,

глинистыми частицами газообразных соединений типа галогенидов олова.

Время «жизни» газов и аэрозолей в атмосфере колеблется в очень широком

диапазоне (от 1 - 3 минут до нескольких месяцев) и зависит в основном от

их химической устойчивости размера (для аэрозолей) и присутствия

реакционно-способных компонентов (озон, пероксид водорода и др.).

Оценка и тем более прогноз состояния приземной атмосферы являются очень

сложной проблемой. В настоящее время ее состояние оценивается главным

образом по нормативному подходу. Величины ПДК токсических химических

веществ и другие нормативные показатели качества воздуха приведены во

многих справочниках и руководствах. В таком руководстве для Европы кроме

токсичности загрязняющих веществ (канцерогенное, мутагенное, аллергенное и

другие воздействия) учитываются их распространенность и способность к

аккумуляции в организме человека и пищевой цепи. Недостатки нормативного

подхода - ненадежность принятых значений ПДК и других показателей из-за

слабой разработанности их эмпирической наблюдательной базы, отсутствие

учета совместного воздействия загрязнителей и резких изменений состояния

приземного слоя атмосферы во времени и пространстве. Стационарных постов

наблюдения за воздушным бассейном мало, и они не позволяют адекватно

оценить его состояние в крупных промышленно - урбанизированных центрах. В

качестве индикаторов химического состава приземной атмосферы можно

использовать хвою, лишайники, мхи. На начальном этапе выявления очагов

радиоактивного загрязнения, связанных с чернобыльской аварией, изучалась

хвоя сосны, обладающая способностью накапливать радионуклиды, находящиеся

в воздухе. Широко известно покраснение игл хвойных деревьев в периоды

смогов в городах.

Наиболее чутким и надежным индикатором состояния приземной атмосферы

является снеговой покров, депонирующий загрязняющие вещества за

сравнительно длительный период времени и позволяющий установить

местоположение источников пылегазовыбросов по комплексу показателей. В

снеговых выпадениях фиксируются загрязнители, которые не улавливаются

прямыми измерениями или расчетными данными по пылегазовыбросам.

К перспективным направлениям оценки состояния приземной атмосферы крупных

промышленно - урбанизированных территорий относится многоканальное

дистанционное зондирование. Преимущество этого метода заключается в

способности быстро, неоднократно и в «одном ключе» охарактеризовать

большие площади. К настоящему времени разработаны способы оценки

содержания в атмосфере аэрозолей. Развитие научно-технического прогресса

позволяет надеяться на выработку таких способов и в отношении других

загрязняющих веществ.

Прогноз состояния приземной атмосферы осуществляется по комплексным

данным.

К ним прежде всего относятся результаты мониторинговых наблюдений,

закономерности миграции и трансформации загрязняющих веществ в атмосфере,

особенности антропогенных и природных процессов загрязнения воздушного

бассейна изучаемой территории, влияние метеопараметров, рельефа и других

факторов на распределение загрязнителей в окружающей среде. Для этого в

отношении конкретного региона разрабатываются эвристичные модели изменения

приземной атмосферы во времени и пространстве. Наибольшие успехи в решении

этой сложной проблемы достигнуты для районов расположения АЭС. Конечный

результат применения таких моделей - количественная оценка риска

загрязнения воздуха и оценка его приемлемости с социально-экономической

точки зрения.

Химическое загрязнение атмосферы

Под загрязнением атмосферы следует понимать изменение ее состава при

поступлении примесей естественного или антропогенного происхождения.

Вещества-загрязнители бывают трех видов: газы, пыль и аэрозоли. К

последним относятся диспергированные твердые частицы, выбрасываемые в

атмосферу и находящиеся в ней длительное время во взвешенном состоянии.

К основным загрязнителям атмосферы относятся углекислый газ, оксид

углерода, диоксиды серы и азота, а также малые газовые составляющие,

способные оказывать влияние на температурный режим тропосферы: диоксид

азота, галогенуглероды (фреоны), метан и тропосферный озон.

Основной вклад в высокий уровень загрязнения воздуха вносят предприятия

черной и цветной металлургии, химии и нефтехимии, стройиндустрии,

энергетики, целлюлозно-бумажной промышленности, а в некоторых городах и

котельные.

Источники загрязнений - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом

выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ, металлургические

предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздух

окислы азота, сероводород, хлор, фтор, аммиак, соединения фосфора, частицы

и соединения ртути и мышьяка; химические и цементные заводы. Вредные газы

попадают в воздух в результате сжигания топлива для нужд промышленности,

отопления жилищ, работы транспорта, сжигания и переработки бытовых и

промышленных отходов.

Атмосферные загрязнители разделяют на первичные, поступающие

непосредственно в атмосферу, и вторичные, являющиеся результатом

превращения последних. Так, поступающий в атмосферу сернистый газ

окисляется до серного ангидрида, который взаимодействует с парами воды и

образует капельки серной кислоты. При взаимодействии серного ангидрида с

аммиаком образуются кристаллы сульфата аммония. Подобным образом, в

результате химических, фотохимических, физико-химических реакций между

загрязняющими веществами и компонентами атмосферы, образуются другие

вторичные признаки. Основным источником пирогенного загрязнения на планете

являются тепловые электростанции, металлургические и химические

предприятия, котельные установки, потребляющие более 170% ежегодно

добываемого твердого и жидкого топлива.

Основными вредными примесями пирогенного происхождения являются следующие:

а) Оксид углерода. Получается при неполном сгорании углеродистых веществ.

В воздух он попадает в результате сжигания твердых отходов, с выхлопными

газами и выбросами промышленных предприятий. Ежегодно этого газа поступает

в атмосферу не менее 250 млн. т. Оксид углерода является соединением,

активно реагирующим с составными частями атмосферы и способствует

повышению температуры на планете, и созданию парникового эффекта.

б) Сернистый ангидрид. Выделяется в процессе сгорания серо-содержащего

топлива или переработки сернистых руд (до 70 млн. т. в год). Часть

соединений серы выделяется при горении органических остатков в горнорудных

отвалах. Только в США общее количество выброшенного в атмосферу сернистого

ангидрида составило 85 процентов от общемирового выброса.

в) Серный ангидрид. Образуется при окислении сернистого ангидрида.

Конечным продуктом реакции является аэрозоль или раствор серной кислоты в

дождевой воде, который подкисляет почву, обостряет заболевания дыхательных

путей человека. Выпадение аэрозоля серной кислоты из дымовых факелов

химических предприятий отмечается при низкой облачности и высокой

влажности воздуха. Пирометаллургические предприятия цветной и черной

металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу десятки

миллионов тонн серного ан гидрида.

г) Сероводород и сероуглерод. Поступают в атмосферу раздельно или вместе с

другими соединениями серы. Основными источниками выброса являются

предприятия по изготовлению искусственного волокна, сахара,

коксохимические, нефтеперерабатывающие, а также нефтепромыслы. В атмосфере

при взаимодействии с другими загрязнителями подвергаются медленному

окислению до серного ангидрида.

д) Оксиды азота. Основными источниками выброса являются предприятия,

производящие; азотные удобрения, азотную кислоту и нитраты, анилиновые

красители, нитросоединения, вискозный шелк, целлулоид. Количество оксидов

азота, поступающих в атмосферу, составляет 20 млн. т. в год.

е) Соединения фтора. Источниками загрязнения являются предприятия по

производству алюминия, эмалей, стекла, керамики. стали, фосфорных

удобрений. Фторосодержащие вещества поступают в атмосферу в виде

газообразных соединений - фтороводорода или пыли фторида натрия и кальция.

Соединения характеризуются токсическим эффектом. Производные фтора

являются сильными инсектицидами.

ж) Соединения хлора. Поступают в атмосферу от химических предприятий,

производящих соляную кислоту, хлоросодержащие пестициды, органические

красители, гидролизный спирт, хлорную известь, соду. В атмосфере

встречаются как примесь молекулы хлора и паров соляной кислоты.

Токсичность хлора определяется видом соединений и их концентрацией.

В металлургической промышленности при выплавке чугуна и при переработке

его на сталь происходит выброс в атмосферу различных тяжелых металлов и

ядовитых газов. Так, в расчете на I т. предельного чугуна выделяется кроме

2,7 кг сернистого газа и 4,5 кг пылевых частиц, определяющих количество

соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких

металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

Объем выбросов загрязняющих веществ в атмосферу от стационарных источников

на территории России составляет около 22 - 25 млн. т. в год.

Аэрозольное загрязнение атмосферы

Из естественных и антропогенных источников в атмосферу ежегодно поступают

сотни миллионов тонн аэрозолей. Аэрозоли - это твердые или жидкие частицы,

находящиеся во взвешенном состоянии в воздухе. Аэрозоли разделяются на

первичные (выбрасываются из источников загрязнения), вторичные (образуются

в атмосфере), летучие (переносятся на далекие расстояния) и нелетучие

(отлагаются на поверхности вблизи зон пылегазовыбросов). Устойчивые и

тонкодисперсные летучие аэрозоли - (кадмий, ртуть, сурьма, йод-131 и др.)

имеют тенденцию накапливаться в низинах, заливах и других понижениях

рельефа, в меньшей степени на водоразделах.

К естественным источникам относят пыльные бури, вулканические извержения и

лесные пожары. Газообразные выбросы (например, SO[2]) приводят к

образованию в атмосфере аэрозолей. Несмотря на то, что время пребывания в

тропосфере аэрозолей исчисляется несколькими сутками, они могут вызвать

снижение средней температуры воздуха у земной поверхности на 0,1 - 0,3С^0.

Не меньшую опасность для атмосферы и биосферы представляют аэрозоли

антропогенного происхождения, образующиеся при сжигании топлива либо

содержащиеся в промышленных выбросах.

Средний размер аэрозольных частиц составляет 1-5 мкм. В атмосферу Земли

ежегодно поступает около 1 куб. км пылевидных частиц искусственного

происхождения. Большое количество пылевых частиц образуется также в ходе

производственной деятельности людей. Сведения о некоторых источниках

техногенной пыли приведены в таблице 1 .

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ПРОЦЕСС ВЫБРОС ПЫЛИ, МЛН. Т/ГОД

1.Сжигание каменного угля 93,6

2.Выплавка чугуна 20,21

3.Выплавка меди (без очистки) 6,23

4.Выплавка цинка 0,18

5.Выплавка олова (без очистки) 0,004

6.Выплавка свинца 0,13

7.Производство цемента 53,37

Основными источниками искусственных аэрозольных загрязнений воздуха

являются ТЭС, которые потребляют уголь высокой зольности, обогатительные

фабрики, металлургические. цементные, магнезитовые и сажевые заводы.

Аэрозольные частицы от этих источников отличаются большим разнообразием

химического состава.

Чаще всего в их составе обнаруживаются соединения кремния, кальция и

углерода, реже - оксиды металлов: желеэа, магния, марганца, цинка, меди,

никеля, свинца, сурьмы, висмута, селена, мышьяка, бериллия, кадмия, хрома,

кобальта, молибдена, а также асбест. Они содержатся в выбросах предприятий

теплоэнергетики, черной и цветной металлургии, стройматериалов, а также

автомобильного транспорта. Пыль, осаждающаяся в индустриальных районах,

содержит до 20% оксида железа, 15% силикатов и 5% сажи, а также примеси

различных металлов (свинец, ванадий, молибден, мышьяк, сурьма и т.д.).

Еще большее разнообразие свойственно органической пыли, включающей

алифатические и ароматические углеводороды, соли кислот. Она образуется

при сжигании остаточных нефтепродуктов, в процессе пиролиза на

нефтеперерабатывающих, нефтехимических и других подобных предприятиях.

Постоянными источниками аэрозольного загрязнения являются промышленные

отвалы - искусственные насыпи из переотложенного материала,

преимущественно вскрышных пород, образуемых при добыче полезных ископаемых

или же из отходов предприятий перерабатываюшей промышленности, ТЭС.

Источником пыли и ядовитых газов служат массовые взрывные работы. Так, в

результате одного среднего по массе взрыва ( 250-300 тонн взрывчатых

веществ) в атмосферу выбрасывается около 2 тыс. куб. м условного оксида

углерода и более 150 т. пыли. Производство цемента и других строительных

материалов также является источником загрязнения атмосферы пылью. Основные

технологические процессы этих производств - измельчение и химическая

обработка шихт, полуфабрикатов и получаемых продуктов в потоках горячих

газов всегда сопровождается выбросами пыли и других вредных веществ в

атмосферу.

Концентрация аэрозолей меняется в весьма широких пределах: от 10 мг/м^3 в

чистой атмосфере до 2.10 мг/м^3 в индустриальных районах. Концентрация

аэрозолей в индустриальных районах и крупных городах с интенсивным

автомобильным движением в сотни раз выше, чем в сельской местности. Среди

аэрозолей антропогенного происхождения особую опасность для биосферы

представляет свинец, концентрация которого изменяется от 0,000001 мг/м^3

для незаселенных районов до 0,0001 мг/м^3 для селитебных территорий. В

городах концентрация свинца значительно выше - от 0,001 до 0,03 мг/м^3.

Аэрозоли загрязняют не только атмосферу, но и стратосферу, оказывая

влияние на ее спектральные характеристики и вызывая опасность повреждения

озонового слоя. Непосредственно в стратосферу аэрозоли поступают с

выбросами сверхзвуковых самолетов, однако имеются аэрозоли и газы,

диффундирующие в стратосфере.

Громадные количества СО[2] потребляются при фотосинтезе и поглощаются

мировым океаном. Этот газ поступает в атмосферу благодаря разложению

карбонатных горных пород и органических веществ растений и живых

организмов, а также вследствие вулканизма и производственной деятельности

человека. За последние 100 лет содержание СО[2] в атмосфере возросло на

10%, причем основная часть (360 млрд. т) поступила в результате сжигания

топлива. Если темпы роста сжигания топлива сохранятся то в ближайшие 50—60

лет, то количество СО[2] в атмосфере удвоится и может привести к

глобальным изменениям климата. Сжигание топлива — основной источник

загрязняющих газов (CО, NO, SO[2]). Диоксид серы окисляется О[2] воздуха

до SO[3] в высших слоях атмосферы, который взаимодействует с парами Н[2]О

и NH[3], а образующиеся при этом Н[2]SO[4] и (NН[4])[2]SO[4] возвращаются

на поверхность Земли вместе с атмосферными осадками. Использование

двигателей внутреннего сгорания приводит к значительному загрязнению

атмосферы оксидами азота, углеводородами и соединениями Рb. Аэрозольное

загрязнение атмосферы обусловлено как естественными причинами (извержение

вулканов, пыльные бури, унос капел морской воды и частиц пыльцы растений и

др.), так и хозяйственной деятельностью человека (добыча руд и

строительных материалов, сжигание топлива, изготовление цемента и т. п.).

Интенсивный широкомасштабный вынос твердых частиц в атмосферу — одна из

возможных причин причина изменений климата планеты.

СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ И ХАРАКТЕРИСТИКИ НЕКОТОРЫХ ОБОЛОЧЕК Физическое

состояние атмосферы определяется погодой и климатом. Основные параметры

атмосферы: плотность воздуха, давление, температура и состав. С

увеличением высоты плотность воздуха и атмосферное давление уменьшаются.

Температура меняется также в зависимости от изменения высоты. Вертикальное

строение атмосферы характеризуется различными температурными и

электрическими свойствами, разным состоянием воздуха. В зависимости от

температуры в атмосфере различают следующие основные слои: тропосферу,

стратосферу, мезосферу, термосферу, экзосферу (сферу рассеяния).

Переходные области атмосферы между соседними оболочками называют

соответственно тропопауза, стратопауза и т. п.

0x01 graphic

Схема строения атмосферы

Тропосфера

Тропосфера — нижний, основной слой атмосферы наиболее изученный, высотой в

полярных областях 8—10 км, в умеренных широтах до 10—12 км, на экваторе —

16—18 км. в тропических широтах; зимой ниже, чем летом В тропосфере

сосредоточено примерно 80—90% всей массы атмосферы и почти все водяные

пары. При подъеме через каждые 100 м температура в тропосфере понижается в

среднем на 0,65° и достигает 220 К ( -53°C) в верхней части. В тропосфере

сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются

циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты, со средним

вертикальным градиентом 0,65°/100 м Этот верхний слой тропосферы называют

тропопаузой.Тропопауза - переходной слой между тропосферой и

стратосферой; толщина колеблется от нескольких сотен метров до 1-2 км.

Зимой тропопауза ниже, чем летом; кроме того, высота тропопаузы колеблется

при прохождении циклонов и антициклонов. Средняя температура над полюсом

зимой около -65 °С, летом около -45 °С; над экватором весь год около -70

°С и ниже

Стратосфера

Стратосфера — слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км.

Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний

слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от -56,5 до 0,8°С

(верхний слой стратосферы или область инверсии). Малая турбулентность,

ничтожное содержание водяного пара, повышенное по сравнению с ниже- и

вышележащими слоями содержание озона (максимальная концентрация озона на

высотах 20-25 км) Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К

(около 0°С), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта

область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей

между стратосферой и мезосферой.Стратопауза - пограничный слой атмосферы

между стратосферой и мезосферой. В вертикальном распределении температуры

имеет место максимум (около 0 °С)Именно в стратосфере располагается слой

озоносферы («озоновый слой») (на высоте от 15—20 до 55—60 км), который

определяет верхний предел жизни в биосфере. Важный компонент стратосферы и

мезосферы — О[3], образующийся в результате фотохимических реакций

наиболее интенсивно на высоте ~ 30 км. Общая масса О[3] составила бы при

нормальном давлении слой толщиной 1,7—4,0 мм, но и этого достаточно для

поглощения губительного для жизни УФ-излучения Солнца. Разрушение О[3]

происходит при его взаимодействии со свободными радикалами, NO,

галогенсодержащими соединениями (в т. ч. «фреонами»).

В стратосфере задерживается большая часть коротковолновой части

ультрафиолетового излучения (180—200 нм) и происходит трансформация

энергии коротких волн. Под влиянием этих лучей изменяются магнитные поля,

распадаются молекулы, происходит ионизация, новообразование газов и других

химических соединений. Эти процессы можно наблюдать в виде северных

сияний, зарниц, и др. свечений.В стратосфере и более высоких слоях под

воздействия солнечной радиации молекулы газов диссоциируют — на атомы

(выше 80 км диссоциируют СО[2] и Н[2], выше 150 км — О[2], выше 300 км —

Н[2]). На высоте 100—400 км в ионосфере происходит также ионизация газов,

на высоте 320 км концентрация заряженных частиц (О^+[2], О^ -[2], N^+[2]

ставляет ~ 1/300 от концентрации нейтральных части. В верхних слоях

атмосферы присутствуют свободные радикалы — ОН•, НО•[2] и др.В стратосфере

почти нет водяного пара.

Мезосфера

Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80—90 км.

Температура воздуха до высоты 75—85 км понижается до -88°С. Основным

энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Сложные

фотохимические процессы с участием свободных радикалов, колебательно

возбуждённых молекул и т. д. обусловливают свечение атмосферы Верхней

границей мезосферы является мезопауза. Переходной слой между мезосферой и

термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум

(около -90 °С)

Термосфера

Термосфера (другое название — ионосфера) — слой атмосферы, следующий за

мезосферой, — начинается на высоте 80—90 км и простирается до 800 км.

Температура воздуха в термосфере быстро и неуклонно возрастает и достигает

нескольких сотен и даже тысяч градусов. После чего остаётся почти

постоянной до больших высот. Под действием ультрафиолетовой и

рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит

ионизация воздуха — основные области ионосферы лежат внутри термосферы. На

высотах свыше 300 км преобладает атомарный кислород

Экзосфера

Экзосфера (сфера рассеяния) — Внешний слой атмосферы, расположенная выше

800 км, Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идет утечка его частиц в

межпланетное пространство (диссипация).Из которого, быстро движущиеся

лёгкие атомы водорода могут вылетать (ускользать) в космическое

пространство. Температура достигает уровня более 3000 К. На больших

расстояниях от Земли (2 - 3 тыс. км и более) нейтральную экзосферу

образуют почти исключительно атомы водорода, на более низких высотах

заметную долю составляют атомы гелия, а ещё ниже — также и атомы кислорода

зона рассеяния, внешняя часть термосферы. До высоты 100 км атмосфера

представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более

высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных

масс, концентрация более тяжелых газов убывает быстрее по мере удаления от

поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура

понижается от 0°С в стратосфере до -110°С в мезосфере. Однако

кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует

температуре ~1500°С. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации

температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000—3000 км экзосфера постепенно переходит в так

называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными

частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот

газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть

составляют пылевидные частицы кометного и метеорного происхождения. Кроме

этих чрезвычайно разреженных частиц, в это пространство проникает

электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического

происхождения.На долю тропосферы приходится около 80% массы атмосферы, на

долю стратосферы — около 20%; масса мезосферы — не более 0,3%, термосферы

— менее 0,05% от общей массы атмосферы. На основании электрических свойств

в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают,

что атмосфера простирается до высоты 2000—3000 км.

В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и

гетеросферу. Гетеросфера — это область, где гравитация оказывает влияние

на разделение газов, так как их перемешивание на такой высоте

незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит

хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы называемая

гомосферой. Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит

на высоте около 120 км.

Свойства атмосферы

Уже на высоте 5 км над уровнем моря у нетренированного человека появляется

кислородное голодание и без адаптации работоспособность человека

значительно снижается. Здесь кончается физиологическая зона атмосферы.

Дыхание человека становится невозможным на высоте 15 км, хотя примерно до

115 км атмосфера содержит кислород.Атмосфера снабжает нас необходимым для

дыхания кислородом. Однако вследствие падения общего давления атмосферы по

мере подъема на высоту соответственно снижается и парциальное давление

кислорода.В легких человека постоянно содержится около 3 л альвеолярного

воздуха. Парциальное давление кислорода в альвеолярном воздухе при

нормальном атмосферном давлении составляет 110 мм рт. ст., давление

углекислого газа — 40 мм рт. ст., а паров воды -47 мм рт. ст. С

увеличением высоты давление кислорода падает, а суммарное давление паров

воды и углекислоты в легких остается почти постоянным — около 87 мм

рт. ст. Поступление кислорода в легкие полностью прекратится, когда

давление окружающего воздуха станет равным этой величине.

На высоте около 19—20 км давление атмосферы снижается до 47 мм рт. ст.

Поэтому на данной высоте начинается кипение воды и межтканевой жидкости в

организме человека. Вне герметической кабины на этих высотах смерть

наступает почти мгновенно. Таким образом, с точки зрения физиологии

человека «космос» начинается уже на высоте 15—19 км.Плотные слои воздуха —

тропосфера и стратосфера — защищают нас от поражающего действия радиации.

При достаточном разрежении воздуха, на высотах более 36 км, интенсивное

действие на организм оказывает ионизирующая радиация — первичные

космические лучи; на высотах более 40 км действует опасная для человека

ультрафиолетовая часть солнечного спектра.

По мере подъема на все большую высоту над поверхностью Земли постепенно

ослабляются, а затем и полностью исчезают такие привычные для нас явления,

наблюдаемые в нижних слоях атмосферы, как распространение звука,

возникновение аэродинамической подъемной силы и сопротивления, передача

тепла конвекцией и др.В разреженных слоях воздуха распространение звука

оказывается невозможным. До высот 60—90 км ещё возможно использование

сопротивления и подъемной силы воздуха для управляемого аэродинамического

полета. Но начиная с высот 100—130 км знакомые каждому летчику понятия

числа М \' и звукового барьера теряют свой смысл, хотя при больших

скоростях полета там ещё можно применить аэродинамическое крыло.

На высотах же 180—200 км начинается сфера чисто баллистического полета,

управлять которым можно, лишь используя реактивные силы. Если при таком

полете развивается центробежная сила, равная силе тяжести на данной

высоте, то летательный аппарат становится искусственным спутником Земли.

На высотах выше 100 км атмосфера лишена и другого замечательного свойства

— способности поглощать, проводить и передавать тепловую энергию путем

конвекции (т. е. с помощью перемешивания воздуха). Это значит, что

различные элементы оборудования, аппаратуры орбитальной космической

станции не смогут охлаждаться снаружи так, как это делается обычно на

самолете, — с помощью воздушных струй и воздушных радиаторов. На такой

высоте, как и вообще в космосе, единственным способом передачи тепла

является радиационное излучение.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На пороге III тысячелетия нет необходимости доказывать остроту и

масштабность, а значит, и опасность сложившейся в мире экологической

ситуации. Виновником экологического кризиса на Земле стал человек. Он же

является как субъектом, так и объектом последнего. Никакому иному

биологическому виду не удалось уничтожить столь большое число других

видов,

необратимо изменить экологическую ситуацию на планете. Но нельзя

остановить

продвижение человечества вперед, вряд ли возможен отказ от создаваемой им

искусственной биосферы, от созданных им условий жизни. Что делать? Какими

путями двигаться человечеству дальше? Какие приоритеты считать основными?

Что важнее экология или научно - технический прогресс? Проблема выживания,

проблема сохранения естественной биосферы может быть решена только путем

компромиссов и поисков оптимальных решений, выход в коэволюции

(совместной,

взаимосвязанной эволюции биосферы и человеческого общества). Выживание

человека в условиях глобального экологического кризиса, несомненно,

зависит

от научных знаний, внедрения в практику новых технических достижений. Но

эти достижения не смогут принести ожидаемых результатов без опоры на

нравственное воспитание и определенные культурные традиции. К сожалению,

осознание важности экологического образования и воспитания пришло лишь в

последние годы. В тоже время технократические установки настолько сильны,

что выход из экологического кризиса по-прежнему ищется в привычных путях:

создание «экологически чистых» производств, принятие природоохранных

законов, контроль за производством и т. п., - иными словами, если

экологический кризис порожден техническим прогрессом, то надо просто

внести

соответствующие коррективы в направление этого прогресса. Экологический

кризис мыслится как нечто внешнее по отношению к человеку, а не как-то,

что

заключено в нем самом.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:

1. В. В. Парин, Ф. П. Космолинский, Б. А. Душков «Космическая биология и

медицина» (издание 2-е, переработанное и дополненное), М.:

«Просвещение», 1975, 223 стр.

2. Н. В. Гусакова «Химия окружающей среды», Ростов-на-Дону: Феникс, 2004,

192 с. ISBN 5-222-05386-5

3. Соколов В. А.. Геохимия природных газов, М., 1971;

4. МакИвен М., Филлипс Л.. Химия атмосферы, М., 1978;

5. Уорк K., Уорнер С., Загрязнение воздуха. Источники и контроль, пер. с

англ., М.. 1980;

6. Мониторинг фонового загрязнения природных сред. в. 1, Л., 1982.

18

7.

© 2010