Краткая характеристика метеорологических элементов и явлений погоды — КиберПедия 

Типы сооружений для обработки осадков: Септиками называются сооружения, в которых одновременно происходят осветление сточной жидкости...

Эмиссия газов от очистных сооружений канализации: В последние годы внимание мирового сообщества сосредоточено на экологических проблемах...

Краткая характеристика метеорологических элементов и явлений погоды

2017-11-17 409
Краткая характеристика метеорологических элементов и явлений погоды 0.00 из 5.00 0 оценок
Заказать работу

СОСТАВ И СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

Атмосфера – воздушная оболочка Земли; она представляет собой физическую смесь следующих основных газов (в % по объему): азота 78,09, кислорода 20,95, аргона 0,93 н углекислого газа 0,03. Других газов (неон, гелий, криптон, водород, ксенон, озон и радон) в атмосфере содержится менее 0,01%. Состав атмосферы до высоты 100 км практически постоянен.

 

В атмосферном воздухе имеются в переменных количествах водяной пар и различные примеси (пыль, мельчайшие капли воды, кристаллы льда, морские соли и продукты горения).

 

По решению Международного геодезического и географического союза, принятому в 1951 г., атмосферу условились делить на следующие основные и переходные слои:

 

Название слоя Средняя высота, км Название переходного слоя  
  Тропосфера     0-11  
Тропопауза  
  Стратосфера     11-40  
Стратопауза  
  Мезосфера     40-80  
Мезопауза  
  Термосфера     80-800  
Термопауза  
Экзосфера Выше 800  

 

Тропосфера – нижний слой атмосферы, простирающийся в умеренных широтах до высот 10-12 км, в тропиках – до 16-18 км, в полярных областях –до 9-10 км. Физические свойства этого слоя в значительной степени зависят от свойств подстилающей поверхности.

В тропосфере происходит образование облаков и выпадение осадков, возникновение туманов, гроз, метелей, наблюдается обледенение летательных аппаратов.

Температура в этом слое атмосферы падает с увеличением высоты в среднем на 0,65°С через каждые 100 м. Здесь нередко встречаются слои воздуха, в которых температура либо повышается с высотой (инверсия), либо остается постоянной (изотермия). Инверсии и изотермии являются задерживающими слоями, препятствующими развитию вертикальных движений воздуха и кучевых облаков.

Тропопауза – переходный слой, отделяющий тропосферу от стратосферы. Толщина этого слоя колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров. Над экватором и субтропиками (до 40° с. ш. и ю. ш.) тропопауза располагается в среднем на высоте 16-18 км и называется тропической, в умеренных и полярных широтах – на высоте 9-12 км и называется полярной. Над циклонами в умеренных и высоких широтах тропопауза может опускаться до 5-7 км, над антициклонами – подниматься до 15-17 км.

Стратосфера – слой атмосферы, простирающийся от тропопаузы до высоты 40 км. Для нее характерно незначительное изменение температуры в слое 11-25 км и повышение ее в слое 25-40 км. Это покушение обусловлено интенсивным поглощением солнечной радиации озоном, максимальная концентрация которого находится в стратосфере.

На рис. 1 изображена схема строения атмосферы до высоты 100 км (температура и давление по данным ВСА-60).

Слой атмосферы от 60 до 400 км, называемый ионосферой, отличается сильной ионизацией, т. е. наличием большого количества электрически заряженных частиц – ионов и свободных электронов. В ионосфере наблюдается несколько уровней с повышенной ионизацией, которые способны отражать, поглощать и преломлять радиоволны.

Стандартная атмосфера (СА) – условное распределение по высоте средних значений основных термодинамических параметров и других физических характеристик атмосферы (давления, температуры, плотности, скорости звука и т. д.) для сухого и чистого воздуха постоянного состава. Данные СА используются для ряда инженерных и аэродинамических расчетов в целях их сравнимости (например, при расчетах подъемной силы и лобового сопротивления, для градуировки аэронавигационных приборов, в частности высотомеров, и т. п.). Для учета реальных атмосферных условий, которые, как правило, отличаются от данных стандартной атмосферы, вводятся поправки (напри-мер, при помощи аэронавигационной линейки). В СССР применяется временная стандартная атмосфера (ВСА-60) для высот от -2000 до 200000 м. Неполная ВСА60 приведена в табл. 3.

 

КАРТЫ ПОГОДЫ

 

Для оценки метеорологических условий наряду с данными воздушной и радиолокационной разведки погоды используются карты погоды, представляющие собой бланки географических карт, на которые цифрами и условными знаками наносятся сведения о погоде, наблюдавшейся одновременно на большой территории.

Приземные карты погоды содержат данные о количестве, форме и высоте облаков, направлении и скорости ветра, температуре воздуха и атмосферном давлении, о видимости и точке росы, об осадках и атмосферных явлениях (туман, гроза, метель, пыльная буря и др.).

На приземных картах области выпадения осадков закрашиваются зеленым цветом, зоны туманов – желтым, фронты проводятся в месте пересечения фронтальной поверхности с поверхностью земли: теплый фронт – красной линией, холодный – синен, фронт окклюзии – коричневой; изобары проводятся простым карандашом.

Аэрологические карты, или карты барической топографии, содержат данные о высоте изобарических поверхностей, температуре, направлении и скорости ветра на различных высотах. Эти данные получают при помощи радиозондов, поднимаемых в атмосферу. Основным элементом, который необходим для составления таких карт, является геопотенциал, представляющий собой работу, которую нужно совершить для подъема единицы массы воздуха от начального уровня (например, от уровня моря) до данной изобарической поверхности. За единицу геопотенциала принят геопотенциальный метр, выражающий работу, которую необходимо затратить при подъеме массы воздуха в 1 т на высоту 1 м. При ускорении силы тяжести g=9,8 м1сек высоты в геопотенциальных метрах точно соответствуют высотам в линейных метрах.

На карты наносятся высоты интересующей изобарической поверхности над уровнем моря в геопотенциальных декаметрах, а затем простым карандашом проводятся изогипсы – линии равных значений геопотенциала.

Область с наименьшимгеопотенциалом соответствует центру циклона, а с наибольшим – центру антициклона на уровне данной изобарической поверхности. Направление ветра на картах барической топографии совпадает с направлением изогипс, а скорость ветра будет тем больше, чем больше их густота. В метеоподразделениях составляются карты абсолютной барической топографии 850, 700, 500, 300, 200 и 100 миллибар, что соответствует примерно уровням 1500, 3000, 5000, 9000, 12000 и 16000 м.

 

ВОЗДУШНЫЕ МАССЫ

Воздушная масса – объем воздуха, соизмеримый по величине с материками, океанами или их частями; она сравнительно однородна по распределению в ней основных метеорологических элементов в горизонтальном направлении.

По высоте воздушные массы могут простираться от 1-2 км до тропопаузы. Они разделяются на теплые (устойчивые), движущиеся на более холодную подстилающую поверхность и приносящие потепление, и холодные (неустойчивые), движущиеся на более теплую подстилающую поверхность и несущие похолодание.

В теплой воздушной массе летом наблюдается малооблачная погода и удовлетворительная видимость, а зимой – низкая слоистая облачность, туман, моросящие осадки и плохая видимость. Полет в такой воздушной массе спокоен.

В холодной воздушной массе летом наблюдается образование кучевообразных облаков, выпадение ливневых осадков, сопровождающееся грозами, а зимой выпадение хлопьевого снега и крупы; видимость вне зон осадков в общем хорошая. Полет в такой воздушной массе сопровождается интенсивной болтанкой, особенно в кучево-дождевых облаках и под облаками.

АТМОСФЕРНЫЕ ФРОНТЫ

Воздушные массы, имеющие различные физические свойства, разделяются узкими наклонными переходными зонами, которые называются атмосферными фронтами. В таких зонах более холодный воздух как более тяжелый располагается в виде острого клина под теплым воздухом. В зависимости от направления движения воздушных масс фронты подразделяются на теплые и холодные.

Теплый фронт – фронт, перемещающийся в сторону холодного воздуха, при этом холодный воздух отступает и замещается теплым; он приносит потепление. На рис. 5 схематически показаны условия погоды, характерные для теплого фронта: многослойная облачность, нередко простирающаяся до тропопаузы, широкая зона обложных осадков, небольшие высоты нижней границы облаков (50-200 м), иногда туман. При полете в облаках, имеющих отрицательную температуру, самолет может подвергнуться обледенению различной интенсивности. Летом при неустойчивом состоянии теплого воздуха, восходящего по клину холодного воздуха, на теплых фронтах возникают грозы.

 

Холодный фронт – фронт, перемещающийся в сторону теплого воздуха, при этом теплый воздух отступает и замещается холодным. Такой фронт приносит похолодание. На рис. 6 схематически показана погода, характерная для холодного фронта летом: кучево-дождевые облака, ливневые дожди и грозы, иногда сопровождающиеся ураганными ветрами. Пересекать такой фронт следует выше облаков. Зимой толщина облаков на холодном фронте редко превышает 3-5 км.

В циклонах происходит смыкание холодного фронта с теплым, т. е. образуется сложный фронт, называемый окклюзией. При образовании окклюзии участвуют две холодные воздушные массы и одна теплая. На рис. 7 показана схема теплого, а на рис. 8 – схема холодного фронта окклюзии. Условия погоды на фронтах окклюзии зависят от тех же факторов, что и на основных фронтах, т. е. от степени устойчивости воздушных масс и их влагосодержания, времени года и суток, а также от рельефа местности.

Холодные фронты окклюзии чаще наблюдаются в теплую половину года, погода в их зонах сходна с погодой в зоне холодного фронта. Теплые фронты окклюзии характерны для холодной части года, погода в их зонах сходна с погодой в зоне теплого фронта.

 

ЦИКЛОНЫ И АНТИЦИКЛОНЫ

 

В атмосфере выделяются два основных типа барических систем: циклоны и антициклоны, представляющие собой огромные вихри с диаметром от нескольких сотен до нескольких тысяч километров. В циклонах и антициклонах изобары имеют приблизительно круговую или эллипсовидную форму. В центре циклона наблюдается минимальное давление, увеличивающееся к периферии. В антициклонах, наоборот, в центре наблюдается максимальное давление, а к периферии оно уменьшается. В северном полушарии в циклоне ветры в слое трения (600-1000 м) дуют по спирали от периферии к центру против хода часовой стрелки, а в антициклоне – по спирали от центра к периферии по ходу часовой стрелки.

Промежуточные барические системы: ложбина – полоса пониженного давления, вытянутая в виде желоба от центра циклона; гребень – полоса повышенного давления, вытянутая от центра антициклона; седловина –барическая область между двумя циклонами и двумя антициклонами, расположенными крест-накрест.

В циклоне наблюдается многослойная облачность, обильные осадки, сильные ветры, летом грозы. В антициклонах летом преобладает малооблачная погода и хорошая видимость, зимой – либо безоблачная погода, либо тонкие слоистые облака, туманы, слабые ветры. В ложбинах погода в основном имеет циклонический характер, а в гребнях – антициклонический.

АТМОСФЕРА

 

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.

Появление атмосферы.

Возраст атмосферы принято приравнивать к возрасту самой планеты Земля – примерно 5000 миллионов лет. На первоначальном этапе своего формирования Земля разогрелась до внушительных температур. «Если, как считает большинство ученых, только что образовавшаяся Земля была чрезвычайно горячей (имела температуру около 9000 C), то большинство газов, составляющих атмосферу, должны были бы покинуть её. По мере постепенного охлаждения и затвердевания Земли газы, растворенные в жидкой земной коре, выходили бы из неё»(8). Из этих газов и сложилась первичная земная атмосфера, благодаря которой стало возможным зарождение жизни.

 

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

На всех стадиях своего развития человек был тесно связан с окружающим миром. Но с тех пор как появилось высокоиндустриальное общество, опасное вмешательство человека в природу резко усилилось, расширился объём этого вмешательства, оно стало много образнее и сейчас грозит стать глобальной опасностью для человечества. Расход невозобновимых видов сырья повышается, все больше пахотных земель выбывает из экономики, так на них строятся города и заводы. Человеку приходится все

больше вмешиваться в хозяйство биосферы - той части нашей планеты, в которой существует жизнь. Биосфера Земли в настоящее время подвергается нарастающему антропогенному воздействию. При этом можно выделить несколько наиболее существенных процессов, любой из которых не улучшает экологическую ситуацию на планете. Наиболее масштабным и значительным является химическое загрязнение среды несвойственными ей веществами химической природы. Среди них - газообразные и аэрозольные загрязнители промышленно-бытового происхождения. Прогрессирует и накопление углекислого газа в атмосфере. Дальнейшее развитие этого процесса будет усиливать нежелательную тенденцию в сторону повышения среднегодовой температуры на планете. Вызывает тревогу у экологов и продолжающееся загрязнение Мирового океана нефтью и нефтепродуктами, достигшее уже 11/5 его общей поверхности. Нефтяное загрязнение таких размеров может вызвать существенные нарушения газов и водообмена между гидросферой и атмосферой. Не вызывает сомнений и значение химического загрязнения почвы пестицидами и ее повышенная кислотность, ведущая к распаду экосистемы. В целом все рассмотренные факторы, которым можно приписать загрязняющий эффект, оказывают заметное влияние на процессы, происходящие в биосфере.

 

Промышленное загрязнение. Человек загрязняет атмосферу уже тысячелетиями, однако последствия употребления огня, которым он пользовался весь этот период, были незначительны. Приходилось мириться с тем, что дым мешал дыханию, и что сажа ложилась черным покровом на потолке и стенах жилища. Получаемое тепло было для человека важнее, чем чистый воздух и не закопченные стены пещеры. Это начальное загрязнение воздуха не представляло проблемы, ибо люди обитали тогда небольшими группами, занимая неизмерно обширную нетронутую природную среду. И даже значительное сосредоточение людей на сравнительно небольшой территории, как это было в классической древности, не сопровождалось еще серьезными последствиями.

Так было вплоть до начала девятнадцатого века. Лишь за последние сто лет развитие промышленности "одарило" нас такими производственными процессами, последствия которых вначале человек еще не мог себе представить. Возникли города-миллионеры, рост которых остановить нельзя. Все это результат великих изобретений и завоеваний человека.

В основном существуют три основных источника загрязнения атмосферы: промышленность, бытовые котельные, транспорт. Доля каждого из этих источников в общем, загрязнении воздуха сильно различается в зависимости от места. Сейчас общепризнанно, что наиболее сильно загрязняет воздух промышленное производство. Источники загрязнении - теплоэлектростанции, которые вместе с дымом выбрасывают в воздух сернистый и углекислый газ; металлургические предприятия, особенно цветной металлургии, которые выбрасывают в воздухоксилы 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. Вредными основными 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 1250 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 серу содержащего топлива или переработки сернистых руд (до 170 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 65 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. Листовые пластинки растений, произрастающих на расстоянии менее 11 км.от таких предприятий, обычно бывают густо усеяны мелкими некротическими пятнами, образовавшихся в местах оседания капель серной кислоты. Пирометаллургические предприятия цветной и черной металлургии, а также ТЭС ежегодно выбрасывают в атмосферу 1десятки миллионов тонн серного ангидрида.

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. Фторсодержащие 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, хлорсодержащие 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 тяжелых различных металлов и ядовитых газов. Так, в расчете на 11 т. 0передельного чугуна выделяется кроме 12,7 кг. 0сернистого газа и 14,5 кг. 0пылевых частиц, определяющих количество соединений мышьяка, фосфора, сурьмы, свинца, паров ртути и редких металлов, смоляных веществ и цианистого водорода.

 

Загрязнение транспортными средствами. В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автотранспорта и авиации существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от подвижных источников: грузовых и легковых автомобилей, тракторов, тепловозов и самолетов. Согласно оценкам, в городах на долю автотранспорта приходится (в зависимости т развития в данном городе промышленности и числа автомобилей) от 30 до 70 % общей массы выбросов. В США в целом по стране, по крайней мере, 40 % общей массы пяти основных загрязняющих веществ составляют выбросы подвижных источников.

Автотранспорт. Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят автомобили, работающие на бензине (в США на их долю приходится около 75 %), затем самолеты (примерно 5 %), автомобили с дизельными двигателями (около 4 %), тракторы и другие сельскохозяйственные машины (около 4 %), железнодорожный и водный транспорт (примерно 2 %). К основным загрязняющим атмосферу веществам, которые выбрасывают подвижные источники, (общее число таких веществ превышает 40), относятся оксид углерода (в США его доля в общей массе составляет около 70 %), углеводороды (примерно 19 %) и оксиды азота (около 9 %). Оксид углерода (CO) и оксиды азота (N0x) поступают в атмосферу только с выхлопными газами, тогда как не полностью сгоревшие углеводороды (HnCm) поступают как вместе с выхлопными газами, (он составляет примерно 60 % от общей массы выбрасываемых углеводородов), так и из картера (около 20 %), топливного бака (около 10 %) и карбюратора (примерно 10 %); твердые примеси поступают в основном с выхлопными газами (90 %) и из картера (10 %).

Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомобиля, особенно при быстром, а также при движении с малой скоростью (из диапазона наиболее экономичных). Относительная доля (от общей массы выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и на холостом ходу, доля оксидов азота - при разгоне. Из этих данных следует, что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых остановках и при движении с малой скоростью.

Создаваемые в городах системы движения в режиме "зеленой волны", существенно сокращающие число остановок транспорта на перекрестках, призваны сократить загрязнение атмосферного воздуха в городах. Большое влияние на качество и количество выбросов примесей оказывает режим работы двигателя, в частности соотношение между массами топлива и воздуха, момент зажигания, качество топлива, отношение поверхности камеры сгорания к ее объему и др. При увеличении отношения массы воздуха и топлива, поступающих в камеру сгорания, сокращаются выбросы оксида углерода и углеводородов, но возрастает выброс оксидов азота.

Несмотря на то, что дизельные двигатели более экономичны, таких веществ, как СО, HnCm, NOx, выбрасывают не более чем бензиновые, они существенно больше выбрасывают дыма (преимущественно несгоревшего углерода), который к тому же обладает неприятным запахом, создаваемым некоторыми несгоревшими углеводородами. В сочетании же с создаваемым шумом дизельные двигатели не только сильнее загрязняют среду, но и воздействуют на здоровье человека гораздо в большей степени, чем бензиновые.

Авиатранспорт. Хотя суммарный выброс загрязняющих веществ двигателями самолетов сравнительно невелик (для города, страны), в районе аэропорта эти выбросы вносят определяющий вклад в загрязнение среды. К тому же турбореактивные двигатели (так же как дизельные) при посадке и взлете выбрасывают хорошо заметный на глаз шлейф дыма. Значительное количество примесей в аэропорту выбрасывают и наземные передвижные средства, подъезжающие и отъезжающие автомобили.

Согласно полученным оценкам, в среднем около 42 % общего расхода топлива тратится на выруливание самолета к взлетно-посадочной полосе (ВПП) перед взлетом и на заруливание с ВПП после посадки (по времени в среднем около 22 мин). При этом доля несгоревшего и выброшенного в атмосферу топлива при рулении намного больше, чем в полете. Помимо улучшения работы двигателей (распыление топлива, обогащение смеси в зоне горения, использование присадок к топливу, впрыск воды и др.), существенного уменьшения выбросов можно добиться путем сокращения времени работы двигателей на земле и числа работающих двигателей при рулении (только за счет последнего достигается снижение выбросов в 3 - 8 раз).

В последние 10 - 15 лет большое внимание уделяется исследованию тех эффектов, которые могут возникнуть в связи с полетами сверхзвуковых самолетов и космических кораблей. Эти полеты сопровождаются загрязнением стратосферы оксидами азота и серной кислотой (сверхзвуковые самолеты), а также частицами оксида алюминия (транспортные космические корабли). Поскольку эти загрязняющие вещества разрушают озон, то первоначально создалось мнение (подкрепленное соответствующими модельными расчетами), что планируемый рост числа полетов сверхзвуковых самолетов и транспортных космических кораблей приведет к существенному уменьшению содержания озона со всеми губительными последующими воздействиями ультрафиолетовой радиации на биосферу Земли. Однако более глубокий подход к этой проблеме позволил сделать заключение о слабом влиянии выбросы сверхзвуковых самолетов на состояние стратосферы. Так, при современном числе сверхзвуковых самолетов и выбросе загрязняющих веществ на высоте около 16 км относительное уменьшение содержания О3 может составить примерно 0.60; если их число возрастет до 200 и высота полета будет близка к 20 км, то относительное уменьшение содержания О3 может подняться до 17%. Глобальная приземная температура воздуха за счет парникового эффекта, создаваемого выбросами сверхзвуковыми самолетами может повыситься не более чем на 0,1°C/

Более сильное воздействие на озонный слой и глобальную температуру воздуха могут оказать хлорфторметаны (ХФМ0 фреон-11 и фреон-12 - газы, образующиеся в частности, при испарении аэрозольных препаратов, которые используются (преимущественно женщинами) для крашения волос. Поскольку ХФМ очень инертны, то они распространяются и долго живут не только в тропосфере, но и в стратосфере. Обладая довольно сильными полосами поглощения в окне прозрачности атмосферы (8-12 мкм), фреоны усиливают парниковый эффект. Наметившиеся в последние десятилетия темпы роста производства фреонов могут привести к увеличению содержания фреона-11 и фреона-12 в 2030 г. до 0,8 и 2,3 млрд. (при современных значениях 0,1 и 0,2 млрд.). Под влиянием такого количества фреонов общее содержание озона в атмосфере уменьшится на 18%, а в нижней стратосфере даже на 40; глобальная приземная температура возрастет на 0,12-0,21°С.

В заключение можно отметить, что все эти антропогенные эффекты перекрываются в глобальном масштабе естественными факторами, например, загрязнением атмосферы вулканическими извержениями.

Заключение

 

Санитары космоса.

 

Российский Центр управления полетами предлагает создать специальную службу, которая предотвращала бы столкновения орбитальных аппаратов с космическим мусором. Проблема загрязнения ближнего космоса в последние годы приобрела в мире такую остроту, что был даже организован координационный комитет по борьбе с галактическими нечистотами. Правда, по оценкам специалистов, деятельность комитета не принесла существенных успехов - количество отходов на орбите увеличивается, и очистить от них околоземное пространство пока не представляется возможным. Однако в ходе исследований был создан специальный каталог всех крупных вредоносных объектов, и страны предупреждают друг друга о возможных столкновениях. Радары военно-космических сил США и России способны отслеживать предметы величиной не менее 10 сантиметров - таких в околоземном пространстве насчитывается примерно 10 тысяч. Частиц размером от 1 до 10 сантиметров - 100 тысяч, а тех, что менее сантиметра, - около миллиона. По мнению главного баллистика ЦУПа Николая Иванова, одного из авторов идеи службы, она должна "не только отслеживать опасный мусор, но и разрабатывать способы его сведения с орбиты".

 

Чтобы представить, насколько опасен космический мусор, достаточно вспомнить о ЧП на американском шаттле "Челленджер" в июле 1983 года. Тогда чешуйка краски размером менее миллиметра столкнулась с челноком и сделала в иллюминаторе космического корабля вмятину диаметром 2,4 миллиметра. Напомним, что иллюминаторы шаттлов выдерживали десятки взлетов с Земли, но не смогли противостоять микроскопической пылинке в космосе, правда, двигавшейся со скоростью 15 километров в секунду. Если бы размер того "искусственного метеорита" был чуть-чуть больше - трагедии не миновать.

 

По данным ученых, между орбитами Земли и Луны летает около 1,5 миллиона искусственных объектов. И если орбиты крупных известны, занесены в специальные лоции и тщательно отслеживаются, то за мелкими "астероидами" (10-15 см и меньше) следить сложнее. А ведь известно, что 90 процентов объектов в околоземном пространстве - искусственного происхождения: отработанные ступени ракет, вышедшие из строя космические аппараты, разнообразные обломки и даже потерянные космонавтами инструменты. На орбите до сих пор кружится несколько тонн бытовых отходов: на станциях "Салют" и "Мир" ненужные вещи просто прессовали и выкидывали в космос. Причем объем космического мусора растет год от года быстрее, и не столько из-за возросшей космической активности землян, сколько из-за "размножения" старого мусора в результате столкновений. По прогнозам NASA, к 2055 году, если переломить ситуацию не удастся, под угрозу будет поставлена сама возможность космических запусков: вероятность столкновения ракеты с инородным телом приблизится к ста процентам.

Список литературы для части II:

  1. http://www.sitc.ru/

 

  1. Игорь Надеждин Журнал “Итоги” № 08 (506) 13 мая 2007

 

  1. Энциклопедия. Том 19. Экология. Издательство «Аванта +».
  1. Бгатов В.И. История кислорода земной атмосферы. – М.: Недра, 1985.

 

  1. С.В. Белов “ Охрана окружающей среды “.

 

 

СОСТАВ И СТРОЕНИЕ АТМОСФЕРЫ

Атмосфера – воздушная оболочка Земли; она представляет собой физическую смесь следующих основных газов (в % по объему): азота 78,09, кислорода 20,95, аргона 0,93 н углекислого газа 0,03. Других газов (неон, гелий, криптон, водород, ксенон, озон и радон) в атмосфере содержится менее 0,01%. Состав атмосферы до высоты 100 км практически постоянен.

 

В атмосферном воздухе имеются в переменных количествах водяной пар и различные примеси (пыль, мельчайшие капли воды, кристаллы льда, морские соли и продукты горения).

 

По решению Международного геодезического и географического союза, принятому в 1951 г., атмосферу условились делить на следующие основные и переходные слои:

 

Название слоя Средняя высота, км Название переходного слоя  
  Тропосфера     0-11  
Тропопауза  
  Стратосфера     11-40  
Стратопауза  
  Мезосфера     40-80  
Мезопауза  
  Термосфера     80-800  
Термопауза  
Экзосфера Выше 800  

 

Тропосфера – нижний слой атмосферы, простирающийся в умеренных широтах до высот 10-12 км, в тропиках – до 16-18 км, в полярных областях –до 9-10 км. Физические свойства этого слоя в значительной степени зависят от свойств подстилающей поверхности.

В тропосфере происходит образование облаков и выпадение осадков, возникновение туманов, гроз, метелей, наблюдается обледенение летательных аппаратов.

Температура в этом слое атмосферы падает с увеличением высоты в среднем на 0,65°С через каждые 100 м. Здесь нередко встречаются слои воздуха, в которых температура либо повышается с высотой (инверсия), либо остается постоянной (изотермия). Инверсии и изотермии являются задерживающими слоями, препятствующими развитию вертикальных движений воздуха и кучевых облаков.

Тропопауза – переходный слой, отделяющий тропосферу от стратосферы. Толщина этого слоя колеблется от нескольких сотен метров до нескольких километров. Над экватором и субтропиками (до 40° с. ш. и ю. ш.) тропопауза располагается в среднем на высоте 16-18 км и называется тропической, в умеренных и полярных широтах – на высоте 9-12 км и называется полярной. Над циклонами в умеренных и высоких широтах тропопауза может опускаться до 5-7 км, над антициклонами – подниматься до 15-17 км.

Стратосфера – слой атмосферы, простирающийся от тропопаузы до высоты 40 км. Для нее характерно незначительное изменение температуры в слое 11-25 км и повышение ее в слое 25-40 км. Это покушение обусловлено интенсивным поглощением солнечной радиации озоном, максимальная концентрация которого находится в стратосфере.

На рис. 1 изображена схема строения атмосферы до высоты 100 км (температура и давление по данным ВСА-60).

Слой атмосферы от 60 до 400 км, называемый ионосферой, отличается сильной ионизацией, т. е. наличием большого количества электрически заряженных частиц – ионов и свободных электронов. В ионосфере наблюдается несколько уровней с повышенной ионизацией, которые способны отражать, поглощать и преломлять радиоволны.

Стандартная атмосфера (СА) – условное распределение по высоте средних значений основных термодинамических параметров и других физических характеристик атмосферы (давления, температуры, плотности, скорости звука и т. д.) для сухого и чистого воздуха постоянного состава. Данные СА используются для ряда инженерных и аэродинамических расчетов в целях их сравнимости (например, при расчетах подъемной силы и лобового сопротивления, для градуировки аэронавигационных приборов, в частности высотомеров, и т. п.). Для учета реальных атмосферных условий, которые, как правило, отличаются от данных стандартной атмосферы, вводятся поправки (напри-мер, при помощи аэронавигационной линейки). В СССР применяется временная стандартная атмосфера (ВСА-60) для высот от -2000 до 200000 м. Неполная ВСА60 приведена в табл. 3.

 

КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ И ЯВЛЕНИЙ ПОГОДЫ

 


Поделиться с друзьями:

Папиллярные узоры пальцев рук - маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни...

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...

Историки об Елизавете Петровне: Елизавета попала между двумя встречными культурными течениями, воспитывалась среди новых европейских веяний и преданий...

Архитектура электронного правительства: Единая архитектура – это методологический подход при создании системы управления государства, который строится...



© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!

0.087 с.