Эти процессы и явления связаны с различными атмосферными процес-сами, и прежде всего с процессами, происходящими в нижнем слое атмо-сферы — тропосфере. В тропосфере находится около 9 /10 всей массы воз-духа. Под влиянием солнечного тепла, поступающего на земную поверх-ность, и силы земного притяжения в тропосфере образуются облака, дождь, снег, ветер .
Воздух в тропосфере перемещается в горизонтальном и вертикальном направлениях. Сильно нагретый воздух вблизи экватора расширяется, ста-новится легче и поднимается вверх. Происходит восходящее движение воз-духа. По этой причине у поверхности Земли вблизи экватора образуется по-яс низкого атмосферного давления. У полюсов из-за низких температур воздух охлаждается, становится более тяжёлым и опускается вниз. Проис-ходит нисходящее движение воздуха. По этой причине у поверхности Зем-ли вблизи полюсов давление высокое.
В верхней тропосфере, наоборот, над экватором, где преобладают вос-ходящие потоки воздуха, давление высокое, а над полюсами — низкое. Воздух всё время движется из области повышенного давления в область пониженного давления. Поэтому поднявшийся над экватором воздух расте-кается к полюсам. Но вследствие вращения Земли вокруг своей оси движу-щийся воздух не доходит до полюсов. Охлаждаясь, он становится тяжелее и опускается примерно у 30 е северной и южной широт, образуя в обоих полушариях области высокого давления.
Большие объёмы воздуха тропосферы, обладающие однородными свой-ствами, называются воздушными массами. Свойства воздушных масс зависят от тех территорий, над которы-ми они сформировались. Перемещаясь, воздушные массы долго сохраняют свои свойства, а встречаясь, взаимодействуют между собой. Перемещение воздушных масс и их взаимодействие определяют погоду в тех местах, ку-да эти воздушные массы приходят. Взаимодействие различных воздушных масс приводит к образованию в тропосфере движущихся атмосферных вих-рей — циклонов и антициклонов.
Циклон — это плоский восходящий вихрь с низким атмосферным дав-лением в центре. Поперечник циклона может составлять несколько тысяч ки-лометров. Погода при циклоне преобладает пасмурная, с сильными ветрами.
Антициклон — это плоский нисходящий вихрь с высоким атмосферным давлением с максимумом в центре. В области высокого давления воздух не поднимается, а опускается. Воздушная спираль раскручивается в северном полушарии по часовой стрелке. Погода при антициклоне малооблачная, без осадков, ветер слабый.
С движением воздушных масс, с их взаимодействием связано появление опасных метеорологических явлений, которые могут стать причиной стихий-ных бедствий. Это тайфуны и ураганы, бури, снежные бури, смерчи, грозы, засуха, сильные морозы и туманы .
Стихийные бедствия.
Стихийное бедствие - катастрофическое природное явление (или процесс), которое может вызвать многочисленные человеческие жертвы, значительный материальный ущерб и другие тяжелые последствия.
К стихийным бедствиям относятся землетрясения, извержения вулканов, сели, оползни, обвалы, наводнения, засухи, циклоны, ураганы, смерчи, снежные заносы и лавины, длительные проливные дожди, сильные устойчивые морозы, обширные лесные и торфяные пожары. К числу стихийных бедствий относят также эпидемии, эпизоотии, эпифитотии, массовое распространение вредителей лесного и сельского хозяйства.
За последние 20 лет XX века от стихийных бедствий в мире пострадало в общей сложности более 800 млн. человек (свыше 40 млн. человек в год), погибло более 140 тыс. человек, а ежегодный материальный ущерб составил более 100 млрд. долларов.
Наглядными примерами могут служить три стихийных бедствия в 1995 г.
1) Сан-Анджело, Техас, США, 28 мая 1995 года: смерчи и град обрушились на город с 90-тысячным населением; причиненный ущерб оценивается в 120 миллионов американских долларов.
2) Аккра, Гана, 4 июля 1995 года: самые обильные за последние почти 60 лет осадки вызвали сильные наводнения. Около 200 000 жителей потеряли все свое имущество, еще более 500 000 не могли попасть в свои дома, и 22 человека погибли.
3) Кобе, Япония, 17 января 1995 года: землетрясение, длившееся всего 20 секунд, унесло жизни тысяч людей; десятки тысяч получили ранения, и сотни остались без крова.
Чрезвычайные ситуации природного характера можно классифицировать следующим образом:
1. Геофизические опасные явления:
2. Геологические опасные явления:
3. Морские гидрологические опасные явления:
4. Гидрологические опасные явления:
5. Гидрогеологические опасные явления:
6. Природные пожары:
7. Инфекционная заболеваемость людей:
8. Инфекционная заболеваемость сельскохозяйственных животных:
9. Поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями.
10. Метеорологические и агрометеорологические опасные явления:
бури (9 - 11 баллов);
ураганы и бури (12 - 15 баллов);
смерчи, торнадо (разновидность смерча в виде части грозового облака);
вертикальные вихри;
крупный град;
сильный дождь (ливень);
сильный снегопад;
сильный гололед;
сильный мороз;
сильная метель;
сильная жара;
сильный туман;
заморозки.
Ураганы и Бури
Бури - это продолжительное по времени движение ветра, как правило, в одном направлении с высокой скоростью. По своему виду они делятся на: снежные, песчаные. А по интенсивности ветра по ширине полосы на: ураганы, тайфуны. Движение и скорость ветра, интенсивность измеряется по шкале Бофорта в баллах.
Ураганы-это ветры силой 12 баллов по шкале Бофорта, т. е. ветры, скорость которых превышает 32,6 м/с (117,3 км/ч).
Бури и ураганы возникают при прохождении глубинных циклонов и представляют собой движение воздушных масс (ветер) с огромной скоростью. При урагане скорость движения воздуха превышает 32,7 м/с (более 118 км/ч). Проносясь над земной поверхностью, ураган ломает и вырывает с корнем деревья, срывает крыши и разрушает дома, линии электропередач и связи, здания и сооружения, выводит из строя различную технику. В результате короткого замыкания электросетей возникают пожары, нарушается снабжение электроэнергией, прекращается работа объектов, возможно возникновение других вредных последствий. Люди могут оказаться под обломками разрушенных зданий и сооружений. Летящие с большой скоростью обломки разрушенных зданий и сооружений и другие предметы могут нанести людям тяжелые травмы..
Достигая высшей стадии, ураган проходит в своем развитии 4 этапа: тропический циклон, барическая депрессия, шторм, интенсивный ураган. Ураганы формируются, как правило, над тропической частью северной Атлантики, зачастую - от западного побережья Африки, и набирают силу, двигаясь к западу. Большое число зарождающихся циклонов развивается подобным образом, но в среднем только 3,5 процентов из них достигают стадии тропического шторма. Лишь 1-3 тропических шторма, обычно находящихся над Карибским морем и Мексиканским заливом, ежегодно доходят до восточного побережья США.
Многие ураганы зарождаются у западного побережья Мексики и движутся на северо-восток, угрожая прибрежным территориям Техаса.
Ураганы обычно существуют от 1 до 30 дней. Они развиваются над перегретыми территориями океанов и преобразуются в сверхтропические циклоны после длительного прохождения над более прохладными водами северной части Атлантического океана. Попадая на подстилающую поверхность суши, они быстро гаснут.
Условия, необходимые для зарождения урагана, полностью неизвестны. Есть проект «Штормы», предназначенный правительством США для разработки способов разрядки ураганов в их источнике. В настоящее время этот комплекс проблем глубоко изучается. Известно следующее: интенсивный ураган почти правильно округлый по форме, достигает иногда 800 километров в поперечнике. Внутри трубы сверхтеплого тропического воздуха находится так называемый «глаз» - пространство чистого голубого неба диаметром примерно 30 километров. Его окружает «стена глаза» - наиболее опасное и беспокойное место. Именно здесь завихряющийся внутрь, пропитанный влагой воздух устремляется вверх. При этом он вызывает конденсацию и выделение опасной скрытой теплоты - источника силы шторма. Поднявшись на километры над уровнем моря, энергия выбрасывается к периферийным слоям. В том месте, где расположена стена, восходящие потоки воздуха, смешиваясь с конденсацией, образуют сочетание максимальной силы ветра и неистовое ускорение.
Облака тянутся вокруг этой стены в форме спирали параллельно направлению ветра, придавая, таким образом, урагану характерную форму и меняя проливной дождь в центре урагана на тропический ливень по краям.
Ураганы, как правило, движутся со скоростью 15 километров в час по западному пути и часто набирают скорость, обычно отклоняясь к северному полюсу на линию 20-30 градусов северной широты. Но нередко они развиваются по более сложной и непредсказуемой модели. В любом случае ураганы способны вызвать громадные разрушения и потрясающие людские потери.
До подхода ураганного ветра закрепляют технику, отдельные строения, в производственных помещениях и жилых домах закрывают двери, окна, отключают электросети, газ, воду. Население укрывается в защитных или заглубленных сооружениях.
Современные методы прогноза погоды позволяют за несколько часов и даже суток предупредить население города или целого прибрежного района о надвигающемся урагане (шторме), а служба ГО может предоставить необходимую информацию о возможной обстановке и требуемых действиях в сложившихся условиях.
Наиболее надежной защитой населения от ураганов является использование защитных сооружений (метро, убежищ, подземных переходов, подвалов зданий и т. п.). При этом в прибрежных районах необходимо учитывать возможное затопление низменных участков и выбирать защитные укрытия на возвышенных участках местности.
Ураган на суше разрушает строения, линии связи и электропередач, повреждает транспортные коммуникации и мосты, ломает и вырывает с корнем деревья; при распространении над морем вызывает огромные волны высотой 10-12 м и более, повреждает или даже приводит к гибели суда.
После урагана формирования совместно со всем трудоспособным населением объекта проводят спасательные и аварийно-восстановительные работы; спасают людей из заваленных защитных и других сооружений и оказывают им помощь, восстанавливают поврежденные здания, линии электропередач и связи, газо- и водопровода, ремонтируют технику, проводят другие аварийно-восстановительные работы.
В декабре 1944 г. в 300 милях восточнее о. Лусон (Филиппины) корабли 3-го флота США оказались в районе близ центра тайфуна. В результате 3 эсминца затонуло, 28 других кораблей получили повреждения, 146 самолетов на авианосцах и 19 гидросамолетов на линкорах и крейсерах были разбиты, повреждены и смыты за борт, погибло свыше 800 чело.
От ураганных ветров небывалой силы и гигантских волн, обрушившихся 13 ноября 1970 г. на прибрежные районы Восточного Пакистана, пострадало в общей сложности около 10 млн. человек, в том числе примерно 0,5 млн. человек погибли и пропали без вести.
Смерч
Смерч – одно из жестоких, разрушительных явлений природы. По мнению В.В. Кушина, смерч - это не ветер, а скрученный в тонкостенную трубу «хобот» дождя, который вращается вокруг оси со скоростью 300-500 км/ч. За счет центробежных сил внутри трубы создается разряжение, и давление падает до 0,3 атм. Если стенка «хобота» воронки рвется, наткнувшись на препятствие, то внутрь воронки врывается наружный воздух. Перепад давлений 0,5 атм. разгоняет воздушный вторичный поток до скоростей 330 м/с (1200 км/ч) и более, т.е. до сверхзвуковых скоростей. Смерчи образуются при неустойчивом состоянии атмосферы, когда воздух в верхних слоях очень холодный, а в нижних тёплый. Происходит интенсивный воздухообмен, сопровождаемый образованием вихря огромной силы.
Возникают такие вихри в мощных грозовых облаках и часто сопровождаются грозой, дождём, градом. Очевидно, нельзя сказать, что смерчи возникают в каждом грозовом облаке. Как правело, это происходит на гране фронтов – в переходной зоне между тёплой и холодной воздушными массами. Прогнозировать смерчи пока не удаётся, и поэтому их появление бывает неожиданным.
Смерч живёт недолго, так как довольно скоро холодная и тёплая воздушные массы перемешиваются, и таким образом поддерживающая его причина исчезает. Однако даже за непродолжительный период своей жизни смерч может произвести огромные разрушения.
стихийный метеорологический атмосферный
- - сильные дожди. Чаще всего (вероятность 95-100%) они выпадают в Карпатах и предопределяют селевые потоки, лавины и сдвиги;
- - сильные метели, снегопады. Метели связаны с перемещением циклонов из юга и юго-запада. Плохая видимость во время метелей и сильные снежные заносы создают много трудностей, как в эксплуатации разных видов транспорта, так и в работе на строительных объектах;
- - сильный ветер (с максимальной скоростью свыше 25 м/с), шквалы, смерчи. Чаще всего такой ветер наблюдается в горных районах, а также на Донецкой, Волынской и Подольской возвышенностях;
- - туманы - это скопление зависших в приземном слое атмосферы капель воды или кристаллов льда, которое ухудшает горизонтальную видимость на расстоянии до 1 км. По интенсивности различают туманы очень сильные (видимость составляет менее 50 м), сильные (50-200 м), умеренные (201-500 м) и слабые (501-1000 м);
- - Гроза - это комплексное атмосферное явление, которое сопровождается электрическими разрядами, значительными осадками и часто градом. Гроза принадлежит к опасным явлениям, действие которых может наносить значительные убытки деятельности и даже угрожать жизни человека;
- - Град - округлые или неправильной формы частицы льда, которые выпадают в большей части в теплый период года из мощных кучево-дождевых туч со значительным вертикальным движением и высоким содержанием влаги. Град наносит значительные убытки сельскому хозяйству: повреждает посевы, виноградники, плодовые деревья, на больших площадях. Величина убытков зависит от размера градин, их плотности и интенсивности выпадения;
- - Шквал - это кратковременное резкое увеличение скорости ветра, которое образуется в кучево-дождевых тучах, сопровождается изменением направления ветра и наблюдается во время гроз и ливней. Во время шквала ломаются деревья, уничтожаются сельскохозяйственные культуры, разрушаются здания, иногда даже возможны человеческие жертвы;
- - Смерч - это вихрь сложной структуры с вертикальной осью, которая опускается из нижнего предела мощных кучево-дождевых туч к земной поверхности. В виде светлой или темной воронки, которая вращается и характеризуется значительными скоростями ветра, мощными нисходящими и восходящими потоками, значительной разницей атмосферного давления, от центра воронки к периферии, что в комплексе создает чрезвычайную энергию смерча;
- - Пылевая, или черная буря - это явление, которое вызывается путем перенесения большого количества пыли или песка сильным ветром и сопровождается ухудшением видимости. Пылевая буря возникает при засушливой погоде и во время усиления скорости ветра к значениям, при которых происходит выдувание из подстилающей поверхности частей пыли или песка.
Результаты взаимодействия некоторых атмосферных процессов, которые характеризуются определенными сочетаниями нескольких метеорологических элементов, называются атмосферными явлениями.
К атмосферным явлениям относятся: гроза, метель, пыльная бурая, туман, смерч, полярное сияние и др.
Все метеорологические явления, за которыми осуществляются наблюдение на метеорологических станциях, разделяются на такие группы:
гидрометеоры , представляют собой сочетание редких и твердых или тех и других вместе частиц воды, взвешенных в воздухе (облака, туманы), которые выпадают в атмосфере (осадки); которые оседают на предметах возле земной поверхности в атмосфере (роса, иней, гололедица, изморозь); или поднятых ветром с поверхности земли (вьюга);
литометеоры , представляют собой сочетание твердых (не водных) частичек, которые поднимаются ветром с земной поверхности и переносятся на некоторое расстояние или остаются взвешенными в воздухе (пыльная поземка, пылевые бури и др.);
электрические явления, к которых належат проявления действия атмосферного электричества, которые мы видим или слышим (молния, гром);
оптические явления в атмосфере, которые возникают в результате отражения, преломление, рассеяние и дифракции солнечного или месячного света (гало, мираж, радуга и др.);
неклассифицированные (разные) явления в атмосфере, которые тяжело отнести к какому-нибудь виду, указанного выше (шквал, вихрь, смерч).
Вертикальная неоднородность атмосферы. Важнейшие свойства атмосферы
По характеру распределения температуры с высотой атмосфера разделяется на несколько слоев: тропосфера, стратосфера, мезосфера, термосфера, экзосфера.
На рисунке 2.3 представленный ход изменения температуры с удалением от земной поверхности в атмосфере.
А– высота 0 км, t = 15 0 С; В – высота 11 км, t = -56,5 0 С;
C – высота 46 км, t = 1 0 С; D – высота 80 км, t = -88 0 С;
Рисунок 2.3 – Ход температуры в атмосфере
Тропосфера
Мощность тропосферы в наших широтах достигает 10-12 км. В тропосфере сосредоточена основная часть массы атмосферы, поэтому здесь наиболее ярко проявляются разнообразные явления погоды. В этом слое наблюдается непрерывное снижение температуры с высотой. Оно составляет в среднем 6 0 С на каждые 1000 г. Солнечные лучи сильно нагревают земную поверхность и прилегающие нижние слои воздуха.
Тепло, которое идет от земли, поглощается водяным паром, углекислым газом, частицами пыли. Выше воздух более разрежен, водного пара в нем меньшее, а излучаемое снизу тепло уже поглощено нижними слоями – поэтому воздух там холоднее. Отсюда постепенное падение температуры с высотой. Зимой поверхность земли сильно охлаждается. Этому способствует снежный покров, который отражает большую часть солнечных лучей и вместе с тем излучает тепло в более высокие слои атмосферы. Поэтому, воздух возле поверхности земли очень часто холоднее, чем вверху. Температура с высотой немного повышается. Эта так называемая зимняя инверсия (обратный ход температуры). В летнее время земля нагревается солнечными лучами сильно и неравномерно. От наиболее нагретых участков поднимаются воздушные струйки, вихри. На смену воздуху, что поднялся, притекает воздух со стороны менее нагретых участков, в свою очередь, замещаясь воздухом, который опускается сверху. Возникает конвекция, которая вызывает перемешивание атмосферы в вертикальном направлении. Конвекция уничтожает туман и уменьшает запыленность нижнего слоя атмосферы. Таким образом, благодаря вертикальным движениям в тропосфере происходит постоянное перемешивание воздуха, который обеспечивает постоянство его состава на всех высотах.
Тропосфера – это место постоянного формирования облаков, осадков и других явлений природы. Между тропосферой и стратосферой находится тонкий (1 км) переходный пласт, названный тропопаузой.
Стратосфера
Стратосфера простирается до высоты 50-55 км. Стратосфера характеризуется ростом температуры с высотой. До высоты 35 км рост температуры происходит очень медленно, выше 35 км температура растет быстро. Рост температуры воздуха с высотой в стратосфере связан с поглощением солнечной радиации озоном. На верхней границе стратосферы температура резко колеблется в зависимости от времени года и широты места. Разрежение воздуха в стратосфере приводит к тому, что небо там почти черного цвета. В стратосфере всегда хорошая погода. Небо безоблачное и лишь на высоте 25-30 км появляются перламутровые облака. В стратосфере также имеет место интенсивная циркуляция воздуха и наблюдаются вертикальные его перемещения.
Мезосфера
Над стратосферой находится слой мезосферы, приблизительно до 80 км. Здесь температура с высотой падает до нескольких десятков градусов ниже нуля. Вследствие быстрого падения температуры с высотой в мезосфере сильно развитая турбулентность. На высотах, близких к верхней границе мезосферы (75-90 км), наблюдаются серебристые облака. Наиболее вероятно, что они состоят из ледяных кристаллов. На верхней границе мезосферы давление воздуха раз в 200 меньшее, чем у земной поверхности. Таким образом, в тропосфере, стратосфере и мезосфере вместе, до высоты 80 км, находится более чем 99,5 % всей массы атмосферы. На выше расположенные слои приходится незначительное количество воздуха.
Термосфера
Верхняя часть атмосферы, над мезосферой, характеризуется очень высокими температурами и потому носит название термосферы. В ней различаются, однако, две части: ионосферу, которая простирается от мезосферы к высотам порядка тысячи километров, и экзосферу, которая расположенная над ней. Экзосфера переходит в земную корону.
Температура здесь увеличивается и достигает на высоте 500-600 км + 1600 0 С. Газы здесь сильно разрежены, молекулы редко сталкиваются друг с другом.
Воздух в ионосфере чрезвычайно разрежен. На высотах 300-750 км его средняя плотность порядка 10 -8 -10 -10 г/м 3 . Но и при такой маленькой плотности 1 см 3 воздух на высоте 300 км еще содержит около одного миллиарда молекул или атомов, а на высоте 600 км - свыше 10 миллионов. Это на несколько порядков больше, чем содержание газов в межпланетном пространстве.
Ионосфера, как говорит самое название, характеризуется очень сильной степенью ионизации воздуха - содержание ионов здесь во много раз большее, чем в ниже расположенных слоях, несмотря на большую общую разреженность воздуха. Эти ионы представляют собой в основном заряженные атомы кислорода, заряженные молекулы оксидов азота и свободные электроны.
В ионосфере выделяется несколько слоев или областей с максимальной ионизацией, в особенности на высотах 100-120 км (пласт Е) и 200-400 км (пласт F). Но и в промежутках между этими пластами степень ионизации атмосферы остается очень высокой. Положение ионосферных слоев и концентрация ионов в них все время меняются. Сосредоточение электронов в особо большой концентрации называют электронными облаками.
От степени ионизации зависит электропроводность атмосферы. Поэтому в ионосфере электропроводность воздуха в общем в 10-12 раз большее, чем у земной поверхности. Радиоволны подвергаются в ионосфере поглощению, преломлению и отражению. Волны длиной более 20 м вообще не могут пройти сквозь ионосферу: они отражаются электронными облаками в нижней части ионосферы (на высотах 70-80 км). Средние и короткие волны отражаются выше расположенными ионосферными слоями.
Именно вследствие отражения от ионосферы возможная далекая связь на коротких волнах. Многоразовое отражение от ионосферы и земной поверхности позволяет коротким волнам зигзагообразно распространяться на большие расстояния, огибая поверхность Земного шара. Так как положение и концентрация ионосферных слоев непрерывно меняются, меняются и условия поглощения, отражения и распространение радиоволн. Поэтому для надежной радиосвязи необходимо непрерывное изучение состояния ионосферы. Наблюдение над распространением радиоволн и есть средством для такого исследования.
В ионосфере наблюдаются полярные сияния и близкое к ним по природе свечение ночного неба - постоянная люминесценция атмосферного воздуха, а также резкие колебания магнитного поля - ионосферные магнитные буры.
Ионизация в ионосфере проходит под действием ультрафиолетовой радиации Солнца. Ее поглощение молекулами атмосферных газов приводит к возникновению заряженных атомов и свободных электронов. Колебание магнитного поля в ионосфере и полярные сияния зависят от колебаний солнечной активности. С изменениями солнечной активности связаны изменения в потоке корпускулярной радиации, которая идет от Солнца в земную атмосферу. А именно корпускулярная радиация имеет основное значение для указанных ионосферных явлений. Температура в ионосфере растет с высотой до очень больших значений. На высотах близко 800 км она достигает 1000°.
Говоря о высоких температурах ионосферы, имеют в виду то, что частицы атмосферных газов двигаются там с очень большими скоростями. Однако плотность воздуха в ионосфере так мала, что тело, которое находится в ионосфере, например спутник, не будет нагреваться путем теплообмена с воздухом. Температурный режим спутника будет зависеть от непосредственного поглощения им солнечной радиации и от отдачи его собственного излучения в окружающее пространство.
Экзосфера
Атмосферные слои выше 800-1000 км выделяются по названию экзосферы (внешней атмосферы). Скорости движения частиц газов, в особенности легких, здесь очень большие, а вследствие чрезвычайной разреженности воздуха на этих высотах частицы могут облетать Землю по эллиптическим орбитам, не сталкиваясь между собою. Отдельные частицы могут при этом иметь скорости, достаточные для того, чтобы преодолеть силу тяжести. Для незаряженных частиц критической скоростью будет 11,2 км/с. Такие в особенности быстрые частицы могут, двигаясь по гиперболическим траекториям, вылетать из атмосферы в мировое пространство, "выскальзывать", рассеиваться. Поэтому экзосферу называют еще сферой рассеяния. Выскальзыванию поддаются преимущественно атомы водорода.
Недавно предполагалось, что экзосфера, а с ней вообще земная атмосфера, заканчивается на высотах порядка 2000-3000 км. Но наблюдения с помощью ракет и спутников показали, что водород, который выскальзывает из экзосферы, образовывает вокруг Земли так называемую земную корону, которая простирается более чем до 20000 км. Конечно, плотность газа в земной короне ничтожно маленькая.
С помощью спутников и геофизических ракет установлено существование в верхней части атмосферы и в околоземном космическом пространстве радиационного пояса Земли, который начинается на высоте нескольких сотен километров и простирается на десятки тысяч километров от земной поверхности. Этот пояс состоит из электрически заряженных частиц - протонов и электронов, захваченных магнитным полем Земли, которые двигаются с очень большими скоростями. Радиационный пояс постоянно теряет частицы в земной атмосфере и пополняется потоками солнечной корпускулярной радиации.
По составу атмосфера делится на гомосферу и гетеросферу.
Гомосфера простирается от поверхности земли до высоты около 100 км. В этом слое процентное содержание основных газов не изменяется с высотой. Остается постоянным и молекулярный вес воздух.
Гетеросфера располагается выше 100 км. Здесь кислород и азот находятся в атомарном состоянии. Молекулярный вес воздуха с высотой уменьшается.
Имеет ли атмосфера верхнюю границу? Атмосфера не имеет границы, а, постепенно разрежаясь, переходит в межпланетное пространство.
Известно, что земная кора вместе с частью верхней мантии не является монолитным панцирем планеты, а состоит из нескольких больших блоков (плит) толщиной от 60 до 200 км. Всего выделяют 7 громадных плит и десятки плит поменьше. Верхней частью большинства плит является как материковая, так и океаническая земная кора, то есть на этих плитах находятся материки, моря и океаны.
Плиты лежат на сравнительно мягком, пластичном слое верхней мантии, по которому они медленно перемещаются со скоростью от 1 до 6 см в год. Соседние плиты сближаются, расходятся или скользят одна относительно другой. Они «плавают» на поверхности пластичного слоя верхней мантии, как куски льда на поверхности воды.
В результате перемещения плит в недрах Земли и на её поверхности постоянно происходят сложные процессы. Так, например, при столкновении плит с океанической земной корой могут возникнуть глубоководные впадины (желоба), а при столкновении плит, являющихся основанием материковой земной коры, могут образоваться горы. Когда происходит сближение двух плит с материковой земной корой, их края вместе со всеми накопленными на них осадочными породами сминаются в складки, образуя горные хребты. С наступлением критических перегрузок складки смещаются и рвутся. Разрывы происходят мгновенно, сопровождаясь толчком или серией толчков, имеющих характер ударов. Энергия, выделившаяся во время разрыва, передаётся в толще земной коры в виде упругих сейсмических волн и приводит к землетрясениям.
Пограничные области между литосферными плитами называют сейсмическими поясами. Это самые беспокойные, подвижные области планеты. Здесь сосредоточено большинство действующих вулканов и происходит не менее 95% всех землетрясений.
Таким образом, геологические природные явления связаны с движением литосферных плит и изменениями, происходящими в литосфере.
Опасное геологические явление - событие геологического происхождения или результат деятельности геологических процессов, возникающих в земной коре под действием различных природных или геодинамических факторов или их сочетаний, оказывающих или могущих оказать поражающие воздействия на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду.
К опасным геологическим природным явлениям относятся землетрясения, извержения вулканов, оползни, обвалы.
Метеорологические природные явления
Опасное метеорологическое явление - природные процессы и явления, возникающие в атмосфере под действием различных природных факторов или их сочетаний, оказывающие или могущие оказать поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду.
Эти процессы и явления связаны с различными атмосферными процессами, и прежде всего с процессами, происходящими в нижнем слое атмосферы - тропосфере. В тропосфере находится около 9/10 всей массы воздуха. Под влиянием солнечного тепла, поступающего на земную поверхность, и силы земного притяжения в тропосфере образуются облака, дождь, снег, ветер.
Воздух в тропосфере перемещается в горизонтальном и вертикальном направлениях. Сильно нагретый воздух вблизи экватора расширяется, становится легче и поднимается вверх. Происходит восходящее движение воздуха. По этой причине у поверхности Земли вблизи экватора образуется пояс низкого атмосферного давления. У полюсов из-за низких температур воздух охлаждается, становится более тяжёлым и опускается вниз. Происходит нисходящее движение воздуха. По этой причине у поверхности Земли вблизи полюсов давление высокое.
В верхней тропосфере, наоборот, над экватором, где преобладают восходящие потоки воздуха, давление высокое, а над полюсами - низкое. Воздух всё время движется из области повышенного давления в область пониженного давления. Поэтому поднявшийся над экватором воздух растекается к полюсам. Но вследствие вращения Земли вокруг своей оси движущийся воздух не доходит до полюсов. Охлаждаясь, он становится тяжелее и опускается примерно у 30° северной и южной широт, образуя в обоих полушариях области высокого давления.
Большие объёмы воздуха тропосферы, обладающие однородными свойствами, называются воздушными массами . В зависимости от места формирования воздушных масс выделяют четыре их типа: экваториальная воздушная масса, или экваториальный воздух; тропическая воздушная масса, или тропический воздух; умеренная воздушная масса, или умеренный воздух; арктическая (антарктическая) воздушная масса, или арктический (антарктический) воздух.
Свойства этих воздушных масс зависят от тех территорий, над которыми они сформировались. Перемещаясь, воздушные массы долго сохраняют свои свойства, а встречаясь, взаимодействуют между собой. Перемещение воздушных масс и их взаимодействие определяют погоду в тех местах, куда эти воздушные массы приходят. Взаимодействие различных воздушных масс приводит к образованию в тропосфере движущихся атмосферных вихрей - циклонов и антициклонов.
Циклон - это плоский восходящий вихрь с низким атмосферным давлением в центре. Поперечник циклона может составлять несколько тысяч километров. Погода при циклоне преобладает пасмурная, с сильными ветрами.
Антициклон - это плоский нисходящий вихрь с высоким атмосферным давлением с максимумом в центре. В области высокого давления воздух не поднимается, а опускается. Воздушная спираль раскручивается в северном полушарии по часовой стрелке. Погода при антициклоне малооблачная, без осадков, ветер слабый.
С движением воздушных масс, с их взаимодействием связано появление опасных метеорологических явлений, которые могут стать причиной стихийных бедствий. Это тайфуны и ураганы, бури, снежные бури, смерчи, грозы, засуха, сильные морозы и туманы.
Гидрологические природные явления
Вода на поверхности Земли находится в океанах и морях, в реках и озёрах, в атмосфере в газообразном состоянии и в ледниках в твёрдом состоянии.
Все воды на Земле, не входящие в состав горных пород, объединяются понятием «гидросфера». Объём всей воды на Земле столь велик, что измеряют его в кубических километрах. Кубический километр - это куб с размером каждого ребра в 1 км, полностью заполненный водой. Вес 1 км 3 воды равен 1 млрд т. На Земле содержится 1,5 млрд км 3 воды, 97% из них - это Мировой океан. В настоящее время принято разделять Мировой океан на 4 отдельных океана и 75 морей с заливами и проливами.
Вода находится в постоянном круговороте, при этом тесно взаимодействует с воздушной оболочкой Земли и с сушей.
Движущей силой круговорота воды является солнечная энергия и сила тяжести.
Под действием солнечных лучей вода испаряется с поверхности океана и суши (из рек, водоёмов, почвы и растений) и поступает в атмосферу. Часть воды сразу возвращается с дождями обратно в океан, часть перено- - сится ветрами на сушу, где выпадает на поверхность в виде дождя или снега. Попадая на почву, вода частично впитывается в неё, пополняя запасы почвенной влаги и подземных вод, частично стекает в реки и водоёмы. Почвенная влага частью переходит в растения, которые испаряют её в атмосферу, а частично стекает в реки. Реки, питающиеся поверхностными и подземными водами, несут воду в Мировой океан, восполняя её убыль. Вода, испаряясь с поверхности Мирового океана, снова оказывается в атмосфере, и круговорот замыкается.
Такое движение воды между составными частями природы и всеми участками земной поверхности происходит постоянно и беспрерывно в течение многих миллионов лет.
Круговорот воды в природе, как замкнутая цепь, состоит из нескольких звеньев. Выделяют восемь таких звеньев: атмосферное, океаническое, подземное, речное, почвенное, озёрное, биологическое и хозяйственное. Вода постоянно переходит от одного звена к другому, связывая их в единое целое. В процессе круговорота воды в природе постоянно возникают опасные природные явления, которые оказывают влияние на безопасность жизнедеятельности человека и могут приводить к катастрофическим последствиям.
Опасное гидрологическое явление - событие гидрологического происхождения или результат гидрологических процессов, возникающих под действием различных природных или гидродинамических факторов или их сочетаний, оказывающих поражающее воздействие на людей, сельскохозяйственных животных и растения, объекты экономики и окружающую природную среду.
К опасным природным явлениям гидрологического характера относятся наводнения, цунами и сели.
Биологические опасные природные явления
Живые организмы, в том числе и человек, взаимодействуют между собой и окружающей неживой природой. При этом взаимодействии происходит обмен веществ и энергии, идёт непрерывное размножение, рост живых организмов и их движение.
Среди наиболее опасных природных явлений биологического характера, оказывающих существенное влияние на безопасность жизнедеятельности человека, выделяют:
- природные пожары (лесные пожары, пожары степных и хлебных массивов, торфяные пожары и подземные пожары горючих ископаемых);
- инфекционные заболевания людей (единичные случаи экзотических и особо опасных инфекционных заболеваний, групповые случаи опасных инфекционных заболеваний, эпидемическая вспышка опасных инфекционных заболеваний, эпидемия, пандемия, инфекционные заболевания людей невы-явленной этиологии);
- инфекционные заболевания животных (единичные вспышки экзотических и особо опасных инфекционных заболеваний, энзоотии, эпизоотии, панзоотии, инфекционные заболевания сельскохозяйственных животных невыявленной этиологии);
- поражение сельскохозяйственных растений болезнями и вредителями (эпифитотия, панфитотия, болезнь сельскохозяйственных растений невыявленной этиологии, массовое распространение вредителей растений).
Природные пожары включают в себя лесные пожары, пожары степных и хлебных массивов, торфяные пожары. Наиболее распространены лесные пожары, которые происходят ежегодно, приносят колоссальные убытки и приводят к человеческим жертвам.
Лесные пожары - это неконтролируемое горение растительности, стихийно распространяющееся по лесной территории. При сухой погоде и ветре лесные пожары охватывают значительные пространства.
При жаркой погоде, при отсутствии дождя в течение 15-20 дней лес становится пожароопасным. Статистика свидетельствует, что в 90-97% случаев причиной возникновения лесных пожаров является жизнедеятельность людей.
Эпидемия - широкое распространение инфекционной болезни среди людей, значительно превышающее обычно регистрируемый на данной территории уровень заболеваемости. Обычная (минимальная) заболеваемость для данной местности - это чаще всего не имеющие между собой связи единичные случаи заболеваний.
Эпизоотии - массовые инфекционные болезни животных.
Эпифитотии - массовые болезни растений.
Массовое распространение инфекционных болезней среди людей, сельскохозяйственных животных или растений представляет прямую угрозу безопасности жизнедеятельности человека и может приводить к возникновению чрезвычайных ситуаций.
Инфекционные болезни - это группа болезней, которые вызываются специфическими возбудителями (бактериями, вирусами, грибками). Характерными особенностями инфекционных болезней являются: заразность, т. е. способность передавать возбудителей от больного организма здоровому; стадийность развития (заражение, инкубационный период, течение болезни, выздоровление).
Космические опасные природные явления
Земля - это космическое тело, маленькая частица Вселенной. Другие космические тела могут оказывать сильное влияние на земную жизнь.
Каждый видел, как на ночном небе появляются и гаснут «падающие звёзды». Это метеоры - небольшие небесные тела. Мы наблюдаем кратковременную вспышку раскалённого светящегося газа в атмосфере на высоте 70-125 км. Она возникает, когда метеор с большой скоростью вторгается в атмосферу.
Последствия падения Тунгусского метеорита. Фото 1953 г.
Если за время движения в атмосфере твёрдые частицы метеора не успевают полностью разрушиться и сгореть, то их остатки падают на Землю. Это метеориты .
Существуют и более крупные небесные тела, с которыми может встретиться планета Земля. Это кометы и астероиды.
Кометы - это быстро перемещающиеся на звёздном небе тела Солнечной системы, движущиеся по сильно вытянутым орбитам. С приближением к Солнцу они начинают светиться и у них появляется «голова» и «хвост». Центральная часть «головы» называется ядром. Диаметр ядра может быть от 0,5 до 20 км. Ядро представляет собой леденистое тело замёрзших газов и частиц пыли. «Хвост» кометы состоит из молекул газов и частиц пыли, улетучившихся из ядра под действием солнечных лучей. Длина «хвоста» может достигать десятков миллионов километров.
Астероиды - это малые планеты, диаметр которых колеблется в пределах от 1 до 1000 км.
В настоящее время известно около 300 космических тел, которые могут пересекать орбиту Земли. Всего, по прогнозам астрономов, в космосе существует примерно 300 тыс. астероидов и комет.
Падение Сихотэ-Алиньского метеорита
Встреча нашей планеты с большими небесными телами представляет серьёзную угрозу для всей биосферы.
Мир окружающей нас природной среды постоянно изменяется, в нём идут процессы обмена веществ и энергии, и всё это, вместе взятое, порождает различные природные явления. В зависимости от интенсивности проявления и мощности происходящих процессов эти природные явления могут создать угрозу для жизнедеятельности человека и обстановку чрезвычайной ситуации природного характера.
Проверьте себя
- Назовите основные группы опасных природных явлений.
- Перечислите основные природные явления геологического характера и объясните причины их возникновения.
- Какие основные природные явления метеорологического и гидрологического характера вы знаете? Укажите их взаимозависимость.
- Расскажите об опасных природных явлениях биологического характера. Назовите причины их появления.
После уроков
Узнайте у взрослых, посмотрите в Интернете и занесите в дневник безопасности основные природные явления геологического, метеорологического, гидрологического и биологического происхождения в вашем регионе.
Загрузка...
