Строение земной атмосферы….

По характеру изменения температуры в вертикальном направлении и другим физическим свойствам атмосферу делят на пять концентрических оболочек: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу, которые разделены тонкими (1-2 км) переходными слоями тропо-, страто-, мезо- и термо- паузами.

Верхняя граница атмосферы условна, ее проводят на высоте 2-3 тыс.км от земной поверхности. По вертикали в атмосфере выделяют несколько слоев (сфер). В основе их выделения - особенности изменения температуры. Кроме этого, каждый слой характеризуется особым химическим составом, плотностью и другими показателями.

Тропосфера - самая низкая и наиболее плотная часть атмосферы. В ней содержится 80% всей массы атмосферы. Верхняя граница - от 8 км в полярных широтах, до 18 км в районе экватора. Температура с высотой понижается в среднем на каждый километр на 6?С, на верхней границе достигая до - 70?С.

Стратосфера простирается до высоты 50-55 км. Воздух здесь разрежен. На восоте 20-25 км содержится значительное количество озона, т.наз. “озоновый слой”. Температура в стратосфере сначала не изменяется (до высоты 25 км), она такая же, как на верхней границе тропосферы. Выше температура растет и у верхней границы достигает от 0 до 10?С. Возможно, это объясняется наличием озона, который поглощая ультрафиолетовое солнечное излучение, нагревает воздух.

На высоте 22-27 км изредка наблюдаются тонкие перламутровые облака, состоящие из кристалликов льда и капелек воды. В стратосфере происходит интенсивная циркуляция воздуха, образуются “струйные течения” со скоростью до 300 км/час.

Мезосфера имеет верхнюю границу около 80 км. Температура здесь резко понижается, у верхней границы достигая -75 - - 90?С (самая низкая температура в атмосфере). Из газов преобладают азот и кислород, нет аргона, углекислого газа, почти нет водяного пара, хотя изредка можно наблюдать “серебристые облака” (выше мезосферы облаков не бывает).

Термосфера выделяется до высоты 800 км. В ней газы очень разрежены, находятся в ионизированном состоянии. Наиболее ионизированный слой находится на высоте 90-100 км, т.наз. ионосфера.

В термосфере температура с высотой растет. На высоте 150 км она достигает 220?С, на высоте 600 км - 1500?С.

Экзосфера простирается до верхней границы атмосферы - до 2-3 тыс.км. температура досгигает 2000?С. Газы в ней очень разрежены. Преобладают водород, гелий, неон. Двигаясь с огромной скоростью, они могут преодолевать силу земного притяжения и улетать в космос. Так образуется вокруг Земли “корона”, которая заканчивается на высоте 20 тыс. км.

С точки зрения ионизации атмосфера делится на нейтросферу (три нижних слоя) и ионосферу (два верхних слоя). В ионосфере наблюдаются полярные сияния, магнитные бури. Изучение нижних слоев атмосферы и свойств воздуха началось во второй половине ХУ111 в с систематических инструментальных измерений и визуальных наблюдений за отдельными метеорологическими элементами в приземных слоях воздуха. С 30-х годов ХХ века слали осуществляться аэрологические наблюдения за состоянием свободной атмосферы с помощью аэростатов и стратостатов. Затем начали применять шары-зонды, поднимающиеся до высоты 15-16 км, и радиозонды - до высоты 40-5о км. После второй мировой войны появились метеорологические ракеты, поднимающиеся до 100-120 км. Для исследования ионосферы начали использовать географические ракеты ( в том числе с подопытными животными) достигшие высоты почти 500 км. Первый искусственный спутник земли был запущен в СССР 4 октября 1957 г, а 12 апреля 1961- корабль «Восток», пилотируемый Ю.А.Гагариным. Начиная с 60-х годов высокие слои атмосферы систематически исследуются с помощью метеорологических спутников серии « Космос», « Метеор» и др. В настоящее время наблюдения из космоса осуществляют геостационарные спутники. Орбита последних совапдает с плоскостью экватора, они движутся с той же угловой скоростью, что и Земля. Эти спутники способны передавать неприрывную информацию о температуре земной и морской поверхности, облачности, ведут наблюдения за снежным и ледовом покровом и т.д.

30. Гигиеническая характеристика физических факторов воздушной среды…

Физические свойства - это температура, влажность, подвижность воздуха, барометрическое давление, электрическое состояние. Действие воздушной среды на организм комплексное, но одно из существенных воздействий связано с физическими свойствами воздуха, поскольку они в значительно степени определяют теплообмен организма с окружающей средой.

Как известно, теплообмен организма поддерживается путем уравновешивания процессов химической и физической терморегуляции.

Химическая терморегуляция определяется способностью организма изменять интенсивность обменных процессов. Накопление тепла в организме происходит как в результате окисления пищевых веществ и выработки тепла при мышечной работе, так и от лучистого тепла солнца и нагретых предметов, теплого воздуха и горячей пищи.

Организм отдает тепло путем проведения, конвекции, излучения и испарения пота. Теплоотдача проведением осуществляется при соприкосновении с холодными поверхностями. Конвекционная отдача тепла происходит при нагревании воздушных масс. Отдача тепла излучением возможна вблизи предметов и ограждений, имеющих более низкую температуру, чем кожа человека. При испарении пота организм также отдает тепло. Небольшое количество тепла выводится из организма с выдыхаемым воздухом и физиологическими отправлениями. Терморегуляционные механизмы функционируют под контролем центральной нервной системы, и в зависимости от ее состояния возможно изменение процессов как теплопродукции, так и теплоотдачи. В состоянии покоя и теплового комфорта теплопотери конвекцией составляют 15,3%, излучением - 55,6%, испарением - 29,1%.

Отдача тепла проведением зависит от разницы температуры поверхности тела человека и предметов, а также от теплопроводности этих предметов. Теплопроводность воздуха ничтожна, поэтому отдача тепла проведением через неподвижный воздух исключена. Интенсивность отдачи тепла конвекцией зависит от площади поверхности тела человека, разности температуры воздушной среды и тела и от скорости движения воздуха. Усиленные конвекционные токи способствуют быстрейшему охлаждению организма. При одной и той же температуре воздуха повышенная подвижность воздуха способствует более быстрому охлаждению кожи человека, чем при неподвижности воздуха.

В процессах теплообмена организма с окружающей средой большое значение имеет лучистый (радиационный) теплообмен. Согласно физическим законам, всякое тело при температуре выше абсолютного нуля излучает тепло в окружающее пространство. Теплоизлучение зависит только от теплового состояния нагретого предмета и не зависит от температуры воздушной среды.

Лучистое тепло и тепло воздушных масс (конвекционное тепло) вызывает одно и то же субъективное ощущение тепла, но механизм и пути воздействия этих видов тепла на организм различны. Лучистое тепло проникающее, конвекционное тепло воздействует на поверхность тела человека и, следовательно, не проникает столь глубоко, как лучистое тепло.

Между человеком и окружающими предметами идет непрерывный обмен лучистым теплом. Если поверхность тела человека излучает столько тепла, сколько принимает от окружающих предметов, радиационный баланс равен нулю. Если средняя температура окружающих предметов и ограждений выше температуры кожи человека, то человек получает больше лучистого тепла от окружающих предметов, чем излучает сам, т.е. радиационный баланс положительный.