Kila mtu ambaye ameruka kwenye ndege amezoea aina hii ya ujumbe: "ndege yetu hufanyika kwa urefu wa 10,000 m, halijoto ya nje ni 50 ° C." Inaonekana hakuna kitu maalum. Kadiri inavyokuwa mbali na uso wa Dunia inayopashwa joto na Jua, ndivyo baridi inavyokuwa. Watu wengi wanafikiri kwamba joto hupungua kwa kuendelea na urefu na kwamba joto hupungua hatua kwa hatua, inakaribia joto la nafasi. Kwa njia, wanasayansi walidhani hivyo hadi mwisho wa karne ya 19.
Hebu tuchunguze kwa undani zaidi usambazaji wa joto la hewa juu ya Dunia. Anga imegawanywa katika tabaka kadhaa, ambazo kimsingi zinaonyesha asili ya mabadiliko ya joto.
Safu ya chini ya anga inaitwa troposphere, ambayo ina maana ya "nyanja ya mzunguko." Mabadiliko yote ya hali ya hewa na hali ya hewa ni matokeo ya michakato ya kimwili inayotokea kwa usahihi katika safu hii. urefu wa kilomita 15-16 juu ya ikweta na kilomita 7-8 juu ya nguzo.Kama Dunia yenyewe, angahewa, chini ya ushawishi wa kuzunguka kwa sayari yetu, pia imebanwa kwa kiasi fulani juu ya nguzo na huvimba juu ya ikweta. Hata hivyo, athari hii inaonyeshwa katika angahewa kwa nguvu zaidi kuliko katika ganda gumu la Dunia Katika mwelekeo kutoka kwenye uso wa dunia hadi Katika mpaka wa juu wa troposphere, joto la hewa hupungua. Juu ya ikweta. kiwango cha chini cha joto hewa ni karibu -62°C, na juu ya nguzo kuhusu -45°C. Katika latitudo za wastani, zaidi ya 75% ya wingi wa angahewa iko kwenye troposphere. Katika nchi za hari, karibu 90% ya molekuli ya anga iko ndani ya troposphere.
Mnamo 1899, kiwango cha chini kilipatikana katika wasifu wa joto la wima kwa urefu fulani, na kisha joto liliongezeka kidogo. Mwanzo wa ongezeko hili inamaanisha mpito kwa safu inayofuata ya anga - kwa stratosphere, ambalo linamaanisha "tufe ya tabaka." Neno stratosphere linamaanisha na kuakisi wazo la awali la upekee wa tabaka lililo juu ya troposphere. Tabaka hilo linaenea hadi mwinuko wa takriban kilomita 50 juu ya uso wa dunia. Upekee wake ni , hasa, ongezeko kubwa la joto la hewa Ongezeko hili la joto linaelezwa mmenyuko wa malezi ya ozoni ni mojawapo ya athari kuu za kemikali zinazotokea katika anga.
Wingi wa ozoni hujilimbikizia kwenye mwinuko wa takriban kilomita 25, lakini kwa ujumla safu ya ozoni ni ganda lililopanuliwa sana, linalofunika karibu stratosphere nzima. Mwingiliano wa oksijeni na mionzi ya ultraviolet ni moja ya michakato ya manufaa katika angahewa ya dunia ambayo inachangia kudumisha maisha duniani. Kunyonya kwa nishati hii na ozoni huzuia mtiririko wake mwingi kwenye uso wa dunia, ambapo kiwango cha nishati ambacho kinafaa kwa uwepo wa aina za maisha ya dunia huundwa. Ozonosphere inachukua baadhi ya nishati ya mionzi inayopita kwenye angahewa. Matokeo yake, gradient ya joto ya hewa ya wima ya takriban 0.62 ° C kwa 100 m imeanzishwa katika ozonosphere, yaani, joto huongezeka kwa urefu hadi kikomo cha juu cha stratosphere - stratopause (kilomita 50), kufikia, kulingana na data fulani, 0°C.
Katika mwinuko kutoka kilomita 50 hadi 80 kuna safu ya anga inayoitwa mesosphere. Neno "mesosphere" linamaanisha "nyanja ya kati", ambapo joto la hewa linaendelea kupungua kwa urefu. Juu ya mesosphere, katika safu inayoitwa thermosphere, halijoto hupanda tena kwa mwinuko hadi karibu 1000°C, na kisha hushuka haraka sana hadi -96°C. Hata hivyo, haina kushuka kwa muda usiojulikana, basi joto huongezeka tena.
Thermosphere ni safu ya kwanza ionosphere. Tofauti na tabaka zilizotajwa hapo awali, ionosphere haijatofautishwa na hali ya joto. Ionosphere ni eneo la asili ya umeme ambayo inafanya aina nyingi za mawasiliano ya redio iwezekanavyo. Ionosphere imegawanywa katika tabaka kadhaa, zilizoteuliwa na barua D, E, F1 na F2. Safu hizi pia zina majina maalum. Kutenganishwa kwa tabaka husababishwa na sababu kadhaa, kati ya ambayo muhimu zaidi ni ushawishi usio na usawa wa tabaka kwenye kifungu cha mawimbi ya redio. Safu ya chini kabisa, D, inachukua hasa mawimbi ya redio na hivyo kuzuia uenezi wao zaidi. Safu bora zaidi iliyosomwa E iko kwenye mwinuko wa takriban kilomita 100 juu ya uso wa dunia. Pia inaitwa safu ya Kennelly-Heaviside baada ya majina ya wanasayansi wa Marekani na Kiingereza ambao wakati huo huo na kwa kujitegemea waligundua. Tabaka E, kama kioo kikubwa, huonyesha mawimbi ya redio. Shukrani kwa safu hii, mawimbi ya redio ya muda mrefu husafiri umbali zaidi kuliko inavyotarajiwa ikiwa yanaenea tu kwa mstari wa moja kwa moja, bila kuonyeshwa kutoka kwa safu ya E. Safu ya F ina mali sawa. Pia inaitwa safu ya Appleton. Pamoja na safu ya Kennelly-Heaviside, inaonyesha mawimbi ya redio kwa vituo vya redio duniani Tafakari hii inaweza kutokea kwa pembe mbalimbali. Safu ya Appleton iko kwenye urefu wa kilomita 240 hivi.
Eneo la nje la anga, safu ya pili ya ionosphere, mara nyingi huitwa exosphere. Neno hili linamaanisha kuwepo kwa nje kidogo ya nafasi karibu na Dunia. Ni vigumu kuamua hasa ambapo anga inaishia na nafasi huanza, kwa kuwa kwa urefu msongamano wa gesi za anga hupungua hatua kwa hatua na anga yenyewe hatua kwa hatua hugeuka kuwa karibu utupu, ambayo molekuli za mtu binafsi tu hupatikana. Tayari katika mwinuko wa takriban kilomita 320, msongamano wa angahewa ni mdogo sana hivi kwamba molekuli zinaweza kusafiri zaidi ya kilomita 1 bila kugongana. Sehemu ya nje ya anga hutumika kama mpaka wake wa juu, ambao uko kwenye mwinuko kutoka 480 hadi 960 km.
Habari zaidi juu ya michakato katika anga inaweza kupatikana kwenye wavuti "Hali ya Hewa ya Dunia"
Angahewa ni ganda la gesi la sayari yetu, ambalo huzunguka pamoja na Dunia. Gesi katika angahewa inaitwa hewa. Angahewa inawasiliana na hydrosphere na inashughulikia sehemu ya lithosphere. Lakini mipaka ya juu ni vigumu kuamua. Inakubalika kwa kawaida kwamba angahewa inaenea juu kwa takriban kilomita elfu tatu. Huko inapita vizuri kwenye nafasi isiyo na hewa.
Muundo wa kemikali wa angahewa ya Dunia
Malezi muundo wa kemikali anga ilianza takriban miaka bilioni nne iliyopita. Hapo awali, angahewa ilikuwa na gesi nyepesi tu - heliamu na hidrojeni. Kulingana na wanasayansi, mahitaji ya awali ya kuunda ganda la gesi kuzunguka Dunia ilikuwa milipuko ya volkeno, ambayo, pamoja na lava, ilitoa gesi nyingi. Baadaye, ubadilishaji wa gesi ulianza na nafasi za maji, na viumbe hai, na kwa bidhaa za shughuli zao. Muundo wa hewa hatua kwa hatua ulibadilika na fomu ya kisasa iliyorekodiwa miaka milioni kadhaa iliyopita.
Sehemu kuu za anga ni nitrojeni (karibu 79%) na oksijeni (20%). Asilimia iliyobaki (1%) inatokana na gesi zifuatazo: argon, neon, heliamu, methane, dioksidi kaboni, hidrojeni, kryptoni, xenon, ozoni, amonia, dioksidi za sulfuri na nitrojeni, oksidi ya nitrous na monoksidi ya kaboni, ambayo ni pamoja na hii. asilimia moja.
Aidha, hewa ina mvuke wa maji na chembe chembe (poleni, vumbi, fuwele za chumvi, uchafu wa aerosol).
KATIKA Hivi majuzi Wanasayansi wanaona sio ubora, lakini mabadiliko ya kiasi katika viungo vingine vya hewa. Na sababu yake ni mwanadamu na shughuli zake. Katika miaka 100 pekee iliyopita, viwango vya kaboni dioksidi vimeongezeka sana! Hii inakabiliwa na matatizo mengi, ambayo ya kimataifa zaidi ni mabadiliko ya hali ya hewa.
Uundaji wa hali ya hewa na hali ya hewa
Anga ina jukumu muhimu katika kuunda hali ya hewa na hali ya hewa Duniani. Mengi inategemea kiasi cha mwanga wa jua, asili ya uso wa chini na mzunguko wa anga.
Hebu tuangalie vipengele kwa utaratibu.
1. Angahewa hupitisha joto la miale ya jua na kufyonza miale hatari. Wagiriki wa kale walijua kuwa miale ya Jua huanguka kwenye sehemu tofauti za Dunia kwa pembe tofauti. Neno "hali ya hewa" lenyewe limetafsiriwa kutoka kwa Kigiriki cha kale linamaanisha "mteremko". Kwa hiyo, kwenye ikweta, miale ya jua huanguka karibu wima, ndiyo sababu kuna joto sana hapa. Kadiri nguzo inavyokaribia, ndivyo pembe ya mwelekeo inavyoongezeka. Na joto hupungua.
2. Kutokana na joto la kutofautiana la Dunia, mikondo ya hewa huundwa katika anga. Wao huwekwa kulingana na ukubwa wao. Ndogo zaidi (makumi na mamia ya mita) ni upepo wa ndani. Hii inafuatwa na monsuni na upepo wa biashara, vimbunga na anticyclones, na maeneo ya mbele ya sayari.
Makundi haya yote ya hewa yanasonga kila wakati. Baadhi yao ni tuli kabisa. Kwa mfano, pepo za biashara zinazovuma kutoka subtropiki kuelekea ikweta. Harakati ya wengine inategemea sana shinikizo la anga.
3. Shinikizo la anga ni sababu nyingine inayoathiri malezi ya hali ya hewa. Hii ni shinikizo la hewa kwenye uso wa dunia. Kama inavyojulikana, misa ya hewa husogea kutoka eneo lenye shinikizo la juu la anga kuelekea eneo ambalo shinikizo hili liko chini.
Jumla ya kanda 7 zimetengwa. Ikweta ni eneo la shinikizo la chini. Zaidi ya hayo, pande zote mbili za ikweta hadi latitudo ya thelathini - kanda shinikizo la juu. Kutoka 30 ° hadi 60 ° - shinikizo la chini tena. Na kutoka 60 ° hadi miti ni eneo la shinikizo la juu. Makundi ya hewa huzunguka kati ya maeneo haya. Wale watokao baharini kuja nchi kavu huleta mvua na hali mbaya ya hewa, na wale wavumao kutoka mabara huleta hali ya hewa safi na kavu. Katika maeneo ambayo mikondo ya hewa inagongana, maeneo ya mbele ya anga huundwa, ambayo yanaonyeshwa na mvua na hali mbaya ya hewa ya upepo.
Wanasayansi wamethibitisha kwamba hata ustawi wa mtu hutegemea shinikizo la anga. Na viwango vya kimataifa shinikizo la kawaida la anga ni 760 mm Hg. safu kwa joto la 0 ° C. Kiashiria hiki kinahesabiwa kwa maeneo hayo ya ardhi ambayo ni karibu sawa na usawa wa bahari. Kwa urefu shinikizo hupungua. Kwa hiyo, kwa mfano, kwa St. Petersburg 760 mm Hg. - hii ni kawaida. Lakini kwa Moscow, ambayo iko juu, shinikizo la kawaida ni 748 mm Hg.
Shinikizo hubadilika sio tu kwa wima, lakini pia kwa usawa. Hii inasikika haswa wakati wa kupita kwa vimbunga.
Muundo wa anga
Mazingira yanakumbusha keki ya layered. Na kila safu ina sifa zake.
. Troposphere- safu iliyo karibu zaidi na Dunia. "Unene" wa safu hii hubadilika na umbali kutoka kwa ikweta. Juu ya ikweta, safu hiyo inaenea juu kwa kilomita 16-18, katika maeneo yenye joto kwa kilomita 10-12, kwenye miti kwa kilomita 8-10.
Ni hapa kwamba 80% ya jumla ya molekuli ya hewa na 90% ya mvuke wa maji hupatikana. Mawingu huunda hapa, vimbunga na anticyclones hutokea. Joto la hewa hutegemea urefu wa eneo hilo. Kwa wastani, hupungua kwa 0.65 ° C kwa kila mita 100.
. Tropopause- safu ya mpito ya anga. Urefu wake huanzia mita mia kadhaa hadi kilomita 1-2. Joto la hewa katika msimu wa joto ni kubwa kuliko wakati wa baridi. Kwa mfano, juu ya miti katika majira ya baridi ni -65 ° C. Na juu ya ikweta ni -70 ° C wakati wowote wa mwaka.
. Stratosphere- hii ni safu ambayo mpaka wa juu uko kwenye urefu wa kilomita 50-55. Msukosuko hapa ni mdogo, maudhui ya mvuke wa maji katika hewa hayana maana. Lakini kuna ozoni nyingi. Mkusanyiko wake wa juu ni katika urefu wa kilomita 20-25. Katika stratosphere, joto la hewa huanza kupanda na kufikia +0.8 ° C. Hii ni kutokana na ukweli kwamba Ozoni huingiliana na mionzi ya ultraviolet.
. Stratopause- safu ya chini ya kati kati ya stratosphere na mesosphere inayoifuata.
. Mesosphere- mpaka wa juu wa safu hii ni kilomita 80-85. Michakato changamano ya fotokemikali inayohusisha itikadi kali huru hutokea hapa. Ndio ambao hutoa mwanga huo mpole wa bluu wa sayari yetu, unaoonekana kutoka angani.
Nyota nyingi na vimondo huwaka kwenye mesosphere.
. Mesopause- safu inayofuata ya kati, joto la hewa ambalo ni angalau -90 °.
. Thermosphere- mpaka wa chini huanza kwa urefu wa 80 - 90 km, na mpaka wa juu wa safu huendesha takriban 800 km. Joto la hewa linaongezeka. Inaweza kutofautiana kutoka +500 ° C hadi +1000 ° C. Wakati wa mchana, mabadiliko ya joto yanafikia mamia ya digrii! Lakini hali ya hewa hapa haipatikani sana hivi kwamba kuelewa neno "joto" kama tunavyofikiria haifai hapa.
. Ionosphere- inachanganya mesosphere, mesopause na thermosphere. Hewa hapa ina hasa molekuli za oksijeni na nitrojeni, pamoja na plasma ya nusu-neutral. Miale ya jua inayoingia kwenye ionosphere huweka ioni kwa nguvu molekuli za hewa. Katika safu ya chini (hadi kilomita 90) kiwango cha ionization ni cha chini. Ya juu, zaidi ya ionization. Kwa hivyo, kwa urefu wa kilomita 100-110, elektroni hujilimbikizia. Hii husaidia kuakisi mawimbi mafupi na ya kati ya redio.
Safu muhimu zaidi ya ionosphere ni ya juu, ambayo iko kwenye urefu wa kilomita 150-400. Upekee wake ni kwamba inaonyesha mawimbi ya redio, na hii hurahisisha upitishaji wa mawimbi ya redio kwa umbali mkubwa.
Ni katika ionosphere kwamba jambo kama vile aurora hutokea.
. Exosphere- inajumuisha oksijeni, heliamu na atomi za hidrojeni. Gesi katika safu hii haipatikani sana na atomi za hidrojeni mara nyingi hutoka kwenye anga ya nje. Kwa hiyo, safu hii inaitwa "eneo la utawanyiko".
Mwanasayansi wa kwanza kupendekeza kwamba angahewa yetu ina uzito alikuwa E. Torricelli wa Kiitaliano. Ostap Bender, kwa mfano, katika riwaya yake "Ndama wa Dhahabu" alilalamika kwamba kila mtu anashinikizwa na safu ya hewa yenye uzito wa kilo 14! Lakini mpangaji mkuu alikosea kidogo. Mtu mzima hupata shinikizo la tani 13-15! Lakini hatuhisi uzito huu, kwa sababu shinikizo la anga linasawazishwa na shinikizo la ndani la mtu. Uzito wa angahewa yetu ni tani 5,300,000,000,000,000. Idadi hiyo ni kubwa sana, ingawa ni milioni moja tu ya uzito wa sayari yetu.
Stratosphere ni moja wapo tabaka za juu bahasha ya hewa ya sayari yetu. Huanzia kwenye mwinuko wa takriban kilomita 11 kutoka ardhini. Ndege za abiria hazipandi tena hapa na mawingu hutokea mara chache. Katika stratosphere kuna ozoni - shell nyembamba ambayo inalinda sayari kutokana na kupenya kwa mionzi ya hatari ya ultraviolet.
Bahasha ya hewa ya sayari
Angahewa ni ganda la gesi la Dunia, karibu na uso wake wa ndani kwa hydrosphere na ukoko wa dunia. Mpaka wake wa nje hatua kwa hatua hupita kwenye anga ya nje. Utungaji wa anga ni pamoja na gesi: nitrojeni, oksijeni, argon, dioksidi kaboni, na kadhalika, pamoja na uchafu kwa namna ya vumbi, matone ya maji, fuwele za barafu, na bidhaa za mwako. Uwiano wa mambo makuu ya shell ya hewa hubakia mara kwa mara. Isipokuwa ni kaboni dioksidi na maji - kiasi chao katika angahewa mara nyingi hubadilika.
Tabaka za shell ya gesi
Anga imegawanywa katika tabaka kadhaa, ziko moja juu ya nyingine na kuwa na sifa zifuatazo:
safu ya mpaka - moja kwa moja karibu na uso wa sayari, hadi urefu wa kilomita 1-2;
troposphere - safu ya pili, mpaka wa nje iko kwa wastani kwa urefu wa kilomita 11, karibu mvuke wote wa maji wa anga umejilimbikizia hapa, fomu ya mawingu, vimbunga na anticyclones hutokea, na kadiri urefu unavyoongezeka, joto huongezeka;
tropopause - safu ya mpito yenye sifa ya kukomesha kupungua kwa joto;
stratosphere ni safu inayoenea hadi urefu wa kilomita 50 na imegawanywa katika kanda tatu: kutoka 11 hadi 25 km joto hubadilika kidogo, kutoka 25 hadi 40 - joto huongezeka, kutoka 40 hadi 50 - joto hubakia mara kwa mara (stratopause). );
mesosphere inaenea hadi urefu wa kilomita 80-90;
thermosphere hufikia kilomita 700-800 juu ya usawa wa bahari, hapa kwa urefu wa kilomita 100 kuna mstari wa Karman, ambao unachukuliwa kama mpaka kati ya angahewa ya Dunia na nafasi;
Exosphere pia inaitwa eneo la kutawanyika; chembe za maada hupotea sana hapa, na huruka angani.
Mabadiliko ya joto katika stratosphere
Kwa hivyo, stratosphere ni sehemu ya shell ya gesi ya sayari inayofuata troposphere. Hapa joto la hewa, mara kwa mara katika tropopause, huanza kubadilika. Urefu wa stratosphere ni takriban 40 km. Kikomo cha chini ni kilomita 11 juu ya usawa wa bahari. Kuanzia hatua hii, joto hupitia mabadiliko kidogo. Katika urefu wa kilomita 25, kiwango cha joto huanza kuongezeka polepole. Katika kilomita 40 juu ya usawa wa bahari, joto huongezeka kutoka -56.5º hadi +0.8ºС. Kisha inabakia karibu na digrii sifuri hadi urefu wa kilomita 50-55. Eneo la kati ya kilomita 40 na 55 linaitwa stratopause kwa sababu halijoto haibadiliki hapa. Ni eneo la mpito kutoka stratosphere hadi mesosphere.
Vipengele vya stratosphere
Sayari ya Dunia ina takriban 20% ya wingi wa angahewa nzima. Hewa hapa haipatikani sana hivi kwamba haiwezekani kwa mtu kukaa bila spacesuit maalum. Ukweli huu ni moja ya sababu kwa nini safari za ndege kwenye stratosphere zilianza kufanywa hivi karibuni tu.
Kipengele kingine cha shell ya gesi ya sayari katika urefu wa kilomita 11-50 ni kiasi kidogo sana cha mvuke wa maji. Kwa sababu hii, mawingu karibu kamwe kuunda katika stratosphere. Hakuna nyenzo za ujenzi kwao. Walakini, ni nadra sana kutazama mawingu yanayoitwa mama-wa-lulu ambayo stratosphere "imepambwa" (picha hapa chini) kwa urefu wa kilomita 20-30 juu ya usawa wa bahari. Miundo nyembamba, kana kwamba inang'aa kutoka ndani, inaweza kuzingatiwa baada ya jua kutua au kabla ya jua kuchomoza. Sura ya mawingu ya nacreous ni sawa na cirrus au cirrocumulus.
Safu ya ozoni ya dunia
nyumbani kipengele cha kutofautisha Angahewa ni mkusanyiko wa juu wa ozoni katika angahewa nzima. Inaundwa chini ya ushawishi wa jua na inalinda maisha yote kwenye sayari kutokana na mionzi yao ya uharibifu. Safu ya ozoni ya Dunia iko kwenye mwinuko wa kilomita 20-25 juu ya usawa wa bahari. Molekuli za O 3 zinasambazwa katika stratosphere na hata zipo karibu na uso wa sayari, lakini kwa kiwango hiki mkusanyiko wao wa juu zaidi huzingatiwa.
Ikumbukwe kwamba safu ya ozoni ya Dunia ni 3-4 mm tu. Hii itakuwa unene wake ikiwa chembe za gesi hii zimewekwa chini ya hali ya kawaida ya shinikizo, kwa mfano, karibu na uso wa sayari. Ozoni huundwa kama matokeo ya kuvunjika kwa molekuli ya oksijeni chini ya ushawishi wa mionzi ya ultraviolet ndani ya atomi mbili. Mmoja wao huchanganyika na molekuli "kamili" na ozoni huundwa - O 3.
Beki Hatari
Kwa hivyo, leo stratosphere ni safu iliyochunguzwa zaidi ya anga kuliko mwanzoni mwa karne iliyopita. Hata hivyo, mustakabali wa safu ya ozoni, bila ambayo uhai duniani haungetokea, bado hauko wazi sana. Wakati nchi zinapunguza uzalishaji wa freon, wanasayansi wengine wanasema kwamba hii haitaleta faida nyingi, angalau kwa kiwango hiki, wakati wengine wanasema kuwa sio lazima kabisa, kwani wingi wa vitu vyenye madhara hutengenezwa kwa kawaida. Muda utahukumu nani yuko sahihi.
Bahasha ya gesi ya sayari yetu, inayoitwa angahewa, pia huzunguka pamoja na Dunia. Michakato inayotokea ndani yake huamua hali ya hewa kwenye sayari yetu; pia ni anga ambayo inalinda wanyama na ulimwengu wa mboga kutoka kwa ushawishi mbaya mionzi ya ultraviolet, hutoa joto mojawapo na kadhalika. , si rahisi kuamua, na hii ndiyo sababu.
Anga ya dunia km
Anga ni nafasi ya gesi. Ukomo wake wa juu haujafafanuliwa wazi, kwa kuwa juu ya gesi, ni nadra zaidi na hatua kwa hatua huenda kwenye anga ya nje. Ikiwa tunazungumza takriban juu ya kipenyo cha angahewa ya dunia, basi wanasayansi huita takwimu hiyo kuhusu kilomita elfu 2-3.
Je, angahewa la dunia linajumuisha nini? ya tabaka nne, ambayo pia hubadilika vizuri kuwa moja nyingine. Hii:
- troposphere;
- stratosphere;
- mesosphere;
- ionosphere (thermosphere).
Japo kuwa, ukweli wa kuvutia: Sayari ya dunia bila angahewa ingekuwa tulivu kama mwezi, kwa kuwa sauti ni mtetemo wa chembe za hewa. Na ukweli kwamba anga ni bluu inaelezewa na mtengano maalum wa miale ya jua inayopita kwenye angahewa.
Vipengele vya kila safu ya anga
Unene wa troposphere huanzia kilomita nane hadi kumi (katika latitudo za wastani - hadi 12, na juu ya ikweta - hadi kilomita 18). Hewa katika safu hii inapokanzwa na ardhi na maji, hivyo zaidi radius ya angahewa ya dunia, joto la chini. Asilimia 80 ya jumla ya misa ya anga imejilimbikizia hapa na mvuke wa maji umejilimbikizia, dhoruba za radi, dhoruba, mawingu, mvua hutengenezwa, hewa husogea kwa mwelekeo wima na usawa.
Stratosphere iko kutoka troposphere kwa urefu wa kilomita nane hadi 50. Hewa hapa ni nyembamba, hivyo mionzi ya jua haijatawanyika, na rangi ya anga hugeuka zambarau. Safu hii inachukua mionzi ya ultraviolet kutokana na ozoni.
Mesosphere iko juu zaidi - kwa urefu wa kilomita 50-80. Hapa anga tayari inaonekana nyeusi, na joto la safu ni hadi digrii tisini. Ifuatayo inakuja thermosphere, hapa joto huongezeka kwa kasi na kisha husimama kwa urefu wa kilomita 600 karibu na digrii 240.
Safu isiyojulikana zaidi ni ionosphere; ina sifa ya umeme wa juu, na pia inaonyesha mawimbi ya redio ya urefu tofauti, kama kioo. Hapa ndipo taa za kaskazini zinaundwa.
Ilisasishwa: Machi 31, 2016 na: Anna Volosovets
ANGA ya Dunia(Mvuke wa anga ya Kigiriki + nyanja ya sphaira) - shell ya gesi inayozunguka Dunia. Uzito wa angahewa ni takriban 5.15 10 15 Umuhimu wa kibayolojia wa angahewa ni mkubwa sana. Katika angahewa, ubadilishanaji wa wingi na nishati hutokea kati ya asili hai na isiyo hai, kati ya mimea na wanyama. Nitrojeni ya anga huingizwa na microorganisms; Kutoka kwa kaboni dioksidi na maji, kwa kutumia nishati ya jua, mimea huunganisha vitu vya kikaboni na kutoa oksijeni. Uwepo wa angahewa huhakikisha uhifadhi wa maji duniani, ambayo pia ni hali muhimu kuwepo kwa viumbe hai.
Uchunguzi uliofanywa kwa kutumia roketi za kijiofizikia zenye urefu wa juu, satelaiti za Ardhi bandia na vituo vya kiotomatiki kati ya sayari zimethibitisha kwamba angahewa ya dunia inaenea kwa maelfu ya kilomita. Mipaka ya anga haina msimamo, huathiriwa na uwanja wa mvuto wa Mwezi na shinikizo la mtiririko wa mionzi ya jua. Juu ya ikweta katika eneo la kivuli cha dunia, angahewa hufikia urefu wa kilomita 10,000, na juu ya miti mipaka yake ni kilomita 3,000 kutoka kwenye uso wa dunia. Wingi wa angahewa (80-90%) iko ndani ya mwinuko wa hadi km 12-16, ambayo inaelezewa na asili ya kielelezo (isiyo ya mstari) ya kupungua kwa msongamano (rarefaction) wa mazingira yake ya gesi kadiri urefu unavyoongezeka. juu ya usawa wa bahari.
Kuwepo kwa viumbe hai vingi katika hali ya asili kunawezekana ndani ya mipaka nyembamba zaidi ya angahewa, hadi kilomita 7-8, ambapo mchanganyiko muhimu wa mambo ya anga kama vile muundo wa gesi, joto, shinikizo na unyevu hufanyika. Mwendo na ionization ya hewa, mvua, na hali ya umeme ya anga pia ni ya umuhimu wa usafi.
Utungaji wa gesi
Angahewa ni mchanganyiko halisi wa gesi (Jedwali 1), hasa nitrojeni na oksijeni (78.08 na 20.95 vol.%). Uwiano wa gesi za anga ni karibu sawa hadi urefu wa kilomita 80-100. Uthabiti wa sehemu kuu ya muundo wa gesi ya anga imedhamiriwa na kusawazisha jamaa wa michakato ya kubadilishana gesi kati ya asili hai na isiyo hai na mchanganyiko unaoendelea wa raia wa hewa katika mwelekeo wa usawa na wima.
Jedwali 1. TABIA ZA UTUNGAJI WA KIKEMIKALI WA HEWA KAVU YA AANGA KATIKA USO WA NCHI
|
Utungaji wa gesi |
Mkazo wa sauti,% |
|
Oksijeni |
|
|
Dioksidi kaboni |
|
|
Oksidi ya nitrojeni |
|
|
Dioksidi ya sulfuri |
0 hadi 0,0001 |
|
Kutoka 0 hadi 0.000007 katika majira ya joto, kutoka 0 hadi 0.000002 wakati wa baridi |
|
|
Dioksidi ya nitrojeni |
Kutoka 0 hadi 0.000002 |
|
Monoxide ya kaboni |
|
Katika urefu wa zaidi ya kilomita 100, kuna mabadiliko katika asilimia ya gesi ya mtu binafsi inayohusishwa na stratification yao ya kuenea chini ya ushawishi wa mvuto na joto. Kwa kuongezea, chini ya ushawishi wa ultraviolet ya mawimbi mafupi na mionzi ya x kwenye urefu wa kilomita 100 au zaidi, molekuli za oksijeni, nitrojeni na dioksidi kaboni hujitenga kuwa atomi. Katika miinuko ya juu gesi hizi hupatikana kwa namna ya atomi zenye ioni nyingi.
Maudhui ya kaboni dioksidi katika anga ya mikoa mbalimbali ya Dunia ni chini ya mara kwa mara, ambayo ni kwa sababu ya usambazaji usio sawa wa kubwa. makampuni ya viwanda kuchafua hewa, pamoja na usambazaji usio sawa wa mimea na mabonde ya maji Duniani ambayo huchukua dioksidi kaboni. Pia kutofautiana katika angahewa ni maudhui ya erosoli (tazama) - chembe zinazoning'inia angani kuanzia milimicroni kadhaa hadi makumi kadhaa ya mikroni - zinazoundwa kutokana na milipuko ya volkeno, milipuko ya nguvu ya bandia, na uchafuzi wa mazingira kutoka kwa makampuni ya viwanda. Mkusanyiko wa erosoli hupungua kwa kasi na urefu.
Tofauti zaidi na muhimu ya vipengele vya kutofautiana vya anga ni mvuke wa maji, mkusanyiko ambao ni uso wa dunia inaweza kutofautiana kutoka 3% (katika nchi za hari) hadi 2×10 -10% (katika Antaktika). Ya juu ya joto la hewa, unyevu zaidi hali sawa inaweza kuwa katika anga na kinyume chake. Wingi wa mvuke wa maji hujilimbikizia angani hadi urefu wa kilomita 8-10. Maudhui ya mvuke wa maji katika anga inategemea ushawishi wa pamoja wa uvukizi, condensation na usafiri wa usawa. Katika urefu wa juu, kutokana na kupungua kwa joto na condensation ya mvuke, hewa ni karibu kavu.
Angahewa ya Dunia, pamoja na oksijeni ya molekuli na atomiki, pia ina kiasi kidogo cha ozoni (tazama), mkusanyiko wa ambayo ni tofauti sana na inatofautiana kulingana na urefu na wakati wa mwaka. Ozoni nyingi ziko katika eneo la pole kuelekea mwisho wa usiku wa polar kwa urefu wa kilomita 15-30 na kupungua kwa kasi juu na chini. Ozoni hutokea kama matokeo ya athari ya picha ya mionzi ya jua ya ultraviolet kwenye oksijeni, haswa katika mwinuko wa kilomita 20-50. Molekuli za oksijeni ya diatomiki hutengana kwa sehemu katika atomi na, kuunganisha molekuli zisizoharibika, huunda molekuli za ozoni ya triatomic (aina ya polymeric, allotropic ya oksijeni).
Uwepo katika angahewa ya kikundi cha kinachojulikana kama gesi za inert (heliamu, neon, argon, krypton, xenon) inahusishwa na tukio la kuendelea la michakato ya asili ya kuoza kwa mionzi.
Umuhimu wa kibaolojia wa gesi anga ni kubwa sana. Kwa viumbe vingi vya multicellular, maudhui fulani ya oksijeni ya molekuli katika gesi au mazingira ya majini ni jambo la lazima katika kuwepo kwao, ambayo wakati wa kupumua huamua kutolewa kwa nishati kutoka kwa vitu vya kikaboni vilivyoundwa awali wakati wa photosynthesis. Sio bahati mbaya kwamba mipaka ya juu ya biosphere (sehemu ya uso wa dunia na sehemu ya chini ya anga ambapo uhai upo) imedhamiriwa na kuwepo kwa kiasi cha kutosha cha oksijeni. Katika mchakato wa mageuzi, viumbe vimebadilika kwa kiwango fulani cha oksijeni katika anga; mabadiliko katika maudhui ya oksijeni, ama kupungua au kuongezeka, kuna athari mbaya (tazama ugonjwa wa Altitude, Hyperoxia, Hypoxia).
Aina ya allotropiki ya ozoni ya oksijeni pia ina athari iliyotamkwa ya kibaolojia. Katika viwango visivyozidi 0.0001 mg/l, ambayo ni ya kawaida kwa maeneo ya mapumziko na pwani ya bahari, ozoni ina athari ya uponyaji - huchochea kupumua na shughuli za moyo na mishipa, na inaboresha usingizi. Kwa kuongezeka kwa mkusanyiko wa ozoni, athari yake ya sumu inaonekana: kuwasha kwa jicho, kuvimba kwa necrotic ya membrane ya mucous ya njia ya upumuaji, kuzidisha kwa magonjwa ya mapafu, neuroses ya uhuru. Kuchanganya na hemoglobin, ozoni huunda methemoglobin, ambayo husababisha kuvuruga kwa kazi ya kupumua ya damu; uhamishaji wa oksijeni kutoka kwa mapafu hadi kwenye tishu inakuwa ngumu, na kutosheleza kunakua. Oksijeni ya atomiki ina athari sawa kwa mwili. Ozoni ina jukumu kubwa katika kuunda mifumo ya joto ya tabaka mbalimbali za anga kutokana na kunyonya kwa nguvu sana kwa mionzi ya jua na mionzi ya ardhi. Ozoni inachukua mionzi ya ultraviolet na infrared kwa ukali zaidi. Mionzi ya jua yenye urefu wa chini ya 300 nm karibu kabisa kufyonzwa na ozoni ya anga. Kwa hivyo, Dunia imezungukwa na aina ya "skrini ya ozoni" ambayo inalinda viumbe vingi kutokana na athari mbaya za mionzi ya ultraviolet kutoka kwa Jua, Nitrojeni. hewa ya anga ina muhimu umuhimu wa kibiolojia kimsingi kama chanzo cha kinachojulikana. nitrojeni isiyobadilika - rasilimali ya chakula cha mimea (na hatimaye wanyama). Umuhimu wa kisaikolojia wa nitrojeni imedhamiriwa na ushiriki wake katika kuunda kiwango cha shinikizo la anga muhimu kwa michakato ya maisha. Chini ya hali fulani za mabadiliko ya shinikizo, nitrojeni ina jukumu kubwa katika maendeleo ya matatizo kadhaa katika mwili (tazama ugonjwa wa Decompression). Mawazo kwamba nitrojeni inadhoofisha athari ya sumu ya oksijeni kwenye mwili na kufyonzwa kutoka anga si tu na microorganisms, lakini pia na wanyama wa juu, ni ya utata.
Gesi ajizi za angahewa (xenon, kryptoni, argon, neon, heliamu) kwa shinikizo la sehemu wanazounda chini ya hali ya kawaida zinaweza kuainishwa kama gesi zisizojali kibayolojia. Kwa ongezeko kubwa la shinikizo la sehemu, gesi hizi zina athari ya narcotic.
Uwepo wa dioksidi kaboni katika anga huhakikisha mkusanyiko nguvu ya jua katika biosphere kutokana na photosynthesis ya misombo tata ya kaboni, ambayo huendelea kutokea, kubadilisha na kuharibika wakati wa maisha. Mfumo huu wa nguvu hudumishwa na shughuli za mwani na mimea ya ardhini, ambayo inachukua nishati ya jua na kuitumia kubadili kaboni dioksidi (tazama) na maji katika aina mbalimbali za misombo ya kikaboni, ikitoa oksijeni. Upanuzi wa juu wa biosphere ni mdogo kwa sehemu na ukweli kwamba katika urefu wa kilomita 6-7, mimea yenye klorofili haiwezi kuishi kutokana na shinikizo la chini la sehemu ya dioksidi kaboni. Dioksidi ya kaboni pia inafanya kazi sana kisaikolojia, kama inavyocheza jukumu muhimu katika udhibiti wa michakato ya kimetaboliki, shughuli za mfumo mkuu wa neva, kupumua, mzunguko wa damu, na utawala wa oksijeni wa mwili. Hata hivyo, udhibiti huu unapatanishwa na ushawishi wa dioksidi kaboni inayozalishwa na mwili yenyewe, na sio kutoka kwa anga. Katika tishu na damu ya wanyama na wanadamu, shinikizo la sehemu ya kaboni dioksidi ni takriban mara 200 kuliko shinikizo lake katika anga. Na tu na ongezeko kubwa la maudhui ya kaboni dioksidi katika anga (zaidi ya 0.6-1%) ni usumbufu unaoonekana katika mwili, uliowekwa na neno hypercapnia (tazama). Uondoaji kamili wa dioksidi kaboni kutoka kwa hewa iliyoingizwa hawezi kuwa na athari mbaya moja kwa moja kwa mwili wa binadamu na wanyama.
Dioksidi ya kaboni ina jukumu la kunyonya mionzi ya mawimbi marefu na kudumisha "athari ya chafu" ambayo huongeza joto kwenye uso wa Dunia. Shida ya ushawishi juu ya hali ya joto na hali zingine za anga za dioksidi kaboni, ambayo huingia hewani kwa idadi kubwa kama taka za viwandani, pia inasomwa.
Mvuke wa maji ya anga (unyevu wa hewa) pia huathiri mwili wa binadamu, hasa kubadilishana joto na mazingira.
Kama matokeo ya kufidia kwa mvuke wa maji katika angahewa, mawingu huunda na mvua (mvua, mvua ya mawe, theluji) huanguka. Mvuke wa maji hutengana mionzi ya jua, kushiriki katika kuundwa kwa utawala wa joto wa Dunia na tabaka za chini za anga, katika malezi ya hali ya hewa.
Shinikizo la anga
Shinikizo la anga (barometric) ni shinikizo linalotolewa na angahewa chini ya ushawishi wa mvuto kwenye uso wa Dunia. Ukubwa wa shinikizo hili katika kila hatua katika angahewa ni sawa na uzito wa safu ya juu ya hewa yenye msingi mmoja, inayoenea juu ya eneo la kipimo hadi kwenye mipaka ya anga. Shinikizo la angahewa hupimwa kwa kipimo cha baromita (cm) na kuonyeshwa katika millibars, katika newtons kwa kila mita ya mraba au urefu wa safu ya zebaki katika barometer katika milimita, kupunguzwa hadi 0 ° na ukubwa wa kawaida kuongeza kasi ya mvuto. Katika meza Jedwali la 2 linaonyesha vitengo vinavyotumiwa zaidi vya kipimo cha shinikizo la anga.
Mabadiliko ya shinikizo hutokea kutokana na joto la kutofautiana la raia wa hewa ziko juu ya ardhi na maji katika tofauti latitudo za kijiografia. Joto linapoongezeka, msongamano wa hewa na shinikizo linalounda hupungua. Mkusanyiko mkubwa wa hewa inayosonga haraka na shinikizo la chini (na kupungua kwa shinikizo kutoka kwa pembezoni hadi katikati ya vortex) inaitwa kimbunga, na shinikizo kubwa (na kuongezeka kwa shinikizo kuelekea katikati ya vortex) - anticyclone. Kwa utabiri wa hali ya hewa, mabadiliko yasiyo ya mara kwa mara katika shinikizo la anga ambayo hutokea katika kusonga raia kubwa na yanahusishwa na kuibuka, maendeleo na uharibifu wa anticyclones na vimbunga ni muhimu. Hasa mabadiliko makubwa katika shinikizo la anga yanahusishwa na harakati za haraka za vimbunga vya kitropiki. Katika kesi hii, shinikizo la anga linaweza kubadilika kwa 30-40 mbar kwa siku.
Kushuka kwa shinikizo la anga katika millibars kwa umbali wa kilomita 100 inaitwa gradient ya barometriki ya usawa. Kawaida, gradient ya barometriki ya usawa ni 1-3 mbar, lakini katika vimbunga vya kitropiki wakati mwingine huongezeka hadi makumi ya millibars kwa kilomita 100.
Kwa kuongezeka kwa urefu, shinikizo la anga hupungua kwa logarithmically: kwa mara ya kwanza kwa kasi sana, na kisha kidogo na kidogo (Mchoro 1). Kwa hiyo, curve ya mabadiliko ya shinikizo la barometri ni ya kielelezo.
Kupungua kwa shinikizo kwa kila kitengo umbali wa wima huitwa gradient ya wima ya barometriki. Mara nyingi hutumia thamani yake ya kinyume - hatua ya barometriki.
Kwa kuwa shinikizo la barometri ni jumla ya shinikizo la sehemu ya gesi zinazounda hewa, ni dhahiri kwamba kwa kuongezeka kwa urefu, pamoja na kupungua kwa shinikizo la angahewa, shinikizo la sehemu ya gesi zinazounda hewa. pia hupungua. Shinikizo la sehemu ya gesi yoyote katika anga huhesabiwa na formula
ambapo P x ni shinikizo la sehemu ya gesi, P z ni shinikizo la anga kwa urefu wa Z, X% ni asilimia ya gesi ambayo shinikizo la sehemu inapaswa kuamua.
Mchele. 1. Badilisha katika shinikizo la barometriki kulingana na urefu juu ya usawa wa bahari.
Mchele. 2. Mabadiliko katika shinikizo la sehemu ya oksijeni katika hewa ya alveolar na kueneza kwa damu ya ateri na oksijeni kulingana na mabadiliko ya urefu wakati wa kupumua hewa na oksijeni. Oksijeni ya kupumua huanza kwa urefu wa kilomita 8.5 (jaribio katika chumba cha shinikizo).
Mchele. 3. Mikondo ya kulinganisha ya maadili ya wastani ya fahamu hai kwa mtu kwa dakika kwa miinuko tofauti baada ya kupanda kwa haraka wakati wa kupumua hewa (I) na oksijeni (II). Katika mwinuko wa zaidi ya kilomita 15, fahamu hai huharibika sawa wakati wa kupumua oksijeni na hewa. Katika mwinuko hadi kilomita 15, kupumua kwa oksijeni huongeza muda wa fahamu hai (jaribio katika chumba cha shinikizo).
Kwa kuwa utungaji wa asilimia ya gesi za anga ni kiasi mara kwa mara, ili kuamua shinikizo la sehemu ya gesi yoyote unahitaji tu kujua shinikizo la jumla la barometri katika urefu fulani (Mchoro 1 na Jedwali 3).
Jedwali 3. JEDWALI LA ANGA (GOST 4401-64) 1
|
Urefu wa kijiometri (m) |
Halijoto |
Shinikizo la barometriki |
Shinikizo la sehemu ya oksijeni (mmHg) |
|||
|
mmHg Sanaa. |
||||||
1 Imetolewa kwa fomu fupi na kuongezwa na safu "Shinikizo la sehemu ya oksijeni".
Wakati wa kuamua shinikizo la sehemu ya gesi katika hewa yenye unyevu, ni muhimu kuondoa shinikizo (elasticity) kutoka kwa thamani ya shinikizo la barometriki. mvuke ulijaa.
Njia ya kuamua shinikizo la sehemu ya gesi katika hewa yenye unyevu itakuwa tofauti kidogo kuliko hewa kavu:
ambapo pH 2 O ni shinikizo la mvuke wa maji. Katika t ° 37 °, shinikizo la mvuke wa maji ulijaa ni 47 mm Hg. Sanaa. Thamani hii hutumiwa katika kuhesabu shinikizo la sehemu ya gesi ya hewa ya alveolar katika hali ya ardhi na ya juu.
Athari za shinikizo la juu na la chini la damu kwenye mwili. Mabadiliko katika shinikizo la barometriki juu au chini huwa na athari mbalimbali kwenye mwili wa wanyama na wanadamu. Athari ya shinikizo iliyoongezeka inahusishwa na hatua ya mitambo na ya kupenya ya kimwili na kemikali ya mazingira ya gesi (kinachojulikana kama compression na athari za kupenya).
Athari ya ukandamizaji inaonyeshwa na: ukandamizaji wa jumla wa volumetric unaosababishwa na ongezeko la sare katika nguvu za shinikizo la mitambo kwenye viungo na tishu; mechanonarcosis inayosababishwa na ukandamizaji wa volumetric sare kwa shinikizo la juu sana la barometriki; shinikizo la ndani la kutofautiana kwa tishu zinazozuia mashimo yenye gesi wakati kuna uhusiano uliovunjika kati ya hewa ya nje na hewa kwenye cavity, kwa mfano, sikio la kati, mashimo ya paranasal (angalia Barotrauma); ongezeko la msongamano wa gesi katika mfumo wa kupumua wa nje, ambayo husababisha kuongezeka kwa upinzani kwa harakati za kupumua, hasa wakati wa kupumua kwa kulazimishwa (dhiki ya kimwili, hypercapnia).
Athari ya kupenya inaweza kusababisha athari ya sumu ya oksijeni na gesi zisizojali, ongezeko la maudhui ambayo katika damu na tishu husababisha mmenyuko wa narcotic; ishara za kwanza za kukatwa wakati wa kutumia mchanganyiko wa nitrojeni-oksijeni kwa wanadamu hutokea wakati. shinikizo la 4-8 atm. Kuongezeka kwa shinikizo la sehemu ya oksijeni mwanzoni hupunguza kiwango cha moyo na mishipa mifumo ya kupumua kwa sababu ya kuzima ushawishi wa udhibiti wa hypoxemia ya kisaikolojia. Wakati shinikizo la sehemu ya oksijeni kwenye mapafu huongezeka kwa zaidi ya 0.8-1 ata, athari yake ya sumu inaonekana (uharibifu wa tishu za mapafu, kushawishi, kuanguka).
Athari za kupenya na za ukandamizaji wa shinikizo la kuongezeka kwa gesi hutumiwa katika dawa ya kliniki katika matibabu ya magonjwa mbalimbali na uharibifu wa jumla na wa ndani wa usambazaji wa oksijeni (tazama Barotherapy, Tiba ya Oksijeni).
Kupungua kwa shinikizo kuna athari iliyotamkwa zaidi kwa mwili. Katika hali ya hali ya nadra sana, sababu kuu ya pathogenetic inayoongoza kwa kupoteza fahamu katika sekunde chache, na kifo katika dakika 4-5, ni kupungua kwa shinikizo la sehemu ya oksijeni kwenye hewa iliyovutwa, na kisha kwenye alveolar. hewa, damu na tishu (Mchoro 2 na 3). Hypoxia ya wastani husababisha maendeleo ya athari za kukabiliana na mifumo ya kupumua na hemodynamic, yenye lengo la kudumisha usambazaji wa oksijeni hasa kwa viungo muhimu (ubongo, moyo). Kwa ukosefu mkubwa wa oksijeni, michakato ya oksidi imezuiwa (kwa sababu ya enzymes ya kupumua), na michakato ya aerobic ya uzalishaji wa nishati katika mitochondria inavunjwa. Hii inasababisha kwanza kuvuruga kazi za viungo muhimu, na kisha kwa uharibifu usioweza kurekebishwa wa muundo na kifo cha mwili. Ukuaji wa athari za kubadilika na za kiitolojia, mabadiliko katika hali ya utendaji wa mwili na utendaji wa mtu wakati shinikizo la anga linapungua imedhamiriwa na kiwango na kiwango cha kupungua kwa shinikizo la sehemu ya oksijeni kwenye hewa iliyovutwa, muda wa kukaa kwa urefu. , ukubwa wa kazi iliyofanywa, na hali ya awali ya mwili (tazama ugonjwa wa Altitude).
Kupungua kwa shinikizo kwenye miinuko (hata ikiwa upungufu wa oksijeni haujajumuishwa) husababisha shida kubwa katika mwili, ikiunganishwa na dhana ya "matatizo ya mtengano," ambayo ni pamoja na: gorofa ya juu ya mwinuko, barotitis na barosinusitis, ugonjwa wa kupungua kwa urefu wa juu na juu. -emphysema ya tishu za urefu.
Utulivu wa hali ya juu unaendelea kutokana na upanuzi wa gesi kwenye njia ya utumbo na kupungua kwa shinikizo la barometri kwenye ukuta wa tumbo wakati wa kupanda kwa urefu wa kilomita 7-12 au zaidi. Thamani iliyofafanuliwa pia ina kutolewa kwa gesi kufutwa katika yaliyomo ya matumbo.
Upanuzi wa gesi husababisha kunyoosha kwa tumbo na matumbo, mwinuko wa diaphragm, mabadiliko katika nafasi ya moyo, kuwasha kwa vifaa vya mapokezi ya viungo hivi na tukio la reflexes ya pathological ambayo inadhoofisha kupumua na mzunguko wa damu. Maumivu makali katika eneo la tumbo mara nyingi hutokea. Matukio sawa wakati mwingine hutokea kati ya wapiga mbizi wakati wa kupanda kutoka kwa kina hadi juu.
Utaratibu wa maendeleo ya barotitis na barosinusitis, inayoonyeshwa na hisia ya msongamano na maumivu, kwa mtiririko huo, katika sikio la kati au mashimo ya paranasal, ni sawa na maendeleo ya upepo wa juu-urefu.
Kupungua kwa shinikizo, pamoja na upanuzi wa gesi zilizomo kwenye mashimo ya mwili, pia husababisha kutolewa kwa gesi kutoka kwa kioevu na tishu ambazo ziliyeyushwa chini ya hali ya shinikizo kwenye usawa wa bahari au kwa kina, na malezi ya Bubbles za gesi ndani. mwili.
Utaratibu huu wa kutolewa kwa gesi zilizoharibiwa (hasa nitrojeni) husababisha maendeleo ya ugonjwa wa decompression (tazama).
Mchele. 4. Utegemezi wa kiwango cha kuchemsha cha maji kwenye urefu juu ya usawa wa bahari na shinikizo la barometriki. Nambari za shinikizo ziko chini takwimu zinazolingana urefu.
Wakati shinikizo la anga linapungua, kiwango cha kuchemsha cha vinywaji hupungua (Mchoro 4). Katika mwinuko wa zaidi ya kilomita 19, ambapo shinikizo la barometriki ni sawa na (au chini ya) elasticity ya mvuke iliyojaa kwenye joto la mwili (37 °), "kuchemka" kwa maji ya ndani na ya seli ya mwili yanaweza kutokea, na kusababisha. mishipa kubwa, katika cavity ya pleura, tumbo, pericardium , katika tishu zisizo na mafuta, yaani, katika maeneo yenye shinikizo la chini la hydrostatic na interstitial, Bubbles ya fomu ya mvuke wa maji, na emphysema ya tishu ya juu inakua. "Kuchemsha" kwa urefu wa juu hakuathiri miundo ya seli, kuwa ndani tu katika maji ya intercellular na damu.
Bubbles kubwa za mvuke zinaweza kuzuia moyo na mzunguko wa damu na kuharibu utendaji wa mifumo na viungo muhimu. Hii ni shida kubwa ya njaa ya oksijeni ya papo hapo ambayo inakua kwa urefu wa juu. Kuzuia emphysema ya tishu za urefu wa juu kunaweza kupatikana kwa kuunda shinikizo la nje la nyuma kwenye mwili kwa kutumia vifaa vya juu.
Mchakato wa kupunguza shinikizo la barometriki (decompression) chini ya vigezo fulani inaweza kuwa sababu ya kuharibu. Kulingana na kasi, decompression imegawanywa katika laini (polepole) na kulipuka. Mwisho hutokea chini ya sekunde 1 na unaambatana na bang kali (kama wakati wa moto) na uundaji wa ukungu (condensation ya mvuke wa maji kutokana na baridi ya hewa ya kupanua). Kwa kawaida, mtengano wa mlipuko hutokea kwenye mwinuko wakati ukaushaji wa kabati iliyoshinikizwa au suti ya shinikizo huvunjika.
Wakati wa mtengano wa mlipuko, mapafu ndio ya kwanza kuathiriwa. Kuongezeka kwa kasi kwa intrapulmonary shinikizo kupita kiasi(zaidi ya 80 mm Hg) husababisha kunyoosha kwa kiasi kikubwa kwa tishu za mapafu, ambayo inaweza kusababisha kupasuka kwa mapafu (ikiwa hupanua mara 2.3). Mtengano wa mlipuko pia unaweza kusababisha uharibifu wa njia ya utumbo. Kiasi cha shinikizo la ziada ambalo hutokea kwenye mapafu itategemea kwa kiasi kikubwa kiwango cha kumalizika kwa hewa kutoka kwao wakati wa kupungua na kiasi cha hewa kwenye mapafu. Ni hatari sana ikiwa njia za hewa za juu zimefungwa wakati wa kuharibika (wakati wa kumeza, kushikilia pumzi yako) au ikiwa uharibifu unafanana na awamu ya kuvuta pumzi, wakati mapafu yanajazwa na kiasi kikubwa cha hewa.
Joto la anga
Joto la angahewa mwanzoni hupungua kwa kuongezeka kwa mwinuko (kwa wastani kutoka 15 ° ardhini hadi -56.5 ° kwa urefu wa kilomita 11-18). Kiwango cha joto cha wima katika ukanda huu wa angahewa ni karibu 0.6 ° kwa kila m 100; inabadilika siku nzima na mwaka (Jedwali 4).
Jedwali la 4. MABADILIKO YA JOTO WIMA JUU YA BENDI YA KATI YA ENEO LA USSR.
Mchele. 5. Mabadiliko ya joto la anga katika urefu tofauti. Mipaka ya nyanja inaonyeshwa na mistari ya dotted.
Katika urefu wa kilomita 11 - 25, joto huwa mara kwa mara na linafikia -56.5 °; basi joto huanza kuongezeka, kufikia 30-40 ° kwa urefu wa kilomita 40, na 70 ° kwa urefu wa kilomita 50-60 (Mchoro 5), ambayo inahusishwa na ngozi kali ya mionzi ya jua na ozoni. Kutoka urefu wa kilomita 60-80, joto la hewa hupungua tena kidogo (hadi 60 °), na kisha huongezeka hatua kwa hatua na ni 270 ° kwa urefu wa kilomita 120, 800 ° kwa kilomita 220, 1500 ° kwa urefu wa kilomita 300. , na
kwenye mpaka na nafasi ya nje - zaidi ya 3000 °. Ikumbukwe kwamba kutokana na upungufu wa juu na wiani mdogo wa gesi kwenye urefu huu, uwezo wao wa joto na uwezo wa joto la miili ya baridi ni ndogo sana. Chini ya hali hizi, uhamisho wa joto kutoka kwa mwili mmoja hadi mwingine hutokea tu kwa njia ya mionzi. Mabadiliko yote yanayozingatiwa katika hali ya joto katika angahewa yanahusishwa na kunyonya kwa nishati ya joto kutoka kwa Jua na raia wa hewa - moja kwa moja na inayoonyeshwa.
Katika sehemu ya chini ya angahewa karibu na uso wa Dunia, usambazaji wa joto hutegemea utitiri wa mionzi ya jua na kwa hiyo ina tabia ya latitudinal, yaani, mistari ya joto sawa - isotherms - ni sawa na latitudo. Kwa kuwa anga katika tabaka za chini huwashwa na uso wa dunia, mabadiliko ya joto ya usawa huathiriwa sana na usambazaji wa mabara na bahari, mali ya joto ambayo ni tofauti. Kwa kawaida, vitabu vya kumbukumbu vinaonyesha joto lililopimwa wakati wa uchunguzi wa hali ya hewa ya mtandao na thermometer iliyowekwa kwenye urefu wa m 2 juu ya uso wa udongo. Joto la juu (hadi 58 ° C) huzingatiwa katika jangwa la Irani, na katika USSR - kusini mwa Turkmenistan (hadi 50 °), chini kabisa (hadi -87 °) huko Antarctica, na katika USSR - katika maeneo ya Verkhoyansk na Oymyakon (hadi -68 °). Katika majira ya baridi, gradient ya joto ya wima katika baadhi ya matukio, badala ya 0.6 °, inaweza kuzidi 1 ° kwa 100 m au hata kuchukua thamani hasi. Wakati wa mchana katika msimu wa joto, inaweza kuwa sawa na makumi mengi ya digrii kwa m 100. Pia kuna gradient ya joto ya usawa, ambayo kwa kawaida inajulikana kwa umbali wa kilomita 100 kawaida kwa isotherm. Ukubwa wa gradient ya joto ya usawa ni sehemu ya kumi ya digrii kwa kilomita 100, na katika maeneo ya mbele inaweza kuzidi 10 ° kwa 100 m.
Mwili wa mwanadamu una uwezo wa kudumisha homeostasis ya joto (tazama) ndani ya safu nyembamba ya kushuka kwa joto la nje ya hewa - kutoka 15 hadi 45 °. Tofauti kubwa katika joto la anga karibu na Dunia na kwa urefu zinahitaji matumizi ya njia maalum za kiufundi za ulinzi ili kuhakikisha usawa wa joto kati ya mwili wa binadamu na mazingira ya nje wakati wa ndege za juu na za anga.
Mabadiliko ya tabia katika vigezo vya anga (joto, shinikizo, muundo wa kemikali, hali ya umeme) hufanya iwezekanavyo kugawanya anga katika maeneo au tabaka. Troposphere- safu ya karibu zaidi na Dunia, mpaka wa juu ambao unaenea hadi kilomita 17-18 kwenye ikweta, hadi kilomita 7-8 kwenye miti, na hadi 12-16 km kwenye latitudo za kati. Troposphere ina sifa ya kushuka kwa kasi kwa shinikizo, kuwepo kwa gradient ya joto ya wima mara kwa mara, harakati za usawa na wima za raia wa hewa, na mabadiliko makubwa ya unyevu wa hewa. Troposphere ina wingi wa anga, pamoja na sehemu muhimu ya biosphere; Aina zote kuu za mawingu huibuka hapa, raia wa hewa na pande zinaunda, vimbunga na anticyclones hukua. Katika troposphere, kwa sababu ya kutafakari kwa mionzi ya jua na kifuniko cha theluji ya Dunia na baridi ya tabaka za hewa ya uso, kinachojulikana kama inversion hutokea, yaani, ongezeko la joto katika anga kutoka chini hadi juu badala ya. kupungua kwa kawaida.
Wakati wa msimu wa joto, msukosuko wa mara kwa mara (usio na utaratibu, machafuko) mchanganyiko wa raia wa hewa na uhamishaji wa joto na mikondo ya hewa (convection) hufanyika kwenye troposphere. Convection huharibu ukungu na hupunguza vumbi kwenye safu ya chini ya anga.
Safu ya pili ya anga ni stratosphere.
Huanzia kwenye troposphere katika eneo nyembamba (km 1-3) na halijoto ya mara kwa mara (tropopause) na inaenea hadi urefu wa kilomita 80. Kipengele cha stratosphere ni wembamba unaoendelea wa hewa, kiwango cha juu sana cha mionzi ya ultraviolet, kutokuwepo kwa mvuke wa maji, kuwepo kwa kiasi kikubwa cha ozoni na ongezeko la joto la taratibu. Maudhui ya juu ya ozoni husababisha idadi ya matukio ya macho (miraji), husababisha kuakisi sauti na ina athari kubwa kwa ukubwa na muundo wa spectral wa mionzi ya sumakuumeme. Katika stratosphere kuna mchanganyiko wa hewa mara kwa mara, kwa hivyo muundo wake ni sawa na ule wa troposphere, ingawa msongamano wake kwenye mipaka ya juu ya stratosphere ni chini sana. Upepo mkubwa katika stratosphere ni magharibi, na katika ukanda wa juu kuna mpito kwa upepo wa mashariki.
Safu ya tatu ya anga ni ionosphere, ambayo huanza kutoka stratosphere na inaenea hadi urefu wa kilomita 600-800.
Vipengele tofauti vya ionosphere ni upungufu mkubwa wa kati ya gesi, mkusanyiko mkubwa wa ioni za molekuli na atomiki na elektroni za bure, na vile vile. joto. Ionosphere huathiri uenezi wa mawimbi ya redio, na kusababisha kukataa kwao, kutafakari na kunyonya.
Chanzo kikuu cha ionization katika tabaka za juu za anga ni mionzi ya ultraviolet kutoka kwa Jua. Katika kesi hii, elektroni hutolewa kutoka kwa atomi za gesi, atomi hugeuka kuwa ioni chanya, na elektroni zilizopigwa hubaki huru au zinakamatwa na molekuli zisizo na upande ili kuunda ioni hasi. Ionization ya ionosphere inathiriwa na meteors, corpuscular, X-ray na mionzi ya gamma kutoka kwa Jua, pamoja na michakato ya seismic ya Dunia (matetemeko ya ardhi, milipuko ya volkeno, milipuko yenye nguvu), ambayo hutoa mawimbi ya akustisk katika ionosphere, kuimarisha amplitude na kasi ya oscillations ya chembe za anga na kukuza ionization ya molekuli za gesi na atomi (tazama Aeroionization).
Conductivity ya umeme katika ionosphere, inayohusishwa na mkusanyiko mkubwa wa ions na elektroni, ni ya juu sana. Kuongezeka kwa conductivity ya umeme ya ionosphere ina jukumu muhimu katika kutafakari mawimbi ya redio na tukio la auroras.
Ionosphere ni eneo la kuruka la satelaiti za Dunia bandia na makombora ya balestiki ya mabara. Hivi sasa, dawa ya anga inasoma athari zinazowezekana za hali ya ndege katika sehemu hii ya anga kwenye mwili wa mwanadamu.
Safu ya nne, ya nje ya anga - exosphere. Kuanzia hapa, gesi za anga hutawanywa kwenye nafasi kutokana na uharibifu (kushinda nguvu za mvuto na molekuli). Kisha kuna mpito wa taratibu kutoka anga hadi nafasi ya sayari. Exosphere inatofautiana na mwisho mbele ya idadi kubwa ya elektroni za bure, na kutengeneza mikanda ya 2 na ya 3 ya mionzi ya Dunia.
Mgawanyiko wa anga katika tabaka 4 ni wa kiholela sana. Kwa hiyo, kwa mujibu wa vigezo vya umeme, unene mzima wa anga umegawanywa katika tabaka 2: neutrosphere, ambayo chembe za neutral hutawala, na ionosphere. Kulingana na hali ya joto, troposphere, stratosphere, mesosphere na thermosphere hutofautishwa, ikitenganishwa na tropopause, stratosphere na mesopause, mtawaliwa. Safu ya angahewa iliyoko kati ya kilomita 15 na 70 na yenye maudhui ya juu ya ozoni inaitwa ozonosphere.
Kwa madhumuni ya vitendo, ni rahisi kutumia Anga ya Kimataifa ya Kiwango cha Kimataifa (MCA), ambayo masharti yafuatayo yanakubaliwa: shinikizo katika usawa wa bahari katika t ° 15 ° ni sawa na 1013 mbar (1.013 X 10 5 nm 2, au 760 mm. Hg); joto hupungua kwa 6.5 ° kwa kilomita 1 hadi kiwango cha kilomita 11 (stratosphere ya masharti), na kisha inabaki mara kwa mara. Katika USSR, anga ya kawaida GOST 4401 - 64 ilipitishwa (Jedwali 3).
Mvua. Kwa kuwa wingi wa mvuke wa maji ya anga umejilimbikizia katika troposphere, michakato ya mabadiliko ya awamu ya maji ambayo husababisha mvua hutokea hasa katika troposphere. Mawingu ya Tropospheric kawaida hufunika karibu 50% ya uso wa dunia nzima, wakati mawingu kwenye stratosphere (kwenye mwinuko wa kilomita 20-30) na karibu na mesopause, inayoitwa pearlescent na noctilucent, mtawaliwa, huzingatiwa mara chache. Kama matokeo ya condensation ya mvuke wa maji katika troposphere, mawingu fomu na mvua hutokea.
Kulingana na asili ya mvua, mvua imegawanywa katika aina 3: nzito, mvua na kunyesha. Kiasi cha mvua imedhamiriwa na unene wa safu ya maji yaliyoanguka katika milimita; Mvua hupimwa kwa kutumia vipimo vya mvua na vipimo vya mvua. Nguvu ya mvua inaonyeshwa kwa milimita kwa dakika.
Usambazaji wa mvua katika misimu na siku za mtu binafsi, na vile vile juu ya eneo, haufanani sana, ambayo ni kwa sababu ya mzunguko wa anga na ushawishi wa uso wa Dunia. Ndiyo, endelea Visiwa vya Hawaii Kwa wastani, 12,000 mm huanguka kwa mwaka, na katika maeneo yenye ukame zaidi ya Peru na Sahara, mvua haizidi 250 mm, na wakati mwingine haianguka kwa miaka kadhaa. Katika mienendo ya kila mwaka ya mvua kuna aina zifuatazo: ikweta - na mvua ya juu baada ya equinox ya spring na vuli; kitropiki - na mvua ya juu katika msimu wa joto; monsoon - na kilele kinachojulikana sana katika majira ya joto na baridi kavu; subtropical - na mvua ya juu katika majira ya baridi na kavu majira ya joto; latitudo za bara - na kiwango cha juu cha mvua katika msimu wa joto; latitudo za baharini zenye halijoto - zenye kiwango cha juu cha mvua wakati wa baridi.
Mchanganyiko mzima wa anga-kimwili wa mambo ya hali ya hewa na hali ya hewa ambayo hutengeneza hali ya hewa hutumiwa sana kuboresha afya, ugumu na. madhumuni ya dawa(tazama Climatotherapy). Pamoja na hili, imeanzishwa kuwa kushuka kwa kasi kwa mambo haya ya anga kunaweza kuathiri vibaya michakato ya kisaikolojia katika mwili, na kusababisha maendeleo ya mbalimbali. hali ya patholojia na kuzidisha kwa magonjwa yanayoitwa meteotropic reactions (tazama Climatopathology). Ya umuhimu hasa katika suala hili ni usumbufu wa mara kwa mara wa anga ya muda mrefu na mabadiliko ya ghafla ya ghafla katika mambo ya hali ya hewa.
Athari za hali ya hewa huzingatiwa mara nyingi zaidi kwa watu wanaougua magonjwa ya mfumo wa moyo na mishipa, polyarthritis, pumu ya bronchial, kidonda cha peptic, magonjwa ya ngozi.
Bibliografia: Belinsky V. A. na Pobiyaho V. A. Aerology, L., 1962, bibliogr.; Biosphere na rasilimali zake, ed. V. A. Kovdy, M., 1971; Danilov A.D. Kemia ya ionosphere, Leningrad, 1967; Kolobkov N.V. Anga na maisha yake, M., 1968; Kalitin N.H. Misingi ya fizikia ya anga kama inavyotumika kwa dawa, Leningrad, 1935; Matveev L. T. Misingi ya hali ya hewa ya jumla, Fizikia ya Anga, Leningrad, 1965, bibliogr.; Minkh A. A. Ionization ya hewa na umuhimu wake wa usafi, M., 1963, bibliogr.; aka, Mbinu za utafiti wa usafi, M., 1971, bibliogr.; Tverskoy P.N. Kozi ya hali ya hewa, L., 1962; Umansky S.P. Man in Space, M., 1970; Khvostikov I. A. Tabaka za juu za anga, Leningrad, 1964; X r g i a n A. X. Fizikia ya angahewa, L., 1969, bibliogr.; Khromov S.P. Meteorologia na hali ya hewa kwa vitivo vya kijiografia, Leningrad, 1968.
Athari za shinikizo la juu na la chini la damu kwenye mwili- Armstrong G. Aviation Medicine, trans. kutoka kwa Kiingereza, M., 1954, bibliogr.; Zaltsman G.L. Misingi ya kisaikolojia ya kukaa kwa mtu katika hali ya shinikizo kubwa la gesi ya mazingira, L., 1961, bibliogr.; Ivanov D.I. na Khromushkin A.I. Mifumo ya usaidizi wa maisha ya binadamu wakati wa safari za anga za juu na anga, M., 1968, bibliogr.; Isakov P.K. et al.. Nadharia na mazoezi ya dawa za anga, M., 1971, bibliogr.; Kovalenko E. A. na Chernyakov I. N. Oksijeni ya tishu chini ya sababu kali za kukimbia, M., 1972, bibliogr.; Miles S. Dawa ya chini ya maji, trans. kutoka kwa Kiingereza, M., 1971, bibliogr.; Busby D. E. Dawa ya kliniki ya Nafasi, Dordrecht, 1968.
I. N. Chernyakov, M. T. Dmitriev, S. I. Nepomnyashchy.