Основные свойства атмосферы и воздействие на неё человека

Атмосфера — это сложная система, которая состоит из воздуха, паров воды и химических примесей. Это важный фактор метеорологического режима и условие для физико-химических и биологических процессов в биосфере. От баланса отдельных компонентов в атмосфере зависит её влияние на тепловой, водный, радиационный режимы, способность к самоочищению. Газовый состав атмосферы, пары воды, различные взвеси, которые содержатся в ней, определяют степень излучения солнечной радиации на поверхность Земли и сохранения тепла в околоземном пространстве. Если бы атмосфера не содержала примесей, среднегодовая температура поверхности Земли составляла бы 18 С.

Важными свойствами атмосферы являются её способность к быстрому перемешиванию и перемещению на огромные расстояния, связь с иными сферами, особенно с океаном. Эти качества, а также отсутствие резко выраженного накопительного эффекта загрязняющих веществ определяют глобальный характер атмосферных процессов, а также её высокую способность к самоочищению. Так, океан поглощает из атмосферы большие массы двуокиси и окиси углерода, сернистый газ, другие соединения. Значительное количество атмосферных примесей поглощается растениями. Человек оказывает воздействие на различные свойства атмосферы: тепловой режим, химический состав, перемещение, радиоактивность, электромагнитный фон и т. п. Заметные воздействия человека на атмосферу начались с того времени, когда он начал активно вмешиваться в биосферные процессы, уничтожать леса, выжигать их, распахивать земли и осушать их, строить города и т. п.

Наиболее опасны воздействия человека на атмосферу, которые приобрели значение глобальных. Первое место по объёму выбросов в атмосферу занимает двуокись углерода. Высокая химическая агрессивность в сочетании с большой устойчивостью при значительных объёмах выбросов (150–200 млн т/г.) характерна и для диоксида серы (SO2), сернистого ангидрида. Это бесцветный газ с резким запахом. Продукты его соединений с водой (серная и сернистая кислоты) у животных и человека вызывают повреждение дыхательных путей. Также в атмосферу поступают другие вредные соединения серы. К ним относится сероводород (h3S) — очень ядовитый бесцветный газ с запахом тухлых яиц. Даже на начальных стадиях отравления им человек теряет обоняние, большие дозы отравления приводят к отеку лёгких, параличу дыхания, смерти. Сера, её соединения попадают в атмосферу как из природных, так и из антропогенных источников. Большое поступление в атмосферу антропогенной серы происходит при сжигании топлива.

Вертикальное строение атмосферы

Тропосфера

Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м

Тропопауза

Переходный слой от тропосферы к стратосфере, слой атмосферы, в котором прекращается снижение температуры с высотой.

Стратосфера

Слой атмосферы, располагающийся на высоте от 11 до 50 км. Характерно незначительное изменение температуры в слое 11—25 км (нижний слой стратосферы) и повышение её в слое 25—40 км от −56,5 до 0,8 °С (верхний слой стратосферы или область инверсии). Достигнув на высоте около 40 км значения около 273 К (почти 0 °C), температура остаётся постоянной до высоты около 55 км. Эта область постоянной температуры называется стратопаузой и является границей между стратосферой и мезосферой.

Стратопауза

Пограничный слой атмосферы между стратосферой и мезосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место максимум (около 0 °C).

Мезосфера

Мезосфера начинается на высоте 50 км и простирается до 80—90 км. Температура с высотой понижается со средним вертикальным градиентом (0,25—0,3)°/100 м. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов, колебательно возбуждённых молекул и т.  д. обусловливают свечение атмосферы.

Мезопауза

Переходный слой между мезосферой и термосферой. В вертикальном распределении температуры имеет место минимум (около —90 °C).

Линия Кармана

Высота над уровнем моря, которая условно принимается в качестве границы между атмосферой Земли и космосом. Линия Кармана находится на высоте 100 км над уровнем моря.

Граница атмосферы Земли

Принято считать, что граница атмосферы Земли и ионосферы находится на высоте 118 километров. Это показывает анализ параметров движения высокоэнергетических частиц, перемещающихся в атмосфере и ионосфере.

Термосфера

Верхний предел — около 800 км. Температура растёт до высот 200—300 км, где достигает значений порядка 1500 К, после чего остаётся почти постоянной до больших высот. Под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит ионизация воздуха («полярные сияния») — основные области ионосферы лежат внутри термосферы. На высотах свыше 300 км преобладает атомарный кислород. Верхний предел термосферы в значительной степени определяется текущей активностью Солнца. В периоды низкой активности происходит заметное уменьшение размеров этого слоя.

Термопауза

Область атмосферы прилегающая сверху к термосфере. В этой области поглощение солнечного излучения незначительно и температура фактически не меняется с высотой.

Экзосфера (сфера рассеяния)

Атмосферные слои до высоты 120 км

Экзосфера — зона рассеяния, внешняя часть термосферы, расположенная выше 700 км. Газ в экзосфере сильно разрежен, и отсюда идёт утечка его частиц в межпланетное пространство (диссипация).

До высоты 100 км атмосфера представляет собой гомогенную хорошо перемешанную смесь газов. В более высоких слоях распределение газов по высоте зависит от их молекулярных масс, концентрация более тяжёлых газов убывает быстрее по мере удаления от поверхности Земли. Вследствие уменьшения плотности газов температура понижается от 0 °C в стратосфере до −110 °C в мезосфере. Однако кинетическая энергия отдельных частиц на высотах 200—250 км соответствует температуре ~150 °C. Выше 200 км наблюдаются значительные флуктуации температуры и плотности газов во времени и пространстве.

На высоте около 2000—3500 км экзосфера постепенно переходит в так называемый ближнекосмический вакуум, который заполнен сильно разреженными частицами межпланетного газа, главным образом атомами водорода. Но этот газ представляет собой лишь часть межпланетного вещества. Другую часть составляют пылевидные час­тицы кометного и метеорного происхождения. Кроме чрезвычайно разреженных пылевидных частиц, в это пространство проникает электромагнитная и корпускулярная радиация солнечного и галактического происхождения.

На долю тропосферы приходится около 80 % массы атмосферы, на долю стратосферы — около 20 %; масса мезосферы — не более 0,3 %, термосферы — менее 0,05 % от общей массы атмосферы. На основании электрических свойств в атмосфере выделяют нейтросферу и ионосферу. В настоящее время считают, что атмосфера простирается до высоты 2000—3000 км.

В зависимости от состава газа в атмосфере выделяют гомосферу и гетеросферу. Гетеросфера — это область, где гравитация оказывает влияние на разделение газов, так как их перемешивание на такой высоте незначительно. Отсюда следует переменный состав гетеросферы. Ниже её лежит хорошо перемешанная, однородная по составу часть атмосферы, называемая гомосфера. Граница между этими слоями называется турбопаузой, она лежит на высоте около 120 км.

Летающая колония в атмосфере Венеры — реальность?

• Адам Беккер
• BBC Future

15 декабря 2016

Автор фото, NASA

Ученые уделяют пристальное внимание изучению возможности колонизации Марса. Но могли бы люди заселить венерианскую атмосферу? Корреспондент BBC Future попытался найти ответ на этот вопрос.

Здесь так жарко, что плавится свинец, а кислотные дожди разъедают любую органику. И все же самой подходящей планетой для будущих космических поселений может стать именно Венера, а не Марс.

Марсианская атмосфера непригодна для дыхания, слишком тонка для обеспечения приемлемого давления на поверхности планеты и практически не обеспечивает защиты от смертельно опасной солнечной радиации.

Правда, у Венеры есть свои недостатки: в ее агрессивной среде невозможна жизнь в нашем понимании.

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

Высокая температура и кислотность атмосферы на поверхности Венеры непригодна для органических форм

На первый взгляд Венера похожа на Землю — притяжение здесь составляет около 90% земного, а расстояние от Солнца примерно на 30% меньше.

Но имеется одно важное обстоятельство. Если на Марсе атмосферы очень мало, на Венере ее слишком много.

Венерианский атмосферный слой в 90 раз толще земного; в основном атмосфера планеты состоит из двуокиси углерода (углекислого газа). Кроме того, Венера окутана облаками из капель соляной кислоты.

Автор фото, NASA

Подпись к фото,

Прохождение Венеры по диску Солнца 5 июня 2012 года (маленькая черная точка — диск Венеры).

Из-за создаваемого атмосферой парникового эффекта Венера поглощает большое количество солнечного тепла. В результате поверхность планеты очень сильно нагрета — это самое жаркое место в Солнечной системе, не считая самого Солнца.

Температура на поверхности Венеры превышает 450°C — этого достаточно для того, чтобы расплавить цинк, свинец и большинство органических материалов.

А атмосферное давление, сравнимое с давлением на километровой глубине земного океана, способно раздавить даже корпус атомной подводной лодки.

Атмосферное давление настолько велико, что у поверхности планеты углекислый газ существует в виде «сверхкритической жидкости» — в этом состоянии вещество не является ни газом, ни жидкостью, но проявляет свойства обоих.

На Земле сверхкритический углекислый газ — очень опасная субстанция, которую используют в качестве промышленного растворителя. А поверхность Венеры буквально покрыта океаном этого вещества.

Неудивительно, что большинству советских автоматических зондов, отправленных к Венере в 1960-1980-х гг., не удалось достичь даже поверхности планеты, а несколько других разбились при посадке.

Самая успешная станция, «Венера-13», проработала на венерианской поверхности чуть более двух часов, а затем вышла из строя под действием давления и высокой температуры. На полученных от «Венеры-13» изображениях запечатлен каменистый, иссушенный и чрезвычайно враждебный мир.

Так как же человеку выжить в таких условиях?

Самое главное — держаться подальше от поверхности планеты.

«Проблема заключается в том, что атмосферное давление на венерианской поверхности значительно выше земного, — говорит Джеффри Лэндис, писатель-фантаст и по совместительству ученый из исследовательского центра НАСА, одним из первых предложивший оригинальный способ колонизировать Венеру. — С другой стороны, венерианская атмосфера — наиболее сходная с земной среда обитания во всей Солнечной системе».

На высоте примерно в 50 км от поверхности атмосфера Венеры представляется вполне пригодной для обитания.

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

В 1970-х гг. советские спускаемые аппараты передали на Землю первые фотографии венерианской поверхности

Прежде всего, атмосферное давление здесь примерно соответствует давлению на поверхности Земли. Кроме того, на этой высоте атмосферный слой достаточно толст, чтобы обеспечить уровень радиационной защиты, сравнимый с земным.

Температура на такой высоте составляет около 60°C — довольно жарко, но существующие технологии неплохо справятся с этой проблемой.

А еще на несколько километров выше температура венерианской атмосферы опускается до приемлемых 30°C, при этом давление и уровень радиационной защиты все еще находятся в пределах разумного.

Поскольку притяжение Венеры примерно равно земному, поселенцам, которые будут жить там годами, не грозят связанные с низкой гравитацией проблемы, такие как ломкость костей и ослабление мышечного тонуса.

Остается главный вопрос: как добиться того, чтобы колония постоянно плавала в удушающей атмосфере, лавируя между ядовитыми облаками, состав которых больше всего напоминает промышленное средство для прочистки труб? По счастью, смелое решение подсказала физика.

На Земле углекислый газ тяжелее воздуха — а значит, шар, наполненный смесью азота и кислорода (то есть воздухом, которым мы дышим), окажется легче венерианской атмосферы. Он взмоет в небо подобно земному воздушному шарику, наполненному гелием.

Иными словами, венерианские поселенцы могли бы жить внутри шара, заполненного привычным им воздухом.

Шар достаточно больших размеров будет способен висеть над поверхностью Венеры вместе с поселенцами и необходимыми для жизни запасами. А в гигантском шаре можно создать настоящее поселение.

«Сфера диаметром в один километр может поднять 700 тысяч тонн груза [на Венере] — это масса двух небоскребов Empire State Building, — говорит Лэндис. — А двухкилометровый шар поднимет 6 млн тонн. Фактически можно создать замкнутую среду размером с земной город».

Но что если оболочка шара порвется?

«Он не лопнет подобно воздушному шарику», — уверяет Лэндис. Поскольку давление внутри сферы будет равно наружному, прорыв оболочки приведет не к мгновенному взрыву, а к медленной утечке воздуха.

«Представьте себе, что вы открыли окно: воздух из комнаты будет постепенно выходить наружу, а наружный воздух — проникать в помещение. Чем крупнее шар, тем медленнее будет идти этот процесс», — объясняет ученый.

А защитить шар от облаков серной кислоты, оказывается, еще проще. Решение этой проблемы, в свое время успешно опробованное советскими учеными, сегодня можно найти на любой кухне.

В 1985 году рядом с Венерой пролетала советская автоматическая станция «Вега», направлявшаяся к комете Галлея.

«С «Веги» в венерианскую атмосферу были запущены два шара, которые провели два дня, паря над поверхностью планеты как раз на интересующих нас высотах, — говорит Лэндис. — Внешняя поверхность их оболочки была покрыта тефлоном. Этот материал стоек к воздействию серной кислоты».

Автор фото, Science Photo Library

Подпись к фото,

Люди могли бы жить в венерианской атмосфере, а необходимые им ресурсы добывать с поверхности планеты при помощи роботов

Впрочем, есть вопросы, которые пришлось бы решать жителям любой космической колонии — например, поиски сырья и поддержания очень сложной биосферы, необходимой для продолжительного существования вдали от Земли.

Но в атмосфере Венеры имеется многое из того, что понадобится колонистам на первоначальном этапе. Углекислый газ можно разложить на кислород и углерод, а серную кислоту — на воду, кислород и серу.

И хотя поверхность Венеры останется недоступной для людей, для поиска и разработки полезных ископаемых можно использовать роботов.

Жители колонии управляли бы роботами в реальном масштабе времени. Делать это с Земли невозможно: чтобы преодолеть миллионы километров между планетами и вернуться назад, радиосигналу требуется около 20 минут.

Но не спешите паковать чемоданы: наших знаний о Венере пока недостаточно для того, чтобы с уверенностью утверждать, что идею атмосферной колонии можно реализовать на практике.

«Прежде всего необходимо отправить к Венере несколько автоматических станций, чтобы узнать о планете больше, — говорит Лэндис. — Венера остается одной из малоизученных планет Солнечной системы».

Наши знания о Венере недостаточны из-за того, что исследования этой планеты по большей части пришлись на ранний этап развития космонавтики. По мере усовершенствования технологий ученые обратили взор к другим планетам, в особенности к Марсу.

«Сейчас нам известно очень многое о Марсе — о его истории, атмосфере и климате, — говорит исследователь НАСА Лори Глэйз, специализирующаяся на Красной планете. — А вот в том, что касается знаний о Венере, мы несколько отстаем».

Глэйз собирается исправить эту ситуацию. Она работает над проектом DaVinci — планируемой межпланетной экспедицией, в рамках которой НАСА собирается отправить автоматический зонд вглубь венерианской атмосферы, чтобы лучше изучить планету.

«DaVinci призван ответить на наши главные вопросы о Венере, — говорит она. — Эта экспедиция поможет нам изучить состав и динамику венерианской атмосферы, с тем чтобы понять, каким образом можно обеспечить долговременное нахождение в ее верхних слоях».

«Венера — захватывающая планета, она сулит нам разгадку множества тайн, — отмечает Глэйз. По моему убеждению, нам необходимо больше узнать о ней. Пора вернуться на Венеру!»

Глава 9. Защита атмосферы — Раздел II.

Сохранение и рациональное использование ресурсов в целях развития — Повестка дня на XXI век — Конвенции и соглашения

Повестка дня на XXI век

Принята Конференцией ООН по окружающей среде и развитию, Рио-де-Жанейро, 3–14 июня 1992 года

Раздел II. Сохранение и рациональное использование ресурсов в целях развития

Глава 9. Защита атмосферы

Введение

9.1. Защита атмосферы представляет собой широкий спектр деятельности многоаспектного характера, в которой принимают участие различные секторы экономики. Мероприятия и меры, информация о которых представлена в настоящей главе, рекомендуются для рассмотрения и, по мере необходимости, осуществления правительствами и другими органами в рамках их усилий по защите атмосферы.

9.2. Известно, что многие из вопросов, обсуждаемых в настоящей главе, также затрагивались в таких международных соглашениях, как Венская конвенция об охране озонового слоя 1985 года, Монреальский протокол 1987 года по веществам, разрушающим озоновый слой, с внесенными в него поправками, Рамочная конвенция Организации Объединенных Наций 1992 года об изменении климата, и других международных, в том числе региональных документах. В отношении деятельности, охватываемой такими соглашениями, существует понимание, что рекомендации, содержащиеся в данной главе, не обязывают ни одно из правительств принимать меры, которые выходили бы за рамки положений этих правовых документов. Однако в рамках этой главы правительства могут осуществлять дополнительные меры, отвечающие положениям упомянутых правовых документов.

9.3. Общепризнанно, что деятельность, которая может осуществляться для реализации целей данной главы, должна координироваться с учетом потребностей социального и экономического развития и носить комплексный характер, с тем чтобы избежать негативного воздействия на последнее, и полностью учитывать законные приоритетные потребности развивающихся стран в области достижения устойчивого экономического роста и искоренения нищеты.

9.4. В этом контексте также особо отмечается программная область А главы 2 Повестки дня на ХХI век (Содействие устойчивому развитию посредством торговли).

9. 5. Настоящая глава включает следующие четыре программные области:

a) решение недостаточно изученных проблем: совершенствование научной базы для принятия решений;

b) содействие устойчивому развитию:

i) развитие энергетики, энергоэффективность и энергопотребление;

ii) транспорт;

iii) промышленное развитие;

iv) освоение ресурсов суши и морских ресурсов и землепользование;

c) предотвращение разрушения озонового слоя стратосферы;

d) трансграничное загрязнение атмосферы.

Программные области

А. Решение недостаточно изученных проблем: совершенствование научной базы для принятия решений

Основа для деятельности

9. 6. Обеспокоенность проблемами, связанными с изменением и колебаниями климата, загрязнением воздуха и разрушением озонового слоя, потребовала дополнительной научной, экономической и социальной информации, с тем чтобы уменьшить число сохраняющихся неопределенностей в этих областях. Необходимо добиваться более глубокого понимания и более точного прогнозирования различных свойств атмосферы и затрагиваемых экосистем, а также их воздействия на здоровье человека и их взаимодействия с социально-экономическими факторами.

Цели

9.7. Основная цель данной программной области заключается в углублении понимания процессов, которые влияют на атмосферу Земли в глобальном, региональном и местном масштабах, включая, в частности, физические, химические, геологические, биологические, океанические, гидрологические, экономические и социальные процессы, и, в свою очередь, испытывают воздействие со стороны атмосферы; создании соответствующего потенциала и расширении международного сотрудничества; и углублении понимания экономических и социальных последствий атмосферных изменений, а также разработке надлежащих мер по смягчению этих последствий.

Деятельность

9.8. Правительствам на надлежащем уровне в сотрудничестве с соответствующими органами Организации Объединенных Наций и, по мере необходимости, межправительственным и неправительственным организациям и частному сектору следует:

a) cодействовать проведению исследований, связанных с естественными процессами, влияющими на атмосферу и испытывающими ее влияние, а также исследований, касающихся той важной связи, которая существует между устойчивым развитием и атмосферными изменениями, включая воздействие на здоровье человека, экосистемы, секторы экономики и общество в целом;

b) обеспечить более сбалансированный географический охват Глобальной сети наблюдения за климатом и ее компонентов, в том числе Глобальной службы наблюдения за атмосферой, посредством, в частности, создания и обеспечения функционирования дополнительных станций систематических наблюдений и содействия развитию, использованию и доступности этих баз данных;

c) оказывать содействие сотрудничеству в следующих областях:

i) разработки систем раннего обнаружения изменений и колебаний в атмосфере;

ii) создания и укрепления потенциала по прогнозированию таких атмосферных изменений и колебаний и оценке их соответствующих экологических и социально-экономических последствий;

d) сотрудничать в проведении исследований по разработке методологий и выявлению пороговых уровней веществ, загрязняющих атмосферу, а также атмосферных уровней концентрации парниковых газов, которые могут вызвать опасное антропогенное воздействие на климат и окружающую среду в целом, и связанные с этим темпы изменений, которые не позволяют экосистемам приспосабливаться к ним естественным образом;

e) оказывать содействие и сотрудничать в создании научных потенциалов, обмене научными данными и информацией и расширении участия и профессиональной подготовки экспертов и технического персонала, особенно из развивающихся стран, в области исследований, сбора, обобщения и оценки данных и систематических наблюдений, касающихся атмосферы.

В. Содействие устойчивому развитию

1. Развитие энергетики, энергоэффективность и энергопотребление

Основа для деятельности

9.9. Энергетика имеет важное значение для экономического и социального развития и улучшения качества жизни. Однако большая часть мирового производства и потребления энергии не сможет оставаться неизменной, если технология останется прежней, а общий объем производства и потребления энергии значительно возрастет. Сокращения атмосферных выбросов парниковых и других газов и веществ во все большей степени следует добиваться за счет повышения эффективности производства, передачи распределения и потребления энергии, а также за счет использования экологически обоснованных энергетических систем, особенно действующих на основе новых и возобновляемых источников энергии¹. Методы использования всех источников энергии должны соответствовать требованиям защиты атмосферы, здоровья человека и окружающей среды в целом.

9.10. Необходимо устранить существующие препятствия на пути к увеличению экологически обоснованного производства энергии, которая необходима для продвижения вперед по пути устойчивого развития, особенно в развивающихся странах.

Цели

9.11. Основной и конечной целью этой программной области является уменьшение негативного воздействия на атмосферу деятельности энергетического сектора посредством оказания содействия, где это необходимо, политике и программам, направленным на расширение вклада экологически обоснованных и рентабельных энергетических систем, особенно использующих новые и возобновляемые источники энергии, посредством внедрения менее загрязняющих и более эффективных методов производства, передачи, распределения и использования энергии. Эта цель должна отражать необходимость справедливого и должного энергообеспечения и возрастающего потребления энергии в развивающихся странах, а также учитывать положение стран, которые в значительной степени зависят от доходов, поступающих от производства, переработки и экспорта и/или потребления ископаемых видов топлива и связанных с этим энергоемких видов продукции и/или использования ископаемых видов топлива, в связи с чем эти страны испытывают серьезные трудности при переходе к альтернативным источникам энергии, а также в странах, находящихся в весьма уязвимом положении от негативного воздействия изменения климата.

Деятельность

9.12. Правительствам на надлежащем уровне и в сотрудничестве с соответствующими органами Организации Объединенных Наций и, по мере необходимости, с межправительственными и неправительственными организациями и частным сектором следует:

a) сотрудничать в деле определения и освоения экономически целесообразных и экологически обоснованных источников энергии в целях содействия увеличению объема энергоснабжения для поддержки усилий в области устойчивого развития, особенно в развивающихся странах;

b) оказывать содействие разработке на национальном уровне соответствующих методологий для принятия комплексных решений в области энергетической, экологической и экономической политики в отношении устойчивого развития, в частности посредством оценки экологического воздействия;

c) содействовать проведению исследований, разработке, передаче и использованию более совершенных и эффективных технологий и практики, включая местные технологии во всех соответствующих секторах, уделяя особое внимание восстановлению и модернизации энергетических систем, особенно в развивающихся странах;

d) оказывать содействие проведению исследований, разработке, передаче и использованию технологий и практики для внедрения экологически обоснованных энергетических систем, включая системы, использующие новые и возобновляемые источники энергии, уделяя особое внимание развивающимся странам;

e) оказывать содействие созданию организационных, научных, планирующих и управленческих потенциалов, особенно в развивающихся странах, в целях разработки методов, производства и использования все более эффективных и менее загрязняющих видов энергии;

f) провести обзор существующего баланса энергоснабжения с целью определения путей увеличения экономически эффективного вклада оправданных с экологической точки зрения энергетических систем в целом и новых и возобновляемых источников энергии в частности, с учетом особых социальных, физических, экономических и политических характеристик соответствующих стран и, при необходимости, изучая и принимая меры по преодолению любых препятствий, стоящих на пути их освоения и использования;

g) координировать энергетические планы по мере необходимости на региональной и субрегиональной основе и изучить возможности для эффективного распределения энергии, поступающей в экологически оправданной форме из новых и возобновляемых источников энергии;

h) в соответствии с национальными приоритетами в области социально-экономического развития и окружающей среды оценивать и, в случае необходимости, поощрять осуществление эффективной с точки зрения затрат политики или программ, включая административные и социально-экономические меры, в целях повышения энергоэффективности;

i) создавать потенциал для планирования и осуществления программ в области повышения энергоэффективности, а также для разработки, внедрения и поощрения использования новых и возобновляемых источников энергии;

j) поощрять применение надлежащих стандартов в области энергоэффективности и выбросов или рекомендаций на национальном уровне², направленных на разработку и использование технологий, уменьшающих до минимума негативное воздействие на окружающую среду;

k) содействовать осуществлению учебных и информационно-пропагандистских программ на местном, национальном, субрегиональном и региональном уровнях по вопросам энергоэффективности и обоснованных с экологической точки зрения энергетических систем;

l) в случае необходимости создать или укрепить в сотрудничестве с частным сектором программы маркировки продукции в целях предоставления лицам, ответственным за принятие решений, и потребителям информации о возможных путях повышения энергоэффективности.

2. Транспорт

Основа для деятельности

9.13. Сектор транспорта играет существенную и позитивную роль в экономическом и социальном развитии, и потребность в транспорте, несомненно, будет возрастать. Однако, поскольку транспортный сектор является также одним из источников выбросов в атмосферу, существует необходимость в проведении обзора существующих транспортных систем, в более эффективной разработке дорожно-транспортных систем и в более эффективном управлении ими.

Цели

9.14. Основной целью данной программной области являются разработка и поощрение, в случае необходимости, эффективной с точки зрения затрат политики или программ в целях ограничения, уменьшения или устранения, по мере необходимости, вредных выбросов в атмосферу или другого негативного воздействия транспортного сектора на окружающую среду с учетом приоритетов в области развития, а также конкретных местных и национальных условий и аспектов безопасности.

Деятельность

9.15. Правительствам на надлежащем уровне, в сотрудничестве с соответствующими органами Организации Объединенных Наций и, по мере необходимости, межправительственными и неправительственными организациями и частным сектором, следует:

a) разрабатывать и поощрять, при необходимости, более эффективные, малозагрязняющие и более безопасные транспортные системы, особенно комплексные сельские и городские системы общественного транспорта, а также оправданные с экологической точки зрения сети дорог, учитывая приоритетные потребности устойчивого социального и экономического развития, особенно в развивающихся странах;

b) содействовать на международном, региональном, субрегиональном и национальном уровнях [доступности и] передаче безопасных, эффективных, в том числе с точки зрения ресурсосбережения, и малозагрязняющих транспортных технологий, особенно развивающимся странам, включая осуществление надлежащих программ профессиональной подготовки;

c) активизировать, в случае необходимости, свои усилия по сбору, анализу и обмену соответствующей информацией о взаимосвязи между окружающей средой и транспортом с уделением особого внимания систематическому наблюдению за выбросами и созданию базы данных по транспортному сектору;

d) в соответствии с национальными приоритетами в области социально-экономического развития и окружающей среды оценивать и, в случае необходимости, поощрять осуществление эффективной с точки зрения затрат политики или программ, включая административные и социально-экономические меры, в целях поощрения использования видов транспорта, уменьшающих до минимума негативное воздействие на атмосферу;

e) разработать или укрепить, в случае необходимости, механизмы объединения стратегий в области транспортного планирования и городских и региональных стратегий планирования застройки в целях сокращения воздействия транспорта на окружающую среду;

f) изучить в рамках системы Организации Объединенных Наций и ее региональных комиссий целесообразность проведения региональных конференций по вопросам транспорта и окружающей среды.

3. Промышленное развитие

Основа для деятельности

9.16. Промышленность необходима для производства товаров и услуг и является одним из крупнейших источников занятости и дохода, а промышленное развитие как таковое является необходимым условием экономического роста. В то же самое время промышленность является одним из крупнейших потребителей ресурсов и материалов и, следовательно, приводит к выбросу в атмосферу вредных веществ и к загрязнению окружающей среды в целом. Улучшению охраны атмосферы могут способствовать, в частности, повышение эффективности использования ресурсов и материалов в промышленности, внедрение или усовершенствование технологий борьбы с загрязнением, замещение хлорфторуглеродов (ХФУ) и других разрушающих озоновый слой веществ надлежащими заменителями, а также сокращение объема отходов и побочных продуктов.

Цели

9.17. Основной целью данной программной области является содействие промышленному развитию с помощью методов, позволяющих уменьшить до минимума негативное воздействие на атмосферу посредством, в частности, повышения эффективности в сфере производства и в сфере потребления промышленностью всех ресурсов и материалов, путем совершенствования технологий борьбы с загрязнением и путем разработки новых экологически обоснованных технологий.

Деятельность

9.18. Правительствам на надлежащем уровне и в сотрудничестве с соответствующими органами Организации Объединенных Наций и, при необходимости, межправительственными и неправительственными организациями и частным сектором следует:

a) в соответствии с национальными приоритетами в области социально-экономического развития и окружающей среды оценивать и, в случае необходимости, поощрять осуществление эффективной с точки зрения затрат политики или программ, включая административные и социально-экономические меры, в целях уменьшения до минимума промышленного загрязнения и негативного воздействия на атмосферу;

b) поощрять промышленный сектор к наращиванию и укреплению своего потенциала в деле разработки таких технологий, продуктов и процессов, которые являются более безопасными, в меньшей степени загрязняют окружающую среду и обеспечивают более эффективное использование ресурсов и материалов, включая энергию;

c) сотрудничать в разработке и передаче таких промышленных технологий и в наращивании потенциала в плане управления этими технологиями и их использования, особенно в отношении развивающихся стран;

d) разрабатывать, совершенствовать и применять процедуры оценки экологического воздействия для содействия устойчивому промышленному развитию;

e) поощрять эффективное использование материалов и ресурсов с учетом всех аспектов, связанных с жизненным циклом продуктов, в целях реализации экономических и экологических преимуществ более эффективного использования ресурсов и производства меньшего объема отходов;

f) поддерживать разработку менее загрязняющих и более эффективных технологий и процессов в промышленности с учетом характерных для конкретного района доступных потенциальных энергетических запасов, в частности безопасных и возобновляемых источников энергии, с целью ограничения объема промышленных выбросов и негативного воздействия на атмосферу.

4. Освоение наземных и морских ресурсов и землепользование

Основа для деятельности

9.19. Политика в области землепользования и использования ресурсов будет оказывать воздействие на происходящие в атмосфере изменения и в свою очередь определяться этими изменениями. Отдельные методы хозяйствования, связанные с наземными и морскими ресурсами и землепользованием, могут привести к сокращению потенциала имеющихся поглотителей парниковых газов и увеличению объема выбросов в атмосферу. Утрата биологического разнообразия может привести к снижению устойчивости экосистем к климатическим изменениям и негативным последствиям загрязнения воздуха. Атмосферные изменения могут существенно повлиять на состояние лесов, биоразнообразия и пресноводных и морских экосистем, а также на экономическую деятельность, в частности на сельское хозяйство. Поскольку основные цели в различных секторах зачастую могут не совпадать, их следует рассматривать в комплексе.

Цели

9.20. Целями данной программной области являются:

a) поощрение таких методов использования наземных и морских ресурсов и разработка такой политики в области землепользования, которые способствуют:

i) сокращению уровня загрязнения атмосферы и/или ограничению объема антропогенных выбросов парниковых газов;

ii) сохранению, рациональному использованию и, при необходимости, увеличению потенциала всех поглотителей парниковых газов;

iii) сохранению и рациональному использованию природных и экологических ресурсов;

b) обеспечение всестороннего учета фактических и потенциальных атмосферных изменений и их социально-экономического и экологического воздействия при планировании и осуществлении политики и программ, касающихся освоения наземных и морских ресурсов и практики землепользования.

Деятельность

9.21. Правительствам на надлежащем уровне и в сотрудничестве с соответствующими органами Организации Объединенных Наций и, при необходимости, межправительственными и неправительственными организациями и частным сектором следует:

a) в соответствии с национальными приоритетами в области социально-экономического развития и окружающей среды оценивать и, в случае необходимости, поощрять осуществление эффективной с точки зрения затрат политики или программ, включая административные и социально-экономические меры, в целях поощрения экологически обоснованной практики землепользования;

b) осуществлять политику и программы, которые будут препятствовать нерациональной и загрязняющей практике землепользования и содействовать рациональному использованию наземных и морских ресурсов;

c) рассмотреть возможность поощрения освоения и использования таких наземных и морских ресурсов и практики землепользования, которые будут обладать большей степенью сопротивляемости к атмосферным изменениям и колебаниям;

d) содействовать рациональному управлению и сотрудничеству в области сохранения и, в случае необходимости, увеличения потенциала поглотителей и накопителей парниковых газов, включая биомассу, леса и океаны, а также других наземных, прибрежных и морских экосистем.

С. Предупреждение разрушения стратосферного озонового слоя

Основа для деятельности

9.22. Результаты анализа последних научных данных дают основания для еще большей обеспокоенности по поводу продолжающегося разрушения стратосферного озонового слоя Земли под воздействием химически активных хлора и брома, содержащихся в искусственных ХФУ, галонов и других веществ. Хотя Венская конвенция 1985 года об охране озонового слоя и Монреальский протокoл 1987 года по веществам, разрушающим озоновый слой (с поправками, внесенными на Лондонском совещании в 1990 году), явились важными шагами в рамках международных действий, общее содержание разрушающих озоновый слой атмосферы веществ, содержащих соединения хлора, продолжает увеличиваться. Такую тенденцию можно повернуть вспять путем соблюдения мер контроля, предусмотренных в Протоколе.

Цели

9.23. Целями настоящей программной области являются:

a) реализация целей, поставленных в Венской конвенции и Монреальском протоколе, а также в поправках к нему от 1990 года, включая анализ в этих документах особых потребностей и условий развивающихся стран и наличие у них заменителей веществ, разрушающих озоновый слой. Необходимо поощрять такие технологии и естественные продукты, которые сокращают спрос на вышеуказанные вещества;

b) разработать стратегии, нацеленные на смягчение негативного воздействия ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли в результате искусственного воздействия на стратосферный озоновый слой и его разрушения.

Деятельность

9.24. Правительствам на надлежащем уровне и в сотрудничестве с соответствующими органами Организации Объединенных Наций и, при необходимости, межправительственными и неправительственными организациями и частным сектором следует:

a) ратифицировать, принять или одобрить Монреальский протокол и поправки к нему от 1990 года; в кратчайшие сроки сделать свои взносы в Венский/Монреальский целевые фонды и во временный многосторонний фонд по озоновому слою; и способствовать, по мере необходимости, текущим усилиям в рамках Монреальского протокола и его механизма по обеспечению соблюдения, включая производство заменителей ХФУ и других веществ, разрушающих озоновый слой, и содействие передаче соответствующей технологии развивающимся странам, с тем чтобы дать им возможность выполнить свои обязательства по Протокoлу;

b) оказывать поддержку дальнейшему расширению Глобальной системы наблюдения за озоновым слоем, содействуя — посредством двустороннего и многостороннего финансирования — созданию и функционированию дополнительных станций наблюдения, особенно в тропическом поясе южного полушария;

c) принимать активное участие в непрерывной оценке научной информации и воздействия на здоровье человека и состояние окружающей среды, а также технических/экономических последствий разрушения стратосферного озона; и рассмотреть возможность принятия дальнейших мер, которые окажутся целесообразными и практически осуществимыми на основе таких оценок;

d) на основе результатов научных исследований в области воздействия дополнительного ультрафиолетового излучения, достигающего поверхности Земли, рассмотреть вопрос о принятии соответствующих мер по исправлению положения в таких областях, как охрана здоровья человека, сельское хозяйство и охрана морской среды;

e) в соответствии с Монреальским протоколом заменить ХФУ и другие вещества, разрушающие озоновый слой, признавая, что пригодность заменителя должна оцениваться в комплексе, а не основываться лишь на его вкладе в решение одной из проблем загрязнения атмосферы или окружающей среды.

D. Трансграничное загрязнение атмосферы

Основа для деятельности

9.25. Трансграничное загрязнение воздуха оказывает отрицательное воздействие на здоровье человека и характеризуется другими неблагоприятными экологическими последствиями, такими, как уничтожение растительного покрова, обезлесение и подкисление водоемов. Географическое распределение систем мониторинга загрязнения атмосферы является неравномерным и характеризуется значительной недопредставленностью развивающихся стран. Отсутствие надежных данных о выбросах в районах за пределами Европы и Северной Америки представляет собой одно из основных препятствий в деле борьбы с трансграничным загрязнением воздуха. Отсутствует также достаточная информация и о воздействии загрязнения воздуха на окружающую среду и здоровье человека в других регионах.

9.26. Конвенция 1979 года о трансграничном загрязнении воздуха на большие расстояния и протокoлы к ней ввели региональный режим в Европе и в Северной Америке, основанный на процессе обзора и программах сотрудничества в области систематического наблюдения за загрязнением воздуха, оценки и обмена информацией. Необходимо продолжать и расширять такие программы, а опытом их осуществления следует обмениваться с другими регионами мира.

Цели

9.27. Целями настоящей программной области являются:

a) разработка и внедрение технологий контроля и измерения уровня загрязнения для стационарных и мобильных источников загрязнения воздушной среды и разработка альтернативных экологически обоснованных технологий;

b) систематическое наблюдение и оценка источников и степени трансграничного загрязнения воздушной среды в результате естественных процессов и антропогенной деятельности;

c) укрепление потенциала, в частности развивающихся стран, в деле измерения, моделирования и оценки масштабов и степени воздействия трансграничного загрязнения воздушной среды посредством, среди прочего, обмена информацией и подготовки экспертов;

d) наращивание потенциала в области оценки и смягчения последствий трансграничного загрязнения воздуха в результате промышленных и ядерных аварий, стихийных бедствий и умышленного и/или непреднамеренного уничтожения природных ресурсов;

e) поощрение разработки новых и осуществления существующих региональных соглашений об ограничении трансграничного загрязнения воздуха;

f) разработка стратегий, нацеленных на сокращение объема выбросов, вызывающих трансграничное загрязнение воздуха, и их последствий.

Деятельность

9.28. Правительствам на надлежащем уровне и в сотрудничестве с соответствующими органами Организации Объединенных Наций и, при необходимости, межправительственными и неправительственными организациями, частным сектором и финансовыми учреждениями следует:

a) разрабатывать и/или укреплять региональные соглашения о борьбе с трансграничным загрязнением воздуха и сотрудничать, в частности с развивающимися странами, в области систематического наблюдения и оценки, моделирования, разработки и обмена технологией ограничения выбросов из мобильных и стационарных источников загрязнения воздуха. В этом контексте больший упор следует делать на рeшение проблем, касающихся масштабов, причин и степени воздействия на здоровье человека и социально-экономическое развитие ультрафиолетового излучения, подкисления окружающей среды и негативного фотоокисляющего воздействия на леса и другие виды растительности;

b) создавать или укреплять системы раннего предупреждения и механизмы реагирования на трансграничное загрязнение воздуха в результате промышленных аварий и стихийных бедствий, а также умышленного и/или непреднамеренного уничтожения природных ресурсов;

c) стимулировать предоставление возможностей в области подготовки кадров и обмена данными, информацией и национальным и/или региональным опытом;

d) сотрудничать на региональной, многосторонней и двусторонней основе в целях оценки трансграничного загрязнения воздуха и разрабатывать и ocуществлять программы по выявлению конкретных мер, направленных на сокращение объема выбросов вредных веществ в атмосферу и борьбу с их экологическими, социально-экономическими и другими последствиями.

Средства осуществления

Международное и региональное сотрудничество

9.29. В соответствии с существующими правовыми документами созданы организационные структуры, деятельность которых связана с реализацией целей этих документов, и соответствующую работу необходимо продолжать, главным образом в этом направлении. Правительствам следует продолжать и укреплять свое сотрудничество на региональном и глобальном уровнях, в том числе сотрудничество в рамках системы Организации Объединенных Наций. В этой связи необходимо упомянуть о рекомендациях, содержащихся в главе 38 Повестки дня на XXI век (Международные организационные механизмы).

Создание потенциала

9.30. В сотрудничестве с соответствующими органами Организации Объединенных Наций, международными донорами и неправительственными организациями странам следует мобилизовывать технические и финансовые ресурсы и развивать техническое сотрудничество с развивающимися странами в целях укрепления их технического, управленческого, планового и административного потенциала для содействия устойчивому развитию и защите атмосферы во всех соответствующих секторах.

Развитие людских ресурсов

9.31. На местном, национальном и международном уровнях необходимо разрабатывать и укреплять программы образования и просвещения по вопросам содействия устойчивому развитию и защите атмосферы во всех соответствующих секторах.

Финансирование и оценка расходов

9.32. По оценкам секретариата Конференции, средняя общая сумма ежегодных расходов (1993–2000 годы) на осуществление мероприятий в рамках программной области А составит около 640 млн. долл. США, предоставляемых международным сообществом в виде субсидий или на льготных условиях. Эта смета расходов носит лишь ориентировочный и приближенный характер и еще не рассматривалась правительствами. Фактические расходы и условия финансирования, в том числе любые нельготные условия, будут зависеть, помимо прочего, от конкретных стратегий и программ, решение об осуществлении которых будет принято правительствами.

9.33. По оценкам секретариата Конференции, средняя общая сумма ежегодных расходов (1993–2000 годы) на осуществление мероприятий программы из четырех частей в рамках программной области В составит около 20 млрд. долл. США, предоставляемых международным сообществом в виде субсидий или на льготных условиях. Эта смета расходов носит лишь ориентировочный и приближенный характер и еще не рассматривалась правительствами. Фактические расходы и условия финансирования, в том числе любые нельготные условия, будут зависеть, помимо прочего, от конкретных стратегий и программ, решение об осуществлении которых будет принято правительствами.

9.34. По оценкам секретариата Конференции, средняя общая сумма ежегодных расходов (1993–2000 годы) на осуществление мероприятий в рамках программной области С составит около 160-590 млн. долл. США, предоставляемых в виде субсидий или на льготных условиях. Эта смета расходов носит лишь ориентировочный и приближенный характер и еще не рассматривалась правительствами. Фактические расходы и условия финансирования, в том числе любые нельготные условия, будут зависеть, помимо прочего, от конкретных стратегий и программ, решение об осуществлении которых будет принято правительствами.

9.35. Секретариат Конференции учел сметы расходов на программы технической помощи и экспериментальные проекты в пунктах 9.32 и 9.33.

¹ Новыми и возобновляемыми источниками энергии являются тепловая энергия Солнца, фотоэлектрическое преобразование солнечной энергии, энергия ветра, гидроэнергия, биомасса, геотермальная энергия, энергия океана, энергия животных и людей, о которых говорится в докладах Комитета по освоению и использованию новых и возобновляемых источников энергии, подготовленных специально для Конференции (см. A/CONF.151/PC/119 и А/AC.218/1992/5).

² Это относится также к стандартам и рекомендациям, разработанным региональными организациями экономической интеграции.

Каково значение атмосферы для земли

Атмосфера имеет большое значение как и для Земли (планеты) так и для всех живых организмов населяющих ее. Можно поделить на прямое и косвенное влияние атмосферы. К основным относят:

• Атмосферы защищает от метеоритов которые летят прямиком на Землю. Многие сгорают в верхних слоях атмосферы так и не долетая до Земли
• Озоновый экран защищает всех живых организмов от переизбытка ультрафиолетовых излучений, большая доза которого очень губительна для живого организма
• В атмосфере содержится кислород, который нужен для существования живых организмов
• Атмосфера — газовая оболочка Земли, которая не дает сильно нагреваться Земле днем, и сильно охлаждаться ночью. Также на это влияет времена года

Опишем косвенное значение выходящее из основного. Кислород нужен всем живых организмам. Среднестатистический человек не может продержаться без воздуха больше 1 минуты. Без длительного насыщения кислородом организма начнут отмирать клетки.

Баланс температуры на планете Земля реализуется с помощью атмосферы. Нижний слой атмосферы нагревается от поверхностей земли и воды тем самым охлаждая их. При нагревании воды солнечными лучами, возникает водяная пара которая при нагревании расширяется и поднимается в верх, тем самым образуя облака. Также вся атмосфера создает определенное атмосферное давление на каждую поверхность. Благодаря этому в процессе эволюции в живых организмах образовалось внутреннее давление.

Атмосфера создает климат, который на разных территориях разный из-за разного воздействия солнечными лучами и ветрами, а также поверхностями. Одним из сильных климатических явищ можно назвать многолетняя мерзлота.

Однако с прогрессом человечества, мы все больше влияем напрямую на состав атмосферы. Человеческая деятельность загрязняет атмосферу, тем самым влияя на весь климат Земли. Такое явление дает следствие глобальному потеплению.

Можно сделать вывод, что значение атмосферы можно сказать приуменьшено. Человечество еще не понимает, как сильно оно зависит от сбалансированной атмосферы. Мы загрязняем ее не задумываясь о последствиях. А они могут быть печальными. Глобальное потепление — одно из звеней цепи, которое повергнет планету в шок.

Смотрите также:

• <img src=»http://terasfera. ru/wp-content/uploads/2016/08/obemy-i-zapasy-presnyh-vodnyh-resursov-v-gidrosfere-150×150.jpg» alt=»объемы и запасы пресных водных ресурсов в гидросфере»>объемы и запасы пресных водных ресурсов в гидросфере
• <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/08/vzaimosvyaz-litosfery-i-atmosfery-150×150.jpg» alt=»взаимосвязь литосферы и атмосферы»>взаимосвязь литосферы и атмосферы
• <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2015/12/Sostav-i-stroenie-atmosfery-voda-kislorod-uglekislyj-gaz-pary-azot-150×150.jpg» alt=»Строение и состав атмосферы — кислород, углекислый газ, азот»>Строение и состав атмосферы — кислород, углекислый газ, азот
• <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/09/vliyanie-cheloveka-na-litosferu-150×150.jpg» alt=»влияние человека на литосферу»>влияние человека на литосферу
• <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/09/problemy-zagryazneniya-litosfery-vidy-istochniki-resheniya-150×150.jpg» alt=»проблемы загрязнения литосферы — виды, источники, решения»>проблемы загрязнения литосферы — виды, источники, решения
• <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/09/Kristallicheskie-talkovye-loritovye-glinistye-slantsy-150×150.jpg» alt=»Кристаллические, тальковые, лоритовые, глинистые сланцы»>Кристаллические, тальковые, лоритовые, глинистые сланцы
• <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/01/Tablitsa-tsirkulyatsiya-atmosfery-i-svojstva-vozdushnyh-mass-150×150.jpg» alt=»Таблица циркуляция атмосферы и свойства воздушных масс»>Таблица циркуляция атмосферы и свойства воздушных масс
• <img src=»http://terasfera.ru/wp-content/uploads/2016/09/Umerennyj-poyas-vetra-zemlya-temperatura-osadki-150×150.jpg» alt=»Умеренный пояс — ветра, земля, температура, осадки»>Умеренный пояс — ветра, земля, температура, осадки

Тормозная жидкость — общие сведения и основные свойства

Общие сведения

Тормозная жидкость — это важный компонент тормозной системы. Её главное назначение — передавать усилие от главного тормозного цилиндра к колесным.
   
Поскольку большинство жидкостей практически несжимаемо, давление будет передаваться по жидкости, и по истечении ничтожно малого времени будет одинаковым во всем объеме, занимаемом этой жидкостью. То есть жидкость проводит давление примерно так же, как провода проводят электрический ток. И поскольку провода делают не из первого попавшегося материала, а из того который подходит, так и жидкость должна иметь определенные свойства, чтобы быть хорошим проводником давления.
   
Задача хоть и узкая, но чрезвычайно ответственная; у тормозной системы нет права на отказ ни при каких обстоятельствах. Когда в гидравлическом приводе тормозов жидкость не подтекает, внимания на нее, казалось бы, обращать не нужно. Однако от ее состояния зависит эффективность торможения и стабильность работы системы. Если, например, плохой антифриз или моторное масло лишь сокращают срок службы двигателя, то низкое качество тормозной жидкости может привести к аварии, поэтому:
1) она должна оставаться жидкостью, то есть при рабочих условиях не кипеть и не замерзать;
2) она должна сохранять свойства в течение длительного времени.
   
Bo вpeмя тopмoжeния тopмoзнaя жидкocть в paбoчиx цилиндpax нaгpeвaeтcя дo cpaвнитeльнo выcoкиx тeмпepaтуp. Еcли тeмпepaтуpa дocтигнeт тoчки кипeния тopмoзнoй жидкocти, тo в нeй мoгут oбpaзoвaтьcя пapoвыe пpoбки. Topмoзнoй пpивoд пpи этoм cтaнoвитcя пoдaтливым (пeдaль пpoвaливaeтcя) и эффeктивнocть paбoты тopмoзoв peзкo cнижaeтcя. Этo имeeт ocoбoe знaчeниe для диcкoвыx тopмoзныx мexaнизмoв и cкopocтныx aвтoмoбилeй.
   
Ocнoвнoй нeдocтaтoк иcпoльзуeмыx в нacтoящee вpeмя тopмoзныx жидкocтeй — гигpocкoпичнocть. Уcтaнoвлeнo, чтo зa гoд жидкocть в тopмoзнoй cиcтeмe «нaбиpaeт» 2-3% вoды, которую со временем она забирает из воздуха, в peзультaтe чeгo тeмпepaтуpa кипeния cнижaeтcя нa 30-50ºC. Пoэтoму aвтoмoбильныe фиpмы peкoмeндуют oбязaтeльнo мeнять тopмoзную жидкocть 1 paз в 2 гoдa внe зaвиcимocти oт пpoбeгa. Исключение — DOT 5.1, ее нужно менять каждый год, так как она более гигроскопична, чем остальные.
   
Основным параметром тормозной жидкости является ее точка кипения — чем она выше, тем лучше для тормозной системы. Закипевшая тормозная жидкость пузырится и эффективность тормозной системы снижается — пузырьки газа сильно подвержены сжатию, поэтому не могут хорошо передавать тормозное усилие на цилиндры тормозных суппортов.
   
Тормозная жидкость состоит из основы (ее доля 93-98%) и различных присадок (остальные 7-2%). Устаревшие жидкости, например «БСК», изготовлены на смеси касторового масла и бутилового спирта в пропорции 1:1.
   
Основа современных, наиболее распространенных — полигликоли и их эфиры. Гораздо реже применяют силиконы. В комплексе присадок одни из них препятствуют окислению ТЖ кислородом воздуха и при сильном нагреве, а другие — защищают металлические детали гидросистем от коррозии.
   
Основные свойства любой тормозной жидкости зависят от сочетания ее компонентов.

Основные свойства

ТЕМПЕРАТУРА КИПЕНИЯ

Чем она выше, тем меньше вероятность образования паровой пробки в системе. При торможении автомобиля рабочие цилиндры и жидкость в них нагреваются. Если температура превысит допустимую, ТЖ закипит, и образуются пузырьки пара. Несжимаемая жидкость станет «мягкой», педаль «провалится», а машина не остановится вовремя.
   
Чем быстрее ехал автомобиль, тем больше тепла выделится при торможении. А чем интенсивнее замедление, тем меньше времени останется на охлаждение колесных цилиндров и подводящих трубок. Это характерно для частых длительных торможений, например в горной местности и даже на равнинном шоссе, загруженном транспортом, при резком «спортивном» стиле управления автомобилем. Внезапное закипание ТЖ коварно тем, что водитель не может предугадать этот момент.
   
Рабочая температура тормозной жидкости колеблется от — 50 (на стоящем автомобиле в сильный мороз) до + 150 при движении по горным дорогам.
   
Итак что произойдет при закипании тормозной жидкости?
  
Пузырьки пара вытесняют некоторую ее часть в расширительный бачок ГТЦ. В системе остается жидкость, перемешанная с пузырьками пара. Но если сама жидкость несжимаема, то микроскопические пузырьки как раз хорошо сжимаются. И теперь передаваемое давление в первую очередь пойдет на сжатие пузырьков во всем объеме. Как это будет выглядеть для водителя: педаль тормоза станет мягкой, провалится, а торможения нет.

Температура кипения тормозной жидкости напрямую зависит от содержания в ней воды, и с повышением ее концентрации снижается. Поэтому тормозная жидкость должна обладать минимальной гигроскопичностью (влагопоглощением). Кроме этого, влага в системе способствует коррозии цилиндров, а в холодное время — и образованию ледяных пробок.
   
Наличие в тормозной жидкости всего 2-3 процентов воды снижает температуру ее кипения примерно на 70 градусов. На практике это означает, что при торможении DOT-4, например, закипит, не разогревшись и до 160 градусов, в то время как в «сухом» (то есть без влаги) состоянии это произойдет при 230 градусах. Последствия будут такие же, как если бы в тормозную систему попал воздух: педаль становится колом, тормозное усилие резко ослабевает.
   
На рисунке приведена зависимость температуры кипения тормозной жидкости от объемной концентрации в ней воды.

ВЯЗКОСТЬ

Характеризует способность жидкости прокачиваться по системе. Температура окружающей среды и самой ТЖ может быть от минус 40°С зимой в неотапливаемом гараже (или на улице) до 100°С летом в моторном отсеке (в главном цилиндре и его бачке), и даже до 200°С при интенсивном замедлении машины (в рабочих цилиндрах). В этих условиях изменение вязкости жидкости должно соответствовать проходным сечениям и зазорам в деталях и узлах гидросистемы, заданным разработчиками автомобиля.
   
Замерзшая (вся или местами) ТЖ может блокировать работу системы, густая — будет с трудом прокачиваться по ней, увеличивая время срабатывания тормозов. А слишком жидкая — повышает вероятность течей.
   
А что будет если жидкость не обладает достаточной морозостойкостью, то есть резко меняет свои свойства при понижении температуры или просто замерзает?
   
Наиболее критичным параметром при этом становится вязкость — если она увеличится, то заметно возрастет время срабатывания тормозов.
   
В стандарте, разработанном Международным объединением инженеров транспорта (SAE), прямо указано, что вязкость тормозной жидкости при -40С не должна превышать 1800 сСт (мм²/с).

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА РЕЗИНОВЫЕ ДЕТАЛИ

Уплотнения не должны разбухать в ТЖ, уменьшать свои размеры (давать усадку), терять эластичность и прочность больше, чем это допустимо. Распухшие манжеты затрудняют обратное перемещение поршней в цилиндрах, поэтому не исключено подтормаживание автомобиля. С усевшими уплотнениями система будет негерметичной из-за утечек, а замедление — неэффективным (при нажатии педали жидкость перетекает внутри главного цилиндра, не передавая усилие тормозным колодкам).

ВОЗДЕЙСТВИЕ НА МЕТАЛЛЫ

Детали из стали, чугуна и алюминия не должны корродировать в ТЖ. Иначе поршни «закиснут» или манжеты, работающие по поврежденной поверхности, быстро износятся, а жидкость вытечет из цилиндров либо будет перекачиваться внутри них. В любом случае гидропривод перестает работать.

СМАЗЫВАЮЩИЕ СВОЙСТВА

Чтобы цилиндры, поршни и манжеты системы меньше изнашивались, тормозная жидкость должна смазывать их рабочие поверхности. Царапины на зеркале цилиндров провоцируют течи ТЖ.

СТАБИЛЬНОСТЬ

Устойчивость к воздействию высоких температур и окислению кислородом воздуха, которое в нагретой жидкости происходит быстрее. Продукты окисления ТЖ разъедают металлы.

ГИГРОСКОПИЧНОСТЬ

Склонность тормозных жидкостей на полигликолевой основе поглощать воду из атмосферы. В эксплуатации — в основном через компенсационное отверстие в крышке бачка. Чем больше воды растворено в ТЖ, тем раньше она закипает, сильнее густеет при низких температурах, хуже смазывает детали, а металлы в ней корродируют быстрее.

Изменение климата и здоровье

\n

\nЗа последние 50 лет в результате человеческой деятельности, особенно сжигания ископаемых видов топлива, в нижних слоях атмосферы скопились углекислый газ и другие парниковые газы в количествах, достаточных для удержания излишнего тепла и воздействия на глобальный климат.

\n

\nЗа последние 130 лет температура в мире возросла примерно на 0,85°С. За последние 25 лет темпы глобального потепления ускорились, превысив 0,18°С за десятилетие[1].\n

\n

\nПовышаются уровни моря, тают ледники и меняется характер атмосферных осадков. Экстремальные метеорологические явления становятся более интенсивными и частыми.

\n

Какое воздействие оказывает изменение климата на здоровье?

\n

\nНесмотря на то, что глобальное потепление может приносить некоторые местные преимущества, такие как уменьшение числа случаев смерти в местах с умеренным климатом и рост производства пищевых продуктов в определенных районах, общие последствия изменения климата для здоровья, по всей видимости, будут в подавляющем большинстве случаев негативными. Изменение климата воздействует на социальные и связанные с окружающей средой факторы здоровья — чистый воздух, безопасную питьевую воду, пищевые продукты в достаточном количестве и надежный кров.

\n

Сильная жара

\n

\nКрайне высокая температура воздуха непосредственно приводит к смерти от сердечно-сосудистых и респираторных заболеваний, особенно среди пожилых людей. Так, например, во время периода сильной жары летом 2003 года в Европе было зарегистрировано дополнительно более чем 70 000 случаев смерти[2].

\n

\nК тому же, из-за высокой температуры в воздухе повышаются уровни озона и других загрязнителей, что усугубляет сердечно-сосудистые и респираторные заболевания.

\n

\nКроме того, во время сильной жары повышаются уровни пыльцы растений и других аэроаллергенов. Они могут провоцировать астму, от которой страдает около 300 миллионов человек. Ожидается, что продолжающееся повышение температуры усилит это бремя.

\n

Стихийные бедствия и меняющийся характер распределения атмосферных осадков

\n

\nВо всем мире число зарегистрированных стихийных бедствий, связанных с погодой, за период с 1960-х годов более чем утроилось. Ежегодно эти бедствия приводят более чем к 60 000 случаев смерти, главным образом, в развивающихся странах.

\n

\nПовышение уровня моря и все более экстремальные метеорологические явления будут разрушать дома, медицинские учреждения и другие основные службы. Более половины населения мира живет в пределах 60 км от моря. Может случиться так, что люди будут вынуждены покидать свои места, что, в свою очередь, повысит риск разнообразных последствий для здоровья — от психических расстройств до инфекционных болезней.

\n

\nВсе более меняющийся характер распределения атмосферных осадков, по всей видимости, окажет воздействие на запасы пресной воды. Нехватка безопасной воды может поставить под угрозу гигиену и повысить риск диарейных заболеваний, от которых ежегодно гибнет почти 760 000 детей в возрасте до 5 лет. В экстремальных случаях скудость воды приводит к засухе и голоду. К концу 21-го века изменение климата может привести к увеличению числа и интенсивности пиреодов засухи на региональном и глобальном уровне.[1].

\n

\nЧастота и интенсивность наводнений также возрастает, и частота и интенсивность экстремальных осадков будет также увеличиваться в течение этого столетия. [1] Из-за наводнений происходит загрязнение запасов пресной воды, возрастает риск болезней, передающихся через воду, и образуются места, благоприятные для размножения насекомых, являющихся переносчиками болезней, таких как комары. Наводнения также приводят к случаям утопления и физическим травмам, разрушению домов и дезорганизации в области оказания медико-санитарных услуг.

\n

\nПовышение температуры и изменяющийся характер выпадения осадков, по-видимому, приведут к снижению производства основных продуктов питания во многих беднейших регионах — до 50% к 2020 году в некоторых африканских странах[1]. Это повысит распространенность неправильного питания и недостаточности питания, от которых в настоящее время ежегодно умирает 3,1 миллиона человек.

\n

Модели инфекций

\n

\nКлиматические условия оказывают сильное воздействие на болезни, передающиеся через воду, и болезни передающиеся насекомыми, моллюсками и другими холоднокровными животными.

\n

\nИзменение климата, по-видимому, приведет к удлинению сезонов передачи трансмиссивных болезней и изменению их географических зон. Так, например, по прогнозам, из-за изменения климата в Китае значительно расширится область, где происходят случаи заболевания шистосомозом — болезни, передаваемой моллюсками[3].

\n

\nКлимат оказывает сильное воздействие на малярию. От малярии, передаваемой комарами Anopheles, ежегодно умирает почти 600 000 человек в год, в основном, это африканские дети в возрасте до 5 лет. Комары Aedes, являющиеся переносчиками денге, также высоко чувствительны к климатическим условиям. Исследования позволяют предположить, что из-за изменения климата риск заражения денге тоже будет увеличиваться.

\n

Оценка последствий для здоровья

\n

\nОценка последствий изменения климата для здоровья может быть только весьма приблизительной. Тем не менее, согласно оценке ВОЗ, учитывающей только ряд возможных последствий для здоровья, и исходя из предположения о продолжении экономического роста и прогресса в области здравоохранения, был сделан вывод о том, что изменение климата, как ожидается, вызовет порядка 250 000 смертей дополнительно в год в период с 2030 по 2050 год, 38 000 человек умрут из-за воздействия жары на престарелых, 48 000 — из-за диареи, 60 000 — из-за малярии и 95 000 — из-за детского недоедания.[4].

\n

Кто подвергается риску?

\n

\nИзменение климата окажет воздействие на все группы населения, но некоторые группы более уязвимы, чем другие. Особо уязвимы люди, живущие в небольших развивающихся островных государствах и других прибрежных районах, мегаполисах, а также горных и полярных районах.

\n

\nДети, особенно в бедных странах, входят в число самых уязвимых перед рисками для здоровья, связанными с изменением климата. Они будут подвергаться более длительному воздействию на здоровье. Более тяжелые последствия для здоровья ожидаются также в отношении пожилых людей и людей, уже имеющих какие-либо болезни или нарушения здоровья.

\n

\nРайоны со слабой инфраструктурой здравоохранения, в основном, в развивающихся странах, будут в меньшей степени способны подготовиться к изменению климата и принять ответные меры без внешней помощи.

\n

Деятельность ВОЗ

\n

\nМногие политические линии и предпочтения отдельных людей обладают потенциальными возможностями для уменьшения выбросов парниковых газов и наряду с этим обеспечения значительных преимуществ для здоровья. Так, например, безопасное использование общественных видов транспорта и активное движение — такое, как езда на велосипедах и пешая ходьба в качестве альтернативы использованию личных автомобилей, могут способствовать сокращению выбросов углерода и сократить бремя бытового загрязнения воздуха, которое вызывает порядка 4,3 миллиона смертей в год, и загрязнения воздуха в окружающей среде, которое вызывает около от 3,7 миллиона смертей ежегодно.

\n

\nВ 2015 году Всемирная ассамблея здравоохранения одобрила новый план работы ВОЗ по вопросам изменения климата и здоровья. Он включает:

\n

\n
• Партнерства: координировать деятельность с партнерскими учреждениями в рамках системы ООН и обеспечить надлежащий учет вопросов здравоохранения в повестке дня по вопросам изменения климата.

\n

• Повышение осведомленности: предоставлять и распространять информацию об угрозах для здоровья людей, связанных с изменением климата, и о возможностях укрепления здоровья путем сокращения выбросов углерода.

\n

• Научные и фактические данные: координировать обзоры научных данных о связях между изменением климата и здоровьем и разрабатывать глобальную повестку дня в области научных исследований.

\n

• Поддерживать принятие ответных мер в области общественного здравоохранения в связи с изменением климата: помогать странам создавать потенциал для снижения уязвимости здоровья в связи с изменением климата и укреплять здоровье путем снижения выбросов углерода.

\n

\n

\n

Библиография

\n

\n
• IPCC. Summary for Policymakers. In: Edenhofer O, R. Pichs-Madruga, Y. Sokona, E. Farahani, S. Kadner, K. Seyboth, A. Adler, I. Baum, S. Brunner, P. Eickemeier, B., Kriemann JS, S. Schlömer, C. von Stechow, T. Zwickel and J.C. Minx editors. Climate Change 2014, Mitigation of Climate Change Contribution of Working Group III to the Fifth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change. Cambridge, United Kingdom and New York, NY, USA.: Cambridge University Press; 2014.

\n

• Robine JM, Cheung SL, Le Roy S, Van Oyen H, Griffiths C, Michel JP, et al. Death toll exceeded 70,000 in Europe during the summer of 2003. C R Biol. 2008;331(2):171-8.

\n

• Zhou XN, Yang GJ, Yang K, Wang XH, Hong QB, Sun LP, et al. Potential Impact of Climate Change on Schistosomiasis Transmission in China. Am J Trop Med Hyg. 2008;78(2):188-94.

\n

• WHO. Quantitative risk assessment of the effects of climate change on selected causes of death, 2030s and 2050s. Geneva: World Health Organization, 2014.

\n

\n

«,»datePublished»:»2018-02-01T15:42:00.0000000+00:00″,»image»:»https://www.who.int/images/default-source/imported/climate-change-conditions-in-africa.jpg?sfvrsn=fc0d754e_0″,»publisher»:{«@type»:»Organization»,»name»:»World Health Organization: WHO»,»logo»:{«@type»:»ImageObject»,»url»:»https://www.who.int/Images/SchemaOrg/schemaOrgLogo.jpg»,»width»:250,»height»:60}},»dateModified»:»2018-02-01T15:42:00.0000000+00:00″,»mainEntityOfPage»:»https://www.who.int/ru/news-room/fact-sheets/detail/climate-change-and-health»,»@context»:»http://schema.org»,»@type»:»Article»};

Атмосфера Науки о Земле Глава 11 Карточки

Определения свойств воздуха

Земли
атмосфера
состоит из воздуха.
Воздух — смесь газов, 78%
азот и 21% кислорода со следами водяного пара, углекислого газа,
аргон и другие различные компоненты. Обычно мы моделируем воздух как
однородный (без изменений или колебаний) газ со свойствами, которые
усредняются по всем отдельным компонентам.У любого газа есть определенные
характеристики
что мы можем обнаружить нашими чувствами.
Значения и отношения свойств определяют
государственный
газа.

На этом слайде вы найдете типичные значения
свойства воздуха на уровне на уровне моря в статических условиях для
стандартный день. Все мы знаем, что давление и температура
воздуха зависит от вашего местоположения на Земле и
время года. И хотя в некоторые сезоны жарче, чем
другие — изменение давления и температуры изо дня в день, от часа к часу,
иногда даже минута в минуту в суровую погоду.Ценности
представленные на слайде просто средние значения, используемые инженерами для
проектирование машин. Поэтому их называют стандартными значениями .
Мы также знаем, что все переменные состояния газа изменятся.
с высотой, поэтому типичные значения даны в море
уровень, статические условия. Поскольку гравитация Земли удерживает
атмосферы на поверхность, как высота
увеличивается, плотность воздуха, давление и температура (для более низких
высоты) уменьшаются.На краю космоса плотность почти нулевая. В
отклонение воздуха от стандарта может быть очень важным, так как это
влияет на параметры потока, такие как скорость
звук.

Газ состоит
большого количества молекул, которые находятся в постоянном, случайном
движение.
Сумма массы всех
молекул равна массе газа. Газ занимает некоторые
объем в трехмерном пространстве. Для заданного давления и
температура,
объем
напрямую зависит от количества газа.Поскольку масса и объем напрямую связаны, мы можем выразить как
масса и объем одной переменной.
Когда газ движется, он
удобно использовать плотность газа,
который представляет собой массу, деленную на объем, который занимает газ.
Стандартное значение плотности воздуха r на уровне моря составляет

r = 1,229 килограмма / кубический метр = 0,00237 оторочка / кубический фут

При работе с статическим или неподвижным газом удобнее
использовать удельный объем, который является
объем деленный на массу.Стандартное значение удельного объема v на уровне моря составляет

v = 0,814 кубических метров / килограмм = 422 кубических фута / оторочка

Давление газа равно
перпендикуляр
сила, оказываемая газом, деленная на
площадь поверхности, на которую действует сила.
Стандартное значение атмосферного давления на уровне моря p составляет

p = 101,3 килограмм Ньютон / квадратный метр = 14,7 фунта / квадратный дюйм

Температура
газа — это мера кинетической энергии молекул газа.Нормативное значение температуры воздуха на уровне моря T составляет

T = 15 градусов C = 59 градусов по Фаренгейту

Газ может оказывать на поверхность касательную (сдвигающую) силу, которая
действует как трение между твердыми поверхностями. Это «липкое» свойство
газ называется
вязкость
и это играет большую роль в аэродинамике
тащить.
Стандартное значение вязкости воздуха на уровне моря mu составляет

mu = 1.-7 фунт-секунда на квадратный фут

Плотность (удельный объем), давление и
температуры газа связаны друг с другом уравнением
государства. Состояние газа можно изменить внешними
процессов, а реакцию газа можно предсказать с помощью
законы термодинамики. Фундаментальный
понимание термодинамики очень важно при описании
работа двигательных установок.

Действия:

Экскурсии с гидом

• Модель со стандартной атмосферой:

Навигация..

Руководство для начинающих Домашняя страница

АТМОСФЕРА (ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА)

Различные регионы атмосферы описаны в статье об атмосфере. Масса атмосферы составляет около 5,15 × 10 ¹⁵ тонн. Атмосфера Земли представляет собой смесь газов и пара (воздух), а также некоторое количество аэрозолей (пыль, дым, продукты конденсации пара). Процентное соотношение основных газов в сухой атмосфере (см. Рисунок 1) немного изменяется до высоты около 100 км (в гомосфере).На высоте 20-25 км расположен озоновый слой, защищающий живые существа на Земле от вредного коротковолнового излучения. Доля легких газов поднимается выше 100 км (в гетеросфере), а на очень больших высотах преобладают гелий и водород; часть молекул распадается на атомы и ионы, образуя ионосферу.

Рис. 1. Изменение молекулярной массы (M) и% различных газов в зависимости от расстояния над землей (h).

Содержание пара может изменяться в большей степени, чем другие.Одна из важнейших характеристик климата — влажность воздуха, содержание в нем пара. «Абсолютная» влажность может быть определена как масса водяного пара на единицу объема или как масса водяного пара на единицу массы сухого воздуха. «Относительная» влажность — это отношение абсолютной влажности к влажности насыщения. Наибольшее среднее значение влажности у поверхности Земли составляет 30 г / м ³ (абсолютное значение) (или 3% относительной) и характерно для области экватора, наименьшее (2 × 10 ⁻⁵ % относительной) — в Антарктида.Атмосферные образования (облака) представляют собой скопление водяных капель и кристаллов льда, взвешенных в атмосфере. Диаметр облачных капель порядка нескольких мм. Увеличенные капли выпадают в виде дождя, снега, града. Размер капель дождя колеблется от 0,5 до 6-7 мм; при меньшем размере капель дождь называется моросью. Охлаждение воздуха ниже 0 ° C приводит к выпадению снега.

Типичное распределение абсолютной влажности по высоте в дождевом облаке представлено на рисунке 2.

Рисунок 2. Изменение абсолютной влажности в дождевом облаке с высотой.

Атмосферное давление — это давление воздуха на находящиеся в нем предметы и на поверхность земли. Давление в каждой точке атмосферы равно весу столба воздуха, лежащего над ней; он измеряется в паскалях (1 Па = 1 Н / м ² ).

Международная стандартная атмосфера, используемая при расчете и проектировании летательных аппаратов, при приведении результатов летных испытаний к одним и тем же условиям, при градуировке высотомеров и при решении других технических и теплофизических задач, в которых принято распределение параметров с высотой рассчитывается по среднему уровню моря (см. Таблицу 1) с некоторыми предположениями о распределении температуры по вертикали.

Таблица 1.

Изменение температуры атмосферы с расстоянием от земли показано на рисунке 3

Рисунок 3. Изменение температуры атмосферы с высотой.

Количество просмотров: 36182
Статья добавлена: 2 февраля 2011 г.
Последнее изменение статьи: 24 февраля 2011 г.
© Авторские права 2010-2021
К началу

Свойства атмосферы

Статическое давление

[Dole, pg. 15] Статическое давление воздуха P — это просто вес на единицу площади воздуха над рассматриваемым уровнем.Например, вес столба воздуха с площадью поперечного сечения 1 фут ² , простирающегося вверх от уровня моря через атмосферу, составляет 2116 фунтов. Таким образом, статическое давление на уровне моря составляет 2116 фунтов на квадратный дюйм (или 14,7 фунтов на квадратный дюйм). ). Статическое давление уменьшается с увеличением высоты, потому что над ним меньше веса воздуха. На высоте 18 000 футов статическое давление примерно вдвое меньше, чем на уровне моря.

Еще одна широко используемая мера статического давления — дюймы ртутного столба. В стандартный день на уровне моря статическое давление воздуха будет поддерживать столб ртути (Hg), равный 29.92 дюйма в высоту. В сводках погоды используется третий метод измерения статического давления, называемый миллибарами. В дополнение к этим довольно запутанным системам, во всем мире используются метрические измерения.

В аэродинамике удобнее использовать отношения давлений, а не фактические. Таким образом, единицы измерения отменяются.

Коэффициент давления: δ = p / p ₀

Где P ₀ — стандартное давление на уровне моря (2116 psf или 29.92 дюйма рт. Ст.).

Температура

[Dole, стр. 16]. Обычно для измерения температуры используются шкалы Фаренгейта (F) и Цельсия (C). Ни градусы F, ни C не основаны на абсолютном нуле и не могут использоваться в расчетах. Вместо этого следует использовать абсолютную температуру. Абсолютный ноль в системе Фаренгейта составляет -460, а в системе Цельсия -273 °.

Символ абсолютной температуры — T, символ стандартной температуры на уровне моря — T ₀ .Использование температурных соотношений вместо фактических температур сводит на нет единицы измерения и упрощает работу. Символ температурного отношения θ (тета).

Температурный коэффициент: θ = T / T ₀

Плотность атмосферы

[Dole, стр. 16] Плотность воздуха является наиболее важным свойством воздуха при изучении аэродинамики. Он определяется как масса воздуха на единицу объема. Символ плотности — ρ (rho).

ρ = масса, единица объема

Стандартная плотность на уровне моря ρ ₀ = 0.002377 снарядов / фут ³ . Плотность уменьшается с высотой. На высоте около 22000 футов плотность составляет примерно половину от ρ ₀ . В аэродинамике желательно использовать отношения плотности, а не фактические значения плотности. Символ отношения плотности — σ (сигма).

Коэффициент плотности: σ = ρ / ρ ₀

Плотность прямо пропорциональна давлению и обратно пропорциональна абсолютной температуре, как показывает универсальный газовый закон:

σ = P / RT

и так

ρρ0 = P / RTP0 / RT0

где R — газовая постоянная.Следовательно:

Плотность: σ = δ / θ

Вязкость

[Dole, стр. 17] Вязкость можно просто определить как внутреннее трение жидкости, вызванное молекулярным притяжением, которое заставляет ее сопротивляться тенденции течь. Вязкость воздуха важна при обсуждении воздушного потока в области, очень близкой к поверхности самолета. Эта область называется пограничным слоем. Вязкость газов не похожа на вязкость жидкостей, поскольку повышение температуры газов вызывает увеличение вязкости.Коэффициент абсолютной вязкости обозначен символом μ (мю). Поскольку аэродинамика часто учитывает как вязкость, так и плотность, часто используется более обычная форма измерения вязкости, известная как кинематическая вязкость. Обозначается символом ν (nu).

Кинематическая вязкость: ν = μ / ρ

Международная стандартная атмосфера (ISA)

Рисунок: Стандартная таблица высот из [Hurt, стр. 5].

Как пилоты, мы никогда не имеем дела непосредственно с σ, ρ, θ или какими-либо другими греческими символами.Но мы имеем дело с воздушной массой, и многое из того, что мы делаем, ограничено тем, что стало известно как «Международная стандартная атмосфера».

Ученые, инженеры и люди, пишущие учебники по авиации, похоже, не могут прийти к единому мнению о том, что именно составляет стандартную атмосферу или даже о том, где заканчивается один слой и начинается следующий. Большинство согласны с тем, что температура является ключевым моментом, поэтому мы начнем с этого. Поскольку мы являемся международными пилотами, мы будем использовать определения ИКАО.

Слои атмосферы

Модель стандартной температуры атмосферы ИКАО

Рисунок: Таблица температурных и вертикальных температурных градиентов из документа ИКАО 7488/3, таблица D.

Преобразуя км в футы и ° Кельвина в ° Цельсия, мы получаем модель зависимости высоты от температуры ИКАО, которую мы можем использовать:

Примечание:

• ° С = ° К — 273,15
• фут = (км) 3280,8399

Исходя из этого, мы предполагаем, что тропосфера начинается на поверхности и заканчивается, когда температура больше не теряет 2 ° C на каждые 1000 футов высоты, примерно на отметке 36000 футов, где температура будет -56,5 ° C. В этот момент температура остается постоянной до остальной части наших полетных диапазонов.Конечно, все это основано на том так называемом «стандартном» дне.

Пилоты должны быть обеспокоены высотой тропопаузы, потому что она определяет, где большая часть погоды, где экономия топлива увеличивает плато и где компоненты самолета могут подвергаться воздействию предельных температур. Более новые данные показывают, что тропопауза немного ниже, чем указано в рекомендательном циркуляре, обычно около 17 км вблизи экватора, выше FL 550. На полюсах тропопауза опускается до 8 км, около FL 260.Для большинства средних широт мы будем проводить время прямо на переходном слое, тропопаузе, или чуть выше него.

Высота тропопаузы и ISA

[Geerts and Linacre]

• Высота тропопаузы зависит от местоположения, особенно от широты, как показано на рисунке справа (который показывает среднегодовые условия). Это тоже зависит от сезона.
• На широтах выше 60 ° тропопауза составляет менее 9-10 км над уровнем моря; самый низкий — менее 8 км в высоту, над Антарктидой и над Сибирью и северной Канадой зимой.Наивысшая средняя тропопауза наблюдается над океаническим теплым бассейном в западной экваториальной части Тихого океана на высоте около 17,5 км, а над Юго-Восточной Азией во время летних муссонов тропопауза иногда достигает пиков выше 18 км. Другими словами, холодные условия приводят к более низкой тропопаузе, очевидно, из-за меньшей конвекции.
• Глубокая конвекция (грозы) в зоне межтропической конвергенции или над континентами средних широт летом непрерывно толкает тропопаузу вверх и, как таковая, углубляет тропосферу.
• С другой стороны, более холодные регионы имеют более низкую тропопаузу, очевидно потому, что там ограничено конвективное переворачивание из-за отрицательного радиационного баланса на поверхности. На самом деле конвекция в полярных регионах очень редка; большая часть тропосферного перемешивания в средних и высоких широтах вызвана фронтальными системами, в которых поднятие является вынужденным, а не спонтанным (конвективным). Это объясняет парадокс, заключающийся в том, что температуры тропопаузы самые низкие там, где температура поверхности самая высокая.

Тропопауза на самом деле намного ниже, чем предсказывает модель ИКАО, особенно на полюсах. Например, пилоты G450 большую часть своего крейсерского полета проводят в тропопаузе. С точки зрения ручки и руля направления, когда температура перестает снижаться, расход топлива не обязательно увеличивается с увеличением высоты. (Ветер и другие погодные условия должны определять выбор высоты, когда градиент приближается к нулю.)

Измерение высоты

[FAA-H-8083-15, стр.3-1] Летные приборы зависят от точного измерения атмосферного давления окружающей среды для определения высоты и скорости движения летательного аппарата по воздуху как по горизонтали, так и по вертикали. Это давление измеряется в двух или более точках вне самолета с помощью статической системы Пито. Давление статического или неподвижного воздуха измеряется в отверстии для промывки, куда воздух не попадает. На некоторых самолетах этот воздух отбирается через статические порты на стороне электрически нагреваемой статической головки Пито, например, на [показанном рисунке].На других самолетах статическое давление снимается через промывочные отверстия сбоку фюзеляжа или вертикального оперения. Эти порты расположены в местах, которые, как показали летные испытания, находятся в спокойном воздухе, и обычно они спарены, по одному с каждой стороны самолета. Такое двойное расположение предотвращает боковое смещение летательного аппарата и не дает ошибочных показаний статического давления. Области вокруг статических портов могут быть нагреты электрическими нагревательными элементами для предотвращения образования льда над портом и блокировки входа статического воздуха.

[FAA-H-8083-15, стр. 3-3] Чувствительный альтиметр — это барометр-анероид, который измеряет абсолютное давление окружающего воздуха и отображает его в футах или метрах выше выбранного уровня давления. Чувствительный элемент чувствительного альтиметра представляет собой набор вакуумированных гофрированных бронзовых анероидных капсул, подобных тем, которые показаны на [рисунке]. Давление воздуха, действующее на эти анероиды, пытается сжать их против их естественной упругости, которая пытается их расширить. В результате их толщина изменяется при изменении давления воздуха.Укладка нескольких анероидов увеличивает изменение размеров, поскольку давление изменяется в пределах полезного диапазона прибора.

Измерение воздушной скорости

[FAA-H-8083-15, стр. 3-7] Индикатор воздушной скорости — это манометр дифференциального давления, который измеряет динамическое давление воздуха, в котором летит самолет. Динамическое давление — это разница между статическим давлением окружающего воздуха и общим, или ударным, давлением, вызванным движением летательного аппарата по воздуху.Эти два давления взяты из статической системы Пито. Механизм индикатора воздушной скорости на [рисунке] состоит из тонкого гофрированного анероида из фосфористой бронзы или диафрагмы, которая получает давление от трубки Пито. Корпус прибора герметичен и подключен к статическим портам. Когда давление Пито увеличивается или статическое давление уменьшается, диафрагма расширяется, и это изменение размеров измеряется качающимся валом и набором шестерен, которые перемещают стрелку по шкале прибора.Большинство индикаторов воздушной скорости калибруются в узлах или морских милях в час; некоторые инструменты показывают статутные мили в час, а некоторые — и то, и другое.

Существует много типов воздушной скорости: указанная воздушная скорость (IAS), калиброванная воздушная скорость (CAS), эквивалентная воздушная скорость (EAS) и истинная воздушная скорость (TAS).

• МСФО. Указанная воздушная скорость отображается на циферблате прибора без поправки на приборные или системные ошибки.
• CAS. Калиброванная воздушная скорость — это скорость, с которой летательный аппарат движется в воздухе, которая определяется путем корректировки IAS для ошибок прибора и местоположения.POH / AFM имеет диаграмму или график для исправления IAS этих ошибок и предоставления правильного CAS для различных конфигураций закрылков и шасси.
• EAS. Эквивалентная воздушная скорость скорректирована по CAS для сжатия воздуха внутри трубки Пито. Эквивалентная воздушная скорость такая же, как CAS в стандартной атмосфере на уровне моря. По мере увеличения воздушной скорости и барометрической высоты CAS становится выше, чем должна быть, и поправка на сжатие должна вычитаться из CAS.
• ТАС.Истинная воздушная скорость скорректирована по системе CAS на нестандартные давление и температуру. Истинная воздушная скорость и CAS в стандартной комплектации одинаковы.
  атмосфера на уровне моря. Но в нестандартных условиях TAS определяется путем применения поправки на барометрическую высоту и температуру к CAS.

Расчетная воздушная скорость (IAS)

Индикатор воздушной скорости — это просто измеритель давления, который использует статическое давление порта в качестве эталона. В терминах Бернулли счетчик показывает q, которое можно найти, вычитая P из H; потому что H = P + q.

Индикатор воздушной скорости считывает эту скорость, которая довольно просто обозначается обозначенной воздушной скоростью.

Калиброванная воздушная скорость (CAS)

Рисунок: Типичное исправление ошибок положения, из [Hurt, стр. 12].

Скорость, указанная трубкой Пито, может быть ошибочной из-за расположения трубки Пито относительно относительного ветра. Это известно как ошибка местоположения, и, когда это применимо, руководства по самолету будут включать поправочный коэффициент.

Откалиброванная воздушная скорость — это указанная воздушная скорость, скорректированная с учетом ошибки положения. Некоторые самолеты, например G450, вносят эти поправки для пилота, так что скорость, указанная на приборах в кабине, фактически является откалиброванной воздушной скоростью.

Эквивалентная воздушная скорость (EAS)

Рисунок: Поправка на сжимаемость, из [Hurt, стр. 12].

Другая ошибка возникает, когда самолет движется достаточно быстро, чтобы сжать воздух, поступающий в трубку Пито.Некоторые самолеты используют таблицу поправок на сжимаемость, чтобы учесть эту ошибку.

Истинная воздушная скорость (TAS)

[Dole, стр. 25] Истинная воздушная скорость в сочетании с коэффициентом плотности окружающей среды дает такое же динамическое давление, что и EAS, в сочетании со стандартным коэффициентом плотности на уровне моря. То есть

TAS ² σ = EAS ² σ ₀

Но σ ₀ = 1, поэтому:

ТАС = ШАЛ √ (1 / σ)

Его также можно найти с помощью стандартной таблицы, представленной здесь.

Рисунок: Поправка за высоту по плотности, из [Hurt, стр. 13].

, откалиброванный для преобразования истинной воздушной скорости

Для начинающих пилотов ВВС или студентов-первокурсников авиационных инженеров была важна способность переходить с одного типа воздушной скорости на другой. В наши дни компьютеры делают все за нас. В G450, например, основные летные приборы пилота показывают CAS и TAS. В некоторых самолетах, таких как ранний Т-37Б, все, что у вас было, было IAS, и вы не могли летать за пределы местности без TAS из-за риска нехватки топлива.Чтобы узнать больше об этом, взгляните на мой Day One с Ice-T.

Атмосфера | Науки о Земле

Атмосфера Земли представляет собой тонкий слой газов и крошечных частиц, вместе называемых воздухом. Мы больше всего осознаем воздух, когда он движется и создает ветер. Все живые существа нуждаются в некоторых газах в воздухе для жизнеобеспечения. Без атмосферы Земля, вероятно, была бы просто еще одной безжизненной скалой.

Атмосфера Земли, наряду с обилием жидкой воды на поверхности Земли, является ключом к уникальному месту нашей планеты в Солнечной системе.Многое из того, что делает Землю исключительной, зависит от атмосферы. Давайте рассмотрим некоторые из причин, по которым нам повезло с атмосферой.

НЕОБХОДИМО ДЛЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Без атмосферы Земля была бы больше похожа на Луну. Атмосферные газы, особенно диоксид углерода (CO ₂ ) и кислород (O ₂ ), чрезвычайно важны для живых организмов. Как атмосфера делает жизнь возможной? Как жизнь меняет атмосферу?

В процессе фотосинтеза растений используют CO ₂ и создают O ₂ .Фотосинтез отвечает за почти весь кислород, который в настоящее время содержится в атмосфере. Создавая кислород и пищу, растения создали среду, благоприятную для животных. При дыхании животные используют кислород для преобразования сахара в пищевую энергию, которую они могут использовать. Растения также дышат и потребляют некоторые из производимых ими сахаров.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ ВОДНОГО ЦИКЛА
В рамках гидрологического цикла, который был подробно описан в главе «Пресная вода на Земле», вода проводит много времени в атмосфере, в основном в виде водяного пара.Вся погода происходит в атмосфере, практически вся она находится в нижних слоях атмосферы. Погода описывает состояние атмосферы в определенное время и в определенном месте и может включать температуру, ветер и осадки. Погода — это изменение, которое мы испытываем изо дня в день. Климат — это долгосрочная средняя погода в определенном месте. Хотя погода в определенный зимний день в Тусоне, штат Аризона, может включать снег, климат Тусона в целом теплый и сухой.

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ЖИЗНЬ
Озон представляет собой молекулу, состоящую из трех атомов кислорода (O ₃ ).Озон в верхних слоях атмосферы поглощает высокоэнергетическое ультрафиолетовое (УФ) излучение , исходящее от Солнца. Это защищает живые существа на поверхности Земли от наиболее вредных лучей Солнца. Без озона для защиты на Земле могли бы жить только простейшие формы жизни.МОДЕРИРУЕТ ТЕМПЕРАТУРУ ЗЕМЛИ
Наряду с океанами, атмосфера поддерживает температуру Земли в приемлемом диапазоне. Парниковые газы улавливают тепло в атмосфере, помогая снизить глобальные температуры.Без атмосферы, содержащей парниковые газы, температура на Земле была бы низкой ночью и палящей днем. Важные парниковые газы включают двуокись углерода, метан, водяной пар и озон.

Атмосферные газы

СОСТАВ АТМОСФЕРЫ
Азот и кислород вместе составляют 99 процентов атмосферы планеты. Остальные газы — второстепенные, но иногда очень важные компоненты. Влажность — это количество водяного пара в воздухе.Влажность варьируется от места к месту и от сезона к сезону. Этот факт очевиден, если вы сравните летний день в Атланте, штат Джорджия, с высокой влажностью, с зимним днем ​​в Фениксе, штат Аризона, где влажность низкая. Когда воздух очень влажный, он кажется тяжелым или липким. Сухой воздух обычно кажется более комфортным. Где на земном шаре содержание водяного пара в атмосфере выше, а где ниже и почему? Более высокая влажность наблюдается в экваториальных регионах, потому что температура воздуха выше, а теплый воздух может содержать больше влаги, чем более холодный.Конечно, в полярных регионах влажность ниже, потому что температура воздуха ниже.

Часть того, что находится в атмосфере, не является газом. Частицы пыли, почвы, фекалий, металлов, соли, дыма, золы и других твердых веществ составляют небольшой процент атмосферы. Частицы служат отправными точками (или ядрами) для конденсации водяного пара и образования капель дождя. Некоторые частицы являются загрязнителями, которые обсуждаются в главе «Действия человека и атмосфера».

АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ И ПЛОТНОСТЬ
Атмосфера имеет разные свойства на разных высотах над уровнем моря или высоте над уровнем моря .Плотность воздуха (количество молекул в данном объеме) уменьшается с увеличением высоты. Вот почему люди, которые поднимаются на высокие горы, такие как Mt. Эверест, нужно разбить лагерь на разных высотах, чтобы их тела могли привыкнуть к пониженному воздуху. Почему плотность воздуха уменьшается с высотой? Гравитация притягивает молекулы газа к центру Земли. Тяготение сильнее ближе к центру на уровне моря. Воздух плотнее на уровне моря, где гравитационное притяжение больше. Газы на уровне моря также сжимаются под действием веса атмосферы над ними.Сила давления воздуха на единицу площади известна как его атмосферное давление . Причина, по которой мы не раздавлены этим весом, заключается в том, что молекулы внутри нашего тела выталкиваются наружу, чтобы компенсировать это. Атмосферное давление ощущается со всех сторон, а не только сверху.

На больших высотах атмосферное давление ниже и воздух менее плотный, чем на больших высотах. Если ваши уши когда-либо «хлопали», значит, вы испытали изменение давления воздуха. Молекулы газа находятся внутри и снаружи ваших ушей.Когда вы быстро меняете высоту, например, когда самолет снижается, ваше внутреннее ухо сохраняет плотность молекул на исходной высоте. В конце концов молекулы воздуха внутри вашего уха внезапно перемещаются через небольшую трубку в ухе, чтобы уравновесить давление. Этот внезапный порыв воздуха ощущается как ощущение хлопка.

Хотя плотность атмосферы меняется с высотой, состав остается неизменным с высотой, за одним исключением. В озоновом слое на высоте от 20 до 40 км над поверхностью концентрация молекул озона выше, чем в других частях атмосферы.

Слои атмосферы

Атмосфера слоистая, что соответствует тому, как температура атмосферы изменяется с высотой. Понимая, как температура изменяется с высотой, мы можем многое узнать о том, как устроена атмосфера. В то время как погода имеет место в более низкой атмосфере, интересные вещи, такие как красивое полярное сияние, происходят выше в атмосфере.

Почему поднимается теплый воздух? Молекулы газа могут свободно перемещаться, и если они не удерживаются, как в атмосфере, они могут занимать больше или меньше места.

• Когда молекулы газа холодные, они медлительны и не занимают столько места. При том же количестве молекул в меньшем пространстве и плотность воздуха, и давление выше.
• Когда молекулы газа теплые, они энергично движутся и занимают больше места. Плотность и давление воздуха ниже.

Более теплый и легкий воздух обладает большей плавучестью, чем более прохладный воздух над ним, поэтому он поднимается вверх. Затем более холодный воздух опускается вниз, потому что он плотнее, чем воздух под ним.Это конвекция, которая была описана в главе «Тектоника плит».

Самым разительным свойством, изменяющимся с высотой, является температура воздуха. В отличие от изменений давления и плотности, которые уменьшаются с высотой, изменения температуры воздуха нерегулярны. Изменение температуры с расстоянием называется температурным градиентом .

Атмосфера делится на слои в зависимости от того, как температура в этом слое изменяется с высотой, т.е. температурного градиента слоя.Температурный градиент каждого слоя разный. В одних слоях температура увеличивается с высотой, а в других — уменьшается. Температурный градиент в каждом слое определяется источником тепла слоя. Большинство важных процессов в атмосфере происходит в двух нижних слоях: тропосфере и стратосфере.

ТРОПОСФЕРА
Температура тропосферы самая высокая у поверхности Земли и уменьшается с высотой.В среднем градиент температуры тропосферы составляет 6,5 ^° ° C на 1000 м (3,6 ^° ° F на 1000 футов) высоты. Что является источником тепла для тропосферы? Поверхность Земли является основным источником тепла для тропосферы, хотя почти все это тепло исходит от Солнца. Скалы, почва и вода на Земле поглощают солнечный свет и излучают его обратно в атмосферу в виде тепла. Температура также выше у поверхности из-за большей плотности газов.
Обратите внимание, что в тропосфере более теплый воздух находится под более холодным воздухом.Как вы думаете, к чему это приведет? Это состояние нестабильно. Теплый воздух у поверхности поднимается вверх, а холодный воздух выше в тропосфере опускается. Итак, воздух в тропосфере сильно перемешивается. Это смешивание приводит к изменению температурного градиента в зависимости от времени и места. Подъем и опускание воздуха в тропосфере означает, что вся погода на планете происходит в тропосфере.

Иногда наблюдается инверсия температуры , температура воздуха в тропосфере увеличивается с высотой, и теплый воздух располагается поверх холодного.Инверсии очень стабильны и могут длиться несколько дней или даже недель. Они образуют:

• Над сушей ночью или зимой, когда земля холодная. Холодная земля охлаждает воздух, который находится над ней, делая этот нижний слой воздуха более плотным, чем воздух над ним.
• Рядом с побережьем, где холодная морская вода охлаждает воздух над ней. Когда этот более плотный воздух движется вглубь суши, он скользит под более теплым воздухом над землей.

СТРАТОСФЕРА
Пепел и газ от большого извержения вулкана могут прорваться в стратосферу , слой над тропосферой.Попав в стратосферу, он остается там в течение многих лет, потому что между двумя слоями очень мало перемешивания. Пилоты любят летать в нижних слоях стратосферы, потому что там мало турбулентности воздуха. В стратосфере температура увеличивается с высотой. Что является источником тепла для стратосферы? Непосредственным источником тепла для стратосферы является Солнце. Воздух в стратосфере стабилен, потому что более теплый и менее плотный воздух располагается над более холодным и более плотным воздухом. В результате внутри слоя происходит небольшое перемешивание воздуха.Озоновый слой находится в стратосфере на высоте от 15 до 30 км (от 9 до 19 миль). Толщина озонового слоя меняется в зависимости от сезона и широты.

Озоновый слой чрезвычайно важен, потому что газообразный озон в стратосфере поглощает большую часть вредного ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца. Благодаря этому озоновый слой защищает жизнь на Земле. Ультрафиолетовый свет высокой энергии проникает в клетки и повреждает ДНК, что приводит к их гибели (что мы называем сильным солнечным ожогом). Организмы на Земле не приспособлены к сильному ультрафиолетовому излучению, которое убивает или повреждает их.Без озонового слоя, отражающего ультрафиолетовое и ультрафиолетовое излучение, самая сложная жизнь на Земле не прожила бы долго.

МЕЗОСФЕРА
Температуры в мезосфере убывают с высотой. Поскольку в мезосфере мало молекул газа, поглощающих солнечное излучение, источником тепла является стратосфера внизу. Мезосфера очень холодная, особенно в ее верхней части, около -90 градусов по Цельсию (-130 градусов по Фаренгейту).

Воздух в мезосфере имеет чрезвычайно низкую плотность: 99.9 процентов массы атмосферы находится ниже мезосферы. В результате давление воздуха очень низкое. Человек, путешествующий по мезосфере, получит серьезные ожоги от ультрафиолета, поскольку озоновый слой, обеспечивающий защиту от ультрафиолета, находится в стратосфере ниже. Кислорода для дыхания почти не было. Что еще более странно, кровь незащищенного путешественника закипает при нормальной температуре тела из-за очень низкого давления.

ТЕРМОСФЕРА
Плотность молекул в термосфере настолько мала, что одна молекула газа может пройти около 1 км, прежде чем столкнется с другой молекулой.Поскольку передается так мало энергии, воздух кажется очень холодным. Внутри термосферы находится ионосфера . Ионосфера получила свое название от солнечного излучения, которое ионизирует молекулы газа, создавая положительно заряженный ион и один или несколько отрицательно заряженных электронов. Освобожденные электроны перемещаются в ионосфере в виде электрических токов. Из-за свободных ионов ионосфера имеет много интересных характеристик. Ночью радиоволны отражаются от ионосферы и возвращаются обратно на Землю. Вот почему ночью вы часто можете поймать AM-радиостанцию ​​далеко от источника.Радиационные пояса Ван Аллена представляют собой две кольцевидные зоны сильно заряженных частиц, которые расположены за пределами атмосферы в магнитосфере . Частицы возникают в результате солнечных вспышек и летят на Землю с солнечным ветром. Попав в ловушку магнитного поля Земли, они следуют вдоль силовых линий поля. Эти линии простираются от экватора до Северного полюса, а также до Южного полюса, а затем возвращаются к экватору.

Когда массивные солнечные бури вызывают перегрузку поясов Ван Аллена частицами, в результате возникает самая впечатляющая особенность ионосферы — полярное сияние .Частицы вращаются по спирали вдоль силовых линий магнитного поля к полюсам. Заряженные частицы возбуждают молекулы кислорода и азота, заставляя их загораться. Каждый газ излучает свет определенного цвета.

Не существует реального внешнего предела экзосфере , самому внешнему слою атмосферы; молекулы газа в конце концов становятся настолько редкими, что в какой-то момент их больше нет. За пределами атмосферы — солнечный ветер. Солнечный ветер состоит из высокоскоростных частиц, в основном протонов и электронов, быстро движущихся от Солнца.

Атмосферная энергия, температура и тепло

ENERGY
Энергия перемещается через пространство или материал.Это очевидно, когда вы стоите возле огня и чувствуете его тепло или когда берете ручку металлического горшка, даже если ручка не лежит прямо на горячей плите. Невидимые энергетические волны могут распространяться через воздух, стекло и даже космический вакуум. Эти волны обладают электрическими и магнитными свойствами, поэтому их называют электромагнитными волнами. Передача энергии от одного объекта к другому посредством электромагнитных волн называется излучением. Энергия разной длины создает разные типы электромагнитных волн.

• Волны, видимые людям, известны как «видимый свет». Эти длины волн кажутся нам цветами радуги. Какие объекты излучают видимый свет? Два включают Солнце и лампочку.
• Самые длинные волны видимого света кажутся красными. Инфракрасные волны длиннее видимого красного. Змеи могут видеть инфракрасную энергию. Мы ощущаем инфракрасную энергию как тепло.
• Длины волн короче фиолетового называются ультрафиолетовыми.

Можете ли вы представить себе объекты, которые, кажется, излучают видимый свет, но на самом деле нет? Луна и планеты не излучают собственный свет; они отражают свет Солнца. Отражение — это когда свет (или другая волна) отражается от поверхности. Albedo — это показатель того, насколько хорошо поверхность отражает свет. Поверхность с высоким альбедо отражает большой процент света. Снежное поле имеет высокое альбедо.

Следует помнить один важный факт: энергию нельзя создать или уничтожить — ее можно только изменить из одной формы в другую. Это настолько фундаментальный факт природы, что это закон: закон сохранения энергии.

Например, при фотосинтезе растения преобразуют солнечную энергию в химическую энергию, которую они могут использовать.Они не создают новую энергию. Когда энергия преобразуется, некоторые из них почти всегда превращаются в тепло. Легко переносится тепло между материалами, от более теплых предметов к более холодным. Если больше не добавлять тепла, в конечном итоге весь материал достигнет одинаковой температуры.

ТЕМПЕРАТУРА
Температура — это мера того, насколько быстро колеблются атомы в материале. Высокотемпературные частицы вибрируют быстрее, чем низкотемпературные. Быстро колеблющиеся атомы сталкиваются друг с другом, в результате чего выделяется тепло.По мере охлаждения материала атомы колеблются медленнее и сталкиваются реже. В результате они выделяют меньше тепла. В чем разница между теплом и температурой?

• Температура измеряет, насколько быстро колеблются атомы материала.
• Тепло измеряет общую энергию материала.

Что имеет более высокую температуру, а какая — более высокую: пламя свечи или ванна с горячей водой?

• Пламя имеет более высокую температуру, но меньше тепла, потому что горячая область очень мала.
• Ванна имеет более низкую температуру, но в ней гораздо больше тепла, потому что в ней гораздо больше колеблющихся атомов. Ванна имеет большую общую энергию.

ТЕПЛО
Тепло забирается или выделяется, когда объект меняет состояние или переходит из газа в жидкость или из жидкости в твердое тело. Это тепло называется скрытой теплотой . Когда вещество меняет состояние, скрытое тепло выделяется или поглощается. Вещество, изменяющее свое материальное состояние, не меняет температуры.Вся высвобождаемая или поглощенная энергия направляется на изменение состояния материала.

Например, представьте кастрюлю с кипящей водой на плите: температура воды 100 градусов по Цельсию (212 градусов по Фаренгейту). Если увеличить температуру конфорки, в воду поступает больше тепла. Вода остается при температуре кипения, но дополнительная энергия идет на превращение воды из жидкости в газ. Чем больше тепла, тем быстрее вода испаряется. Когда вода превращается из жидкости в газ, она забирает тепло.Поскольку при испарении уходит тепло, это называется испарительным охлаждением. Испарительное охлаждение — недорогой способ охлаждения домов в жарких и сухих помещениях.

Вещества также различаются по удельной теплоемкости , количеству энергии, необходимому для повышения температуры одного грамма материала на 1,0 градус Цельсия (1,8 градуса F). Вода имеет очень высокую удельную теплоемкость, а это значит, что для изменения температуры воды требуется много энергии. Сравним, например, лужу и асфальт. Если вы идете босиком в солнечный день, что бы вы предпочли пройти — по мелкой луже или по асфальтовой стоянке? Из-за своей высокой удельной теплоемкости вода остается более холодной, чем асфальт, даже несмотря на то, что она получает такое же количество солнечного излучения.

Энергия Солнца

Земля постоянно пытается поддерживать энергетический баланс с атмосферой. Большая часть энергии, достигающей поверхности Земли, исходит от Солнца. Около 44% солнечного излучения находится в длинах волн видимого света, но Солнце также излучает инфракрасные, ультрафиолетовые и другие длины волн. При совместном рассмотрении все длины волн видимого света кажутся белыми. Но призма или капли воды могут разбить белый свет на волны разной длины, так что появляются отдельные цвета.

Из солнечной энергии, которая достигает внешней атмосферы, ультрафиолетовые волны обладают наибольшей энергией. Только около 7 процентов солнечной радиации приходится на ультрафиолетовые волны. Три типа:

• UVC: ультрафиолет с наивысшей энергией, совсем не достигает поверхности планеты.
• UVB: вторая по величине энергия, также в основном задерживается в атмосфере.
• UVA: самая низкая энергия, проходит через атмосферу на землю.

Остающееся солнечное излучение — это самая длинноволновая часть инфракрасного излучения.Большинство объектов излучают инфракрасную энергию, которую мы ощущаем как тепло. Некоторые длины волн солнечного излучения, проходящего через атмосферу, могут быть потеряны, поскольку они поглощаются различными газами. Озон полностью удаляет УФС, большую часть УФВ и часть УФА от падающего солнечного света. Кислород, углекислый газ и водяной пар также отфильтровывают волны некоторых длин.

Теплообмен в атмосфере

Тепло движется в атмосфере так же, как оно движется через твердую Землю (глава «Тектоника плит») или другую среду.Далее следует обзор того, как тепло течет и передается, но применительно к атмосфере.

Излучение — это передача энергии между двумя объектами с помощью электромагнитных волн. Тепло излучается от земли в нижние слои атмосферы.

В области проводимости тепло перемещается из областей с большим количеством тепла в области с меньшим количеством тепла при прямом контакте. Более теплые молекулы быстро вибрируют и сталкиваются с другими соседними молекулами, передавая свою энергию. В атмосфере проводимость более эффективна на более низких высотах, где плотность воздуха выше; передает тепло вверх туда, где молекулы расходятся дальше друг от друга, или переносит тепло вбок от более теплого к более холодному месту, где молекулы движутся менее энергично.

Теплообмен при движении нагретых материалов называется конвекцией . Тепло, исходящее от земли, вызывает конвекционные ячейки в атмосфере.

ТЕПЛО НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ
Около половины солнечного излучения, попадающего на верхние слои атмосферы, отфильтровывается, прежде чем достигнет земли. Эта энергия может поглощаться атмосферными газами, отражаться облаками или рассеиваться. Рассеяние происходит, когда световая волна ударяет частицу и отскакивает в другом направлении.

Около 3% энергии, падающей на землю, отражается обратно в атмосферу. Остальное поглощается камнями, почвой и водой, а затем излучается обратно в воздух в виде тепла. Эти инфракрасные волны могут быть видны только инфракрасными датчиками. Поскольку солнечная энергия постоянно проникает в атмосферу Земли и на поверхность земли, становится ли планета горячее? Ответ — нет (хотя следующий раздел содержит исключение), потому что энергия с Земли уходит в космос через верхние слои атмосферы.Если количество, которое выходит, равно количеству, которое входит, то средняя глобальная температура остается неизменной. Это означает, что тепловой баланс планеты сбалансирован. Что произойдет, если энергии поступит больше, чем уйдет? Если уходит больше энергии, чем входит?

Сказать, что тепловой баланс Земли сбалансирован, игнорирует важный момент. Количество поступающей солнечной энергии на разных широтах разное). Как вы думаете, куда попадает больше всего солнечной энергии и почему? Где остается меньше всего солнечной энергии и почему? Разница в солнечной энергии, получаемой на разных широтах, вызывает атмосферную циркуляцию.

ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ
Исключение из того, что температура на Земле находится в равновесии, вызвано парниковыми газами.Но сначала необходимо объяснить роль парниковых газов в атмосфере. Парниковые газы нагревают атмосферу, улавливая тепло. Часть теплового излучения от земли задерживается парниковыми газами в тропосфере. Как одеяло на спящем человеке, парниковые газы действуют как изоляция для нашей планеты. Потепление атмосферы из-за изоляции парниковыми газами называется парниковым эффектом . Парниковые газы — это компонент атмосферы, который регулирует температуру Земли.Парниковые газы включают CO2, h3O, метан, O3, оксиды азота (NO и NO2) и хлорфторуглероды (CFC). Все это нормальная часть атмосферы, кроме ХФУ. В таблице ниже показано, как каждый парниковый газ попадает в атмосферу естественным образом.

Различные парниковые газы по-разному удерживают тепло.Например, одна молекула метана улавливает в 30 раз больше тепла, чем одна молекула CO ₂ . Одна молекула CFC-12 (разновидность CFC) улавливает в 10600 раз больше тепла, чем одна молекула CO ₂ . Тем не менее, CO ₂ является очень важным парниковым газом, потому что его гораздо больше в атмосфере.

Деятельность человека значительно повысила уровни многих парниковых газов в атмосфере. Уровни метана примерно в 2 1/2 раза выше в результате деятельности человека. Углекислый газ увеличился более чем на 35%.ХФУ появились совсем недавно.

Как вы думаете, что произойдет при повышении уровня парниковых газов в атмосфере? Больше парниковых газов задерживает больше тепла и нагревает атмосферу. Увеличение или уменьшение содержания парниковых газов в атмосфере влияет на климат и погоду во всем мире.

Слои атмосферы | NIWA

Атмосфера состоит из слоев в зависимости от температуры. Эти слои — тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера. Еще одна область на высоте около 500 км над поверхностью Земли называется экзосферой.

Различные слои атмосферы

Атмосфера может быть разделена на слои в зависимости от ее температуры, как показано на рисунке ниже. Эти слои — тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера. Дальнейшая область, начинающаяся примерно на 500 км над поверхностью Земли, называется экзосферой.

Красная линия на рисунке ниже показывает, как температура изменяется с высотой (шкала температур приведена в нижней части диаграммы).Шкала справа показывает давление. Например, на высоте 50 км давление составляет всего одну тысячную от давления у земли.

Тропосфера

Это самая нижняя часть атмосферы — та часть, в которой мы живем. Она содержит большую часть нашей погоды — облака, дождь, снег. В этой части атмосферы температура становится ниже по мере увеличения расстояния над землей примерно на 6,5 ° C на километр. Фактическое изменение температуры с высотой меняется день ото дня в зависимости от погоды.

Тропосфера содержит около 75% всего воздуха в атмосфере и почти весь водяной пар (который образует облака и дождь). Снижение температуры с высотой является результатом снижения давления. Если воздушная струя движется вверх, она расширяется (из-за более низкого давления). Когда воздух расширяется, он охлаждается. Таким образом, воздух вверху холоднее, чем воздух внизу.

Самая нижняя часть тропосферы называется пограничным слоем. Здесь движение воздуха определяется свойствами поверхности Земли.Турбулентность возникает, когда ветер дует над поверхностью Земли, и термиками, поднимающимися с земли, когда она нагревается солнцем. Эта турбулентность перераспределяет тепло и влагу в пограничном слое, а также загрязняющие вещества и другие составляющие атмосферы.

Верхняя часть тропосферы называется тропопаузой. Это самый низкий уровень на полюсах, где он находится примерно на 7-10 км над поверхностью Земли. Самый высокий (около 17-18 км) у экватора.

Стратосфера

Это простирается вверх от тропопаузы примерно на 50 км.Он содержит много озона в атмосфере. Повышение температуры с высотой происходит из-за поглощения этим озоном ультрафиолетового (УФ) излучения солнца. Температуры в стратосфере самые высокие над летним полюсом и самые низкие над зимним.

Поглощая опасное УФ-излучение, озон в стратосфере защищает нас от рака кожи и других повреждений здоровья. Однако химические вещества (называемые ХФУ или фреоны и галоны), которые когда-то использовались в холодильниках, аэрозольных баллончиках и огнетушителях, уменьшили количество озона в стратосфере, особенно в полярных широтах, что привело к так называемой «озоновой дыре в Антарктике».

Сейчас люди перестали производить большую часть вредных ХФУ, мы ожидаем, что озоновая дыра в конечном итоге восстановится в течение 21 ^-го -го века, но это медленный процесс.

Мезосфера

Область над стратосферой называется мезосферой. Здесь температура снова понижается с высотой, достигая минимума около -90 ° C в «мезопаузе».

Термосфера и ионосфера

Термосфера расположена выше мезопаузы и представляет собой область, в которой температура снова увеличивается с высотой.Это повышение температуры вызвано поглощением энергичного ультрафиолетового и рентгеновского излучения от солнца.

Область атмосферы выше 80 км также вызвана «ионосферой», поскольку энергичное солнечное излучение сбивает электроны с молекул и атомов, превращая их в «ионы» с положительным зарядом. Температура термосферы варьируется от ночи к дню и от сезона к сезону, как и количество присутствующих ионов и электронов. Ионосфера отражает и поглощает радиоволны, что позволяет нам принимать коротковолновые радиопередачи в Новой Зеландии из других частей мира.

Экзосфера

Область выше 500 км называется экзосферой. Он содержит в основном атомы кислорода и водорода, но их так мало, что они редко сталкиваются — они следуют по «баллистическим» траекториям под действием силы тяжести, а некоторые из них уходят прямо в космос.

Магнитосфера

Земля ведет себя как огромный магнит. Он улавливает электроны (отрицательный заряд) и протоны (положительный), концентрируя их в двух полосах на высоте примерно 3000 и 16000 км над земным шаром — «радиационных» поясах Ван Аллена.Эта внешняя область, окружающая Землю, где заряженные частицы вращаются по спирали вдоль силовых линий магнитного поля, называется магнитосферой.

Дополнительная информация

Посетите наш Национальный научный центр атмосферы

Узнайте о наших исследованиях УФ-излучения и озона

слоев атмосферы Земли | UCAR Center for Science Education

Слои атмосферы: тропосфера, стратосфера, мезосфера и термосфера.
Предоставлено: Рэнди Рассел, UCAR

Атмосфера Земли состоит из ряда слоев, каждый из которых имеет свои особенности.Двигаясь вверх от уровня земли, эти слои называют тропосферой, стратосферой, мезосферой, термосферой и экзосферой. Экзосфера постепенно уходит в область межпланетного пространства.

тропосфера — самый нижний слой нашей атмосферы. Начиная с уровня земли, он простирается вверх примерно на 10 км (6,2 мили или около 33000 футов) над уровнем моря. Мы, люди, живем в тропосфере, и почти вся погода бывает в этом нижнем слое. Здесь появляется больше всего облаков, в основном потому, что 99% водяного пара в атмосфере находится в тропосфере.По мере того, как вы поднимаетесь выше в тропосфере, давление воздуха падает, а температура становится холоднее.

Следующий слой называется стратосферой . Стратосфера простирается от верха тропосферы примерно до 50 км (31 миля) над землей. Печально известный озоновый слой находится в стратосфере. Молекулы озона в этом слое поглощают высокоэнергетический ультрафиолетовый (УФ) свет Солнца, преобразовывая УФ-энергию в тепло. В отличие от тропосферы, стратосфера действительно становится теплее, чем выше вы поднимаетесь! Эта тенденция повышения температуры с высотой означает, что воздух в стратосфере лишен турбулентности и восходящих потоков тропосферы внизу.Коммерческие пассажирские самолеты летают в нижних слоях стратосферы, отчасти потому, что этот менее турбулентный слой обеспечивает более плавный полет. Струйное течение течет вблизи границы между тропосферой и стратосферой.

Над стратосферой находится мезосфера . Он простирается вверх на высоту около 85 км (53 мили) над нашей планетой. Большинство метеоров сгорает в мезосфере. В отличие от стратосферы, температура снова становится холоднее по мере того, как вы поднимаетесь в мезосфере. Самые низкие температуры в атмосфере Земли, около -90 ° C (-130 ° F), находятся в верхней части этого слоя.Воздух в мезосфере слишком разрежен, чтобы дышать; давление воздуха в нижней части слоя значительно ниже 1% давления на уровне моря и продолжает падать по мере того, как вы поднимаетесь выше.

Слой очень редкого воздуха над мезосферой называется термосферой . Рентгеновские лучи высокой энергии и УФ-излучение Солнца поглощаются термосферой, повышая ее температуру до сотен, а иногда и тысяч градусов. Однако воздух в этом слое настолько разрежен, что нам кажется ледяным холодом! Во многих отношениях термосфера больше похожа на космическое пространство, чем на часть атмосферы.Многие спутники фактически вращаются вокруг Земли в термосфере ! Колебания количества энергии, исходящей от Солнца, оказывают сильное влияние как на высоту верхней части этого слоя, так и на температуру внутри него. Из-за этого верхняя часть термосферы может быть найдена на высоте от 500 до 1000 км (от 311 до 621 миль) над землей. Температура в верхней термосфере может колебаться от 500 ° C (932 ° F) до 2000 ° C (3632 ° F) или выше. Северное сияние, северное сияние и южное сияние происходят в термосфере.

Хотя некоторые эксперты считают термосферу самым верхним слоем нашей атмосферы, другие считают экзосферу фактической «последней границей» газовой оболочки Земли. Как вы можете себе представить, «воздух» в экзосфере очень, очень, очень тонкий, что делает этот слой даже более космическим, чем термосфера.