Атмосфера Земли

 

 

 

 

3. Мезосфера, Термосфера и Экзосфера

 

Располагающаяся выше стратосферы, представляет собой оболочку, в которой до высоты 80-85 км происходит понижение температуры до минимальных показателей для атмосферы в целом. Рекордно низкие температуры до -110° были зарегистрированы метеорологическими ракетами, запущенными с американо-канадской установки в Форт-Черчилле (Канада). Верхний предел мезосферы (мезопауза) примерно совпадает с нижней границей области активного поглощения рентгеновского и наиболее коротковолнового ультрафиолетового излучения Солнца, что сопровождается нагреванием и ионизацией газа.

В полярных регионах летом  в мезопаузе часто появляются облачные системы, которые занимают большую площадь, но имеют незначительное вертикальное развитие. Такие светящиеся по ночам облака часто позволяют  обнаруживать крупномасштабные волнообразные  движения воздуха в мезосфере. Состав этих облаков, источники влаги и  ядер конденсации, динамика и связь  с метеорологическими факторами  пока еще недостаточно изучены.

Представляет собой слой атмосферы, в котором непрерывно повышается температура. Его мощность может достигать 600 км. Давление и, следовательно, плотность газа с высотой постоянно  уменьшаются. Вблизи земной поверхности  в 1 м3 воздуха содержится ок. 2,5Ч1025 молекул, на высоте ок. 100 км, в нижних слоях термосферы, - приблизительно 1019, на высоте 200 км, в ионосфере, - 5Ч1015 и, по расчетам, на высоте ок. 850 км - примерно 1012 молекул. В межпланетном пространстве концентрация молекул составляет 108-109 на 1 м3.

На высоте ок. 100 км количество молекул невелико, и они редко сталкиваются между собой. Среднее расстояние, которое преодолевает хаотически движущаяся молекула до столкновения с другой такой же молекулой, называется ее средним свободным пробегом. Слой, в котором эта величина настолько увеличивается, что вероятностью межмолекулярных или межатомных столкновений можно пренебречь, находится на границе между термосферой и вышележащей оболочкой (экзосферой) и называется термопаузой. Термопауза отстоит от земной поверхности примерно на 650 км.

При определенной температуре  скорость движения молекулы зависит  от ее массы: более легкие молекулы движутся быстрее тяжелых. В нижней атмосфере, где свободный пробег очень короткий, не наблюдается заметного разделения газов по их молекулярному весу, но оно выражено выше 100 км. Кроме того, под воздействием ультрафиолетового и рентгеновского излучения Солнца молекулы кислорода распадаются на атомы, масса которых составляет половину массы молекулы. Поэтому по мере удаления от поверхности Земли атомарный кислород приобретает все большее значение в составе атмосферы и на высоте ок. 200 км становится ее главным компонентом. Выше, приблизительно на расстоянии 1200 км от поверхности Земли, преобладают легкие газы - гелий и водород. Из них и состоит внешняя оболочка атмосферы. Такое разделение по весу, называемое диффузным расслоением, напоминает разделение смесей с помощью центрифуги.

Экзосферой называется внешний  слой атмосферы, выделяемый на основе изменений температуры и свойств  нейтрального газа. Молекулы и атомы  в экзосфере вращаются вокруг Земли по баллистическим орбитам  под воздействием силы тяжести. Некоторые  из этих орбит параболические и похожи на траектории метательных снарядов. Молекулы могут вращаться вокруг Земли и по эллиптическим орбитам, как спутники. Некоторые молекулы, в основном водорода и гелия, имеют  разомкнутые траектории и уходят в космическое пространство.

 

 

 

 

Заключение

 

На пороге III тысячелетия  нет необходимости доказывать остроту  и масштабность, а значит, и опасность  сложившейся в мире экологической  ситуации. Виновником экологического кризиса на Земле стал человек. Он же является как субъектом, так и  объектом последнего. Никакому иному  биологическому виду не удалось уничтожить столь большое число других видов, необратимо изменить экологическую  ситуацию на планете. Но нельзя остановить продвижение человечества вперед, вряд ли возможен отказ от создаваемой  им искусственной биосферы, от созданных  им условий жизни. Что делать? Какими путями двигаться человечеству дальше? Какие приоритеты считать основными? Что важнее экология или научно - технический прогресс? Проблема выживания, проблема сохранения естественной биосферы может быть решена только путем компромиссов и поисков оптимальных решений, выход в коэволюции (совместной, взаимосвязанной эволюции биосферы и человеческого общества). Выживание человека в условиях глобального экологического кризиса, несомненно, зависит от научных знаний, внедрения в практику новых технических достижений. Но эти достижения не смогут принести ожидаемых результатов без опоры на нравственное воспитание и определенные культурные традиции. К сожалению, осознание важности экологического образования и воспитания пришло лишь в последние годы. В тоже время технократические установки настолько сильны, что выход из экологического кризиса по-прежнему ищется в привычных путях: создание «экологически чистых» производств, принятие природоохранных законов, контроль за производством и т. п., - иными словами, коль скоро экологический кризис порожден техническим прогрессом, то надо просто внести соответствующие коррективы в направление этого прогресса. Экологический кризис мыслится как нечто внешнее по отношению к человеку, а не как-то, что заключено в нем самом.

Практическая работа

Расчет стока дождевых вод выносимых с территории предприятия.

 

 Количество дождевых стоков, стекающих с 1 га территории предприятия определяется по формуле:

 

Wд = 2,5*Hд*Kq*Kвн,         где

 

Hд  -  слой осадков за теплый период со средними температурами выше 0⁰С (данные службы по гидрометеорологии и мониторингу окружающей  среды)

Kq - интенсивности дождя продолжительностью 20 мин. при периоде однократного превышения расчетной интенсивности дождя, равном 1 году. Определяется по данным нижеприведенной таблицы;

В соответствии с ответом  УГМС РТ, q20 составляет 76 л/с, что больше 70, но не меньше 80. Следовательно Кq = 0,71.

 

q20	20	30	40	50	60	70	80	90	100	120
Kq	0,96	0,91	0,87	0,8	0,78	0,75	0,71	0,68	0,7	0,6

 

Квн   -    коэффициент учитывающий интенсивность формирования дождевого стока в зависимости от степени распространения водонепроницаемы поверхностей Пвн на площади водосбора, определяется по данным нижеприведенной таблицы:

Пвн	0-10	20	30	40	50	60	70	80	90	100
Квн	0,4	0,6	0,8	1,0	1,2	1,4	1,6	1,8	2,0	2,2

 

Пвн   -  отношение площади водопроницаемых поверхностей к общей площади территории природопользователя

При определении коэффициента Квн для промежуточных значений Пвн, не отраженных в данной таблице, к меньшему показателю границы диапазона за каждый дополнительный процент добавляется 0,02

Общие количество дождевых стоков:

Wд общ. = Sобщ. * Wд

 

Данные:

Город Арск

Осадки: ноябрь – март 142 Нт, мм

              апрель – октябрь 338 Нт, мм

              год – 480 Нт, мм

Площадь предприятия S=1,017 га

Площадь водопроницаемых  поверхностей S = 0,6136 га              

 Расчет коэффициента Пнв:

Пвн = 0,6136 / 1,017 * 100 = 60,33 (60 %)

Так как Пнв составляет 2,40 %, что согласно таблицы коэффициент Пвн больше 0, но меньше 10. Следовательно Квн = 1,6.

Количество дождевых стоков, стекающих с 1 га территории предприятия определяется по формуле:

Wд = 2,5*Hд*Kq*Kвн = 2,5 * 363 * 0,78 *1,6 = 1132,56 м³ / га

Общие количество дождевых стоков:

Wд общ. = Sобщ. * Wд = 1,017 * 1132,56 = 1151,81 м³ / га

 

Вывод: В результате расчетов количество дождевых стоков, стекающих с 1 га территории предприятия составила 1132,56 м³ / га. А общие количество дождевых стоков 1151,81 м3 / га.

 

 

Список использованных источников

 

1. Арустамов Э.В. и др. Природопользование: Учебник. – 6-е изд. – М.: «Дашков и Кº», 2004. – 312 с.

2. Вронский В.А. Прикладная  экология: учебное пособие. –  Ростов н/Д.: Изд-во «Феникс». 1996. –  512 с.

3. Гуральник И.И., Дубинский Г.П. Метеорология: Учебник. – Л.: Гидрометеоиздат. 1972- 416 с.

4. Коробкин В.И., Передельский Л.В. Экология. – Ростов н/Д, 2001, - 576 с.

5. Новиков Ю.В. Природа  и человек. – М.: Просвещение, 1991. – 223 с.

6. Ситаров В.А., Пустовойтов В.В. Социальная экология: учеб. пособие. – М.: «Академия», 2000. – 280 с.

7. Чернобаев И.П. Химия окружающей среды: Учебное пособие. – К.: Выща шк., 1990.- 191 с.

8. Экологические основы  природопользования: Учебное пособие/ Под ред. Э.А. Арустамова. – М.: Издательский Дом «Дашков и Кº», 2001. – 236 с.