Негативні явища, викликані діяльністю людини

Озонова діра – озон, це алотропна модифікація кисню (О₃), захищає все живе на землі від надмірної сонячної радіації. Шар озону знаходиться на висоті 45 – 60 км. Під впливом шкідливих речовин (фреонів, оксидів азоту, парів хлору) озон перетворюється на кисень, проходить руйнація озонового шару.

Парниковий ефект – викликається збільшенням вмісту вуглекислого газу в повітрі (спалювання великої кількості палива, знищення лісів, за останні 120 років вміст вуглекислого газу збільшився в 17 разів). В атмосфері СО₂ діє, як скло в теплиці – пропускає сонячну радіацію на земну поверхню, де вона перетворюється в теплову енергію, а вже тепло вуглекислий газ не пропускає, таким чином проходить підвищення температури повітря (проблема глобального потепління ). Модель парникового ефекту – планета Венера – вуглекислий газ основна складова частина її атмосфери, за рахунок цього поверхня Венери розжарена до 500 ⁰С.

Кислотні дощі – оксиди азоту, сірки, пари хлору, які потрапляють у повітря, поєднуються з водяною парою атмосфери, утворюючі кислоти, які попадають на земну поверхню разом з опадами (кислотні дощі та сніги).

Кислотні опади дуже небезпечні для всього живого – зниження врожайності сільськогосподарських культур, загибель лісів (кедр, бук, тис дуже чутливі до кислотних дощів), отруєння води в водоймах (загибель риби водоплаваючих птахів, комах), прискорення руйнування мармурових та вапнякових споруд, збільшення хвороб людей.

Мал. 2. Схема утворення кислотних дощів

Смог – хмара шкідливих газів. Смоги найчастіше утворюються на промисловими центрами, в низині, в безвітряну погоду. 1952 рік – Лондон – безвітряна, морозна погода, активна робота котелень (спалювання мазуту, вугілля), це призвело до утворення “чорного смогу”, загинуло біля 4 тисяч чоловік. Особливо небезпечний смог для людей з захворюваннями дихальних шляхів .

Радіаційне забруднення – радіація, яку випромінюють промислові об’єкти, перевищує природній фон, призводить до генетичних змін. Природна радіоактивність атмосфери, дуже мала, але вона різко збільшується при радіоактивних забрудненнях. Починаючи з 50 років, коли СРСР, Англія, Франція, США, Китай та інші держави почали випробовування ядерної зброї, всі екологічні сфери почали набувати радіоактивність. Експлуатація атомних електростанцій в світі також пов’язана з викидами радіоактивних речовин в атмосферу. Величезним джерелом радіоактивного забруднення був вибух ядерного реактора на Чорнобильські АЕС в 1986 році. В результаті цієї аварії в атмосферу надійшло 77 кг радіоактивних речовин, що відповідає випроміненню в 1019 Бк (бекерель – стандартна міжнародна одиниця радіоактивності, рівна одному розпаду за секунду) або 50 млн. Кі (кюрі – традиційна одиниця виміру радіоактивності, дорівнює радіоактивності одного грама чистого радію-226). У нижніх шарах атмосфери вітер розніс радіонукліди на захід від Чорнобиля, в середніх шарах атмосфери на Білорусію та Скандинавію, а у верхніх шарах на Китай, Японію і США. Із загального радіонуклідного викиду в Україну потрапило 25%. Білорусію – 70%. Росію та інші країни – 5%.

В Україні від наслідків Чорнобильської аварії постраждало 2,5 млн. людей, які проживають в 11 областях. В Білорусії вражена територія 40 тис км² на якій проживало 2,2 млн. людей. В Україні в межі вираженого забруднення опинилось 169 населених пунктів і два міста – Чорнобиль і Прип’ять. Радіоактивне забруднення атмосфери створило радіоактивні опади, які викликали забруднення грунтів, води океанів та морів. В межах України забруднено 43,4 тис. км² цінних сільськогосподарських угідь, лісів. Виникла глобальна проблема радіоактивного забруднення грунтів, отримання продукції небезпечної для споживання.

3. Атмосферний тиск повітря, та його зміни з висотою та горизонтально

Земна атмосфера знаходиться в полі тяжіння Землі, тому на молекули газів, що входить до складу повітря діє сила тяжіння. Завдяки цій силі повітря набуває ваги і тисне на земну поверхню.

Тиск повітря – це сила, з якою давить на одиницю поверхні стовп повітря, розташований від поверхні Землі до верхніх границь атмосфери, Атмосферний тиск повітря – одна з найважливіших характеристик стану атмосфери. Тиск залежить від щільності повітря та його температури.

Щільність – відношення ваги до об’єму. Так, 1м³ при температурі 4^оС має масу 1 т, а 1м³ повітря при температурі 0⁰С та нормальному тискові – 1,293 кг. Таким чином щільність води в 800 разів більша за щільність повітря. Щільність атмосфери швидко зменшується з висотою.

Атмосферний тиск найчастіше вимірюється в мм рт.ст. Повітря з стовпчика видаляють. Тиск атмосфери утримує стовп ртуті в трубці на певній висоті. Над рівнем моря при температурі 0⁰С тиск становить 760 мм рт.ст. Тому при площі поперечного зрізу цього стовпа 1 см кв. об’єм ртуті буде дорівнювати 76 см³. Питома вага ртуті дорівнює 13,6 г/см³. Тому маса ртутного стовпчика з поперечним зрізом 1 см² складає 1,0336 кг. Відповідно, атмосферний тиск врівноважується стовпчиком ртуті із зрізом 1 см² та вагою 1,033 кг. З цього можна зробити висновок, що над рівнем моря тиск 1,033 кг/см².

Атмосферний тиск тривалий час вимірювали в міліметрах ртутного стовпчика, але це ускладнювало розв’зання багатьох задач. Тому в 1930 році було встановлену іншу міжнародну одиницю – бар (від давньогрецького барос –тяжкість) . В практиці використовували мбар. З 1980 року за міжнародну одиницю тиску повітря прийнято паскаль (Па).

1 гПа = 1 мбар = 0,75 мм рт.ст.

1 мм рт.ст. = 1,33 гПа = 1,33 мбар

1 гПа = 100 Па;

1 мбар = 0,001 бара;

1 Па = 1Н/м²

Безпосередні спостереження та практичні розрахунки вказують на те, що щільність та тиск повітря з висотою зменшується. Якщо на рівні моря тиск складає в середньому 1012 мбар, то на висоті 5,5 км він вже буде дорівнювати 500 мбар, на висоті 20 км – 100 мбар.

Зміни тиску з висотою характеризують баричним ступенем. Баричний ступень – це є така відстань по вертикалі, на які тиск змінюється на 1 мбар. Баричний ступень розраховується по формулі:

= 0,00366 – коефіцієнт розширення газу;

Р – атмосферний тиск;

t – температура повітря.

Якщо тиск становить 1000 мбар, а температура 5^оС, то баричний ступень буде дорівнювати 8 м/мбар, тобто при даних умовах тиск зменшиться на 1 мбар при підняті на 8 м. Як видно з формули баричний ступень залежить від температури та тиску (табл. 4) і якщо температура буде дорівнювати 0^о С, то формула буде мати вигляд:

Таблиця 4.

Значення баричного ступеня залежно від метеорологічних умов

Тиск, гПа	Температура, 0С
	-40	0	40
1000	6,7	8,0	9,3
500	13,4	16,0	18,6
100	67,2	80,0	92,8

Знаючи баричний ступень, атмосферний тиск, температуру та висоту одного пункту над рівнем моря, можна вирахувати різницю між двома вершинами, та висоту другого пункту. Цей метод визначення висоти пункту називають барометричним нівелюванням і використовують при експедиційних дослідженнях в гірські місцевості для визначення висоти різних форм рельєфу. Розрахунки проводять за формулою Бабіне:

= 0,00366 – коефіцієнт розширення газу;

–атмосферний тиск в нижній точці;

–атмосферний тиск у верхній точці;

t₁– температура в нижній точці;

t₂ – температура у верхній точці.

Атмосферний тиск в різних місцях земної поверхні в один і той самий момент неоднаковий тому, що він залежить від ступені прогрівання або охолодження повітря, від характеру повітряних течій та інших причин.

Інформацію про тиск дають метеорологічні станції, а вони розташовані в різних місцевостях, тобто на різних висотах відносно рівня моря, тому ці дані порівнювати не можна між собою. Їх приводять до одної висоти – рівня моря.

Для того щоб мати уяву про розпреділення тиску на земному шарі на графічну мапу наносять тиск, виміряний в один і той самий час, в одних одиницях і приведений до рівня моря. Далі пункти з однаковим тиском поєднують між собою плавними кривими лініями, частіше ці лінії випуклі, але бувають і увігнуті (на територіях центру циклону або зародження антициклону), які називають ізобарами. Цей спосіб картування розпреділення атмосферного тиску дозволяє визначити зони підвищеного та пониженого тиску і спостерігати за їх переміщенням, що має важливе значення для прогнозування погоди. Усі точки на одній ізобарі означають однаковий тиск повітря. Карта ізобар дає уявлення тільки про тиск на тих територіях, які позначені.

Мал. 3. Ізобари.

Щоб визначити тиск на суміжних територіях користуються величиною горизонтального баричного градієнта - зміною тиску поздовж горизонталі, яка направлена перпендикулярно до ізобар у бік менших значень на відстань 111 км. Зазвичай горизонтальні баричні градієнти становлять 1 мбар (Па). Періодично вони змінюються у межах 1,5-2 мбар залежно від конкретних погодних умов. В областях низького тиску вони деколи складають 5 і навіть 10 мбар, а при ураганах 20 мбар. Горизонтальний баричний градієнт є визначальним показником виникнення вітру. Чим більше значення горизонтального баричного градієнта, тим сильніший вітер.