Атмосферні небезпеки - студопедія
Газове середовище навколо Землі, що обертається разом з нею, називаетсяатмосферой.
Склад її біля поверхні Землі: 78,1% азоту, 21% кисню, 0,9% аргону, в незначних частках відсотка вуглекислий газ, водень, гелій, неон та ін. Гази. У нижніх 20 км міститься водяна пара. На висоті 20-25 км розташований шар озону, який охороняє живі організми на Землі від шкідливого короткохвильового випромінювання. Вище 100 км молекули газів розкладаються на атоми і іони, утворюючи іоносферу. Залежно від розподілу температури атмосферу поділяють на тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу, екзосферу.
Нерівномірність нагрівання сприяє загальній циркуляції атмосфери, яка впливає на погоду і клімат Землі. Сила вітру в земної поверхні оцінюється за шкалою Бофорта.
Атмосферний тиск розподіляється нерівномірно, що призводить до руху повітря відносно Землі від високого тиску до низького. Цей рух називається вітром. За визначенням фахівців циклон - це замкнута область атмосферного обурення зі зниженим тиском у центрі і вихровим рухом повітря. Область зниженого тиску в атмосфері з мінімумом в центрі називаетсяціклоном. Циклон в поперечнику досягає кількох тисяч кілометрів. У Північній півкулі вітри в циклоні дмуть проти годинникової стрілки, а в Південному - за годинниковою. Погода при циклоні переважає похмура, з сильними вітрами.
Антициклон - це область підвищеного тиску в атмосфері з максимумом в центрі. Діаметр антициклону становить кілька тисяч кілометрів. Антициклон характеризується системою вітрів, що дмуть за годинниковою стрілкою в Північній півкулі і проти - в Південному, малохмарною і сухою погодою і слабкими вітрами.
Руйнівна дія циклонів визначається дощовими опадами (снігом) і швидкісним напором вітру. Згідно будівельним нормам, максимальне нормативне значення вітрового тиску для терріторііУкаіни становить 0,85 кПа, що при нормальній щільності повітря 1,22 кг / м 3 відповідає швидкості вітру 37,3 м / с. Однак, як показує практика, далеко не всі споруди витримують вітер навіть меншої сили. Велика також руйнівна сила ударів від предметів, що буря сильними вітрами.
Для людей велику небезпеку становлять сильні хуртовини в той момент, коли вони знаходяться поза населеними пунктами на відкритій місцевості.
Вплив вітру небезпечно, тому його доводиться враховувати в повсякденному житті. Так, на Камчатці при швидкості вітру 30 м / с і більше, за розпорядженням місцевих органів, припиняють роботу шкільні установи, дитячі сади і ясла, а при вітрі більше 35 м / с не виходять на роботу жінки. При проектуванні споруд передбачають, щоб вони могли протистояти найсильнішим вітрам. Для терріторііУкаіни максимальне значення швидкості вітру при проектуванні будинків і споруд прийнято 37,3 м / с або 134 км / год, що відповідає силі вітру в 12 балів.
В атмосфері мають місце наступні електричні явища: іонізація повітря, електричне поле атмосфери, електричні заряди хмар, струми та розряди.
В результаті природних процесів, що відбуваються в атмосфері, на Землі спостерігаються явища, які являють безпосередню небезпеку або ускладнюють функціонування систем людини. До таких атмосферних небезпек відносяться тумани, ожеледь, блискавки, урагани, бурі, смерчі, град, хуртовини, торнадо, зливи і ін.
Ожеледь - шар щільного льоду, що утворюється на поверхні землі і на предметах (проводах, конструкціях) при замерзанні на них переохолоджених крапель туману або дощу. Зазвичай ожеледь спостерігається при температурах повітря від 0 до -3 ° С, але іноді і більш низьких. Кірка намерзлого льоду може досягати товщини кількох сантиметрів. Під дією ваги льоду можуть руйнуватися конструкції, обламуватися сучки. Ожеледь підвищує небезпеку для руху транспорту і людей.
Туман - скупчення дрібних водяних крапель або крижаних кристалів, або тих і інших в приземному шарі атмосфери (іноді до висоти в кілька сотень метрів), що знижує горизонтальну видимість до 1 км і менше. У дуже щільних туманах видимість може знижуватися до декількох метрів. Тумани утворюються в результаті конденсації або сублімації водяної пари на аерозольних (рідких або твердих) частках, що містяться в повітрі (т. Н. Ядрах конденсації). Туман з водяних крапель спостерігається головним чином при температурах повітря вище -20 ° С. При температурі нижче -20 ° С переважають крижані тумани. Більшість крапель туману має радіус 5-15 мкм при плюсовій температурі повітря і 2-5 мкм при мінусовій температурі. Кількість крапель в 1 см 3 повітря коливається від 50-100 у слабких туманах і до 500-600 в щільних. Тумани їх фізичному генезису поділяються на тумани охолодження і тумани випаровування.
За синоптичних умов утворення розрізняють тумани внутрімасові, що формуються в однорідних повітряних масах, і тумани фронтальні, поява яких пов'язана з фронтами атмосферними. Переважають тумани внутрімасові.
У більшості випадків це тумани охолодження, причому їх ділять на радіаційні та адвектівние. Радіаційні тумани утворюються над сушею при зниженні температури внаслідок радіаційного охолодження земної поверхні, а від неї і повітря. Найбільш часто вони утворюються в антициклонах. Адвективні тумани утворюються внаслідок охолодження теплого вологого повітря при його русі над більш холодною поверхнею суші або води. Адвективні тумани розвиваються як над сушею, так і над морем, найчастіше в теплих секторах циклонів. Адвективні тумани стійкіше, ніж радіаційні.
Фронтальні тумани утворюються поблизу атмосферних фронтів і переміщаються разом з ними. Тумани перешкоджають нормальній роботі всіх видів транспорту. Прогноз туманів має важливе значення в безпеці.
Грози. Вони є досить поширеним і небезпечним атмосферних явищем. На всій Землі щорічно проходить близько 16 млн. Гроз і кожну секунду виблискує близько 100 блискавок. Розряд блискавки надзвичайно небезпечний. Він може викликати руйнування, пожежі і загибель людей.
Встановлено, що середня тривалість одного грозового циклу становить приблизно 30 хв, а електричний заряд кожної спалаху блискавки відповідає 20. 30 Кл (іноді до 80 Кл). На рівнинній місцевості грозовий процес включає освіту блискавок, спрямованих від хмар до землі. Заряд рухається вниз сходами довжиною по 50. 100 м, поки не досягне землі. Коли до земної поверхні залишається приблизно 100 м, блискавка «націлюється» на будь-якої підноситься предмет.
Своєрідним електричним явищем є кульова блискавка. Вона має форму кулі, що світиться діаметром 20. 30 см, що рухається по неправильній траєкторії і зникаючого беззвучно або з вибухом. Кульова блискавка існує кілька секунд, але може викликати руйнування і людські жертви. У Підмосков'ї, наприклад, щорічно через грозових розрядів в літній період відбувається близько 50 пожеж.
Існує два види впливу блискавки на об'єкти: вплив прямого удару блискавки і вплив вторинних проявів блискавки. Прямий удар супроводжується виділенням великої кількості теплоти і викликає руйнування об'єктів і займання парів легкозаймистих рідин (ЛЗР), різних горючих матеріалів, а також горючих конструкцій будівель і споруд.
Під вторинним проявом блискавки маються на увазі явища, які супроводжуються проявом різниці потенціалів на металевих конструкціях, трубах і проводах всередині будівель, що не зазнали прямого удару блискавок. Високі потенціали, наведені блискавкою, створюють небезпеку іскріння між конструкціями та обладнанням. При наявності вибухонебезпечної концентрації парів, газів або пилу горючих речовин це призводить до займання або вибуху.
Грім - звук в атмосфері, що супроводжує розряд блискавки. Викликається коливаннями повітря під впливом миттєвого підвищення тиску на шляху блискавки.
Блискавка - це гігантський електричний іскровий розряд в атмосфері, що виявляється зазвичай яскравим спалахом світла і супроводжуючим її громом.
Найбільш часто блискавки виникають в купчасто-дощових хмарах. У розкриття природи блискавки внесли внесок американський фізик Б. Франклін (1706-1790), українські вчені М. В. Ломоносов (1711-1765) і Г.Рихман (1711-1753), який загинув від удару блискавки при дослідженнях атмосферної електрики.
Блискавки поділяються на внутріоблачние, т. Е. Що проходять в самих грозових хмарах, і наземні, т. Е. Удар ющіе в землю. Процес розвитку наземної блискавки складається з декількох стадій.
На першій стадії в зоні, де електричне поле досягає критичного значення, починається ударна іонізація, що створюється спочатку вільними електронами, завжди наявними в невеликій кількості в повітрі, які під дією електричного поля набувають значні швидкості у напрямку до землі і, стикаючись з атомами повітря, іонізують їх. Таким чином, виникає електронна лавина, що переходять в нитки електричних розрядів - стримери, що представляють собою добре провідні канали, які, з'єднуючись, дають початок яскравому термоіонізірованному каналу з високою провідністю - ступінчастому лідерові. Рух лідера до земної поверхні відбувається ступенями в кілька десятків метрів зі швидкістю
5 # 8729, 10 7 м / с, після чого його рух припиняється на кілька десятків мксек, а світіння сильно слабшає. У наступній стадії лідер знову просувається на кілька десятків метрів, яскраве світіння при цьому охоплює всі пройдені ступені. Потім знову слід зупинка і ослаблення світіння. Ці процеси повторюються під час руху лідера до поверхні землі з середньою швидкістю 2 # 8729, 10 5 м / с. У міру просування лідера до землі напруженість поля на його кінці посилюється і під його дією з виступаючих на поверхні зем-ли предметів викидається у відповідь стример, що з'єднується з лідером. На цьому явищі заснована створення громовідводу.
У заключній стадії по іонізованому лідером каналу відбувається зворотний, або головний розряд блискавки, що характеризується струмами від десятків до сотень тисяч ампер, сильної яскравістю і великою швидкістю просування. Температура каналу при головному розряді може перевищувати 25 000 0 С, довжина каналу блискавки 1-10 км, діаметр - Ні-скільки сантиметрів. Такі блискавки називаються затяжними. Вони найбільш часто бувають причиною пожеж. Зазвичай блискавка складається з декількох повторних розрядів, загальна тривалість яких може перевищувати 1 с.
Внутрішньохмарні блискавки включають в себе тільки лідерні стадії, їх довжина від 1 до 150 км. Імовірність ураження блискавкою наземного об'єкта зростає в міру збільшення його висоти і зі збільшенням електропровідності ґрунту. Ці обставини враховуються при уст-ройстве громовідводу.