О воде

Водное царствоВода — самое распространенное вещество на Земле и основа органической жизни. Труднее указать место, где нет воды, чем доказывать ее повсеместную распространенность. В атмосфере нет таких явлений, которые происходили бы без участия воды.

Облака плывут над нами и везут самые тяжелые грузы на свете. Одинокая туча, этот корабль невиданного «водовмещения», может перевезти до 300 тыс. т влаги. Но в облаках сконденсирована лишь незначительная часть воды, содержащейся в воздухе. Большая часть ее рассеяна в виде пара и поэтому невидима для глаза. Почти семь таких водоемов, как Каспийское морс, можно было бы наполнить водой, ежегодно поступающей в атмосферу за счет испарения с земной и водной поверхности. Хотя концентрация водяного пара сильно меняется в различных частях света, среднее количество видимой и невидимой влаги в атмосфере эквивалентно слою дождя высотой 2,5 см, или 200 т на 1 га.

Между прочим, водяной пар значительно легче сухого воздуха. Его плотность относительно воздуха равна 0,622. Казалось бы, поэтому он должен накапливаться не в нижних слоях атмосферы, а в верхних. Но в тропосфере «предусмотрен» почти непроницаемый температурный барьер для водяных паров, где с высотой температура постепенно понижается и на уровне 8—10 км доходит до -50, -60°. А водяной пар обладает свойством насыщать воздух (т.е. конденсироваться или сублимироваться) тем быстрее, чем больше его содержание в воздухе, и чем ниже окружающая температура. Сконденсированный водяной пар (вода) уже тяжелее воздуха и архимедовы силы начинают работать на снижение образовавшихся частичек воды. Не будь этого барьера, возможно, что моря и океаны давно бы испарились и витали в небесах, как это случилось, по-видимому, на Венере, где, согласно последним научным данным, аналогичный температурный барьер располагается слишком высоко.

Нет правил без исключения, тем более что на исключениях зиждется дальнейшее развитие самих правил. Так, при особенно интенсивных атмосферных процессах, сопровождаемых мощными вертикальными движениями, водяной пар может продолжать свой свободный подъем выше тропосферы. Однако на высоте 80 км располагается еще более мощный барьер, где температура понижается до — 90°. Водяному пару не остается ничего, кроме как сублимироваться и накапливаться ниже этого уровня. Не это ли есть причина образования так называемых «серебристых облаков», которые наблюдаются при определенных атмосферных условиях как раз на высоте 80 км и над объяснением механизма которых давно думают специалисты?

Связанные записи

Пыль в атмосфере

ПыльНа наше счастье, атмосфера состоит не из одних чистых газов, а содержит бесчисленное множество взвешенных твердых и жидких частичек естественного и индустриального происхождения (частички пыли, дыма, продукты конденсации водяного пара и т.п.), которые вкупе создают аэродисперсную систему, называемую атмосферным аэрозолем. Мы не оговорились, считая это нашим счастьем. Действительно, не будь этой пыли, мы бы и представления не имели, например, об облаках, образование которых возможно только в результате конденсации (сублимации) водяного пара на ядрах конденсации (тех самых частичках аэрозоли) . Что же говорить тогда о погоде? А растения? А человек?
Но это отнюдь не значит, что человек должен выбрасывать в атмосферу все, «что нам негоже». Атмосфера любит и требует гармонии, которую не так просто в современных условиях восстановить, тем более что почти половина населения Земли живет в больших промышленных городах, где воздух, как правило, загрязнен. Поэтому совсем не преждевременно (как писал академик АН Грузии, профессор Ф.Ф. Давитая) подумать о поисках путей сохранения неизменного баланса газового состава атмосферы.

Связанные записи

Животворящий воздух

Животворящий воздух

Люди не могут существовать без кислорода и несколько минут, но, несмотря на это, они открыли его для себя лишь в 1774 г. Сообщая об обнаруженном им газе, англичанин Джозеф Пристли писал: «До сего же времени им насладились только две мыши да я», а вскоре после этого француз Лавуазье определил, что не только две мыши и Пристли имели счастье «полакомиться» кислородом, но и все живое на Земле обязано ему своим возникновением и существованием. За способность «нового» газа поддерживать жизнь его назвали «жизненным воздухом».
Кислород — тяжелый газ и держится, поэтому в нижних слоях атмосферы. Недостаток его очень опасен. Людям, не привыкшим к разреженному воздуху, грозит опасность психического расстройства, возможны серьезные нарушения работы сердца, человек быстро утомляется.
Обмен газами между окружающей средой и тканями живого организма, являющийся неотъемлемой составной частью общего обмена веществ, происходит исключительно путем диффузии, т.е. дыхательный воздух движется из мест с более высоким давлением в места с пониженным давлением. Так,
давление кислорода в крови, притекающей к легким, значительно меньше, чем в альвеолярном воздухе. Благодаря этой разнице кислород из легких поступает в кровь. Для живых существ, особенно человека, имеет значение не столько относительное, сколько абсолютное содержание кислорода во вдыхаемом воздухе, определяемое только его парциальным давлением. С подъемом в гору давление кислорода вследствие нарастающей разреженности атмосферы начинает уменьшаться и в какой-то момент сравнивается с давлением в альвеолярном воздухе и в дальнейшем будет ниже его. В этом случае, будь в атмосфере даже чистый кислород, диффузное поступление кислорода в организм становится невозможным, и человек погибает. В атмосфере, состоящей только из кислорода, большинство животных даже в нормальных условиях поглощают не больше кислорода, чем в атмосфере с обычным его содержанием. Количество поглощаемого кислорода, по-видимому, определяется КПД гемоглобина. Миллионы красных кровяных шариков — ловушек для кислорода — беспрепятственно путешествуют по телу и развозят мельчайшие капельки этого эликсира жизни, «грузоподъемность» которых ограниченна. Правда, у разных людей и народов содержание гемоглобина в крови колеблется в широких пределах. Определяется это главным образом климатическими условиями, в которых человек рос и развивался. Отсюда и проблема акклиматизации.
Основной кислород — производящий процесс в природе — фотосинтез. Только благодаря процессу фотосинтеза (растения захватывают солнечный свет, дождевую воду и углекислоту из воздуха, вырабатывая углерод для собственного питания и роста и выделяя свободный кислород) на Земле смогли появиться и мы с вами, дорогой читатель. Миллионы лет понадобилось растениям, чтобы выработать столько кислорода, сколько нас окружает сейчас. Более 100 млрд. тонн органических веществ образует растительность земного шара в результате фотосинтеза, усваивая при этом около 200 млрд. тонн CO2 и выделяя во внешнюю среду около 145 млрд. т свободного кислорода. Количество энергии, ежегодно связываемой фото синтезирующими организмами океана и суши, во много раз больше той энергии, которая используется человечеством. Таков закон великого цикла.

Связанные записи

Безжизненный ли азот

Жидкий азот

Без цвета, без запаха, без вкуса. Газ — отшельник. Не поэтому ли в воздухе его особенно много — почти четыре пятых атмосферы. Но ведет он себя так, как будто его там и нет. За одну только необщительность он со дня своего открытия незаслуженно называется азотом, что означает «нет жизни». Действительно, азот не соединяется с другими элементами, огонь в нем гаснет, и жизнь погасла бы в нем так же быстро, хотя считать его ядовитым нет оснований. На самом деле азот — необходимый для жизни элемент. В белке животных и человека содержится 16-17% азота. В организмах плотоядных животных белок образуется за счет потребляемых белковых веществ, имеющихся в организмах травоядных животных и в растениях. Растения синтезируют белок, усваивая содержащиеся в почве азотистые соединения, названные химиками связанным азотом. Своего рода «прирученный азот». Резервуаром же, из которого природа черпает азот для образования азотистых соединений, служит атмосфера. Так что азот — газ что ни на есть жизненный. Но несмотря на свою «жизненность», азот проявляет иногда «нежизненную тенденцию», подтверждающую отчасти его название. Оказывается, что в условиях повышенного давления воздуха (например, при кессонных работах)* у людей возникает состояние, напоминающее алкогольное опьянение, вредное для организма.
Кессон (от французского Caisson — ящик) — ограждающая конструкция для образования под водой или в водонасыщенном грунте рабочей камеры, свободной от воды. Применяется для устройства фундаментов мостов, для погружения в грунт так называемых опускных сооружений — при строительстве насосных станций, водозаборных сооружений, устройстве туннелей, глубоких приямков; для подводных работ, не связанных с необходимостью заглубления в грунт (главным образом ремонтные и восстановительные работы в гидротехническом строительстве).
Азотный наркоз связан с тем, что растворимость азота в крови и тканях увеличивается пропорционально давлению. При быстром возвращении к нормальному давлению азот превращается в мельчайшие пузырьки и закупоривает капиллярные сосуды, вызывая, таким образом, «кессонную болезнь», которая может быть опасна для жизни подводных рабочих и водолазов.

Связанные записи