Электрическое состояние воздушной среды

Одним из физических факторов воздушной среды является атмосферное электричество. В это понятие входят ионизация воздуха, электрическое и магнитное поле земной атмосферы.

Ионизация воздуха постоянно происходит в нижних слоях атмосферы. Она заключается в том, что под действием ионизаторов молекуле сообщается энергия, достаточная для отделения одного из внешних электронов. Выбитый электрон присоединяется к нейтральному атому или молекуле, образуя отрицательный ион, а оставшаяся часть атома или молекулы становится положительным ионом. Образованные таким образом ионы присоединяют к себе другие молекулы и образуют стойкие соединения с электрическим зарядом, которые называются легкими или быстрыми ионами. Последние соединяются в воздухе с пылевыми частицами и капельками воды. При этом образуются средние и тяжелые ионы. Наряду с образованием ионов происходит и обратный процесс, в ходе которого ионы с разными зарядами взаимно нейтрализуются (рекомбинация). Кроме того, ионы адсорбируются на различных поверхностях и всевозможных частицах.

Основными ионизаторами являются излучения радиоактивных веществ, находящихся в почве, воде и воздухе, а также проникающие из мирового пространства рентгеновские и космические лучи. Образование ионов воздуха может происходить также при распылении воды у водопадов, фонтанов, при действии грозовых разрядов, под влиянием ультрафиолетовых лучей и т. п.

Ионизированный воздух оказывает на многие физиологические функции организма влияние, зависящее от полярности и подвижности ионов, их концентрации, продолжительности действия и др.

В воздушной среде, лишенной ионов, у людей ухудшается общее состояние, появляется слабость, головная боль, сонливость, повышается кровяное давление и др. Небольшие концентрации легких ионов с преобладанием отрицательных благоприятно влияют на состояние здоровья и самочувствие больных. Если же в воздухе больше положительных ионов, то происходит обратное действие.

Искусственно ионизированный воздух (в определенных концентрациях и с преобладанием отрицательных ионов) используется для лечения различных заболеваний (гипертония, бронхиальная астма, неврозы и др.). Аэроионизацию применяют также для профилактических целей. Так, установлено, что ионизированный воздух повышает неспецифическую сопротивляемость организма.

Электрическое поле атмосферы существует между воздухом и земной поверхностью. Оно характеризуется напряженностью, измеряемой величиной потенциала (Вольт) на единицу длины (метр). Обычно отмечаются значительные колебания напряженности электрического поля атмосферы в зависимости от времени года, состояния погоды, атмосферного давления, скорости движения воздуха, географических и других факторов. В электрическом поле Земли человек подвергается воздействию разности потенциалов между уровнем головы и подошвами примерно в 200—250 В. Биологическое воздействие электрического поля Земли изучено еще недостаточно.

43. Атмосфера-составная часть биосферы. Условием появления и развития жизни на Земле является атмосфера — окружающая Землю газовая среда, воздушный бассейн. По объему и составу образующих газов атмосфера Земли резко отличается от газовых оболочек других планет Солнечной системы. Земная атмосфера простирается на высоту 2 тыс. км над уровнем моря или суши.

Атмосферный воздух — это механическая смесь газов со взвешенными каплями воды, пыли, кристаллами льда и пр. Атмосферное давление и плотность с высотой убывают, и атмосфера без резкой границы постепенно переходит в космическое пространство. Различают несколько основных слоев атмосферы. Нижний, прилегающий к земной поверхности, называется тропосфера. Температура воздуха с высотой постепенно понижается — в среднем на 6 °С на каждый километр высоты, что заметно проявляется не только в горных районах, но и на возвышенностях Беларуси. В тропосфере содержится до 80% всей массы воздуха, основное количество атмосферных примесей и практически весь водяной пар. Именно в этой части атмосферы на высоте 10—12 км образуются облака, возникают грозы, дожди и другие физические процессы, формирующие погоду и определяющие климатические условия в разных областях нашей планеты. Выше находится стратосфера, которая простирается до высоты 50—55 км от поверхности океана или суши. Этот слой атмосферы значительно разрежен, количество кислорода и азота уменьшается, а водорода, гелия и других легких газов увеличивается. Образующийся здесь озоновый слой (экран) поглощает ультрафиолетовую радиацию и сильно влияет на тепловые условия поверхности Земли и физические процессы в тропосфере.

800 км расположена термосфера, в составе которой преобладают гелий и водород; часть молекул разлагается космическим излучением на атомы и ионы, температура на высоте 400 км достигает 1500 °С. Мезосфера и термосфера вместе образуют мощный слой, называемый ионосферой (область заряженных частиц — ионов и электронов). Самая верхняя, сильно разреженная, часть атмосферы составляет экзосферу. В ней преобладают газы в атомарном состоянии, температура повышается до 2000 °С. Газы экзосферы затем рассеиваются в межпланетном пространстве. Наибольшее воздействие на жизнедеятельность человека и всех живых существ оказывает приземный слой атмосферы. Химический состав воздуха у поверхности Земли в нормальных условиях примерно следующий: азот — 78%, кислород — 21%, углекислый газ — 0,03%, аргон — 0,93%, неон, гелий, водород, озон, метан и другие газы — сотые доли процента. Именно такой состав атмосферы обусловил существование жизни на нашей планете. В течение суток человеку необходимо для дыхания примерно 13 м3 воздуха. Человек может прожить без пищи 5 недель, без воды — 5 дней, без воздуха — 5 мин. Самая важная для человека составная часть воздуха — кислород. В теле человека содержится около 65% кислорода, и при его недостатке нарушается деятельность всех органов (прежде всего, легких, сердца, головного мозга). Кислород необходим живым организмам для потребления в разнообразных реакциях окисления. Атмосфера оказывает благодатное воздействие на климат Земли, предохраняя ее от чрезмерного охлаждения и нагревания. Суточные колебания температуры на нашей планете без атмосферы достигли бы 200°С: днем +100°С и выше, ночью -100°С.