Современные представления о погоде. Метеорологические и гелиогеофизические элементы погоды, их гигиеническое значение.
Элементы погоды – факторы атмосферы, являющиеся основными характеристиками погоды. Различают метеорологические и гелиогеофизические элементы погоды.
Метеорологические элементы. Важнейшим элементом погоды является температура воздуха, существенно влияющая на другие ее характеристики и в сочетании с ними определяющая тепловое самочувствие человека. Она претерпевает периодическое суточное и годовое непостоянство, обусловленное суточными и сезонными колебаниями высоты стояния Солнца и потока солнечной радиации в конкретных географических широтах. Кроме периодических существуют непериодические изменения температуры, обусловленные движением воздушных масс и состоянием барического поля. Для медицинской оценки погоды особое значение имеет величина перепада абсолютного значения температуры воздуха в течение суток и между сутками, а также направленность изменения температуры (потепление или похолодание).
Во влиянии погоды на человека имеет значение и атмосферное давление, которое на уровне моря составляет 760 мм рт. ст. (1013, 25 кПа). Наряду с годовыми вариациями атмосферное давление претерпевает непериодические (межсуточные) колебания. Этим апериодическим колебаниям придается особенно важное значение в возникновении отрицательных реакций у человека на изменение погодных условий.
К числу метеорологических погодоформирующих элементов относится ветер. Он возникает вследствие различия атмосферного давления, обусловливающего перемещение потоков воздуха от области более высокого к области более низкого давления. Скорость ветра оценивается в метрах в секунду (м/с) и может быть охарактеризована в баллах по шкале Бофорта – скорость до 0, 5 м/с соответствует 0 баллов, скорость более 30 м/с – 13 баллам.
Наряду с подвижностью воздуха для формирования погоды имеет значение и его влажность. Для количественной оценки влажности воздуха применяются обычно 3 показателя: абсолютная влажность – фактическое содержание водяных паров в единице объема воздуха, измеряемое в г/м3. Эта величина может быть охарактеризована как упругость (парциальное давление) водяного пара (в мм рт. ст., мб или Па); максимальная влажность – предельно возможное насыщение воздуха водяными парами при данной температуре (в г/м3, мм рт. ст., Па); относительная влажность – отношение абсолютной влажности к максимально возможной при данной температуре воздуха. Она выражается в %. Может колебаться в довольно широких пределах, а оптимальной для человека в обычных условиях считается 50-60 %.
На формирование погоды влияют облачность и атмосферные осадки. Количественно облачность оценивают по 10-балльной системе (исходя из степени покрытия небосвода облаками). Полному покрытию его облаками соответствует 10 баллов, безоблачному небу – 0 баллов. Ясной и малооблачной считается погода при облачности до 5 баллов.
Атмосферные осадки представляют собой находящуюся в капельно-жидком или твердом состоянии воду, выпавшую из облаков в виде дождя, снега, града, мороси и т.д. или осадившуюся на поверхности Земли и предметов в виде росы, изморози, гололеда, инея и др. Количество осадков оценивают по высоте слоя образовавшейся воды (в мм за единицу времени).
Как метеорологический элемент погоды основной интерес представляет температура поверхности почвы. Она имеет выраженную сезонную и суточную динамику (максимум – середина второй половины дня, минимум – перед восходом солнца; амплитуда колебаний может достигать 20 °С и более).
В последние годы возник интерес к кислороду воздуха как к элементу погоды. Парциально давление и фактическое весовое содержание кислорода зависят от термобарических характеристик воздушных масс. Содержание кислорода имеет тенденцию к повышению в месяцы с отрицательными и низкими температурами, а к уменьшению – в летние месяцы.
При оценке погодных условий учитывают степень ионизации воздуха и электрическое поле Земли. Как известно, нижний слой атмосферы состоит из электрически нейтральных молекул газов. Однако при определенных условиях молекула может приобретать электрический заряд. При этом за счет присоединения к молекулам свободных электронов и положительно заряженных остатков образуются легкие, отрицательные и положительные ионы. При наличии в воздухе частиц пыли и других аэрозолей легкие ионы соединяются с ними, образуя тяжелые ионы. Чем выше запыленность воздуха, тем выше содержание тяжелых ионов. Важным показателем является коэффициент униполярности, представляющий отношение числа положительных ионов к числу отрицательных. На уровень естественной ионизации значительное влияние оказывает атмосферное давление: при его понижении ионизация приземного слоя атмосферы увеличивается.
Каждая точка приземного слоя воздуха представляет собой часть электрического поля, образованного противоположными электрическими зарядами верхнего слоя Земли (-) и верхних слоев тропосферы (+), являющихся как бы обкладками конденсатора. На высоте 1 м напряженность электрического поля Земли колеблется в пределах 70-180 В/м. На его величину также влияет атмосферное давление: при его повышении напряженность поля увеличивается, при падении – снижается.
Формирование и характер погодных условий, их изменчивость во многом обусловлены атмосферной циркуляцией. Различают общую и местную атмосферную циркуляцию. Под общей атмосферной циркуляцией понимают систему воздушных течений, охватывающих всю атмосферу и осуществляющих обмен теплом, влагой и взвешенными в воздухе примесями между экватором и полюсами. Основная причина общей атмосферной циркуляции – наличие на земном шаре крупномасштабных областей повышенного и пониженного атмосферного давления.
По термодинамическим характеристикам различают теплые, холодные и нейтральные воздушные массы. Каждая из них может быть устойчивой и неустойчивой. Теплой воздушной массой считают такую, которая имеет более высокие показатели температуры, чем воздушная масса, находящаяся в данной местности, и охлаждается при перемещении в этот район. Холодная воздушная масса имеет температуру ниже, чем стационарная в данном районе. Она прогревается при перемещении в этот район. Нейтральная (местная) воздушная масса сохраняет без существенных изменений свои термогигробарические свойства в течение нескольких дней. При циркуляции воздушных масс одна из них как бы смещает, передвигает другую, образуя при этом зону атмосферного фронта и фронтальную массу.
Под атмосферным фронтом понимают узкую переходную зону между двумя различными массами тропосферы, характеризующуюся резким изменением метеорологических элементов в горизонтальном направлении. Поскольку холодный воздух находится ниже теплого, фронтальная поверхность располагается наклонно, фактически угол наклона фронта очень мал (0, 5-1, 0° к горизонту). Частота смены воздушных масс и, следовательно, прохождение разного типа фронтов колеблется от 1-2 дней до нескольких недель.
В зависимости от метеорологических характеристик, прежде всего от относительных величин атмосферного давления, барические системы делят на области повышенного и пониженного давления. Циклон – атмосферное возмущение с понижением давления (максимальное в центре) и циркуляцией воздуха вокруг центра против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке – в Южном. Средняя скорость циклонов 30-40 км/ч. Перемещение циклона обычно происходит с запада на восток. В целом в циклоне погода весьма неустойчива, с большими меж- и внутрисуточными перепадами давления, повышенной влажностью, осадками, снижением весового содержания кислорода, большой электропроводимостью и уменьшением градиента напряженности электрического поля Земли. Циклоны могут приобретать разрушительную силу (тайфуны, цунами, смерчи и др.).
Второй важнейший тип барического образования – антициклон. Антициклоном называют область повышенного давления с замкнутыми или незамкнутыми концентрическими изобарами. В центре антициклона давление максимальное, убывает к периферии. Движение воздуха в антициклоне в Северном полушарии – по часовой стрелке с отклонением от барического градиента вправо, в Южном – влево. В установившемся антициклоне погода преимущественно устойчивая, сухая, без существенных осадков и с небольшими перепадами температуры и давления.
Гелиогеофизические элементы. Из числа многих вероятных факторов космического происхождения, влияющих на биосферу Земли, в настоящее время лучше других изучена солнечная активность. Проявления последней могут влиять на биологические процессы непосредственно или через магнитосферу Земли.
Из солнечной короны (это самая наружная часть во внешнем слое Солнца, следующая за фотосферой и хромосферой) происходит постоянное истечение плазмы в межпланетное пространство – солнечный ветер. Солнце генерирует также поток радиоизлучений. Общее магнитное поле Солнца имеет напряженность около 1 Э (~ 80 А/м). Величина эта может существенно увеличиваться в активных областях. Самым мощным и быстро развивающимся проявлением солнечной активности являются хромосферные вспышки. Солнечная активность претерпевает циклические изменения с периодичностью разной продолжительности. Наиболее изучен 11-12-летний цикл солнечной активности, менее выражен 22-летний цикл.
Усиление солнечной активности сопровождается повышением интенсивности воздействия на биосферу всех компонентов солнечной радиации. Однако диапазон этих изменений различен. Поскольку большая часть корпускулярных и электромагнитных излучений Солнца задерживается в верхних слоях атмосферы, особое значение приобретают изменения магнитного и электрического полей Земли, обусловленные этими излучениями.
Геомагнитное поле (ГМП) характеризуется двумя важнейшими показателями – напряженностью и величиной магнитной индукции. Напряженность поля на магнитных полюсах Земли достигает 0, 63 Э, на геомагнитном экваторе – 0, 31 Э. В отдельных местах (например, в районе Курской магнитной аномалии) напряженность поля может быть значительно выше указанной. На ГМП оказывают влияние космические лучи, приходящие из других галактик, а также корпускулярные потоки от вспышек на Солнце. Под их влиянием в ГМП могут возникать изменения, проявляющиеся в резких увеличениях колебаний уровней напряженности и магнитной индукции. Такие резкие колебания (геомагнитные возмущения) параметров ГМП называют бурями. Начинаются они обычно внезапно и носят планетарный характер (мировые магнитные бури). Они не только влияют на формирование погоды, но и существенно изменяют самочувствие людей, особенно метеолабильных. Небезынтересно, что метеопатические реакции могут развиваться раньше видимых изменений погоды.
Популярное:
