Как не уснуть на новый год. Выстоять до утра: как не уснуть на Новый год. Способы борьбы со сном в новогоднюю ночь

В течение суток температура воздуха меняется. Самая низкая температура наблюдается перед восходом Солнца, самая высокая — в 14-15 часов.

Чтобы определить среднесуточную температуру, надо измерять температуру четыре раза в сутки: в 1 час ночи, в 7 часов утра, в 1 час дня, в 7 часов вечера. Среднее арифметическое этих измерений и является среднесуточной температурой.

Температура воздуха меняется не только в течение суток, но и в течение года (рис. 138).

Рис. 138. Головой ход температуры воздуха на широте 62° с. ш.: 1 — Торсхавн Дания (морской тин), средняя годовая температура 6,3 °С; 2- Якутск (континентальный тип) — 10.7 °С

Среднегодовая температура — это среднее арифметическое температур за все месяцы года. Она зависит от географической широты, характера подстилающей поверхности и переноса тепла из низких широт в высокие.

Южное полушарие в целом холоднее Северного из-за покрытой льдом и снегом Антарктиды.

Самый теплый месяц в году в Северном полушарии — это июль, а самый холодный — январь.

Линии на картах, соединяющие пункты с одинаковой температурой воздуха, называются изотермами (от греч. isos — равный и therme — тепло). Об их сложном расположении можно судить по картам январских, июльских и годовых изотерм.

Климат на соответствующих параллелях Северного полушария теплее аналогичных параллелей Южного полушария.

Самые высокие годовые температуры на Земле наблюдаются на так называемом термическом экваторе. Он не совпадает с географическим экватором и находится на 10° с. ш. Это объясняется тем, что в Северном полушарии большую площадь занимает суша, а в Южном полушарии, наоборот, — океаны, которые затрачивают тепло на испарение, а кроме этого, сказывается влияние покрытой льдом Антарктиды. Среднегодовая температура на параллели 10° с. ш. составляет 27 °С.

Изотермы не совпадают с параллелями несмотря на то, что солнечная радиация распределяется зонально. Они изгибаются, переходя с материка на океан, и наоборот. Так, в Северном полушарии в январе над материком изотермы отклоняются к югу, а в июле — к северу. Это связано с неодинаковыми условиями нагревания суши и воды. Зимой суша охлаждается, а летом нагревается быстрее, чем вода.

Если анализировать изотермы в Южном полушарии, то в умеренных широтах их ход очень близок к параллелям, поскольку там мало суши.

В январе самая высокая температура воздуха наблюдается на экваторе — 27 °С, в Австралии, Южной Америке, центральной и южной частях Африки. Самая низкая температура января отмечена на северо-востоке Азии (Оймякон, -71 °С) и на Северном полюсе -41 °С.

Самой «теплой параллелью июля» является параллель 20° с.ш. с температурой 28 °С, а самое холодное место в июле — южный полюс со средней месячной температурой -48 °С.

Абсолютный максимум температуры воздуха зарегистрирован в Северной Америке (+58,1 °С). Абсолютный минимум температуры воздуха (-89,2 °С) был отмечен на станции «Восток» в Антарктиде.

Наблюдения выявили существование суточных и годовых колебаний температуры воздуха. Разность между наибольшими и наименьшими значениями температуры воздуха в течение суток называется суточной амплитудой, а в течение года - годовой амплитудой температуры.

Суточная амплитуда температуры зависит от ряда факторов:

• широты местности — уменьшается при движении из низких в высокие широты;
• характера подстилающей поверхности — она выше на суше, чем над океаном: над океанами и морями суточная амплитуда температуры равна всего 1-2 °С, а над степями и пустынями достигает 15-20 °С, так как вода нагревается и остывает медленнее, чем суша; кроме этого, она возрастает в районах с оголенной почвой;
• рельефа местности — вследствие опускания в долину холодного воздуха со склонов;
• облачности — с ее увеличением суточная амплитуда температуры уменьшается, так как облака не позволяют земной поверхности сильно нагреваться днем и остывать ночью.

Величина суточной амплитуды температуры воздуха — один из показателей континентальности климата: в пустынях ее значение намного больше, чем в районах с морским климатом.

Годовая амплитуда температуры имеет закономерности, сходные с суточной амплитудой температуры. Она зависит главным образом от широты местности и близости океана. Над океанами годовая амплитуда температуры чаще всего не больше 5-10 °С, а над внутренними районами Евразии — до 50-60 °С. Вблизи экватора средние месячные температуры воздуха мало отличаются друг от друга на протяжении года. В более высоких широтах годовая амплитуда температур возрастает, и в районе Москвы она составляет 29 °С. На одной и той же широте годовая амплитуда температуры увеличивается с удалением от океана. В зоне экватора над океаном годовая амплитуда температуры равна всего Г, а над континентами — 5-10°.

Различные условия нагревания воды и суши объясняются тем, что теплоемкость воды в два раза больше, чем суши, и при одинаковом количестве тепла суша нагревается вдвое быстрее воды. При охлаждении происходит обратное. Кроме этого, вода при нагревании испаряется, при этом расходуется значительное количество тепла. Немаловажным является и то, что на суше тепло распространяется практически только в верхнем слое почвы, а в глубину передастся лишь небольшая его часть. В морях и океанах же идет нагрев значительной толщи. Этому способствует вертикальное перемешивание воды. В результате океаны накапливают тепла гораздо больше, чем суша, удерживают его дольше и расходуют более равномерно, чем суша. Океаны медленнее нагреваются и медленнее охлаждаются.

Годовая амплитуда температуры в Северном полушарии составляет 14 °С, а в Южном — 7 °С. Для земного шара средняя годовая температура воздуха у земной поверхности составляет 14 °С.

Тепловые пояса

Неравномерность распределения тепла на Земле в зависимости от широты места позволяет выделить следующие тепловые пояса, границами которых являются изотермы (рис. 139):

• тропический (жаркий) пояс расположен между годовыми изотермами + 20 °С;
• умеренные пояса Северного и Южного полушарий — между годовыми изотермами +20 °С и изотермой самого теплого месяца +10 °С;
• полярные (холодные) пояса обоих полушарий расположены между изотермами самого теплого месяца +10 °С и О °С;
• пояса вечного мороза ограничены изотермой 0 °С самого теплого месяца. Это царство вечных снегов и льдов.

Рис. 139. Тепловые пояса Земли

Внимание! Материалы данной статьи являются кратким научно-популярным обзором современного состояния проблемы влияния метеофакторов на здоровье человека.

Любые практические рекомендации, содержащиеся в данной статье и касающиеся здоровья человека, носят ознакомительный характер и не должны рассматриваться читателями как руководство к безоговорочным действиям. Все практические вопросы персональной профилактики метеочувствительности обязательно должны быть согласованы с лечащими врачами. Автор статьи и администрация сайта не несет ответственности за неправильное понимание, истолкование и использование материалов статьи.

ВВЕДЕНИЕ

Дискуссия о том, влияет ли погода на нас или не влияет, идет давно как в повседневном общении, так и в серьезных медицинских и естественнонаучных кругах. Нередко можно услышать от своих знакомых или родных жалобы на некомфортное или даже плохое самочувствие, которое ими связывается с плохой погодой. В то же время кто-то по этому поводу иронизирует, считая, что такого существенного влияния погоды нет и не может быть в принципе.

В общем, есть некоторый парадокс, когда все без исключения уверены, что погода влияет на растения и животных, но когда заходи речь о человеке, всегда появляются скептики. Вероятно, скептики уверены в том, что человек уже отдалился так далеко от природы, что говорить о влиянии погодных факторов, которые с физической точки зрения достаточно слабые, просто нет смысла. Ну что ж, подобные идеи и мысли всегда присутствовали в нашем социуме.

И все-таки, действительно ли погода виновата? А может дело не в погоде? Может это простое случайное совпадение событий, а причины совсем другие? А если есть влияние, то какие погодные факторы влияют? Можно ли такие факторы рассматривать как значимые? Ведь человек в своей жизни, особенно сейчас, в условиях глобального загрязнения окружающей среды, сталкивается порой с более серьезными воздействиями. Эти и другие вопросы часто задают ученые, которые хотят понять природу феномена, который известен под разными названиями - метеочувствительность, метеопатия, метеотропность, метеолабильность и др.

Первые упоминания о том, что погода каким-либо образом влияет на человека, связаны с именами многих великих целителей. Гиппократ неоднократно упоминал о болях, предвещающих перемену погоды. В средних веках об этих симптомах говорится даже в юридических декретах. В IX веке во фрисландском Своде законов, являвшемся одновременно и гражданским и уголовным кодексом одной из провинций Нидерландов, было написано следующее: «За причиненное увечье, если оно оставляет после себя рубец, чувствительный к перемене погоды, налагается штраф». В нескольких юридических документах XIV века указывается также, что за нанесенные раны полагается более тяжкая кара, если впоследствии они причиняют истцу боли при перемене погоды.

Следует отметить, что и в XX - начале XXI веков, когда революционные научные открытия перевернули наше миропонимание и всю нашу жизнь, когда появились удивительные электронные и медико-биологические технологии и отрылись просто фантастические перспективы развития человеческой цивилизации, некоторые вопросы все еще не нашли ответа. Среди таких проблем - вопрос о том, как же влияет земная погода на человека. Некоторые общие вопросы этой проблемы, казалось бы, в принципе, ясны. Но при детальном рассмотрении становится понятно, что эта проблема не из разряда простых. Главную трудность в ее решении составляет необходимость объединения усилий специалистов из разных сфер знания - метеорологов и геофизиков, медиков и биологов, физиков и химиков, психологов и социологов.

Тем не менее, попытаемся в общих чертах и очень упрощенно рассмотреть современное состояние этой сложной проблемы. И первый вопрос, который мы рассмотрим, касается того, что же мы понимаем под словом «погода».

1. Что мы понимаем под погодой?

В различных словарях, энциклопедиях и справочниках можно найти разные определения погоды, но все они в основном сводятся к тому, что погода - это совокупность значений метеорологических параметров и явлений, которые характеризуют состояние атмосферы в конкретном регионе планеты в определенный момент времени. Физические механизмы, обуславливающие изменения погоды, изучаются наукой метеорологией.

В рамках рассмотрения нашего вопроса о том, как влияет погода на человека, нет необходимости детально рассматривать, как протекают метеорологические процессы. Это предмет отдельного рассмотрения. Остановимся только на некоторых ключевых моментах, которые позволят нам понять суть медико-биологической проблемы.

Прочитав любой текст о погоде, вы увидите, что погода в основном характеризуется температурой и влажностью воздуха, атмосферным давлением, ветром, облачностью, атмосферными осадками. Именно эти параметры вы найдете во всех системах метеопрогноза. Мы все хорошо знаем, что такое дождь, ветер, снег, туман, жара, холод, так как все это осознанно (!) видим и осязаем.

Однако, это только вершина айсберга, которая хорошо заметна обычному человеку. За каждым из этих параметров скрываются довольно сложные физические и химические процессы, протекающие в атмосфере. Здесь очень важными являются не только некие средние значения метеорологического параметра в течение того или иного периода суток, недели или месяца, но так же и его динамические характеристики, такие как скорость изменения параметра во времени, частота и амплитуда его колебаний, фаза колебаний и ее сдвиги и т.д. Часто именно эти параметры являются ключевыми для оценки влияния погоды на самочувствие человека.

За этими динамическими параметрами кроется комплекс процессов, которые одновременно воздействуют на все живые организмы, внося изменения в видовой состав и активность микрофлоры, физиологическое состояние растений, животных и человека. При этом не следует забывать, что в любой экологической системе происходит сложное физическое, химическое и биологическое взаимодействие живых организмов.

В такой сложной системе прямых и обратных связей очень сложно разобраться, а потому часто трудно дать однозначный ответ на вопрос о том, действительно ли ухудшение самочувствия человека обусловлено непосредственным влиянием погодных факторов. Не смотря на сложность этого вопроса, который рассматривается в рамках современной метеорологии, для понимания проблемы нам необходимо в общих чертах выяснить, какие же основные погодные факторы воздействует на человека?

2. Какие погодные факторы влияют на человека?

Температура воздуха - один из самых мощных биологически важных параметров погоды и климата. Это показатель степени нагретости воздуха, определяемый при помощи термометров и термографов. Физически температура воздуха характеризует кинетическую энергию молекул атмосферы, которую физики измеряют в энергетических единицах, например в джоулях или калориях. Однако измерение температуры началось задолго до создания современных физических теорий (молекулярно-кинетической теории), поэтому температуру измеряют в условных единицах - градусах.

В метеорологии удобно использовать шкалу Цельсия, в которой за 0 градусов принимают точку замерзания воды, а за 100 градусов - точку кипения воды при нормальном атмосферном давлении. Эта шкала удобна тем, что, с одной стороны, вода входит в состав атмосферы и ее количество в атмосферном воздухе является тоже одним из очень важных метеопараметров, а с другой, - ноль по шкале Цельсия - это особая точка для метеорологии, так как замерзание атмосферной воды существенно меняет метеоситуацию. Следует учитывать, что температура атмосферного воздуха является одним из важнейших экологических ограничивающих факторов, которые определяют границы жизни.

Ее значения сильно зависят от региона планеты. Самые низкие температуры регистрируются на полюсах нашей планеты. Минимальная температура воздуха зафиксирована в Антарктиде на так называемом «полюсе холода» - минус 88,3 градуса по шкале Цельсия, максимальная температура плюс 58 градусов отмечена в районе Триполи (Северная Африка).

Естественно, температура воздуха зависит в первую очередь от потока солнечной радиации, приходящегося на тот или иной регион. Для данного параметра характерен выраженный суточный и годовой ход. Температурная динамика также в значительной степени определяется прохождением теплых и холодных атмосферных фронтов.

Влажность воздуха - это показатель содержания воды в атмосферном воздухе. Различают абсолютную и относительную влажность. Абсолютная влажность - это количество воды, содержащейся в единице массы воздуха. В метеорологии используют относительную влажность, которая является отношением парциального давления паров воды в воздухе к равновесному давлению паров воды при полном насыщении воздуха при заданной температуре.

Таким образом, этот параметр показывает отношение количества воды, содержащейся в воздухе, к максимально возможному количеству при данной температуре. При изобарическом (то есть, при постоянном давлении) охлаждении воздуха с постоянной концентрацией пара наступает момент, когда воздух полностью насыщается. Это состояние получило название «точки росы». При таком состоянии воздуха водяной пар конденсируется в виде тумана или, если температура воздуха ниже нуля, в виде кристалликов льда.

Процессы насыщения и конденсации водяного пара играют огромную роль в физике атмосферы: процессы образования облаков и образование атмосферных фронтов в значительной части определяются процессами насыщения и конденсации, а теплота, выделяющаяся при конденсации атмосферного водяного пара обеспечивает энергетический механизм возникновения и развития циклонов и ураганов.

Абсолютная влажность воздуха в земной атмосфере колеблется в широких пределах. У поверхности земли в высоких широтах содержание водяного пара в воздухе составляет в среднем от 0,2% по объёму, а в тропиках до 2,5%. С высотой влажность быстро убывает. На высоте 1,5-2 км давление водяного пара в среднем вдвое меньше, чем у земной поверхности.

Относительная влажность очень высока в экваториальной зоне (среднегодовая влажность может составлять 85% и более), а также в полярных широтах и зимой внутри материков средних широт. Летом высокой относительной влажностью характеризуются муссонные районы. Низкие значения относительной влажности наблюдаются в субтропических и тропических пустынях и зимой в муссонных районах (до 50% и ниже).

Атмосферное давление - это гидростатическое давление толщи атмосферного воздуха на все находящиеся в ней предметы и земную поверхность. Такое давление создаётся гравитационным притяжением массы воздуха к Земле. В каждой точке атмосферное давление равно весу вышележащего столба воздуха с основанием, равным единице площади.

Показателем давления служит высота ртутного столба в мм, уравновешиваемого давлением воздуха. В системе СГС атмосферное давление измеряется в миллибарах (мбар), в системе СИ - в гектопаскалях (гПа).

Нормальным атмосферным давлением принято считать давление в 760 мм рт.ст. Колебания атмосферного давления на уровне моря происходят в пределах 680 - 810 мм рт. ст. Атмосферное давление уменьшается по мере увеличения высоты, поскольку оно создаётся лишь вышележащим слоем атмосферы. При повышении температуры воздух расширяется и конвективно поднимается, а давление падает. При уменьшении температуры воздух сжимается, становится более плотным, а давление растет.

На земной поверхности атмосферное давление изменяется от места к месту и характеризуется периодической и хаотической динамикой во времени. Периодические изменения давления часто связаны с годовым и суточным ходом метеорологических процессов. Непериодические изменения атмосферного давления с первую очередь связанны с возникновением, развитием и разрушением медленно движущихся областей высокого давления (антициклонов) и относительно быстро перемещающихся огромных вихрей (циклонов), в которых господствует пониженное давление.

Именно распределение атмосферного давления по земной поверхности обусловливает движение воздушных масс и атмосферных фронтов, определяет направление и скорость ветра. По этой причине движение атмосферных фронтов сопровождается перепадами атмосферного давления.

Очень быстрые и высокоамплитудные квазипериодические узколокальные перепады давления наблюдаются при ветреной погоде. Как показывают исследования, частота и амплитуда таких узколокальных барических вариаций тоже является важным экологическим фактором, влияющим на состояние человека.

ИНФРАЗВУК - не слышимые человеческим ухом акустические волны крайне низкой частоты (менее 16 Гц). При больших амплитудах инфразвук ощущается как боль в ухе. Инфразвук генерируется в различных геофизических процессах. Естественно, одним из основных генераторов природного инфразвука являются атмосферные процессы, связанные в основном с турбулентным движением воздушных масс и слоев.

Инфразвук формируется в штормовых зонах и движется впереди атмосферного фронта. Во время сильных порывов ветра уровень инфразвуковых колебаний (частоты 0,1 герца) достигает на верхних этажах 140 децибел, то есть даже несколько превышает порог болевого ощущения уха в диапазоне слышимых частот. Один из важных факторов - рельеф местности, поэтому в разных регионах интенсивность инфразвука метеорологической природы будет разной.

Его интенсивность будет гораздо сильнее в горной и предгорной местности. Поскольку инфразвук слабо поглощается, он распространяется на большие расстояния и может служить предвестником изменений погоды. Инфразвук способен проходить без заметного ослабления через стекла окон и даже сквозь стены.

ВЕТЕР - это поток воздуха со скоростью выше 0,6 м/с. Причиной воздушных потоков является неравномерное распределение атмосферного давления. Потоки направлены от областей с высоким давлением к областям низкого давления. Вследствие непрерывного изменения давления во времени и пространстве скорость и направление ветра постоянно меняются.

В метеорологии важными параметрами являются направление ветра и его скорость. Сильные ветры кратковременно достигают скорости более 20 м/с (шквал, ураган, смерч). В тропических циклонах скорость ветра может достигать 100 м/с. Наиболее сильные узколокальные перепады скорости ветра (и соответственно давления) наблюдается в регионах со сложным ландшафтом, особенно в горных областях и на побережьях морей и океанов.

Облачность можно определить, как степень покрытия небесного свода облаками в определенном регионе и в определенный момент или в среднем за некоторый промежуток времени, которая оценивается по 10-балльной шкале или в процентах покрытия. Облачность - один из важных факторов, определяющих погоду и климат.

Облачность существенно влияет на количество солнечной радиации, которая достигает поверхности земли, влияя тем самым на температурный режим, влажность и другие погодно-климатические параметры. Благодаря экранирующему эффекту она препятствует как охлаждению поверхности Земли за счёт собственного теплового излучения, так и её нагреву излучением Солнца, т. е. зимой и ночью облачность препятствует понижению температуры земной поверхности и приземного слоя воздуха, летом и днем - ослабляет нагревание земной поверхности солнечными лучами, смягчая климат внутри материков.

Солнечная радиация в широком понимании это электромагнитное и корпускулярное излучение Солнца, спектр которого очень широк. Однако на поверхности земли максимум потока этого излучения приходится на видимую часть спектра.

При этом на человека в оказывает влияние не только этот диапазон, но также и ультрафиолетовое и инфракрасное излучение. Каждый из указанных диапазонов солнечного света оказывает свое влияние на погодную ситуацию и на биологические процессы. Поток солнечного света и отдельных его спектральных диапазонов сильно зависит от облачности, наличия в атмосфере аэрозолей, озона, пыли и ряда других факторов.

АТМОСФЕРНЫЕ ОСАДКИ - это вода в жидком или твердом состоянии (т.е. дождь, морось, снег, крупа, град), выпадающая из облаков или осаждающаяся из воздуха на земную поверхность и различные предметы (роса, иней, изморозь, гололед).

Различают обложные осадки, связанные преимущественно с теплыми фронтами и ливневые осадки, связанные с холодными фронтами. Осадки измеряются толщиной слоя выпавшей воды в мм. В среднем на земном шаре выпадает около 1000 мм осадков в год, а в пустынях и в высоких широтах - менее 250 мм в год. Атмосферные осадки часто сопровождаются грозами.

ГРОЗА - это такое атмосферное явление, при котором внутри облаков или между облаком и земной поверхностью возникают мощные электрические разряды - молнии, сопровождаемые сильным акустическим шумом - громом. Как правило, грозовые разряды происходят в мощных кучево-дождевых облаках и связаны с ливневым дождем, градом и шквальным усилением ветра.

Одновременно на Земле действует около полутора тысяч гроз, средняя интенсивность разрядов оценивается порядка 45 молний в секунду. По поверхности планеты грозы распределяются неравномерно. Максимум грозовой активности приходится на Центральную Африку. В годовом и суточном цикле максимум гроз приходится на лето и дневные послеполуденные часы. Минимум зарегистрированных гроз приходится на время перед восходом солнца. На грозы влияют также географические особенности местности.

Как уже говорилось выше, погода - это очень сложный феномен. Поэтому помимо основных факторов, рассмотренных выше, на живые организмы, в том числе и человека, воздействуют и другие факторы, связанные с погодой, но на которые обращают меньше (или вообще не обращают) внимания, но которые влияют на биологические процессы. Что же это за факторы? Так, например, погода сопровождается различными электрическими и электромагнитными явлениями, которые получили обобщенное название атмосферного электричества.

Электрическое поле атмосферы является важным компонентом атмосферного электричества является, которое физически представляет собой квазистатическое электрическое поле, создаваемое объемными зарядами в разных слоях атмосферы и собственным зарядом Земли.

При этом, в ясную погоду Земля отрицательно заряжена по отношению к атмосфере, а напряженность электрического поля составляет порядка 100 В/м (при разности потенциалов между ионосферой и поверхностью земли порядка 200-300 кВ). Напряженность и потенциал такого геоэлектрического поля зависит от разных причин, но в главной степени от электрической проводимости атмосферного воздуха, которая во многом определяется метеорологической обстановкой, т.е. влажностью, облачностью, осадками, ветрами, метелями, ионизацией атмосферы и т.д..

Электропроводность атмосферы сильно увеличивается в период гроз, тогда как при низкой влажности, при наличии пыли, тумана и облаков электропроводность уменьшается, что приводит к увеличению электрического потенциала. Кроме того, для среднего уровня электрического потенциала характерен суточный и годовой ход, амплитуда которого 20% и 30% от среднего уровня соответственно.

При прохождении облаков вследствие протекания в них процессов электризации регистрируются резкие перепады электрического потенциала вплоть до изменения направления вектора электрического поля. В некоторых случаях при грозах, сильных ветрах и пылевых бурях напряженность электрического напряженность электрического поля может достигать 1000 В/м и более.

Даже в условиях хорошей погоды электрическое поле немного пульсирует вследствие активности мировых грозовых центров, а также турбулентного движения воздушных масс, содержащих заряженные частицы. Таким образом, параметры электрического поля атмосферы постоянно и существенно варьируют во времени. При этом в вариациях электрического поля атмосферы проявляются и воздействия космической погоды на Землю.

АЭРИОНЫ. В атмосферном воздухе всегда происходит ионизация молекул воздуха, что определяет электрическую проводимость атмосферы. Вопрос генерации аэроионов также традиционно относят к проблеме атмосферного электричества. Образующиеся ионы получили название аэроионов. Если ионизированная молекула осела на частице жидкости или пылинке, то такой ион называется тяжелым.

Ионы воздуха могут обладать двумя типами зарядов - положительным и отрицательным. В воздухе в лесу или горах число легких аэроионов обеих полярностей в солнечный день составляет до 800 - 1000 в 1 см3, а в некоторых местах, славящихся известными курортами, их число достигает нескольких тысяч. Для концентрации аэроионов характерен суточный и годовой ход. В нижних слоях атмосферы ионизаторами воздуха являются природные радиоактивные вещества, в верхних - солнечные и космические лучи.

Наличие электрического поля между атмосферой и поверхностью Земли обеспечивает генерацию отрицательных аэроионов на кончиках листьев деревьев, кустарников и трав, особенно эффективно процесс ионизации идет на хвойных деревьях. Существуют также, местные ионизаторы, связанные с погодой. Это грозы, пылевые и снежные бури.

Количество аэроионов и их баланс (соотношение отрицательно и положительно заряженных ионов) сильно зависит от температуры и влажности воздушных масс, а также от географических условий, в которых эти воздушные массы формировались. Так, например, сухой горячий воздух, приходящий в Европу из Африки или Ближнего Востока, содержит очень мало отрицательных аэроионов, т.е. погода в данном случае выступает в качестве одного из основных факторов, регулирующих данный экологический параметр.

С другой стороны во влажном воздухе в лесной зоне при ясной погоде активно образуются отрицательные аэроионы. Таким образом, в результате всех этих процессов, том числе связанных с метеодинамикой, в окружающей нас среде устанавливается та или иная концентрация аэроионов, представленных, главным образом, отрицательно заряженными молекулами кислорода (О2-) и положительно заряженными молекулами углекислого газа (СО2+) с их водяными (гидратными) оболочками.

Как показывают многочисленные исследования, концентрация аэроионов и их соотношение также является важным экологическим фактором, влияющим на биологические процессы и самочувствие организма человека.

Электромагнитные поля диапазона низких и крайне низких частот, генерируемые в атмосфере в основном связывают с молниевыми разрядами. Электромагнитное излучение грозовых разрядов, которое получило название атмосфериков, может быть зарегистрировано в очень широком диапазоне частот. Однако дальние атмосферики - импульсы, генерируемые молниями в мировых очагах грозовой активности, наблюдаются только на низких частотах.

Дело в том, что высокочастотные электромагнитные колебания быстро затухают с расстоянием, а низкочастотные порядка от нескольких килогерц до десятка килогерц распространяются на очень большие расстояния - до десятков тысяч километров. Частота следования импульсов подвержена суточным, годовым и многолетним вариациям.

Изменение синоптической ситуации в регионе практически всегда сопровождается изменением природного электромагнитного фона. Изменяется частота и амплитуда импульсов. Например, в самом простейшем случае приближение к пункту наблюдения холодного атмосферного фронта в летний период будет непременно сопровождаться увеличением частоты следования таких импульсов.

Однако увеличение (или уменьшение) частоты следования импульсов в полосе нескольких килогерц далеко не единственный признак приближения атмосферного фронта. Электромагнитный фон изменяется также в диапазоне крайне низких частот (10-3-300 Гц). Наиболее сильные изменения наблюдается на резонансной частоте ионосферного волновода 8 Гц и его более высокочастотных гармоник. Это связано с тем, что крупномасштабные метеопроцессы (например, циклоны и антициклоны) оказывают локальное воздействие на верхний слой атмосферы - ионосферу.

В результате этого воздействия изменения природного электромагнитного фона могут быть зарегистрированы на больших расстояниях от источника возмущений. Кроме того, при приближении, например, циклона могут регистрироваться различные возмущения электромагнитного фона, в частности циклоны могут дополнительно «шуметь» в диапазоне 1-80 Гц, могут наблюдаться периодические и апериодические колебания с периодами от нескольких до 10- 20 и более минут.

Генераторами таких колебаний в диапазоне периодов минуты-часы являются так называемые гравитационные волны (поперечные колебания больших воздушных масс), возникающие на границах фронтов. Следует отметить, что диапазон таких колебаний достаточно широкий. Поэтому получается, что электромагнитные возмущения, связанные с метеорологическими процессами, на частотах от нескольких герц до десятка килогерц модулированы периодами от нескольких минут до нескольких часов.

Считается, что именно такие изменения электромагнитного фона в широком диапазоне частот являются главным «сигналом», который позволяет живым организмам предчувствовать изменения погоды за несколько часов, а порой и суток, когда другие физические параметры среды обитания (атмосферное давление, температура, влажность и др.) еще не изменяются.

Озон (О3) генерируется в результате взаимодействия ультрафиолетового излучения Солнца с атмосферой. Процесс образования озона в атмосфере это многостадийный фотохимический процесс. Здесь принимают участие не только молекулы кислорода, но азота. Образуя озоносферу, нижняя граница которой находится на высоте 10-15 км, а верхняя - до 50 км, озон защищает все живое на планете от губительного действия ультрафиолетовых лучей.

Максимум концентрации озона в озоносфере расположен на высоте 20-25 км. Здесь озон образует особый слой, получивший название озонового слоя, толщина которого составляет всего несколько миллиметров. Озон также содержится, хотя и в значительно меньшем количестве, и в нижних слоях атмосферы. Основными генераторами озона здесь выступают все те же ультрафиолетовые лучи, которые достигают поверхности земли, а также грозовые разряды.

Концентрация этого соединения в приземном воздухе зависит от времени суток и времени года. Важными параметрами, которые регулируют концентрацию этого соединения, является облачность, влажность воздуха, концентрация аэрозолей. Генерация озона резко возрастает в условиях антропогенного загрязнения воздуха окислами азота и другими соединениями, что особенно характерно для крупных городов с неблагоприятной экологической обстановкой.

Следует отметить, что озон воздействует на живые организмы непосредственно, как высокореактивное вещество, так и опосредованно через регуляцию потока ультрафиолетового излучения Солнца.

Рассмотренные выше факторы погоды традиционно относят к абиотическим факторам (факторам небиологического происхождения). В современной экологии и экологической биофизике выделяют и так называемые биотические факторы, природа которых связана с жизнедеятельностью живых организмов.

БИОТИЧЕСКИЕ ФАКТОРЫ . В современной метеорологии на эту группу факторов редко обращают внимания. Это и понятно, потому что биологические процессы не оказывают непосредственного влияния на погодную ситуацию и не являются предметом рассмотрения метеорологии. Вероятно, именно по этой причине данный вопрос недостаточно изучен.

Хотя необходимо отметить, что в настоящее время имеются достоверные данные о том, что бактерии, находящиеся в воздухе, могут быть центрами образования частичек аэрозолей и тем самым влиять на облакообразование. Тем не менее, рассматривая все возможные каналы влияния погоды на человека, мы должны обратить внимание и на другие возможные варианты биотического влияния.

Рассматривая такие важные метеопараметры, как температура и влажность атмосферного воздуха, следует всегда помнить, что они являются ключевыми факторами для жизнедеятельности микроорганизмов (бактерий, простеших, микроскопических грибов и водорослей), повсеместно обитающих в воздухе, почве, в близлежащих водоемах и прочих местах. В каждом регионе планеты микрофлора имеет свои особенности.

Активно размножаясь в условиях комфортной для них погоды, они активно взаимодействуют с другими живыми организмами, в том числе и с организмом человека. При этом в разные сезоны года, при разной погоде в сообществах микроорганизмов могут доминировать те или иные виды, в том числе и те, которые могут провоцировать у человека различные заболевания или их обострение, а также разнообразные аллергические реакции.

В результате такого воздействия у людей наблюдаются периодические сезонные ухудшения самочувствия, которые коррелируют с определенными погодными условиями. Причину таких расстройств, как правило, сложно диагностировать, а поэтому врачам трудно назначить пациентам конкретное лечение.

Однако воздействие погоды не ограничивается только ее влиянием на местную микрофлору. Огромные воздушные массы, перемещающиеся по поверхности Земли, содержат микрофлору того региона, где они формировались. Такая микрофлора, не характерная для данной местности, тоже может оказывать влияние на человека и таким образом являться одним из биотических факторов погоды.

Есть еще один аспект этой проблемы. Как известно, перенос пыльцы растений осуществляется ветром. При этом ультрафиолетовое излучение, поток которого повышен в ясную солнечную погоду, повышает ее способность вызывать аллергические реакции. Поэтому в определенные сезоны года (как правило, весенне-летние периоды) солнечная ветреная погода, которая является относительно комфортной для большинства людей, может оказаться неблагоприятной для аллергиков и астматиков.

Подводя итог, можно уверено сказать, что воздействие погоды на организм человека это реально многофакторное воздействие, характер которого сложным образом меняется во времени. В таком сложном и, на первый взгляд, хаотическом и непрогнозируемом воздействии можно обнаружить некоторые общие закономерности и уловить определенные погодные паттерны, важные с медико-биологической точки зрения.

Изучение воздействия на человека каждого из факторов в отдельности, а также определенных паттернов этих факторов, позволяет понять, как же организм человека реагирует на изменения погоды и какие факторы являются причиной тех или иных функциональных изменений. Следует отметить, что несмотря на кажущуюся простоту проблемы, биометеорологические явления и их медицинские аспекты все еще далеки от нашего всестороннего понимания. Попробуем рассмотреть в общих чертах вопрос о том, а что же известно в настоящее время о реакции организма человека на изменения метеоситуации.

3. Как реагирует человек на погоду?

Для лучшего понимания рассматриваемой нами проблемы следует кратко остановиться на вопросе о том, как вообще человеческий организм реагирует на воздействия. Человек являются частью биосферы и в течение его жизни на него воздействует огромное количество факторов физической, химической и биологической природы.

При этом, если перечень физических факторов относительно небольшой, то химические факторы - это громадный спектр веществ и химических условий, с которыми сталкивается организм человека. Еще более разнообразными являются биологический факторы. Как известно, все живые системы к таким факторам в той или иной степени могут приспосабливаться (адаптироваться). Адаптации являются одним из главных признаков живых организмов.

Теоретически возможны два крайних варианта стратегии адаптивного ответа живого организма на воздействия. Первая стратегия заключается в том, что на каждое отдельное воздействие организм отвечает определенной специфичной реакцией. Вторая стратегия - общий неспецифический генерализированный ответ на разнообразные воздействия.

Необходимость формирования тысяч и десятков тысяч специфических реакций на разные по природе воздействия является ключевым моментом первой стратегии. Количество таких реакций становится бесконечно большим при условии, что на организм одновременно действуют десятки, сотни и тысячи факторов. Возможно ли такое? Наблюдаем ли мы реал но такое разнообразие?

Даже поверхностное рассмотрение этого вопроса говорит нам о том, что нигде в биологическом мире не обнаруживаются такие узкоспециализированные ответные реакции. Значит ли это, что все живые организмы отвечают на разнообразные воздействия сходным, т.е. путем формирования неспецифического адаптационного ответа?

Изучение этого вопроса показывает, что, в самом деле, живой организм использует обе эти стратегии, но при сильном доминировании последней. Специфичный ответ организма является все же достаточно относительным, он развивается в организме на крайне ограниченное количество факторов и в рамках уже готовых, как правило, генетически детерминированных, адаптационных программ.

При этом, такой ответ всегда развивается на фоне мощной общей неспецифической адаптационной реакции организма. Такую неспецифическую реакцию организма практически каждый из нас многократно ощущал. Наиболее известна и относительно хорошо изучена крайняя форма такой неспецифической реакции, получившая название стресса. Проблема стресса является многосторонней.

С одной стороны она является предметом научных медико-биологических исследований. С другой стороны, эта проблема важна и для психологов, социологов, экономистов и других представителей гуманитарных наук. О стрессе написано очень много. В нашем случае мы будем рассматривать в основном медико-биологические вопросы.

В настоящее время считается общепризнанным, что стресс - это неспецифический адаптационный ответ организма на сильный фактор (раздражитель). Но что же такое сильный фактор? Как можно измерить и сопоставить силу разных фактора, если их природа совершенно отличается? Где границы между слабыми, умеренными и сильными воздействиями на организм?

Эти и другие вопросы часто встречаются в научных дискуссиях, однако, это совсем не простые вопросы и ясного и однозначного ответа на большинство из них все еще нет! Дело в том, что сила воздействия на организм является относительным параметром.

Характер ответа одного и того же организма на действие конкретного фактора определенной интенсивности (под интенсивностью здесь понимается конкретные физические или химические параметры воздействия, которые могут быть надежно и с высокой точностью измерены с помощью соответствующих приборов, например, давление, температура, сила тока, напряженность поля, концентрация вещества и др.) может быть разным в зависимости от его исходного физиологического состояния. Даже в обычных нормальных условиях физиологическое состояние постоянно меняется во времени.

Во-первых, такие изменения в первую очередь связаны с главным для живых систем геофизическим циклом - земными сутками. Все живое адаптировано к суточной динамике параметров внешней среды. Наш организм иногда сравнивают с часовым механизмом, который постоянно синхронизируется внешними геофизическими воздействиями.

Вопрос 1. От чего зависит распределение тепла по поверхности Земли?

Распределение температуры воздуха над поверхностью Земли зависит от следующих четырех основных факторов: 1) широты, 2) высоты поверхности суши, 3) типа поверхности, в особенности от расположения суши и моря, 4) переноса тепла ветрами и течениями.

Вопрос 2. В каких единицах измеряется температура?

В метеорологии и в быту в качестве единицы измерения температуры используется шкала Цельсия или градусы Цельсия.

Вопрос 3. Как называется прибор для измерения температуры?

Термометр - прибор для измерения температуры воздуха.

Вопрос 4. Как изменяется температура воздуха в течение суток, в течение года?

Изменение температуры зависит от вращения Земли вокруг оси и соответственно от изменения количества солнечного тепла. Поэтому температура воздуха повышается или понижается в зависимости от расположения Солнца на небе. Изменение температуры воздуха в течение года зависит от положения Земли на орбите при вращении вокруг Солнца. Летом земная поверхность хорошо нагревается из-за прямого падения солнечных лучей.

Вопрос 5. При каких условиях в конкретной точке на поверхности Земли температура воздуха будет оставаться всегда постоянной?

Если Земля не будет вращаться вокруг солнца и своей оси и не будет переноса воздуха ветрами.

Вопрос 6. По какой закономерности меняется температура воздуха с высотой?

При подъёме над поверхностью Земли температура воздуха в тропосфере понижается на 6 С на каждом километре подъёма.

Вопрос 7. Какая существует связь между температурой воздуха и географической широтой места?

Количество света и тепла, получаемое земной поверхностью, постепенно убывает в направлении от экватора к полюсам из-за изменения угла падения солнечных лучей.

Вопрос 8. Как и почему меняется температура воздуха в течение суток?

Солнце встаёт на востоке, поднимается всё выше и выше, а затем начинает опускаться, пока не зайдёт за горизонт до следующего утра. Суточное вращение Земли приводит к тому, что угол падения солнечных лучей на поверхность Земли меняется. А значит, меняется и уровень нагрева этой поверхности. В свою очередь, и воздух, который нагревается от поверхности Земли, получает в течение дня разное количество тепла. А ночью количество тепла, получаемое атмосферой, ещё меньше. Вот в чём причина суточной изменчивости. В течение суток температура воздуха повышается с рассвета до двух часов дня, а потом начинает понижаться и достигает минимума за час до рассвета.

Вопрос 9. Что такое амплитуда температур?

Разность самой высокой и самой низкой температуры воздуха за какой-либо промежуток времени называется амплитудой температур.

Вопрос 11. Почему самая высокая температура наблюдается в 14 ч, а самая низкая - в «предрассветный час»?

Потому что в 14 часов Солнце максимально нагревает землю, а в предрассветный час Солнце еще не взошло, а за ночь температура все время опускалась.

Вопрос 12. Всегда ли можно ограничиться знаниями только о средних значениях температуры?

Нет, так как в определенных ситуациях необходимо знать точную температуру.

Вопрос 13. Для каких широт и почему характерны самые низкие средние значения температуры воздуха?

Для полярных широт, поскольку солнечные лучи доходят до поверхности под наименьшим углом.

Вопрос 14. Для каких широт и почему характерны самые высокие средние значения температуры воздуха?

Самые высокие средние значения температуры воздуха характерны для тропиков и экватора, так как там самый большой угол падения солнечных лучей.

Вопрос 15. Почему температура воздуха с высотой уменьшается?

Потому, что воздух прогревается от поверхности Земли, когда она имеет плюсовую температуру и получается чем выше воздушный слой, тем меньше он прогревается.

Вопрос 16. Как вы думаете, какой месяц года отличается минимальными средними температурами воздуха в Северном полушарии? В Южном полушарии?

Январь в среднем, самый холодный месяц года на большей части Северного полушария Земли, и самый теплый месяц года на большей части Южного полушария. Июнь в среднем, самый холодный месяц года на большей части Южного полушария.

Вопрос 17. На какой из перечисленных параллелей высота полуденного солнца будет наибольшей: 20° с. ш., 50° ю. ш., 80 с. ш.?

Вопрос 18. Определите температуру воздуха на высоте 3 км, если у поверхности Земли она составляет +24 °С?

tн=24-6,5*3=4,5 ºС

Вопрос 19. Рассчитайте среднее значение температуры по данным, представленным в таблице.

(5+0+3+4+7+10+5) : 6 = 4,86; (-3 + -1) : 2 = -2; 4,86 - 2 = 2,86

Ответ: средняя температура = 2,86 градусов.

Вопрос 20. Используя приведённые в задании 2 табличные данные, определите амплитуду температур за указанный период.

Амплитуда температур за указанный период составит 13 градусов.

Ежеминутно Солнце обрушивает на нашу планету гигантское количество света и тепла. Почему же температура воздуха не всегда и не везде одинакова?

Как нагревается воздух?

Солнечные лучи проходят через воздух атмосферы, почти не нагревая его. Основное тепло воздух получает от нагретой солнечными лучами земной поверхности. Поэтому температура воздуха в тропосфере понижается на 0,6 °С при подъёме на каждые 100 метров высоты.

Земная поверхность и воздух над ней нагреваются солнцем неравномерно. Это зависит от угла падения солнечных лучей. Чем больше угол падения солнечных лучей, тем выше температура воздуха. Поэтому над полюсами воздух холоднее, чем над экватором. Перепады температур на Земле очень велики: от +58,1 °С в до -89,2 °С в .

Нагрев поверхности, а значит, и температура воздуха над ней зависят также от способности поверхности поглощать тепло и отражать солнечные лучи.

Изменение температуры воздуха

Температура воздуха на одной и той же широте не постоянна. Она изменяется в течение суток и по сезонам года вслед за изменением угла падения солнечных лучей. Суточные изменения наиболее отчётливы при ясной, безоблачной погоде. Сезонные различия наиболее значительны в умеренных поясах освещённости.

Годовой ход температуры воздуха характеризуется средними месячными температурами. В странах Северного полушария самая высокая среднемесячная температура обычно бывает в июле, самая низкая - в январе.

В горах температура воздуха падает с высотой. Поэтому, чем выше горы, тем температура на вершинах ниже.

Температура изменяется также и в течение суток. На любой широте при ясной погоде летом самая высокая температура бывает в 14 часов, а самая низкая - перед восходом солнца. Разница между самыми высокими (максимальными) и самыми низкими (минимальными) температурами за какой-либо отрезок времени называется амплитудой температур. Обычно определяют суточную и годовую амплитуду.

На картах точки с равными температурами соединяют линиями - изотермами. Как правило, показывают изотермы средних температур января и июля.

Парниковый эффект

Наблюдения показали, что начиная с 1860 года средняя температура у поверхности Земли поднялась на 0,6 °С и продолжает повышаться. Потепление связывают с явлением под названием парниковый эффект. Его главный виновник - углекислый газ, который накапливается в атмосфере в результате сжигания топлива. Он плохо пропускает тепло от нагретой земной поверхности в атмосферу, поэтому в приземных слоях тропосферы повышается температура. Если содержание углекислого газа в атмосфере будет расти и дальше, Землю ожидает очень сильное потепление.