Большинство рецепторов холода и тепла расположены в верхних слоях кожи, они непосредственно подвергаются воздействию окружающей среды или предметов. Если температура воздуха падает до 20-25 градусов, рецепторы холода стимулируются максимально. При повышении температуры до 40 градусов, максимально активируются тепловые рецепторы. А в головном и спинном мозге существуют очень чувствительные рецепторы, которые следят за температурой внутри тела.

Может ли что-то еще влиять на рецепторы кожи?

Это могут быть некоторые ингредиенты пищевых продуктов . Например, перец чили активирует тепловые рецепторы. Его жгучесть воспринимается рецепторами, как тепло. В противоположность ему, ментол активизирует холодовые рецепторы, поэтому масло мяты перечной обладает освежающим эффектом.

Какая температура комфортна для человека?

Это зависит от того, насколько хорошо одет человек , и сколько он двигается . Легко одетому человеку, при сидении приятна температура в 29-32 градуса по Цельсию; при ходьбе это 26 градусов; при подъеме по склону - 22 градуса. Для человека в теплой одежде эти значения падают: для долгого сидения идеально подходит 21 градус; для пеших прогулок - 13 градусов и для подъема – 4 градуса.

Когда люди начинают чувствовать холод?

Есть несколько причин : во-первых, конечно, когда падает температура окружающего воздуха; во-вторых, в ответ на поднимающуюся температуру тела при простуде; в-третьих, если происходит централизация кровообращения, например, в ответ на страх, она вызывает чувство холода; в-четвертых, при соприкосновении с холодным предметом.

Что такое централизация кровообращения?

Это защитная реакция организма. При любых обстоятельствах жизненно важные органы, такие как сердце, легкие и мозг, хорошо снабжаются кровью. Таким образом, организм ограничивает приток крови к периферии. Ноги и руки могут замерзнуть , в то время как тело останется теплым. При возникновении чувства страха разумная централизация направляет больше крови к основным органам, что и вызывает чувство холода . Похожий процесс возникает при ранениях с кровопотерей. Кровь отливает от поверхности кожи, кожа бледнеет, так как защищаются центральные жизненно важные органы. Но даже в холода кровь распределяется таким образом, чтобы температура тела не падала.

Можно ли тренировать переносимость холода?

С помощью упражнений можно тренировать сосудистую систему , которая регулирует кровообращение. Хороши для этой цели контрастные ванны , горячие и холодные души или сауны. Чем лучше регулирование потока крови, тем лучше кожа воспринимает перемены температуры. Кроме того, при низких температурах активируется бурая жировая ткань. Она имеет особую способность генерировать тепло . Но у взрослых ее очень немного. У младенцев же она играет важную роль, так как они быстрее мерзнут. В отличие от белого жира, эта ткань не способствует ожирению.

Какую помощь можно оказать при переохлаждении?

Человек с переохлаждением организма нуждается в особой медицинской помощи : просто согревать его у теплоносителей – может стать опасным для жизни, потому что приведет к остановке сердца. Тепло должно поступать внутрь в виде супов или горячих напитков. Кроме того, можно обернуть его во что-то теплое, чтобы свести к минимуму потери тепла. Если человек находится без сознания , можно только срочно обратиться к врачам.

Может ли помочь алкоголь в холод?

Внимание , алкоголь может быть опасен по двум причинам: во-первых, он расширяет кровеносные сосуды, в результате чего тело легче остывает. Во-вторых, алкоголь способствует неадекватной оценк е холода. Именно таким образом многие алкоголики замерзают зимой на скамейках парков.

Известно, что постоянство температуры человеческого тела – основа его существования. Экстремально низкие (как и экстремально высокие) температуры воздуха понятие относительное. Они характерны для определённых территорий и представляют значительные отклонения от нормы – обычных средних температур данной местности. Температура воздуха нередко в зимний период на территории может опускаться ниже 10–15°С относительно нормы, при которой организм находится в физиологическом комфорте. Физиологический комфорт человеческого организма зависит от климата (температуры воздуха, его влажности, скорости ветра). Среднее значение зоны комфорта составляет 21–24°С, нижний предел: –18 °С, верхний: + 27 °С.

Экстремальные температуры воздуха уста­навливаются при зимнем антициклоне – области повышенного давления воздуха с максимальным давлением в центре. В субтропиках экстремальные температуры воздуха возможны также при вторжении масс холодно­го воздуха из более высоких широт.

Самый холодный континент – Антарктида. Россия также держит мировой рекорд по сезонным колебаниям температуры. В 1933 г. в Оймяконе (республика Соха) одном из так называемых полюсов холода, была официально зарегистрированная самая низкая температура за пределами Арктики: – 68° С., а в 1900 г. – в г. Томске: –55°С. Сибирь традиционно считается местом каторги и ссылки, непригодным для нормальной человеческой жизни. Сильные морозы бывают здесь по два-три раза каждое столетие. Чем восточнее, тем суровее зима. Причина – восточносибирский антициклон, т.е., обширная область высокого давления, создаваемая приземным слоем холодного, сухого и тяжёлого арктического воздуха. В 2006 г. холодный фронт начал движение на запад в первой половине января, когда в г. Новосибирске температура всего за 9 часов упала с –5 до –31° С. К ночи 11 января в окрестностях Омска похолодало до –47° С. На 1700 км западнее, в Москву, тоже в январе 2006 г. пришли морозы. Среднеянварский минимум здесь около –16° С, но проходя над столицей России, холодный фронт опустил температуру до рекордных –37° С. Причём, такие морозы стояли почти неделю. За эту неделю сильных морозов число жертв гипотермии в Москве перевалило за сотню. Далее холодный фронт передвинулся в Белоруссию, Украину, Румынию (ниже –25° С), Чехию (ниже –30°С). Сильнее всего пострадала Украина: переохлаждение унесло не менее 130 жизней, в больницы поступило более 500 пациентов с гипотермией и обмораживанием. На юге России ночные заморозки тяжело ударили по чайным плантациям и погубили множество пальм на черноморских курортах. В крымском военно-морском порту Севастополь впервые за 60 лет замёрзло море. Однако самые сильные морозы в этом же году в первые февральские дни были отмечены в Бурятии, в Магадане, где ночные температуры упали до –60°С. Местные телестудии сообщали о множестве пожаров, вызванных перегрузкой проводки из-за массового включения электронагревателей. Вышла из строя одна из главных высоковольтных линий.

Морозы парализуют жизнь городов, губительно воздействуют на посевы, увеличивают вероят­ность технических аварий (при температуре ниже –30°С су­щественно увеличивается ломкость деталей машин).

Экстре­мальные вторжения холодных масс, сопровождающиеся обычно снегопадами, могут быть сравнительно кратковре­менными (немногие дни), но они губительны для сельскохо­зяйственных культур в субтропическом поясе, а в весеннее время и в южной части умеренного климатического пояса. Кроме того, они затрудняют жизнь городов, ра­боту коммуникаций и т.д.

Явление понижения температуры воздуха ниже 0°С вечером и ночью после дня с положительными температура­ми называется заморозками. В Европейской части России за­морозки случаются обычно весной или осенью тогда, когда вторгаются холодные воздушные массы или приходит анти­циклон, при котором интенсивное ночное тепловое излучение от земной поверхности охлаждает почву, растительный покров и воздух. Заморозки причиняют очень большой ущерб сельскому хозяйству, особенно в районах низин, где может застаиваться холодный воздух. Для борьбы с заморозками используют костры, образующие дым, который прикрывает земную поверхность и защищает ее от охлаждения.

Экстремальная жара в любом климатическом поясе уста­навливается при летнем антициклоне. Абсолютный максимум температуры – максимальная температура воздуха, зарегистрированная в данной точке, стране или на Земле в целом за всю историю метеорологических наблюдений. Так, для Москвы это значение составляет 38,2 °C (29 июля 2010), предыдущий рекорд был отмечен 7 августа 1920, составлял 36,8 °C. Для земного шара 57,8 °C (Ливийская пустыня).

В августе 2003 г. в Париже температура воздуха достигала +41°С. В Испании термометр показывал температуру местами более +45°С. Асфальт налипал на шины, пластиковые подошвы плавились. Аномальный зной принесло во Францию изменение циркуляции атмосферы над Северной Атлантикой. Во время «волны зноя» над городом стоял фотохимический смог. При такой температуре тело человека охлаждается, выделяя пот и перекачивая кровь ближе к поверхности кожи. Если температура и влажность воздуха остаются долго (с 1 по 20 августа) аномально высокими, то наступает перегревание тела (гипертермия). Так, по данным института здравоохранения и медицинских исследований Франции, небывалая августовская жара 2003 г. привела к смерти 17 802 человека. Особенно пострадала Португалия, где огонь уничтожил 40 % лесов, унёс жизни 18 человек и разорил огромное количество ферм. Зерновые выгорели, фрукты осыпались с вянущих деревьев, скот беспокойно топтался на пожухлых пастбищах, миллионы птиц гибли. Уровень воды в Дунае достиг рекордно низкой отметки, и она стала дефицитом для охлаждения реакторов атомных электростанций.

К концу августа на смену пришёл «волны зноя» пришёл прохладный северный воздух. Столкновение атмосферных фронтов привело к сильнейшим грозам и граду размером с перепелиное яйцо. Молнии подожгли сухие деревья, но через считанные минуты огонь залило долгожданным ливнем.

Лето 2010 года на европейской части России оказалось самым тёплым за 1000 лет. Больше 2 месяцев почти ежедневно было на 7 градусов выше среднестатистических норм. Такие температуры (38,2 °C), в которых вынуждены выживать россияне, характерны для Сахары. Россия потеряла около 10 млн га зерновых, более 120 тыс. га леса, а смертность во многих регионах возросла вдвое. 17 регионов России были охвачены пожарами. Погибли 50 человек, без крова остались свыше 3,5 тыс. человек. Ущерб оценивается в миллиарды рублей. Невыносимо жарко также было в Японии, Канаде, США, Западной Европе. В Пакистане произошло самое сильное за последние 80 лет наводнение. Большинство метеорологов уверены, что эти явления на глобальном уровне представляют собой звенья одной цепи. По мнению заместителя директора Гидрометцентра – над Россией завис так называемый блокирующий антициклон, который не давал проходу более холодному и влажному воздуху Атлантики. Почему так произошло, у учёных ответа нет, «такие изменения являются частью естественной изменчивости атмосферы». Согласно прогнозам Британской метеослужбы, такая жара будет повторяться через каждые два – три года. Все говорят о постепенном нагревании нашей планеты, учащении природных аномалий, включая «волны летнего зноя».

Жара ведет к иссуше­нию почвы, росту пожароопасности в лесах, степях, на торфяниках, к обмелению судоходных рек и к другим нежелательным последствиям на территориях протяженностью многие сот­ни километров.

Значительный недостаток осадков в течение длительного времени весной или летом при повышенной температуре воз­духа называется засухой , в результате чего запасы влаги в почве сильно уменьшаются, растения плохо развиваются, а урожай может погибнуть полностью.

Засуха – частое явление в тропических широтах, полупус­тынных и особенно степных зонах, где находится основная площадь пахотных земель, весной и летом вследствие длитель­ного (до 2 месяцев) господства антициклонной погоды.

Засухи возникают тогда, когда в атмосфере долгое время сохраняется высокое давление воздуха, т. е. стоит антици­клон. Нисходящие потоки в атмосфере препятствуют возник­новению дождей, а ясная погода приводит к нагреванию и иссушению воздуха и почв.

Засухи отрицательно сказывается для сельского и лесного хозяйства, бытового и промышленного водоснабжения, судо­ходства и работы ГЭС. Они могут быть оценены, соответствен­но, различными геофизическими показателями – от дефици­та осадков (по величине, продолжительности, распростра­нению) до сложных коэффициентов, включающих величины отклонений от нормы температуры воздуха, осадков, влагозапасов в почве, а также экономическими показателями не­добора урожая, потерь производства гидроэлектроэнергии и т. п. Засухи создаются отклонением рисунка и интенсивно­сти атмосферной циркуляции от нормы по причинам, связан­ным с колебаниями солнечной активности и с автоколеба­ниями в системе «океан-атмосфера», особенно в энергоак­тивных зонах (Эль-Ниньо и других). Как правило, сильные засухи на одних территориях сопровождаются повышением осадков на других.

Засуха называется также суховеем. Суховей – жаркий или очень теплый ветер, отмечающийся в степях, полупус­тынях и пустынях. Он способствует гибели урожая зерновых и плодовых культур. Суховеи дуют в Северном Казахстане, степях России и Украины.

Засухи почти всегда сопровождаются как суховеями, так и пыльными бурями, которые усиливают испарение влаги с поверхности почв, поэтому борьба с засухами, суховеями и пыльными бурями заключается в накоплении влаги в раз­личных почвах. С этой целью проводят снегозадержание, создают полезащитные лесные полосы, пруды и водоемы в оврагах и балках, организуют боронование почвы и другие агромероприятия.

К устойчиво сухим и засушливым районам относится 40-45% площади континентов; здесь проживает более 1/3 на­селения планеты. На территориях, где засухи возможны хо­тя бы изредка, размещается 3/4 населения. Для основных сельскохозяйственных районов России причиной засух служит аномальное развитие антициклонов арктического и субтропического происхождения, блокирую­щих обычные пути атлантических циклонов.

Сильные засухи случаются в мире почти ежегодно. По числу жертв и экономическому ущербу они в первой пятер­ке видов чрезвычайных ситуаций; по наибольшему разово­му количеству жертв (более 1 млн в Индии в 1965–1967 гг.) и величине прямого экономического ущерба (десятки мил­лиардов долларов) они в числе крупнейших чрезвычайных ситуаций.

Большинство чрезвычайных ситуаций, к счастью, кратковременны. Землетрясение обычно длится не более мину­ты. Торнадо проносится над городом всего за пять минут. Циклоны и ураганы бушуют над городами в течение часа. Даже продолжительность наводнений изме­ряется всего лишь несколькими днями.

Но совсем по-другому обстоят дела с засухой и возникаю­щим вследствие ее голодом. Эти чрезвычайные ситуации могут длиться неделями, а их последствия накладывают от­печаток на целые поколения.

Существуют четыре основных вида засухи:

Постоянная засуха характерна для пустынь – мест с за­сушливым климатом, где растения не растут без ирригации.

Сезонная засуха характерна для климатических зон с яв­но выраженными сухим и дождливым сезонами.

Непредсказуемая засуха, наступающая при неожидан­ном уменьшении осадков.

Невидимая засуха, которая является пограничным со­стоянием, когда высокие температуры способствуют усилен­ному испарению и транспирации, так что даже регулярные дожди не в состоянии в достаточной степени увлажнить почву, и урожай засыхает на корню.

Засуха как явление природы часто приводит к голоду. Это естественная причина голода, не поддающаяся влиянию человека, и порой она находится вне пределов пострадавших районов. Могут пересохнуть истоки главной реки, снабжаю­щей водой обширные территории. Истоки реки могут бытьрасположены за сотни километров от места засухи, даже в другом государстве. Голод часто посещает Нижний Египет и Ближний Восток, при­родные условия которых не годятся для интенсивного оседлого зем­леделия. Источники, приносящие в эти места воду, находятся на расстоянии многих километров от них.

Наиболее часто в мире подвержен засухам Китай и Индия. В Индии летом 1987 г. недостаток питьевой воды испытывали около 250 млн человек, многие ГЭС резко уменьшили или прекратили выработку электроэнергии. Засуха летом 1976 г. в Южном Уэльсе вызвала голод в Англии. Обычно Южный Уэльс подвержен сильным ливням, тума­нам и беспрерывным дождям. К кон­цу мая урожай стал засыхать на полях всей Англии. В России засухи чаще всего поражали Среднее и Нижнее Повол­жье и бассейн р. Урал. Наиболее засушливыми были 1891, 1911, 1921, 1931, 1936, 1946, 1954, 1957, 1967, 1971, 1972, 1975 г. В начале 1990 г. скудность зимних осадков в субтропиках Среди­земноморья породила засуху, дефицит воды для бытового водо­снабжения. Засухи приводят к процессу опустынивания – уменьшения продуктивности возделываемых земель и паст­бищ под воздействием их антропогенной перегрузки. От наступления пустынь страдают около 100 стран и 12 % на­селения Земли, опустыниванию подвергаются в среднем 5–7 млн га земли в год. В целом пустыни и опустыненные земли занимают более 1/5 территорий обжитых материков. На них проживают более 850 млн человек.

Параметры микроклимата оказывают непосредственное влияние на тепловое самочувствие человека. Установлено, что при температуре воздуха более + 25° С работоспособность человека начинает падать. Предельная температура вдыхаемого воздуха, при которой человек в состоянии дышать в течение нескольких минут без специальных средств защиты – около +116°С.

Переносимость человеком температуры в значительной мере зависит от влажности и скорости окружающего воздуха. Чем больше относительная влажность, тем меньше испаряется пота в единицу времени и тем быстрее наступает перегрев тела. Особенно неблагоприятное воздействие на тепловое самочувствие человека оказывает высокая влажность при t более + 30 °С, так как при этом почти вся выделяемая теплота отдается в окружающую среду при испарении пота. Вместе с потом организм теряет значительное количество минеральных солей. При неблагоприятных условиях потеря жидкости может достигать 8–10 л за смену и с ней до 40 г поваренной соли (всего в организме около 140 г NаС1). При высокой температуре воздуха расходуются углеводы, жиры, белки.

Для восстановления водного человеку необходима подпитка подсоленной (около 0,5 % NаС1) газированной питьевой водой из расчета 4–5 л на человека в сутки. В жарких климатических условиях рекомендуется пить охлажденную питьевую воду или зеленый чай.

Длительное воздействие высокой температуры особенно в сочета­нии с повышенной влажностью может привести к значительному накоплению теплоты в организме и развитию перегревания организма выше допустимого уровня – гипертермии. Это состояние, при котором температура тела поднимается до 38–39 °С. При гипертермии, и как следствие, тепловом ударе наблюдаются головная боль, головокружение, общая слабость, искажение цветового восприятия, сухость во рту, тошнота, рвота, обильное потовыделение, пульс и дыхание учащены. При этом наблюдается бледность, потеря сознания, зрачки расширены.

Нахождение человека при пониженной тем­пературе, большой подвижности и влажности воздуха, могут быть причиной охлаждения и даже переохлаждения организма – гипотермии. При продол­жительном действии холода дыхание становится неритмичным, частота и объем вдоха увеличиваются. Появление мышечной дрожи, при которой внешняя работа не совершается, а вся энергия превращается в теплоту, может в течение некоторого времени задерживать снижение температуры внутренних органов. Результатом действия низких тем­ператур являются «холодовые» травмы (вставка 15).

Вставка 15

В Индии в январе 1989 г. и в Мексике в январе 1984 г. более 200 человек погибли от холода при температуре воздуха около 0° С; в январе 1984 г. и в феврале 1989 г. в США при морозах до –40°С погибло 230 человек, был нанесен огромный ущерб сельскому хозяйству и транспорту. В целом в США экстремальные холода за­нимают второе место среди всех причин чрезвычайных ситуаций по величине экономического ущерба. В мире среднегодовой ущерб от морозов и снегопадов занимает пятое место после ущерба от ураганов, наводнений, землетрясений и засух.

Смертность пожилых и больных людей, по исследованиям в Анг­лии, США, Индии, существенно возрастает как при морозах, так и при жаре, причем отклонение температуры от нормы более значимо, чем абсолютная ее величина. Имеет значение также ско­рость похолодания или потепления: при резких изменениях темпе­ратуры число автокатастроф увеличивается на 25 % при холодных вторжениях, на 56 % при наступлении жаркой погоды. При жаре все­го 37° С в Центральной Англии в июле 1990 г. деформировались взлетно-посадочные полосы аэродромов, рельсы на железных дорогах. В Буркина-Фасо (Африка) приблизительно в то же время вследствие экстремаль­ной жары (до 50° С в тени) от перегрева стен взорвался склад бое­припасов.

Согласно постановлению № 370 от 16.12.2010 г. об организации работ в холодное время года на открытом воздухе и закрытых необогреваемых помещениях на территории Томской области работы приостанавливаются, если скорость ветра и температура воздуха имеет следующие параметры:

Средства защиты при высоких и низких температурах воздуха следующие:для защиты от неблагоприятного воздействия климатических факторов используются следующие виды средств индивидуальной защиты: спецодежда, спецобувь, средства защиты рук и головные уборы.

Спецодежда для защиты от низкой температуры, ветра и атмосферных осадков изготавливается из хлопчатобумажных тканей с водоотталкивающими и другими пропитками, из натурального или искусственного меха и синтетических утеплителей. Особенно большое значение имеет качество спецодежды для работы на открытом воздухе в условиях Крайнего Севера. Разработаны электрообогревающие комплекты «Пингвин», «Енот» и др.

Таким образом, общая циркуляция атмосферы в сочетании с солнечной радиацией определяет размещение обширных областей антициклонов и циклонов и отражает особенности циркуляции атмосферы. Рассмотрены стихийные бедствия метеорологического характера: тропические циклоны (ураганы, тайфуны) и циклоны средних широт, шквальные бури и смерчи (торнадо), экстремальные осадки и снежно-ледниковые явления, грозы, градобития, экстремальные температуры воздуха и защита от них.

Вопросы для самоконтроля

1. Дайте общую характеристику стихийных явлений в атмосфере согласно классификации?

2. Приведите характеристику циклонов средних широт и тропических циклонов?

3. Дайте характеристику шквальных бурь и смерчей?

4. Каковы действия населения в условиях угрозы возникновения урагана или бури?

5. Укажите существующие экстремальные осадки и снежно-ледниковые явления в России и их влияние на жизнедеятельность человека?

6. Дайте характеристику гроз, градобитий и защиту от опасности, исходящие от них?

7. Что такое экстремальные температуры воздуха и их влияние на жизнедеятель­ность человека?

ОПАСНЫЕ ПРИРОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ГИДРОСФЕРЕ

Всё хорошо в природе, но вода – красота всей природы. Вода жива, она бежит или волнуется ветром; она движется и даёт жизнь всему окружающему. Разнообразны явления и не понятны законы этого разнообразия.

С.Т. Аксаков

Защита населения и территорий от стихийных бедствий была актуальной во все времена. К числу стихийных бедствий в гидросфере относим процессы, приводящие к гибели людей и экосистем. К видам опасных гидрологических и гидрогеологических процессов, согласно ГОСТ Р 22.0.06–95, относятся: цунами, наводнения, подтопления, эрозии, затопление, карст, суффозия, засоление, заболачивание, просадка лессовидных пород, плывуны, набухание. В главе рассмотрены наиболее распространённые морские и континентальные опасные гидрологические процессы и защита от них: цунами и наводнения. При написании главы использована следующая литература .

& КЛЮЧЕВЫЕ ТЕРМИНЫ. Цунами, наводнения, подтопления, эрозии, затопление, карст, суффозия, засоление, заболачивание, просадка лессовидных пород, плывуны, набухание .

Снежные и ледяные корки образуются при налипании снега и намерзании капель воды на различные поверхности. Налипание мокрого снега, опасное для линий связи и электропередачи, происходит при снегопадах и температуре воздуха +1…–3 °С и ветре 10…20 м/с. Диаметр отложений снега на проводах достигает 20 см, вес - 2…4 кг на 1 м. Провода рвутся не столько под тяжестью снега, сколько от ветровой нагрузки.

Во время метели (вьюги) происходит перенос снега сильным ветром над поверхностью земли. Количество переносимого снега определяется скоростью ветра, а участки аккумуляции снега - его направлением. В процессе метельного переноса снег движется параллельно поверхности земли, при этом его основная масса переносится в слое высотой менее 1,5 м. Рыхлый снег поднимается и переносится ветром при скорости 3…5 м/с и более (на высоте 0,2 м). Различают низовые (при отсутствии снегопада), верховые (при ветре лишь в свободной атмосфере) и общие метели, а также метели насыщенные, т. е. переносящие предельно возможное при данной скорости ветра количество снега, и ненасыщенные. Последние наблюдаются при нехватке снега или при большой прочности снежного покрова. Твердый расход насыщенной низовой метели пропорционален третьей степени скорости ветра, а верховой метели - первой. При скорости ветра до 20 м/с метели относятся к слабым и обычным, при скорости 20…30 м/с - к сильным, при скорости более 30 м/с - к очень сильным и сверхсильным (фактически это уже штормы и ураганы). Слабые и обычные метели длятся до нескольких суток, более сильные - до нескольких часов.

3.3. ГРОЗЫ И ГРАДОБИТИЯ

Гроза - это атмосферное явление, при котором в мощных кучеводождевых облаках и между ними и землей возникают сильные электрические разряды - молнии, сопровождаемые громом. При грозе выпадают интенсивные ливневые осадки, приводящие к наводнениям, нередко град, наблюдается сильный ветер, часто шквалистый.

Внутримассовые грозы возникают при конвекции над сушей преимущественно в послеполуденные часы, а над морем - в ночные.

Фронтальные грозы наблюдаются на атмосферных фронтах, т. е. на границах между теплыми и холодными воздушными массами.

Грозы возникают в мощных кучевых облаках с вершинами на высотах 7…15 км, где наблюдаются температуры ниже –15…20 °C, и состоят из смеси переохлажденных капель и кристаллов. Потенциальная энергия грозового облака превышает 1013 …1014 Дж, т. е. равна энергии взрыва термоядерной мегатонной бомбы. Электрические заряды грозового облака падающей молнии составляют 10…100 Кл и разнесены на расстояния до 10 км, а электрические токи достигают до 100 А. Напряженность электрического поля внутри грозового облака равна (1…3)105 Вт, а эффективная электропроводность в 100 раз меньше, чем в окружающей атмосфере. Средняя продолжитель-

ность одного грозового цикла составляет 30 мин, но иногда перед холодным фронтом образуется целый ряд мощных гроз, длящихся часами и сопровождаемых смерчами и шквалами.

Последствия от удара молнии зависят от разряда между слоями атмосферы и землей. При этом может пострадать электротехническое оборудование. На равнинной местности грозовой процесс, как правило, включает образование молний, направленных от облака к земле. Предельное напряжение пробоя, вызывающее образование ионизированного канала, составляет около 3 · 106 В/м. Лавинный заряд - ступенчатый лидер - движется вниз ступеньками по 50…100 м, пока не достигает земли. Когда до земной поверхности остается примерно 100 м, молния «нацеливается» на какой-либо возвышающийся предмет. Разряды могут достигать 80 Кл и иметь силу тока от нескольких единиц до 200 кА. Обычно сила тока быстро нарастает за первые 10…20 мс, а в следующие 200…300 мс происходит ее снижение до 20 % от амплитудной величины. Ступенчатый лидер переносит вниз отрицательный заряд, однако иногда может переносить и положительный, при этом время нарастания, а затем уменьшения тока более продолжительно; максимальное значение заряда достигает 200 Кл, тока - 218 кА.

Вспышки невидимых и неслышимых молний при отдаленной грозе, освещающих изнутри облака, называются зарницами .

Особый вид молнии - шаровая. Шаровая молния - это своеобразное электрическое явление, природа которого еще не выявлена. Она имеет форму светящегося шара диаметром 20…30 см, двигается по неправильной траектории и обладает большой удельной энергией. Длительность ее существования - от нескольких секунд до минут, а ее исчезновение может сопровождаться взрывом, вызывающим разрушения и человеческие жертвы, или происходить беззвучно.

Удары молнии обладают термическими и электродинамическими воздействиями, поэтому приводят к опасным последствиям, связанным, прежде всего, с действием электромагнитного и светового излучения. Наибольшие разрушения вызывают удары молнии в наземные объекты при отсутствии токопроводящих путей между местом удара и землей. От электрического пробоя в материале образуются узкие каналы, в которые устремляется ток молнии. Из-за очень высокой температуры часть материала интенсивно испаряется со взрывом. Это приводит к разрыву или расщеплению объекта, пораженного молнией, и воспламенению горючих элементов.

При грозах серьезный ущерб могут нанести интенсивные градобития. Град - это атмосферные осадки в виде шариков льда и смеси льда и снега, выпадающие во время прохождения холодного фронта или во время грозы. Небольшие градины представляют собой простые структуры, образующиеся, когда поверхность снежных комочков тает и основа замерзает или же покрывается водяными капельками, которые затем замерзают. Таким образом, у градин твердое внешнее покрытие и мягкая сердцевина. Крупные градины диаметром 1,2…12,5 см представляют собой более сложные структуры. Обычно они со-

стоят из чередующихся слоев твердого и мягкого льда.

Как правило, град выпадает из мощных кучево-дождевых облаков при грозе и ливне. Частота выпадения града различна: в умеренных широтах он случается 10…15 раз в год, у экватора на суше, где более мощные восходящие потоки, - 80…160 раз в год.

Выпадение града приводит к серьезным разрушениям, а в некоторых случаях - к человеческим жертвам. Опасность интенсивных градобитий определяется диаметром (массой) градин и размерами поражаемой площади - так называемых градовых дорожек . Диаметр градин увеличивается вместе со скоростью и высотой поднятия грозовых облаков.

3.4. ЭКСТРЕМАЛЬНЫЕ ТЕМПЕРАТУРЫ ВОЗДУХА

Экстремальные температуры воздуха устанавливаются при необычайно продолжительном сохранении ясной антициклонической погоды, а в поясе умеренного климата и в субтропиках также при вторжении масс холодного воздуха из более высоких широт. Все эти события отражают те или иные отклонения интенсивности атмосферной циркуляции от нормы. В их повторяемости проявляется 11-летняя и иная климатическая ритмичность.

Экстремальная жара в любом климатическом поясе устанавливается при летнем антициклоне, необычном по местоположению или продолжительности. Она ведет к иссушению, росту пожароопасности в лесах, степях, на торфяниках, к обмелению судоходных рек на территориях протяженностью более сотни километров и на период от одной до нескольких недель.

Экстремальные морозы в умеренном поясе также устанавливаются при антициклонической погоде, причем температура на возвышенных и котловинных участках может различаться. Морозы парализуют жизнь городов, губительно воздействуют на посевы, увеличивают вероятность технических аварий (при температуре ниже –30 °С увеличивается ломкость деталей машин). В мире среднегодовой ущерб морозов и снегопадов занимает пятое место после ущерба от ураганов, наводнений, землетрясений и засух.

В качестве индикаторов изменчивости экстремальных явлений на территории России использовалось суммарное за зимний или летний период число случаев (дней), когда суточная температура воздуха или сумма атмосферных осадков превышали критическое значение.

Зимой число дней с максимальной температурой, превышающей предельные значения, увеличивается на большей части Европейской территории России (кроме южных и юго-восточных районов) и в Западной Сибири (рис.1). На востоке страны, исключая тихоокеанское побережье Чукотки и Камчатки, также отмечается рост экстремальности в режиме зимней максимальной суточной температуры воздуха.

В зимний период на большинстве исследуемых станций выявлена тенденция уменьшения экстремальности в режиме минимальных температур за период с 1961 по 1998гг. Причем максимальные (по абсолютной величине) значения коэффициентов линейного тренда получены на юге страны и на востоке Якутии.

Рис. 1. Коэффициент линейного тренда (дни/10лет) в рядах числа дней с аномально высокой температурой воздуха в зимний период (декабрь-февраль). 1961-1998 гг.

По данным за период 1966-1998 гг. рост экстремальности зимних атмосферных осадков обнаружен на станциях Европейской территории России севернее 55° с.ш. и в центре Сибири. Увеличение числа дней с экстремальными зимними атмосферными осадками наблюдается также на станциях Чукотки. При рассмотрении экстремальности в температурном режиме летнего сезона обнаружено, что на станциях восточной части Европейской территории России, в центре Сибири, в Якутии и на востоке страны увеличивается число дней, когда максимальная температура превышает предельное значение. В то же время на большинстве станций России получены отрицательные значения коэффициента линейного тренда в рядах числа случаев предельно низких минимальных температур. Только на нескольких станциях на северо-востоке страны обнаружена тенденция усиления экстремальности, связанной с очень низкими температурами воздуха. На ряде станций в южных районах страны выявлены тенденции уменьшения экстремальности, связанной и с максимальной и с минимальной температурами.

На территории России преобладает рост числа дней с экстремальными летними атмосферными осадками (Рис.2). Только на некоторых станциях в центре Сибири, в Магаданской области и в Приморском крае получены отрицательные значения коэффициентов линейного тренда.

Рис. 2. Коэффициент линейного тренда (дни/ 10 лет) в рядах числа дней с аномально - большими осадками летом (июнь-август). 1966-1998 г.

Оценка экстремальности температурного режима и режима осадков на территории России в 2002 году.

ЯНВАРЬ 2002 года

Всю южную половину России охватывает зона, где отмечалось более 5 дней с с экстремально высокой для этого месяца температурой воздуха. А на Европейской территории и в Центральных районах Западной и Восточной Сибири выделены, где таких дней с экстремально высокой температурой было больше 10(рисунок 3.).

Рисунок 3. Количество дней с экстремально высокой (Nmax) и экстремально низкой (Nmin) температурой воздуха в ЯНВАРЕ на территории России.

В январе число дней с осадками, превышающими значение границы 95% интервала, превысило среднее многолетнее значение более, чем на два средних квадратических отклонений на севере Волго-Вятского района. Сильные снегопады наблюдались также на юге Тюменской области и в центральных районах Якутии (рисунок 4.)

Рисунок 4. Количество дней с экстремально большими осадками (Nr) в ЯНВАРЕ 2002 г. на территории России.

ФЕВРАЛЬ 2002 года

На европейской территории России февраль также, как и предыдущий месяц характеризовался большим количеством экстремально теплых дней. И в центральных районах Западной Сибири, Красноярского края, на севере Иркутской области и Забайкалья выделяется область, где более 10 дней отьечались экстремально высокие для февраля значения температуры воздуха (рисунок 5.).

Рисунок 5. Количество дней с экстремально высокой (Nmax) и экстремально низкой (Nmin) температурой воздуха в ФЕВРАЛЕ на территории России.

В феврале поле прстранственного распределения числа случаев с экстремальными осадками очень близко январскому (рисунок 6.).

Рисунок 6. Количество дней с экстремально большими осадками (Nr) в ФЕВРАЛЕ 2002 г. на территории России.

МАРТ 2002 года

Несмотря на то, что март был теплым практически на всей территории России дней с экстремально высокой температурой зарегистрировано не много (рисунок 7.).

Рисунок 7. Количество дней с экстремально высокой (Nmax) и экстремально низкой (Nmin) температурой воздуха в МАРТЕ на территории России.

В поле экстремальных осадков выделяется обширная зона, которая охватила Урал, практически всю Западную Сибирь, центральные и южные районы Красноярского края. И на востоке страны - в Магаденской области и на Чукотке число дней с экстремально большими осадками превысило среднее многолетнее значение более, чем на среднее квадратическое отклонение (рисунок 8.).

Температуры воздуха ниже минус 70 °С отмечаются лишь в нескольких районах Земли. Несомненное лидерство здесь удерживает Антарктида, где на станции Восток зарегистрирована самая низкая температура воздуха на планете — минус 89,2 °С. В Северном полушарии такие морозы невозможны, а абсолютным минимумом считается температура минус 77,8 °С, наблюдавшаяся в районе Оймякона. Ниже минус 70 °С может опускаться температура воздуха и на некоторых ледниках Гренландии.
Разумеется, столь экстремальные значения температуры характерны в первую очередь для внутренних районов Антарктиды и в меньшей степени Гренландии, где условия резко континентального высокогорного климата сочетаются с продолжительной полярной ночью и постоянным оттоком тепла из этих районов.Интересно, что, например, в окрестностях станции Восток летом на каждый квадратный сантиметр поверхности поступает свыше 30 тыс. калорий солнечного тепла. Это почти вдвое больше, чем получает в июле Тбилиси. Но около 90%, а в отдельные дни до 98% всех поступающих на снежную поверхность солнечных лучей отражается от нее, как от зеркала. Во время полярной ночи Антарктида вовсе не получает солнечного тепла. Это значит, что в ее внутриматериковых районах происходит непрерывное охлаждение поверхностных слоев ледникового покрова. Беспредельное усиление морозов ограничивается притоком тепла из глубины Земли и непрерывным перемешиванием воздушных масс.

Каково же состояние человека в условиях сверхнизких температур? При температуре ниже минус 70 °С пребывание на открытом воздухе более 10-15 минут даже в специальной климатической одежде затруднено из-за опасности обморожения конечностей и дыхательных путей. Так, при температуре минус 70 °С и ветре 5 м/сек уже через 10-13 секунд обнаженные кисти рук начинают сильно болеть, а через 35-40 секунд наступает онемение и повеление пальцев. Теплопотери с поверхности органов дыхания возрастают в несколько раз за счет нагревания морозного воздуха и его увлажнения, поскольку в Центральной Антарктиде абсолютная влажность воздуха в зимний период приближается к нулю.
Расчеты показывают, что почти половина общей теплоотдачи организма происходит через органы дыхания. Теплоотдача настолько интенсивна, что может вызвать непосредственное переохлаждение и обморожение легких. После дыхания морозным (ниже минус 70 °С) воздухом появляются саднящие боли в груди и мучительный сухой кашель, который длится 2-5 часов, а иногда — спазмы голосовых связок.

B.C. Игнатов, начальник станции Восток в 1959-1960 гг. так описывает ощущения человека, побывавшего на морозе минус 85,7°С: «Стояла ясная погода. Над горизонтом стоял ослепительно яркий диск солнца. С северо-запада тянул ровный ветерок. Скорость его была невелика — всего 5 метров в секунду. Но даже при таком слабом ветре мороз лютовал невероятно, он обжигал, точно пламя, и дышал поистине космическим холодом. Несмотря на дымку, над горизонтом четко обозначился солнечный диск. В воздухе стояла темно-сиреневая стена морозного тумана. Уже через минуту влажный от дыхания шарф превратился в настоящий скафандр. Мороз пробирал до костей. Не спасала и теплая специальная одежда. Руки белели мгновенно, едва их вытянешь из рукавиц. Возьмешься за что-либо — мороз ударит по рукам, словно электрический ток. Суставы пальцев, даже спрятанные в рукавицы, нестерпимо болели, будто их сжали со страшной силой. Через 8 минут ноги, обутые в унты и теплые шерстяные носки, потеряли чувствительность. Начался неудержимый кашель: мертвящий все живое мороз пробрался к легким. Дальнейшие эксперименты становились опасны, и пришлось ретироваться. Возвратившись в дом, я еще долго кашлял, отхаркиваясь слизью ознобленных легких. Слегка кружилась голова, усилилась одышка, чувствовалась слабость, сухость во рту».

Сверхнизкие температуры влияют на состояние и структуру многих знакомых нам веществ и материалов. Так, весьма интересны результаты проводившихся на станции Восток опытов на истечение дизельного топлива и авиационного бензина при различных температурах воздуха. К двум бачкам емкостью по 15 литров каждый были припаяны 3-метровые горизонтальные трубки диаметром 10 миллиметров. В один из бачков заливалось 10 литров дизельного топлива, а в другой — такое же количество авиабензина и измерялось время полного истечения топлива. Результаты опытов приведены в таблице.

Влияние сверхнизких температур на некоторые вещества:

Температура воздуха, «С	Время истечения
	Дизельное топливо	Авиабензин
-87,4	не течет	10,5 мин
-80,0	не течет	9,1 мин
-72,2	течет мелкими каплями с промежутками в 45 сек	8,3 мин
-60,0	8 час. 05 мин	6,4 мин
-50,0	6 час. 28 мин	5,7 мин
+15 (в помещении)	8,4 мин	2,3 мин

Интересен еще один опыт. На морозе -80 °С к поверхности бензина подносили горящий факел, но он не только не воспламенял его, бензин практически не испаряется при таких низких температурах. Керосин уже при температуре минус 60 °С превращается в густую снехную массу, а при минус 85° затвердевает; дизельное масло при температуре ниже 75° становится настолько твердым, что его приходится рубить топором. Антифриз при 85° превращается в розоватый лед, резиновые шланги и провода разрушаются от малейшего перегиба. Для того чтобы вырубить дно у железной бочки, достаточно трех-четырех ударов топора — при температуре ниже 85° железо становится хрупким и, подобно стеклу, колется на куски. Столь жестокого мороза не выдерживает даже ледниковый покров. Под влиянием низких температур происходят так называемые термические взрывы, сопровождающиеся мощными раскатистыми звуками, напоминающими гром, — это трещит и разрушается ледниковый панцирь Антарктиды.

Зимовка на станции Восток, где сверхнизкие температуры воздуха — норма, становится для полярников настоящим испытанием. Несмотря на сравнительно небольшую высоту над уровнем моря, на которой находится станция, акклиматизация проходит очень тяжело и практически постоянно происходит истощение физиологических резервов организма. Вновь прибывшие вынуждены как можно меньше двигаться, иногда просто все время лежать. Словно огромная тяжесть давит на человека, не давая ему свободно вздохнуть. Те грузы, которые в Мирном легко поднимал один человек, на Востоке перетаскивают вдвоем-втроем.
Однажды на Восток привезли собаку. Пес по кличке Волосан поначалу резвился, изучал станцию, бегал, не зная, что на Востоке этого делать нельзя. Однако скоро он все понял — началась акклиматизация. Пес ничего не ел, его било мелкой дрожью. Целыми днями Волосан лежал в спальном мешке, куда его засунули полярники, смотрел на все мутным взглядом и прямо таял на глазах. На седьмой день ему стало совсем худо, и пришлось отправить его обратно в Мирный. К самолету сам он идти уже не мог — полярники так и внесли его в спальном мешке.

Альпинисты, встречающиеся среди полярников, побывавшие на Памире и Тянь-Шане, порой без должного уважения относятся к высоте Востока (каких-то три с половиной тысячи метров). Однако этот снисходительный тон улетучивается в первые же минуты пребывания на Востоке. Эвакуация со станции людей, казавшихся совершенно здоровыми, в общем-то не редкость. С начала антарктической осени — в марте и по декабрь — связь с Востоком возможна только по радио. Зимующим на станции в течение этих восьми, а то и девяти месяцев приходится рассчитывать исключительно на свои силы. Что бы ни случилось, помощь прийти не сможет.

12 апреля 1982 г. — самый страшный день в истории Востока. Сгорела дизель-электростанция, в огне погиб начальник дизельной А.И. Карпенко. В сем и десяти градусный мороз станция лишилась источника тепла и света. Впереди было несколько месяцев самой тяжелой зимовки. Пожар случился ночью. Огонь пытались остановить огнетушителями, снегом, сбить брезентом. Все было напрасно. Вскоре электростанция остановилась. Нет тепла, нет света, нет радиосвязи. Мороз под семьдесят. Только пламя пожара освещает Восток. Полярники бессильны что-либо сделать — ветер раздувает пожар, вспыхивают расходные емкости с топливом, что стояли в дизельной. Несколько тонн горящего масла и соляра. На десятки метров поднимается над станцией столб огня и дыма. Теперь, если не удастся наладить радиосвязь, о произошедшем на Востоке узнают по снимкам со спутников. Но, даже узнав о пожаре, помочь зимовщикам Востока никто не сможет. Между тем ветер стал заваливать пламя на основной запас топлива — 300 тонн соляра. Рядом еще цистерна керосина. За цистернами — почти весь запас продуктов на год. Если все это загорится, никаких шансов выжить у полярников не останется. Однако в тот момент взвешивать шансы было некогда. Сем и десяти градусный мороз делал свое дело. Очень скоро стены помещений покрыл иней. Пройдет совсем немного времени, и станция окончательно заледенеет. Если сейчас же не справиться с холодом, смерть неизбежна. Надо было немедленно любым способом дать хоть немного тепла. В воспоминаниях полярников эта ночь предстает как какая-то бесконечная сумасшедшая карусель. Бросились делать и устанавливать печки-капельницы, выбивать отверстия в стенах домов, чтобы вывести трубы от печек, перетаскивать продукты, лекарства и растворы,боящиеся холода. Наконец, судьба смилостивилась над ними -переменился ветер, пламя отнесло в сторону от уже готовых взорваться емкостей с топливом. Отогрели дом с радио, не дав замерзнуть радиостанции. Удалось завести старый маленький дизель, к которому давным-давно никто не прикасался. Этот и без того слабенький движок на высоте Востока терял треть своей мощности, но все же вырабатываемого им электричества хватило на то, чтобы оживить передатчик. Успели сообщить о случившемся, после чего связь прервалась.

Хотя на Большой земле разрабатывали различные планы спасательных операций и изо всех сил стремились помочь попавшим в беду людям, скоро стало ясно, что никакой реальной возможности для этого нет. Двадцати полярникам станции Восток предстояло пережить самую долгую и самую лютую зиму на Земле.

О том, что это была за зимовка, можно судить по тем условиям, в которых им пришлось находиться. Они жили в ужасной тесноте -первое время, пока не сделали нары, даже спали по очереди. Капельницы хотя и согревали кое-как помещения, но делали это крайне неравномерно — вверху было относительно тепло, а на стенах и под кроватями намерзал лед. Спали в полном полярном обмундировании, не снимая унт, обмотав голову шарфом, чтобы при случайном прикосновении к стене не примерзали волосы.

Печи ужасно чадили, покрывая все вокруг слоем жирной сажи и копоти. Движок был ненадежным, его включали лишь на два часа, чтобы могла работать радиостанция. Остальное время единственным источником света становились самодельные свечи. Полярники соорудили баню, но мыться в ней можно было только в резиновых сапогах, иначе к полу примерзали ноги. Зимовщики лишились почти всего запаса овощей, которые все-таки замерзли или сгнили. Часть консервов тоже пришла в негодность — многие стеклянные банки не удалось спасти от мороза, и они полопались. Приходилось экономить воду -после пожара чистого снега вокруг станции в радиусе нескольких сот метров не осталось. Именно на такое расстояние надо было ежедневно отправляться дежурному за снегом и сделать не одну ходку. И это на Востоке, где каждый шаг дается человеку с трудом! И это при температуре воздуха, стабильно державшейся у семидесяти градусной отметки, а в августе морозы перевалили за восемьдесят!

Во время этой зимовки полярникам поневоле приходилось десятки раз нарушать все нормы и инструкции техники безопасности, заставляя в очередной раз удивляться скрытым возможностям человеческого организма. Чего стоит одна только ночь во время пожара. Трудно в это поверить, но люди провели на открытом воздухе при температуре около минус 70 °С несколько часов (нормой считается 20-25 минут). При этом первое время многие из них, поднятые среди ночи, были лишь кое-как одеты. Более того, в эту ночь не было ни переохлаждений, ни отморожений. Полярники рассказывали потом, что они даже не чувствовали мороза.

Находясь в такой сверхэкстремальной ситуации, организм человека мобилизовал все свои внутренние силы. Последовавшая затем зимовка тоже была, казалось, на грани человеческих возможностей, но люди в этих условиях не просто выживали, а продолжали ту же работу, какой они занимались до пожара. Уже на следующий день радиостанция Востока передала две метеосводки. В конечном счете, именно то, что люди не опустили руки, не поддались отчаянию и апатии, помогло им пережить антарктическую зиму на Полюсе холода.