Параграф 17 - Естествознание. 10 класс. Габриелян О. С.

Естествознание для 10-го класса
Предмет:	Естествознание
Класс:	10 класс
Автор учебника:	Габриелян О. С.
Год издания:	2013
Издательство:
Кол-во заданий:	69
Кол-во упражнений:
Мы в социальных сетях
Телеграм • ВКонтакте

Комментарии, вопросы по параграфу можно добавить на странице обсуждения.

Атмосфера

Понятие и структура атмосферы

• Расскажите, что представляет собой атмосфера, какие слои в ней выделяют.

Атмосфера — это воздушная (газовая) оболочка Земли, удерживаемая силой земного притяжения и вращающаяся с ней как единое целое.

В атмосфере выделяют: тропосферу (до 18 км), стратосферу (до 50 км), мезосферу (до 80 км) и термосферу, постепенно переходящую в космическое пространство.

Постоянные составные части воздуха

• Перечислите постоянные составные части воздуха.

Постоянные составные части воздуха - это азот, кислород и благородные газы (в первую очередь аргон). Содержание их в тропосфере постоянно.

Постоянные составные части воздуха

Газ	Содержание газа (%)
	по объёму	по массе
Азот ${\ce {(N2)}}$	78,08	75,51
Кислород ${\ce {(O2)}}$	20,95	23,15
Аргон ${\ce {(Ar)}}$	0,93	1,28
Гелий ${\ce {(He)}}$	0,00182	0,00125
Неон ${\ce {(Ne)}}$	0,00053	0,00007
Криптон ${\ce {(Kr)}}$	0,00012	0,00029

Характеристика атмосферных явлений

• Дайте характеристику таких явлений, как парниковый эффект, озоновая дыра, циклон, ветер, тайфун, смерч. Чем они опасны, какими бедами грозят людям?

Земная атмосфера имеет свойство пропускать солнечные лучи, задерживая при этом тепловое излучение с поверхности. В результате происходит аккумуляция тепла. Накопление в атмосфере газов и других выбросов этот процесс усугубляет, запуская механизм парникового эффекта.

Эта глобальная проблема существует достаточно давно. Но с развитием технологий, увеличивающих выбросы в атмосферу, с ростом количества машин и общим ухудшением экологии она становится все более актуальной. Согласно статистике средняя температура планеты только за прошедшее столетие выросла на 0.74°. На первый взгляд это, кажется совсем немного. Но даже такое повышение уже привело к необратимым климатическим изменениям.

К основным парниковым газам относятся:

1. Углекислый газ. Самый долго живущий в атмосфере, вследствие этого происходит его постоянное накопление.
2. Метан. Благодаря ряду свойств обладает более сильной активностью. Согласно данным Википедии его уровень с 1750 года в атмосфере возрос более чем в 150 раз.
3. Закись азота.
4. Перфторуглероды .
5. Гидрофторуглероды.
6. Гексафторид серы.

Кроме основных парниковых газов к усилению парникового эффекта в атмосфере приводит водяной пар. По сути, он и является основной причиной роста температуры и влажности.

Помимо вышеперечисленных, к парниковым газам относятся оксиды азота и фреоны. Вследствие активной деятельности человека их концентрация ежегодно возрастает, что значительно усугубляет негативное влияние на окружающую среду.

Озоновой дырой называют зону стратосферы, в которой снижена концентрация озона. Наблюдается снижение в среднем на 30%. Через такие прорехи проникает больше ультрафиолета, оказывающего пагубное влияние на все живые организмы.

Истончение озонового слоя началось примерно в 70-е годы прошлого века. Причина в попадании в стратосферу озоноразрушающих компонентов. В основном это хлор и бром, а также другие вещества, которые появляются при вырубке лесов, химических выбросах промышленных предприятий, запуске ракет. Побочные компоненты деятельности человека поднимаются в атмосферу и распадаются в стратосфере под воздействием ультрафиолета. Выделившиеся бром и хлор сжигают молекулы озона. Всего одна молекула хлора может находиться в высоких слоях более сотни лет и сжечь за это время не меньше сотни тысяч молекул озона.

Истончение озонового слоя связано с развитием многих опасных заболеваний. Это онкологические процессы и болезни глаз, в частности катаракта, которая приводит к полной слепоте. К тому же происходит ослабление защитных сил организма, отчего развиваются болезни всех систем организма.

Страдают не только люди, но и представители флоры и фауны. В первую очередь это такие виды животного мира, как креветки, крабы, водоросли, планктон. Все они являются частью биосферы, изменения в популяции одного вида приводят к изменениям в другом.

Циклон представляет собой огромный атмосферный вихрь с низким давлением воздуха. В нем воздушные массы всегда перемешиваются против часовой стрелки на севере и по часовой стрелке на юге.

Говорят, что циклон – это такое явление, которое наблюдается на разных планетах, в числе которых и Земля. Оно возникает из-за вращения небесного тела. Это явление обладает огромной мощью и несет с собой сильнейшие ветра, осадки, грозы и другие явления.

В природе есть и такое понятие как антициклон. Не трудно догадаться, что это явление противоположное циклону. Для него характерно движение воздушных масс против часовой стрелки в южном полушарии и по часовой – в северном.

Антициклоны способны стабилизировать погоду. Над территорией после них устанавливается спокойная тихая погода: летом она жаркая, а зимой – морозная.

С научной точки зрения ветром называется перемещение воздушной массы из зоны высокого давления в зону пониженного давления. Как правило, эти перемещения направлены горизонтально. Хотя существуют восходящие и нисходящие воздушные потоки, формирующие перепады давления атмосферы в разных частях планеты, их не принято называть ветрами. Помимо перепадов давления, на скорость и направление ветров оказывают некоторое влияние океанские течения, вращение Земли, рельеф местности и другие факторы.

Солнечное излучение, достигнув планетарной поверхности, нагревает сушу и океан. Увеличение температуры неравномерное, что обусловлено разным расстоянием до Солнца: экваториальные пояса, находясь ближе к звезде, получают больше энергии, чем полярные области. Нагрев суши более активный, чем океанических вод, но в водной среде тепло сохраняется дольше.

В итоге воздушные массы, нагреваемые планетарной поверхностью, на разных участках оказываются неодинаково теплыми. Теплые потоки воздуха поднимаются в высокие атмосферные слои, освобожденное пространство заполняется холодными потоками, поступившими с менее нагретых областей.

Столкновение теплых и холодных воздушных масс – причина образования ветра разной степени интенсивности. Процесс глобальный. Земная атмосфера пребывает в постоянном движении: воздушные потоки сталкиваются, изгибаются, закручиваются, формируют облака, вихри, ураганы, торнадо.

Тайфун

Тайфун — это разновидность тропического циклона, бушующего над океанской поверхностью и характеризующегося огромным падением атмосферного давления над водной поверхностью.

Представляет собой тайфун огромный поток воздуха, закручивающийся по спирали вокруг центра (огромная воронка воздуха). Скорость воздуха в этой воронке может достигать 25 м/с, и при этом воздух обладает столь большой плотностью, что ощущается как твёрдое тело. Другими словами, тайфун - это очень сильный ветер.

Образуется тайфун в местах с жарким климатом, над морями или океанами. Происходит это благодаря испарению больших объёмов влаги и подъёму воздушных масс в холодные слои атмосферы. Возможно это лишь при наличии больших объёмов воды и жаркому климату, который сможет испарить достаточное количество влаги.

В том случае, если мощнейший тайфун обрушивается на побережье, он приносит колоссальные разрушения. Сильнейшие тайфуны могут забирать жизни тысяч людей (к счастью, наблюдаются они редко). Рекордсменом по нанесённому ущербу является тайфун Бхола, образовавшийся 7 ноября 1970 года, и обрушившийся на Восточный Пакистан 12 ноября (а спустя день, 13 ноября, он распался). В результате стихийного бедствия погибло от 300 до 500 тысяч людей (до полумиллиона человек!). Данный тайфун считается одним из самых смертоносных стихийных бедствий в современной истории.

Смерч – это атмосферные вихри, развивающиеся в грозовых и кучевых тучах. Потоки ветра быстро опускаются на землю большим столбом. Ширина столба у основания может быть диаметром до 400 метров. Иногда наземные торнадо могут быть шириной от трех километров, на воде же, как правило, не более 40 метров. Массы воздуха находятся в постоянном движении, формируют собой воронку, затягивающую любой объект на своем пути. Внутренними потоками торнадо притягивается к поверхности, наружные же поднимаются ввысь. Таким образом, внутри смерча воздух сильно разряжен.

Все объекты, попадающие внутрь торнадо, могут взорваться от одновременного воздействия разного давления. В основном такими объектами считаются замкнутые постройки. Торнадо не щадит никого.

Образование облаков, тумана, смога

• Объясните, как образуются облака, туман, смог.

Формирование облаков

Облако — это непрозрачная масса капель воды или кристаллов льда, взвешенная в атмосфере. Облака образуются благодаря тому, что солнечный свет нагревает поверхность Земли и испаряет воду. Влажный теплый воздух поднимается с поверхности Земли на большую высоту, где водяной пар сгущается до мельчайших частиц, похожих на частицы пыли или соли, формируя капельки жидкости или, при более низких температурах, кристаллы льда. В итоге эта масса становятся слишком тяжелой для того, чтобы ее могли удержать восходящие потоки воздуха, и она выпадает в виде осадков.

Можно интерпретировать, что туман — это облако, находящееся непосредственно над землёй и состоящее из мелких капелек воды. Механизм образования тумана схож с механизмом образования облаков. В момент когда относительная влажность достигает насыщения — точки росы, вокруг взвешенных в воздухе твёрдых частиц происходит процесс конденсации и в воздухе образуются мелкие частицы воды. Твердые взвешенные частицы, принимающие участие в данном процессе, называются ядрами конденсации.

Например, у так называемого морского тумана ядрами конденсации являются частицы соли.

Отметим, что на величину капелек туман во многом влияет «чистота воздуха», а если быть более точными то от «загрязнения воздуха».

Относительная влажность воздуха может подниматься, и достигать точки росы, за счет таких факторов:

1. охлаждение влажного воздуха через адиабатическое расширение;
2. охлаждения воздуха через смешивание двух воздушных масс с разной температурой;
3. прямое охлаждение воздуха.

Образовываться и исчезать туман может очень быстро — внезапно.

Смог в Челябинске

Смог — это феномен, вызванный загрязнением воздуха. Он наблюдается в густонаселенных местностях при сильном превышении предельно допустимой концентрации вредных веществ, рассеиванию которых препятствуют определенные метеорологические условия.

Смог часто возникает, когда теплый воздух оказывается выше холодного. Вредные вещества в таком случае не рассеиваются. В основном он наблюдается в безветренную погоду или при слабом ветре. Роль играют интенсивное солнечное излучение и неблагоприятное расположение населенного пункта, например в долине или котловине.

Чаще всего причиной появления смога становится человеческая деятельность, реже его возникновение связано с природными явлениями.

Источники загрязняющих веществ:

1. угольные теплоэлектростанции,
2. дома с дровяным или угольным отоплением,
3. транспортные средства с двигателями внутреннего сгорания,
4. промышленные предприятия,
5. сельское хозяйство,
6. мусороперерабатывающие предприятия.

Приборы для измерения параметров воздуха

• Назовите приборы, с помощью которых измеряют атмосферное давление, влажность воздуха.

Для измерения атмосферного давления используют прибор, называемый барометром. Достаточно точным, но неудобным в обращении является ртутный барометр. Менее точным, но более удобным в использовании является металлический барометр, который называют анероид.

Чаще всего для измерения влажности воздуха используют гигрометр и психрометр.

Принцип работы гигрометра базируется на фиксировании показателей концентрации молекул воды в окружающем воздухе. В продаже можно найти разные типы подобных приборов. Они различаются по виду, конструкции и назначению. По принципу устройства бывают весовой, волосяной, конденсаторный и психрометрический гигрометры.

Нередко влажность воздуха измеряется психрометром. Этот прибор напоминает термометр, состоящий из двух шкал. Поверхность первой всегда остается сухой. Вторая часть термометра обёрнута влажной тканью. За счет испарения влаги показатели на этой шкале оказываются ниже, чем на сухой. Чем меньше влаги в окружающем воздухе, тем интенсивнее осуществляется испарение. Разница между сухой и влажной шкалой и будет указывать уровень влажности воздуха. Чтобы ее вычислить, необходимо воспользоваться специальной таблицей.

Сравнение северного сияния и радуги

• Сравните такие оптические явления в атмосфере, как северное сияние и радуга, объясните физическую сущность этих явлений.

Северное сияние

Явление радуги в природе

Возникновение полярных сияний происходит в ограниченных участках верхних атмосферных слоёв и обуславливается попаданием в полярную ионосферу заряженных частиц солнечного ветра. Эти частицы проникают туда через южный и северный полярные каспы (особые области в магнитосферном слое, имеющие вид воронки).

Когда энергичные частицы солнечного ветра сталкиваются с верхними слоями атмосферы, частицы молекул и атомов газов, входящие в состав атмосферы, приходят в резкое возбуждение. В результате этого в видимых человеческому глазу слоях атмосферы возникает люминесцентное свечение, известное, как северное сияние.

Радуга возникает из-за того, что солнечный свет испытывает преломление в капельках воды дождя или тумана, парящих в атмосфере. Эти капельки по-разному отклоняют свет разных цветов (показатель преломления воды для более длинноволнового (красного) света меньше, чем для коротковолнового (фиолетового), поэтому красный свет меньше отклоняется при преломлении — красный на 137°30’, фиолетовый на 139°20’ и т. д.), в результате чего белый свет разлагается в спектр. Данное явление вызвано дисперсией. Наблюдателю кажется, что из пространства по концентрическим кругам (дугам) исходит разноцветное свечение (при этом источник яркого света всегда должен находиться за спиной наблюдателя).

Таким образом радуга - это чисто оптическое явление, а северное сияние - электромагнитное.

Дополнительные вопросы параграфа

Вклад Эванджелиста Торричелли в науку

• Назовите имя ученика Г. Галилея, учёного, впервые доказавшего существование атмосферного давления и сконструировавшего первый барометр.

Имя Эванджелиста Торричелли, ученика Г. Галилея, навсегда вошло в историю физики как имя человека, впервые доказавшего существование атмосферного давления и сконструировавшего первый барометр.

Закономерности поведения животных и погоды

• Из курса биологии и из собственных наблюдений приведите примеры, как животные могут предсказывать погоду.

Бытует мнение, что животные и растения – предсказатели погоды. Наиболее точными в этом деле оказались лягушки, у которых достаточно тонкая и чувствительная кожа. По этой причине в сильную жару жабы залазят в воду, а в дождь – выходят на землю. На скорый ливень они реагируют криком, на холода и морозы – легким пением.

При отсутствии водоема возле дома посмотрите на птиц. Уселись на дереве стаями и кричат – ждите ливня, если плескаются в луже – к жаре.

Как кошки предсказывают погоду:

1. Свернулся в клубок – ожидайте мороза.
2. Храпит на спинке животиком вверх – за окном будет тепло.
3. Кот чихнул – ждите сильных дождей.
4. Точит когти об мебель – ждите изменений на улице.
5. Поджимает лапы во время сна – будет холодно.
6. Скребет пол – к плохим погодным условиям.

Как собаки предсказывают погоду:

1. Валяется в травке – к дождю и ветру, в снегу – предвещает метель.
2. Собака плохо кушает и хочет спать – сильные перемены в погоде.
3. Плескается в луже – к ливню.
4. Пес свернулся в калач – ждите метель и холода.
5. Собаки бегают друг за другом и валяются в снегу – скоро потеплеет.

Приметы о погоде про животных возможно истолковать по домашнему скоту:

1. Если конь хрипит и падает на землю – ждите непогоды.
2. Если овцы и бараны бьются лбами – ожидайте сильный ветер.
3. По поведению свиней возможно узнавать погоду. Если будет буря – животные берут солому, зарываются в ней и сильно прижимаются друг к другу. Так поступают многие другие животные при скорых холодах.

Предсказание погодных условий могут делать и другие животные – насекомые и рыбы, которые также очень чувствительны:

1. Увидите большую стаю пауков – погода будет стабильной и не предвещающей беды, совсем не видно насекомых – ждите грозы.
2. Паук сидит и не двигается в середине паутины – к сырости.
3. Мухи летают с самого утра – будет жаркий день, не появляются вовсе – к похолоданию.
4. Если весной видно большое количество хрущей – лето будет сухим.
5. Стая стрекоз знаменует осадки. Стрекот у кузнечика значит, что день будет не пасмурный. Такие же условия за окном предвещают яркие светляки.

Принцип работы барометра-анероида, гигрометра, психрометра

• Вспомните и опишите принцип работы барометра-анероида, гигрометра, психрометра.

Основу барометра-анероида составляет гофрированная (волнистая) металлическая коробка . Внутри коробки воздуха нет, его откачивают при изготовлении барометра. Чтобы коробку не сплющило атмосферным давлением, ее удерживает упругая металлическая пластина, один конец которой соединен с основанием барометра. Второй конец упругой пластины специальным механизмом соединен со стрелкой барометра.

Если атмосферное давление будет изменяться, соответственно, будет изменяться и сила, сдавливающая металлическую коробку. Тогда через пластину и механизм даже небольшое изменение толщины коробки вызовет заметное перемещение конца стрелки на фоне шкалы.

Гигрометр — это прибор, который измеряет влажность воздуха в помещении. Если процент содержания влаги в воздухе слишком низкий, в организм могут попасть различные вирусы, которые могут значительно ослабить иммунитет. Благодаря гигрометру можно избежать дискомфорта и защитить слизистые и кожу от пересыхания.

Принцип работы этого прибора основан на физических характеристиках материалов, из которых он состоит. Материалы в зависимости от уровня влаги в воздухе меняют свойства: вес, плотность, длину и другие.

Гигрометр бывает нескольких видов:

1. волосяной,
2. пленочный,
3. весовой,
4. конденсационный,
5. психрометрический,
6. электронный.

Волосяной гигрометр состоит из обезжиренного синтетического волоса, стрелки, пружины и шкалы. Когда количество паров в воздухе изменяется, происходит изменение силы натяжения волоса и пружина реагирует на эти изменения, меняя положение стрелки на шкале. Диапазон определения влажности у волосяного гигрометра — от 30 до 80%.

Чувствительным элементом плёночного гигрометра служит пленка, которая также при изменении уровня влажности стягивается или растягивается. Это приводит в движение противовес, который меняет угол наклона стрелки по шкале. Рабочий диапазон также составляет от 30 до 80%.

Весовой механический и конденсационный гигрометр отличаются высокой точностью измерения уровня влажности в помещении, так как оба являются устройством для измерения абсолютной влажности воздуха. Такая аппаратура применяется только в лабораториях, но не для измерения влажности домашнего воздуха.

Психрометр основан на взаимодействии между собой «сухого» и «влажного» термометров. В приборе установлены два градусника с подкрашенными жидкостями (красного и синего цветов). Одна из этих трубок обмотана хлопчатобумажной тканью, конец которой погружен в резервуар с раствором. Ткань намокает, а затем влага начинает испаряться, тем самым охлаждая «влажный» термометр. Чем ниже влажность воздуха в помещении, тем ниже будут показания термометра.

Чтобы высчитать процент влажности воздуха на психрометре, следует в таблице на приборе найти значение температуры воздуха согласно показаниям градусника и найти разницу значений на пересечении показателей.

Темы для рефератов

• Атмосфера Земли — наша защита от космоса
• Смог в Лондоне 1952 г. и Москве в 2010 г.: сравнительная характеристика
• Смерчи, их классификация, причины и места образования
• Самые страшные ураганы и тайфуны последнего десятилетия.