Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Опасные природные процессы. Вводный курс

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
19.11.2023
Размер:
46 Mб
Скачать

Гюва 5. Классификация опасных природных процессов

Д. Классификация ОПП по масштабу проявления

По масштабу проявления ОПП бывают: всемирные (Всемирный потоп); континентальные (гибель Атлантиды);

национальные (армянское землетрясение в г. Спитак); региональные (вулканы, реки); районные и местные.

Е. Классификация ОПП по времени (продолжительности)

По времени действия ОПП подразделяются на:

мгновенные (секунды, минуты) — импактные, землетрясения; кратковременные (часы, дни) — шквалы, атмосферные явления, паводки; долговременные (месяцы, годы) — космогенные, климатические; вековые (десятки, сотни лет) — климатические, эвстатические, космо­

генные.

5.3

Социально-психологическое воздействие природных катастроф

В настоящее время накоплен достаточно большой материал по социально-психологическому отклику на ЧС. Социально-пси­ хологический отклик зачастую бывает абсолютно непредсказуемым не толь­ ко в социальном, но и в историческом плане.

ВДревнем Китае многовековые династии в одночасье свергались после крупнейших землетрясений, так как считалось, что император как намест­ ник Бога на своей Земле должен был защитить народ от такой катастрофы,

араз он не справился со своей основной задачей, то должен был «уйти».

Втом же Китае «благодаря» стихийному бедствию — разливу реки Хуан­ хэ в 1350—1351 гг. было свергнуто почти столетнее монгольское иго. Навод­ нением были охвачены гигантские территории нынешних провинций Хэ­

171

Раздел IL Опасные природные процессы

нань, Хэбэй и Шаньдун, монгольский правитель Тогон-Тимур приказал согнать население на возведение защитных дамб. В ответ в различных ме­ стах вспыхнули народные волнения, переросшие затем в знаменитое вос­ стание «красных повязок», результатом которого стало изгнание монголь­ ских завоевателей и образование в Китае новой правящей династии Мин.

Борьба с аналогичными бедствиями — наводнениями — в просвещен­ ной Европе (причем примерно в то же время) привела к абсолютно другому результату. Известно, что в 1270 г. жители небольшого прибрежного поселе­ ния на реке Амстел, порядком «устав» от регулярных наводнений, решили уберечь свои дома от этого стихийного бедствия и построить большую за­ щитную дамбу. Именно это событие послужило рождению будущей столи­ цы Голландии — Амстердама, уникального города, выросшего практически на многочисленных каналах, в котором даже королевский дворец был по­ строен почти на 14000 сваях.

Не менее неожиданный социально-психологический отклик связыва­ ется с различными космическими явлениями, в первую очередь с падени­ ем метеоритов. Известно, что многим метеоритам, упавшим на Землю, в разное время и в разных местах люди поклонялись как неким «небесным знамениям».

Но самое удивительное событие связано с метеоритом, упавшим в 622 г. в районе Мекки, т.е. в месте, где жили приверженцы так называемого ран­ него мусульманства. Как пишут некоторые исследователи, падение метеори­ та, или Черного камня, хранящегося ныне в святыне мусульман — Каабе, стало рассматриваться как знамение, специально посланное в назидание и поклонение мусульманам. Это привело к резкой вспышке «мусульманского энтузиазма» в этих краях и мощному укреплению мусульманской религии.

В этой связи следует отметить, что падение Тунгусского метеорита 30 ию­ ня 1908 г. не вызвало никаких социальных потрясений лишь только потому, что его «мишенью» оказались малонаселенные пространства Подкаменной Тунгуски. Упади он, например, в центре Европы, нынешняя ее политическая карта была бы, вероятно, несколько иной. С развитием цивилизации возрас­ тает роль мощных техногенных катастроф, поэтому недаром, вероятно, нача­ ло распада СССР часто связывают с чернобыльской катастрофой 1986 г.

Систематика социально-психологического отклика:

ЧС-] — проходят почти незаметно, а некоторые (например, ливни) рассматриваются как забавный эпизод;

ЧС-2 — неприятность, вызывающая у населения чувство неудобства, раздражения;

ЧС-3 — бедствие в прямом смысле слова: может вызвать эмиграцию или изменить социально-психологическую обстановку;

ЧС-4 — создают атмосферу уныния, упадка духа, изменяют отношение к жизненным ценностям, могут привести к социальным потрясениям;

ЧС-5 — для уцелевших людей навсегда останется событием, сломав­ шим судьбу, и может быть, жизнь.

172

г л а в а

КОСМОГЕННЫЕ

ОПАСНЫЕ ПРОЦЕССЫ

Впервые мир был назван космосом знаменитым Пифагором, который обратил внимание на царящие в нем порядок и гармонию.

Л.А. Чижевский показал, что космос реально влияет на биосферу Земли, и свя­ зано это непосредственно с солнечной активностью. Позже стало развиваться направление по исследованию ударных воздействий метеороидов на Землю как на «мишень» и влияния магнитных бурь на биосферу Воздействие космоса на Землю активно исследуют гелиофизики, геофизики атмосферы, геологи и гео­ физики, биологи и врачи, космонавты. Воздействие систем космоса на системы Земли имеет четыре составляющих: галактическое, солнечное излучение — кор­ пускулярное и электромагнитное, вещественное (метеорные потоки, кометная пыль, импактное воздействие метеоритов, астероидов и комет), гравитационное воздействие (пульсации центров масс Земли — Луны и Солнца, влияние парных и тройных соединений планет, влияние на кинематику орбиты Земли) (рис. 6.1).

Степень воздействий зависит от механизма реализации и характера отклика «мишени» и варьирует по интенсивности, длительности, масштабу и эффекту последствий. Вопрос о галактическом влиянии частично на качественном уров­ не был рассмотрен в разделе I и далее рассматриваться не будет, так как пери­ оды воздействий по длительности относятся к специфике геологии, поэтому не подлежат детальному рассмотрению в рамках курса ОПП.

6 .1

Солнце. Магнитные бури. Гелиовоздействия

Солнечные источники космической погоды явля­ ются основными факторами воздействия. Они до­ вольно часто нарушают спокойствие на Земле и в

Глава 6. Космогенные опасные процессы

Э лектром агнитны е процессы внутри литосф еры

Климатические процессы. Погода

Гидрологические воздействия

Биологические воздействия

*

Социальные воздействия

Рис. 6.1. Схема солнечно-земных связей [Винник М.А., Иванов О.П.]

околоземном космическом пространстве. Достаточно сказать, что в тече­ ние 11-летнего цикла солнечной активности на Солнце происходит около 37000 вспышек (по данным за 22-й цикл солнечной активности — 1986— 1996 гг.). В максимуме солнечного цикла в среднем происходит 1 вспыш­ ка в 1—2 ч, в минимуме — 1—2 вспышки в день. Другие наиболее мошные проявления солнечной активности — выбросы коронального вещества в среднем происходят 5—10 раз в день, и только небольшая их часть распро­ страняется в направлении Земли и вызывает геомагнитные бури. В течение солнечного цикла на Земле под действием различных солнечных источни­ ков (выбросы коронального вещества, вспышки и связанные с ними удар­ ные волны, высокоскоростные потоки солнечного ветра и т.д.) происходит около 500 магнитных бурь, которые влияют на состояние больных людей

имогут приводить к опасным, а в ряде случае и к катастрофическим воз­ действиям на различные технические системы. Достаточно упомянуть из­ вестное событие марта 1989 г., когда на 9 ч штат Квебек (Канада) был обесточен из-за наведенных в линиях электропередач индукционных токов

иотключения защитных реле.

175

Раздел //. Опасные природные процессы

Во время магнитных бурь возникает много негативных явлений. В под­ водных трансатлантических кабелях связи наблюдаются сбои из-за необыч­ но высоких значений напряжения. Спутники на низковысотных орбитах изменяют параметры орбит из-за «разбухания» ионосферы и изменения лобового сопротивления. Из-за сильных ионосферных возмущений нару­ шаются радиосвязь и работа навигационных систем. Наведенные токи в протяженных трубопроводах нарушают антикоррозийную защиту, умень­ шая срок их эксплуатации и нанося ощутимый экономический ущерб. При­ веденные примеры говорят о глобальности воздействия солнечной активно­ сти на Землю и о необходимости ее контроля в интересах устойчивого функционирования различных технических систем и народного хозяйства в целом.

М агнитные бури — это кратковременные (несколько суток) сильные возмущения магнитного поля Земли, резко нарушающие его плавный су­ точный ход. Они вызываются воздействием усиленных потоков солнечной плазмы (солнечного ветра) на магнитосферу Земли.

Помимо непрерывно «дующего» солнечного ветра, Солнце служит ис­ точником солнечных космических лучей. Основным их источником явля­ ются вспышки. Вспышки — самые мощные взрывоподобные процессы, на­ блюдаемые на Солнце. Они могут продолжаться всего несколько минут, но в это время выделяется энергия, которая иногда достигает 102* Дж. Интен­ сивные потоки электромагнитной радиации достигают Землю через 8 мин, так как распространяются со скоростью 300000 км/с, а корпускулярный поток (заряженные частицы) — через 10—20 ч.

Если магнитное поле Земли представляет собой в целом диполь, то маг­ нитное поле Солнца беспорядочно, хаотично и не поддается такому просто­ му описанию, как дипольное поле Земли. Ученые полагают, что если даже рассмотреть поле Солнце как диполь, то и в этом случае оно все равно на­ правлено как бы противоположно простиранию земного диполя. Сама же величина магнитного поля Солнца вдвое превышает величину магнитного поля Земли.

Однако общее магнитное поле Солнца, в отличие от земного, не явля­ ется единственным: на него накладываются магнитные поля, которые свя­ заны с так называемыми солнечными пятнами, напряженность магнитного поля которых достигает 1000—3000 Гс. Поэтому дипольным полем Солнца обычно пренебрегают. Еще одно осложнение: если основные параметры ак­ тивности самого Солнца меняются с периодом в 11 лет, то ориентировка магнитных полей солнечных пятен — с периодом в 22 года.

Генезис магнитных бурь. Источником резких возмущений магнитного поля Земли является динамика солнечных пятен. Пятна образуются в фото­ сфере (прозрачная сфера) — наиболее нижнем видимом слое (Т = 6000°С, М = 100—200 км). Первопричина развития солнечных и магнитных бурь — солнечные вспышки в районе пятен. Сами солнечные пятна, несмотря на

176

Гшва 6. Космогепные onat чые процессы

Все оболочки Земли, включая биосферу, входят в состав геокосмического ансамбля. Этот ансамбль представляет собой единую колебательную систему, ритмы которой отразились в динамике всех процессов, идущих в биосфере. Принцип иерархичности в организации любых ансамблей пред­ полагает соподчиненность функционирования всех нижестоящих элемен­ тов вышестоящим, или управляющим элементам. В системе космической иерархии Солнце является для Земли ближайшим и одним из главных организаторов процессов, идущих в ее физических оболочках — геосферах, которые, в свою очередь, контролируют состояние биосферы. Потоки высокоэнер! ичных частиц и электромагнигых волн Солнца непрерывно вза­ имодействуют с внешними системами Земли — магнитосферой, ионос­ ферой и атмосферой. Внешние оболочки Земли, с одной стороны, служат экраном, защищающим биосферу от потоков частиц с высокими энергиями и жестким излучением, а с другой стороны, трансформируют и перераспреде­ ляют суммарную энергию, приходящую ог Солнца, до тех форм и доз, ко­ торые необходимы лля развития биосферы.

Поток солнечных высокоскоростных частиц, доетшая магнитосферы Земли, приводит к сжатию ее, что, в свою очередь, вызывает нарушение динамического равновесия в магнитоплазменных оболочках Земли. В рельтате сложных преобразований и трансформации энергии ударной вол­ ны в магнитосфере и ионосфере на поверхности Земли возникают значи­ тельные колебания естественных электромагнитных полей (ЭМП). Сущест1лшые колебания (вариации) ЭМП Земли называют магнитными бурями tли геомагнитными возмущениями (ГМВ). Именно вариациям естественных ЭМП и отводится роль агентов, опосредующих воздействие солнечной акивности на процессы в биосфере, включая влияние на организм человека

> чере^ него — на жизнь человеческого общества.

Первая защитная сф ера Земли, которая встречает удар, — магнитосфе- - — является магнитным щитом Земли. Он экранирует Землю от корпусчлярной радиации, не давая ей уничтожить атмосферу. На воздействие магнитосфера откликается рядом явлений. Магнитосферная плазма из-за ■ч^нвективных движений порождает электрические токи — экваториальную > полярную электроструи. Из полярных электроструй при сильных возму­ щениях частицы «впрыскиваются» в ионосферу, вызывая полярные сияния

^свечение атомов и молекул кислорода и азота на высотах 90—120 км). Так как вспышка — процесс многоимпульсный, возникает последова-

~ 1ьная серия сжатий и расширений магнитосферы, изменяющих напря­ женность магнитного поля у поверхности Земли, т.е. суббурь, что в целом vоставляет картину большой магнитной бури В зависимости от того, явяется источником возмущений плазма от вспышки или высокоскорост­ ной поток солнечного ветра, магнитные бури имеют внезапное или посте- i енное начало. Общая энергия, поступающая в магнитосферу, колеблется

пределах 1016—1017 Дж, поток энергии равен 10м Вт. Следует отметить,

179

Раздел //. Опасные природные процессы

что интенсивность спокойных периодических вариапий в средних широтах Земли составляет 30—50 нТл (приблизительно 0,1% главного поля), коле­ бания же во время магнитных бурь составляют 100 нТл, а иногда до 1500— 2000 нТл.

Геомагнитные пульсации чутко реагируют на колебания уровня солнеч­ ной активности. Например, примерно через 40 ч после мощной солнечной вспышки их амплитуда в области частот меньше 1 Гц может увеличиться в 1000 раз. Такие колебания являются одним из наиболее вероятных магни­ тобиологических факторов. Более того, магнитосфера под воздействием электрических полей является источником колебаний частотой до 5 Гц и амплитудой от долей гаммы до величин около 1 нТл.

Для сопоставления приведем следующие цифры. Величина суточных ва­ риаций магнитного поля Земли составляет 15—30 нТл, для И-летнего цик­ ла диапазон достигает 100 нТл. а при сильной магнитной буре — 1000 нТл и более.

Во время магнитосферных возмущений электрическое поле Земли уси­ ливается. Вокруг Земли имеются 3 зоны, где электрические токи наиболее интенсивны и восприимчивы к влиянию извне. Это район геомажитного экватора, где пролегают экваториальная электроструя и зоны полярных си­ яний в северном и южном полушариях. Экваториальная струя обусловле­ на горизонтальностью магнитного поля Земли на экваторе. Кроме того, вдоль магнитных силовых линий также текут электрические токи.

Известно, что почти дипольное магнитное поле внутренней магнито­ сферы Земли создает особые зоны «магнитных бутылок*, в которых заря­ женные частицы могут «захватываться» на длительное время и вращаться вокруг силовых линий. При этом частицы периодически отражаются от околоземных концов силовых линий (где магнитное поле увеличивается) и медленно дрейфуют вокруг Земли по окружности. В наиболее мощном внутреннем радиационном поясе хорошо удерживаются протоны с энерги­ ями вплоть до сотен мегаэлектронвольт. Дозы облучения, которые можно получить при пролете этой зоны, настолько велики, что долю в нем могут находиться только научно-исследовательские спутники. Пилотируемые ко­ рабли «прячутся» на более низких орбитах, а большинство спутников свя­ зи и навигационных космических аппаратов находятся на орбитах выше этого пояса. Наиболее близко к Земле внутренний пояс подходит в точках отражения. Из-за наличия магнитных аномалий (отклонений геомагнитно­ го поля от идеального диполя) в тех местах, где поле ослаблено (над так на­ зываемой бразильской аномалией), частицы достигают высот 200—300 км. а в тех местах, где оно усилено (над восточносибирской аномалией), — 600 км. Сам по себе внутренний пояс стабилен, но во время геомагнитных бурь, когда магнитное поле ослабевает, его условная граница спускается еще ближе к Земле. Это учитывается при планировании полетов космонав­ тов и астронавтов, работающих на орбитах высотой 300—400 км.

180

Соседние файлы в папке книги