Вся электронная библиотека >>>

 Спасение экипажей >>>

 

 

Системы обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажей летательных аппаратов


Раздел: Учебники

 

 

Глава 1 ВЛИЯНИЕ УСЛОВИЙ АТМОСФЕРНОГО И КОСМИЧЕСКОГО ПОЛЕТА НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЧЕЛОВЕКА

§ 1.1. ОБЩИЕ СВОЙСТВА АТМОСФЕРЫ ЗЕМЛИ КАК СРЕДЫ ОБИТАНИЯ ДЛЯ ЭКИПАЖЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ. ОСОБЕННОСТИ СРЕДЫ ОБИТАНИЯ НА ЛУНЕ

 

   

Исследование атмосферы Земли и околоземного космического пространства с помощью спутников, космических ракет и кораблей позволило получить новые данные о физическом и химическом составе атмосферы, распределении температуры по высотам и космической радиации. Сейчас установлено, что атмосфера Земли простирается до высот 2000—3000 .км, в отличие от прежнего представления, когда считали, что ее граница проходит на высоте около 1000 км.

Многочисленные явления в газообразной оболочке Земли доказывают, что атмосфера имеет выраженное слоистое строение. Слои различаются между собой составом основных газов, распределением по высоте температуры, давления и плотности а также степенью ионизации.

По составу воздуха атмосфера делится на две сферы: гомо- сферу и гетеросферу.

Гомосфера (однородный слой) — слой атмосферы от поверхности Земли до высоты 80—100 км, в котором объемный состав воздуха по кислороду (21%) и азоту (78%) остается неизменным.

Состав воздуха в слое гомосферы в процентном отношении характеризуется табл. 1.1.

Гетеросфера (неоднородный слой) — слой в атмосфере вы- ' ше 100 км над поверхностью Земли, в котором состав и молекулярный вес воздуха изменяются с высотой. В гетеросфере составные части атмосферы находятся в атомарном состоянии. До высоты 800 км преобладают атомы кислорода. На высотах •более 800—900 км атмосфера Земли состоит главным образом из водорода. Там она постепенно переходит в. межпланетный газ, в котором, кроме атомов водорода, имеются в небольшом количестве атомы Na, Са, К,

По характеру распределения температуры по вертикали атмосферу Земли принято [31] делить на пять основных сфер: тропосферу, стратосферу, мезосферу, термосферу и экзосферу.

Тропосфера (прилегающий слой) — самый нижний слой атмосферы, содержащий до 80% всей массы воздушной оболочки Земли и до 90% ее водяных паров.

Высота верхней границы тропосферы колеблется в зависимости от широты места и времени года (8—10 км над полярными областями, 10—12 км над средними широтами, 16—17 км над тропиками). В тропосфере температура убывает в среднем на 6,5° на 1 км (вертикальный градиент температуры). В ней происходят процессы, формирующие погоду на Земле (перемешивание воздуха, образование облачности, выпадение осадков и др.).

Верхней границей тропосферы является тропопауза, где наблюдается прекращение снижения температуры.

Стратосфера (слой над тропосферой) — слой атмосферы от верхнего слоя тропосферы до высот 50—55 км, в котором температура почти постоянна до высоты порядка 30 км (в среднем минус 56°С). В стратосфере содержится около 20% всей массы атмосферы. Воздух в стратосфере сухой и прозрачный. В нижних слоях возможны струйные течения. В верхних слоях стратосферы, начиная с высот 30—33 км, наблюдается повышение температуры из-за наличия слоя озона с —56,5°С до 0°С на высотах 50—55 км.

Влажность воздуха в стратосфере очень мала, и облака образуются там редко. Состав воздуха отличается от тропосферного лишь повышенным количеством озона. Верхней границей этого слоя атмосферы является стратопауза, где прекращается рост температуры.

Мезосфера (средний слой) — слой атмосферы, простирающийся от высоты 50—55 до 80 км. Температура в нем понижается на 3—4° на 1 км высоты. На высоте 80 км температура равна минус 68°С. На долю мезосферы приходится не более 0,3% всей массы атмосферы. Здесь образуются иногда так называемые серебристые облака. Данный слой атмосферы ограничивается мезопаузой.

Термосфера (тепловой слой) — слой атмосферы от 80 до 800 км над поверхностью Земли. Он характеризуется непрерывным ростом температуры с градиентом 3—8° на 1 км высоты. В термосфере меняется состав воздуха: образуется атомарный кислород, гидроксил ОН, распадается углекислота, возникает сильная ионизация воздуха.

Экзосфера (сфера рассеяния) — слой выше 800 км, характеризуется значительным увеличением температуры с высотой (до 2000°С). В этом слое уменьшается концентрация ионизированных частиц, он является переходным слоем к межпланетному нейтральному газу. Высокая температура (800—2000°С) в термосфере и экзосфере, однако, не вызывает осложнений для тюлетов летательных аппаратов, так как в сильно разреженной атмосфере коэффициент теплопередачи практически равен нулю. Температура на указанных высотах оценивается по средней скорости теплового движения частиц газа (так называемой кинетической температуре).

При полетах в верхних слоях атмосферы и в околоземном космическом пространстве, кроме перечисленных выше факторов, реальную опасность для экипажа летательного аппарата представляют космические лучи, а также радиационные пояса вблизи Земли.

Первичные космические частицы (космическая радиация галактического происхождения) представляют собой ядра атомов различных химических элементов. В состав первичных космических лучей входят ядра атомов водорода — протоны <{~80°/о), ядра атомов гелия — а -частицы (—19%) и тяжелые ядра металлов (до 1%).

Первичные космические частицы обладают огромной энергией — до 1012 эВ и, следовательно, большой ионизирующей способностью. Полный поток первичного космического излучения по данным [31] составляет от 1,8 до 4,0 частиц/см2с.

Исследования последних лет позволили обнаружить и определить приближенные границы трех радиационных поясов, расположенных друг над другом. Максимальная толщина поясов, имеющих вид концентрических тороидов, имеет место в экваториальных широтах, к полюсам Земли они сужаются. Заметим, что в последующих экспериментах не подтвердилось резкое пространственное разделение поясов. Оказалось, что пространство между поясами заполнено частицами небольших энергий. В связи с этим понятия «внутренний» и «внешний» радиационные пояса следует рассматривать как условные.

Внутренний радиационный пояс Земли расположен над геомагнитным экватором. Пояс начинается на высоте 300—500 км над поверхностью Земли. Внешняя граница пояса находится на расстоянии 5000—10000 км от поверхности Земли. Максимальная интенсивность радиации порядка 2 . 104 протон/см2с наблюдается на высоте около 3600 км. Внутренний пояс состоит в основном из протонов. В отличие от внешних радиационных поясов его пространственное положение, степень интенсивности излучения относительно постоянны.

Внешний радиационный пояс Земли простирается на расстояние десятков тысяч километров от поверхности Земли. Этот слой состоит из электронов. Максимальный поток электронов порядка 108 электрон/см2с обнаруживается на высоте 16000 км. Интенсивность излучения в данном слое, как и его .пространственное положение, постоянно изменяется.

Искусственный радиационный пояс Земли, образованный в результате высотных испытаний ядерного оружия, занимает высоты от 12000 до 50000 км над поверхностью Земли. Максимальная интенсивность электронов достигает (1 2) . 109 электрон/см2 с.

Знание расположения радиационных поясбв и уровней интенсивности проникающей радиации в них позволяет выбирать наиболее безопасные орбиты для полета. Однако этих знаний недостаточно, так как наибольшую радиационную опасность для человека представляет периодическое, далеко не всегда точно- определяемое возрастание интенсивности солнечных космических лучей. При хромосферных вспышках на Солнце интенсивность проникающей радиации возрастает до нескольких тысяч рад, при этом энергетический уровень протонов достигает 700 и более мегаэлектронвольт.

Рассмотрим некоторые физические условия на Луне как объекта изучения при космических полетах с участием человека.

Луна — ближайшее к нам небесное тело. Минимальное расстояние до Луны в точке перигея составляет 363 300 км. В точке апогея расстояние увеличивается до 405500 км. Физические условия на Луне характеризуются следующими параметрами:

—        ускорение силы тяжести на Луне равно 1,62 м/с2, т. е. в шесть раз меньше, чем на Земле;

—        плотность гипотетической лунной атмосферы не более 10~10 плотности земной атмосферы у ее основания;

—        абсолютное давление около 10~5. 9,8 . 104 Н/м2;

—        период вращения вокруг своей оси равен 27,3 -земных суток;

—        в светлое время суток (14,76 земных суток) поверхность Луны нагревается до + 150°С;

—        на протяжении двухнедельной лунной ночи температура падает до — 150°С.

Поверхностный слой Луны представляет собой слабосвязанный разнозернистый материал серовато-коричневого цвета.- Основанием поверхностного слоя служат твердые горные породы или крупные обломки. Плотность верхнего слоя лунной поверхности в пределах 15—20 см равна 1,0—1,5 г/см3.

Поверхность Луны шероховатая и имеет множество мелких: углублений и выступов, а также покрыта отдельными образованиями типа камней размером около 15 см и более крупными..

Для поверхности Луны доза проникающей радиации от действия космических лучей не превышает 130 мбэр/сутки.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ:  Системы обеспечения жизнедеятельности и спасения экипажей летательных аппаратов

 

Смотрите также:

    

Характеристика атмосферы и виды загрязнений. Защита атмосферы....

Характеристика атмосферы и виды загрязнений. Огромное число вредных веществ находится в воздухе, которым мы дышим.

 

ВОЗДУХ — смесь газов, составляющих атмосферу земного шара.

В смеси газов атмосферы наибольший уд. вес занимают азот (78,09% по объему) и кислород (20,95% ). Общая масса В. на Земле составляет 5,13-1015 т...

 

Загрязнение атмосферы. Предметом данного преступления является...

Загрязнение атмосферы. Статья 251 УК РФ устанавливает уголовную ответственность за нарушение правил выброса в атмосферу загрязняющих веществ, а также за нарушение...

 

Атмосферный воздух. Правовое регулирование отношений в сфере охраны...

Российская Федерация является участником нескольких международных соглашений по вопросам охраны атмосферы, например...

 

Особенности правового режима атмосферного воздуха. Свойства...

У атмосферного воздуха и атмосферы в целом множество других экологически и социально полезных свойств. Он является проводником энергии Солнца...

 

Планета Земля. Физическое строение Земли. Литосфера и гидросфера....

условиях на границе атмосферы и межпланетного пространства. Литосфера и гидросфера. ... Литосфера и атмосфера в свою очередь разделяются на ряд.

 

Загрязнение атмосферы - ...нарушение правил выброса в атмосферу...

ЗАГРЯЗНЕНИЕ АТМОСФЕРЫ. - экологическое преступление, предусмотренное ст. 251 УК РФ, представляет собой нарушение правил выброса в атмосферу загрязняющих веществ или...

 

ВОЗДУХ. Состав атмосферного воздуха

— естественная смесь газов, составляющая атмосферу (газообразную оболочку Земли). Состав атмосферного воздуха вблизи земной поверхности зависит от сезона...

 

Последние добавления:

 

Калибровка инструментов Слесарные и сборочные работы 

 Промышленные здания  Предварительно напряженный железобетон