Лекция 11. Геологические и метеорологические ЧС

Землетрясения

По своему разрушительному действию не имеют себе равных среди стихийных бедствий землетрясения. Им принадлежит первое место по причиняемому материальному ущербу и одно из первых мест - по числу жертв. Землетрясения бывают тектонические, вулканические, обвальные, плотинные и др. Чаще всего происходят тектонические землетрясения.

7 декабря 1988 г. произошло землетрясение в Армении, которое было наиболее фатальным, поскольку привело к необычно большому числу жертв. Подземная стихия превратила в руины г. Спитак. Без крова остались 514 тыс. чел., 27 тыс. чел. погибли, свыше 118 тыс. были эвакуированы. Роковую роль сыграли многие факторы, но основная причина больших человеческих жертв заключалась в несоответствии строительных конструкций данному сейсмическому району, а также в низком качестве самого строительства. К примеру, в Ленинакане в деталях бетонных конструкций частот обнаруживались пустоты и части плохо размешанного бетона, многие не были должным образом скреплены между собой.

Основными параметрами, характеризующими силу и характер землетрясения, являются интенсивность выхода энергии на поверхности земли, магнитуда и глубина очага.

Интенсивность - мера величины состояния грунта. Определяется степенью разрушения зданий и сооружений, характером изменений земной поверхности и данными о состоянии людей (животных). Для оценки интенсивности используется 12-бальная международная шкала М8К-64. Условно землетрясения этой шкалой подразделяются на слабые (1-3 балла), умеренные (4), довольно сильные (5), сильные (6),очень сильные (7), разрушительные (8), опустошительные (9), уничтожающие (10), катастрофические (11), сильно катастрофические (12). Для каждого балла установлены свои признаки определения силы землетрясений.

Магнитуда характеризует общую энергию землетрясения. Магнитуда (М) по Рихтеру изменяется от 0 до 9 баллов (самое сильное землетрясение). Увеличение ее на единицу означает десятикратное возрастание амплитуды колебаний в почве (или смещение грунта) и увеличение энер-|гии землетрясения в 30 раз. Сильными по школе Рихтера считаются землетрясения, магнитуда которых равна 5- 6 единицам.

Глубина очага может колебаться в различных сейсмических районах от 0 до 750 км. Очаг, т.е. точка под землей, является источником землетрясения и называется гипоцентром. Прямо над ней на поверхности земли находится так называемый эпицентр. Расположенная вокруг него зпицентральная область испытывает наибольшие толчки.

Многочисленные человеческие жертвы при землетрясении возникают при разрушении зданий, когда рушатся стены, перекрытия, падают кирпичи, дымовые трубы, карнизы, лепные украшения, балконы, осветительные установки. Опасны летящие с верхних этажей стекла, порванные элетропровода на проезжей части улиц и просто тяжелые предметы в помещениях.

Как правило, землетрясения сопровождаются пожарами, вызванными утечкой газа из поврежденных трубопроводов, замыканием электролиний, авариями на химических и радиационно опасных предприятиях с выходом (выливом) РВ и ХОВ, наводнениями (из-за прорыва плотин). Все это усугубляется отсутствием воды, так как разрываются водопроводные линии. Опасны также и неконтролируемые действия людей, охваченных паникой.

В настоящее время отсутствуют достаточно надежные методы прогнозирования землетрясений и их последствий. Однако по изменению характерных свойств земли, по необычному поведению живых организмов перед землетрясением (их называют предвестниками) зачастую удается составлять прогнозы. Предвестниками землетрясений являются: быстрый рост частоты слабых толчков (форшоков); деформация земной коры, определяемая из космоса или, съемкой поверхности земли с помощью лазерных источников света;5изменение отношения скоростей распространения продольных и поперечных волн накануне землетрясения; изменение электросопротивления горных пород, уровня грунтовых вод в скважинах; содержание радона в воде и др.

Предвестником землетрясения может служить необычное поведение животных накануне землетрясения. Аномалии в поведении животных могут предварять подземные толчки с магнитудой М<4, глубиной очага до 150 км и на расстоянии от эпицентра в несколько сот километров. Грызуны способны за месяц-полтора уловить сигналы приближающегося землетрясения на расстоянии более 100 километров. Они выскакивают на-поверхность, носятся по полям и грызут друг друга. Муравьи покидают свои жилища. Глубоководные рыбы всплывают на поверхность. Кошки покидают селения и переносят котят в открытые места. Птицы в клетках за 10-15 мин. до начала землетрясения начинают летать, перед толчком слышатся необычные крики птиц. Вообще же установлена, около сотни видов животных и растений, которые прогнозируют землетрясения, извержения вулканов. Большинство из них предчувствуют приближение стихии за сутки.» Лучше всего такое «предчувствие» развито у исконных обитателей сейсмически активных районов.

Уменьшить количество травм и число погибших можно, если заранее продумать правила поведения в экстремальной ситуации. Необходимо точно определить последовательность действий с началом землетрясения в самых обычных условиях - дома, на работе, в общественных местах, на улице. Это поможет в дальнейшем действовать спокойно и рационально, не ударяясь в панику.

Дома коридоры, проходы, лестничные клетки необходимо содержать свободными, не загромождая их. Тяжелые шкафы и стеллажи следует надежно прикрепить к стенам. Необходимо знать расположение пожарных и газовых кранов, электрорубильников.

Если землетрясение застало на улице - не стоять вблизи зданий, перейти на открытое место. В многоэтажных зданиях толчки лучше переждать в квартире. Стоять необходимо в дверном проеме или у опорной колонны. В крайнем случае лечь под стеной у плинтуса. При эвакуации из здания ни в коем случае не пользоваться лифтом.

В поврежденных зданиях нельзя пользоваться открытым огнем - от утечки газа может возникнуть пожар или произойти взрыв. Утечку газа проверять только по запаху. После подземного толчка необходимо проверить состояние водопровода, газ, электричество. Необходимо помнить, что в первые часы после землетрясения велика опасность повторных толчков. Колебания почвы могут повторяться в течение 2-3 суток с момента первого сильного толчка. При разборке завалов необходимо соблюдать меры безопасности, так как возможны смещение обломков, осадка масс завала. Даже временное отсутствие санитарно-гигиенических условий может привести к возникновению инфекций и даже эпидемий.

Локальные землетрясения. Многие города стоят на кристаллическом фундаменте, над которым слой осадочных пород имеют толщину 1,5-2 м. В этих кристаллических породах образуются трещины, по-научному - разломы и разрывы. Где-то на глубине трещины раздвигаются, образуя тектонические разрывы. В породах, окружающих места разрыва, резко падают давление и температура. В результате освобождается энергия, несущая разрушения на I поверхности.

Кроме того, в районе землетрясений имеют место гравитационные аномалии, т.е. предметы, находящиеся над разрывами, «теряют в весе». Ученые, пересчитывая показания сейсмогравиметров, определили, что в эпицентрах землетрясений сила тяжести иногда бывает равна нулю или имеет даже некоторое отрицательное значение.

В 1987 г. в Москве на шоссе Энтузиастов эпицентр землетрясения оказался прямо под проезжей частью, по которой двигался поток машин. Некоторые автомобили подбросило до пятого этажа. Разорвало и газопровод, проходящий в этом месте. В 1988 г. там же, на Большой Полянке, был разрушен спортивный комплекс школы № 583. «Как бы взрывом из-под земли», по словам очевидцев. Кирпичами от этого здания буквально обстреляло вход в метро. Некоторые люди получили ранения. Очевидцы уверяли, что «снаряды» летели по навесной траектории, будто выпущенными из миномета. До сих пор такие явления списывали на аварии на взрывы газа.

Ураганы

Ураганы также нередко называют самой мощной силой природы. Вблизи центра наиболее сильных из них, имеющих около 500 км в поперечнике, скорость ветра достигает 320 км/ч. Такие ураганы могут проходить расстояние в тысячи километров. Одна из самых сложных проблем, встающих перед метеорологом, который пытается разрушить тайну урагана, - определить место и время его зарождения. Сезоном ураганов принято считать месяцы с июля по октябрь. Но бывают и исключения из правила. Ураган несет тройную угрозу людям, которые оказываются на его пути. Наиболее разрушительными являются ветер, волны и дождь. Для тех, кто живет на побережье или неподалёку от него, волны, вызываемые ураганами, зачастую представляют большую опасность, чем яростный ветер.

Поистине мч многих ураганов представляют ливни. В Приморье и Хабаровском крае в 1989 г. с 24 июля по 3 августа выпало до 400 мм осадков. Реки остановили свой бег. Они разлились в низинах, поля и пастбища превратились в гигантские пруды, наполненные мутной водой. А с неба лились все новые потоки. Природные запруды и преграды оказались разрушенными, и тотчас в города и другие населенные пункты хлынули миллионы тонн воды. Чудовищный поток смывал участки шоссейных и железных дорог, уносил мосты, срывал с фундаментов дома и тянул вслед за собой. Также разрушительны смерчи («торнадо»), порождаемые вихревыми образованиями в облаках. Смерч как бы «свешивается» с материнского облака в виде гигантской вращающейся воронки. Во внутренней полости смерча давление всегда пониженное, поэтому туда засасываются любые предметы. Московский смерч 1904 г. уничтожил в Лефортово рощу вековых деревьев, в. Сокольниках «прорубил» просеку шириной в 400 шагов. Самые большие разрушения приносят так называемые расплывчатые смерчи, имеющие подчас размеры до 500 км. Их часто принимают за катящиеся по земле тучи. Еще опаснее группы смерчей, способные поднять в воздух целые поселки. Силу ураганов, смерчей, бурь принято оценивать в зависимости от скорости ветра по 17-балльной шкале.

В результате крупных нарушений на дне моря во время подземных землетрясений в море возникают цунами (моретрясения), создавая на водной поверхности волны огромной величины и разрушительной силы.

Лекция 12. Гидрологические и морские опасности

Наводнение - временное затопление суши в результате подъема уровня воды в реках, озерах и морях. Наводнения могут быть вызваны гидродинамическими авариями, обильным выпадением осадков, интенсивным таянием снега, образованием ледяных заторов, нагонным низовым ветром и др. Наводнения могут охватывать обширные площади и наносить огромный ущерб,

Непосредственный материальный ущерб от наводнений заключается в разрушении жилых и производственных зданий, автомобильных и железных дорог, линий электропередач и связи, мелиоративных систем, гибели скота и урожая с/х культур, порче и уничтожении сырья, топлива, продуктов питания, кормов, удобрений и т.д. Наводнения могут сопровождаться пожарами вследствие обрыва и короткого замыкания электрокабелей и проводов, а также разрывами водопроводных и канализационных труб, электрических, телевизионных и других подземных кабелей из-за последующей неравномерной осадки грунта.

Сохранившиеся затопленными здания теряют капитальность. Деревянные здания повреждаются гнилью. Отваливается штукатурка с выпадением кирпичей. Металлические конструкции и арматура железобетона подвергается коррозии. Возникает опасность заражения, загрязнения территорий, вспышек эпизоотии, что приводит к вспышкам заразных болезней среди населения.

Величина ущерба, наносимого наводнениями, зависит от высоты и объема подъема уровня воды, площади затоплений, своевременности их прогноза, наличия и состояния защитных гидротехнических сооружений, от степени заселенности и с/х освоенности речных долин и пойм.

Наиболее тяжелыми последствиями сопровождаются гидродинамические аварии - чрезвычайные события, связанные с разрушением гидротехнического сооружения (плотины, шлюза) и неуправляемым перемещением больших масс воды, что вызывает повреждение объектов и затопление обширных территорий. Основными поражающими факторами в этом случае являются разрушительная волна прорыва, водный поток и воды, затопившие территорию суши, объекты. Опасность усугубляется тем, что эти аварии происходят неожиданно, вода с большой силой и скоростью устремляется вниз по течению, все сметая на пути.

Примером возможных последствий наводнения при прорыве плотин может служить исследование плотины Цимлянского водохранилища. При разрушении плотины зона катастрофического затопления (зона, в пределах которой имеют место массовые потери людей, разрушение зданий и сооружений, повреждение или уничтожение материальных ценностей) достигает общей длины 312 км, а площадь ее - 500 тыс. км². В эту зону попадает 158 населенных пунктов. Потребуется эвакуация 280 тыс. человек, десятки тыс. голов крупного рогатого скота и 37,6 тыс. свиней. На берег Дона в районе Ростова волна высотой 8 м придет через 8-10 часов после прорыва плотины.

Волна прорыва может вызвать также обрушения высоких берегов на Нижнем Дону или, напротив, формирование застойных зон в мелководных отчленениях долинах реки. В море будет выноситься большое количество материала, в том числе токсичного из разрушенных складов и производств. Волна прорыва скажется на функционировании Волго-Донского канала, который подпитывается водой из Цимлянского водохранилища.

При собственной емкости водохранилища 11,5 км³ в половодье при величине притока в 5500 м³ объем его достигает 16 км³. Регулирование притока и сброса воды из водохранилища в Ростовской области невозможно ввиду отсутствия на ее территории водохранилищ. Все они оказались сегодня за границей области. Очень сложно также строительство защитных дамб и отводных каналов. Эти сложности вызывают необходимость аварийного сброса воды из водохранилища. А уже при сбросе воды со скоростью 2500 м^3/с происходит затопление поймы в 11 районах области. Общая площадь затопления достигает 111 тыс. га, в том числе 18 тыс. га пахотных земель. При сбросе воды со скоростью 5690 м³/с окажется залитой набережная в Ростове. Подобное явление имело место в 1963 г.

Спуск воды из водохранилища приведет к образованию мелководных застойных зон, которые опасны как источники неблагоприятных бактериологических ситуаций. Для верхних бьефов гидроузлов характерны косвенные потери, связанные с нарушением водо- и электроснабжения, водных путей, поступлением в нижний бьеф загрязненных вод.

Для городов при наводнении характерным является утрата прочности сооружений в результате подмыва, разрывы канализационных и водопроводных труб, газовых, электрических и других магистралей. Это объясняется неравномерной просадкой грунта.

Сильные и продолжительные ветры над акваторией моря создают однородный воздушный поток, вызывающий наклон уровенной поверхности - источник возникновения сгонно-нагонных колебаний уровня воды. При значительных понижениях уровня моря - сгонах, происходит временное обмеление рек, нарушающее условия судоходства и рыболовства. Более серьезные последствия вызывают противоположные явления - нагоны. Нагоны возникают, как правило, на пологих участках побережья при глубине моря менее 20 м. Ветер запирает течение реки в устье при впадении в море, и вода разливается, затапливая огромные прибрежные территории. Так, катастрофический нагон воды в Азовском море в ночь на 01.03.1914 затопил все побережье от Темрюка до устья Дона. Образовавшиеся волны разбивали суда и выбрасывали их на берег. Вода размыла железнодорожное полотно, разрушила 380 строений. Имелись многочисленные человеческие жертвы. Из районов, которым угрожала опасность, население эвакуировалось. Наводнения бывают кратковременные (до двух недель); длительные. Примером длительного наводнения является поднимающийся вот уже 15 лет уровень Каспия. Затопление побережья стало социально-экономической катастрофой для местного населения. Скорость подъема составляет 14-20 см в год. С 1978 г. уровень Каспия поднялся на 2,6 м, а в 1995 г. - на 2,5 м. Уж погибло 300 тыс. га плодородной земли, 30 населенных пунктов, 15 нефтескважин ушли под воду, выведены из строя линии электропередач, железные дороги. Еще 40-50 см подъема, и катастрофа коснется Астрахани. Погибнет еще 0,5 млн. га плодородной земли. Сегодня «лишнюю воду» Волга в своей дельте принять не может! Вода потечет не по руслу реки, а выйдет из берегов и разольется по окрестностям. Ежегодный ущерб от наступления Каспия исчисляется в 10-13 млрд руб.

Мероприятия по защите - долгосрочные и принимаемые (организуемые) непосредственно перед угрозой наводнение К долгосрочным относятся строительство дамб, защитных валов, дренажных систем, накопление аварийных материалов для заделывания промоин и создание условий хранения спасательных защитных средств, выбор и подготовка мест эвакуации, созданы там запасов, особенно корма для скота.

Определенный эффект дает также устройство прудов, запаней и других емкостей в логах, балках и оврагах для перехвата талых и дождевых вод. Для средних и крупных рек единственное радикальное средство - это регулирование паводочного стока с помощью водохранилищ.

Кроме того, для защиты от наводнения широко применятся давно известный способ - устройство дамб. Для ликвидации опасности образования заторов производится спрямление, расчистка и углубление отдельных участков русла реки, а также разрушение льда взрывами за 10-15 дней до ее вскрытия. Наибольший эффект достигается при закладке зарядов под лед на глубину, в 2,5 раза превышающую его толщину. Тот же результат дает посыпание ледяного покрова молотым шлаком с добавкой соли (также за 15-25 дней до вскрытия реки).

Заторы льда при толщине его скоплений не более 3-4 м также ликвидируются с помощью речных ледоколов.

Мероприятия второй категории - герметизация подвалов заделка дверей и окон на первых этажах, вынос необходимого имущества, покрытие густой смазкой оставляемого. В доме отключают электро- и газовые магистрали. Эти меры помогут снизить потери на 60-65%.

При внезапном катастрофическом затоплении для спасения от удара волны прорыва необходимо быстро занять ближайшее возвышенное место, взобраться на ствол крупного дерева, верхний ярусы прочных сооружений. В случае нахождения в воде при приближении волны прорыва нырнуть в глубину у основания волны. Оказавшись в воде, попытаться как можно быстрее выбраться на насыпь дороги или брод, по которым можно добраться до незатопленной территории.

Лекция 12. Природные пожары

Созидательная деятельность и направлена на получение энергии, ее накопление и последующее использование. При этом возникают случаи неконтролируемого выхода энергии с переходом с более высокого энергетического потенциала на низший уровень. Этот процесс обусловлен физико-химическими превращениями в веществе - потенциальном носителе энергии. В этом случае вся энергия или ее часть реализуется в виде пожаров или взрывов. Пожар - неконтролируемое горение, вне установленного очага, причиняющее вред жизни и здоровью людей, наносящие материальный ущерб и нарушение состояния окружающей среды. Возможности создания условий для возникновения пожара или его быстрого развития представляют собой пожарную опасность. Одним из поражающих свойств пожара является теплота горения, т.е. химические реакции, происходящие при горении, сопровождающиеся выделением большого количества тепловой энергии, что способствует быстрому распространению огня на всю массу находящихся рядом веществ. Выделяющееся при горении тепло вызывает повышение температуры окружающей среды, и когда она доходит до критической для окружающих очаг пожара предметов и вещей, загораются и они. Очаг пожара разрастается.

Основными видами пожаров как стихийных бедствий, охватывающих, как правило, обширные территории в несколько тысяч и даже миллионов гектар, являются ландшафтные пожары - лесные (низовые, верховые, подземные) и степные (полевые).

Лесные пожары по интенсивности подразделяются на слабые, средние и сильные, а по характеру горения* низовые и верховые, беглые и устойчивые.

Лесные низовые пожары характеризуются горением лесной надстилкой,^,напочвенного покрова и подлеска без захвата крон деревьев. Скорость движения фронта низового I пожара составляет от 0,3-1 м/мин (при слабом пожаре) до 16 м/мин (1 км/час) (при сильном пожаре). Высота пламени - 1-2 м, максимальная температура на кромке пожара составляет 900°.

Лесные верховые пожары развиваются, как правило, из нитвых и характеризуются горением крон деревьев. При бегло верховом пожаре пламя распространяется главным образом с кроны на крону с большой скоростью, достигающей 8-25 км/час, оставляя иногда целые участки нетронутого огнем леса. При устойчивом верховом пожаре охвачены огнем не только кроны, но и стволы деревьев. Пламя распространяется со скоростью 5-8 км/ч, охватывая весь лес от почвенного покрова и до вершин деревьев. Подземные пожары возникают как продолжение низовых или верховых лесных пожаров и распространяются по находящемуся в земле торфяному слою на глубину до 50 см и более. Горение идет медленно, почти без доступа воздуха, со скоростью 0,1-0,5 м/мин с выделением большого количества дыма и образованием выгоревших пустот (прогаров). Поэтому подходить к очагу подземного пожара надо с большой осторожностью, постоянно прощупывая грунт шестом или щупом. Горение может продолжаться длительное время даже зимой под слоем снега.

Степные (полевые) пожары возникают на открытой местности при наличии сухой травы или созревших хлебов. Они носят сезонный характер и чаще бывают летом по мере созревания трав (хлебов), реже весной и практически отсутствуют зимой. Скорость их распространения может достигать 20-30 км/ч.

Основными способами борьбы с лесными низовыми пожарами являются захлестывание кромки огня, засыпка его землей, заливка водой (химикатами), создание заградительных и минерализованных полос, пуск встречного огня (отжиг). Отжиг чаще применяется при/крупных пожарах и недостатке сил и средств для пожаротушения. Он начинается с опорной полосы (реки, ручья, дороги, просеки), на краю которой, обращенном к пожару, создают вал из горючих материалов (сучьев валежника, сухой травы). Когда начнет ощущаться ''Тяга воздуха» в сторону пожара, вал поджигают вначале напротив центра фронта пожара на участке 20-30 м, а затем после продвижения огня на 2-3 м соседние участки. Ширина выжигаемой полосы должна быть не менее 10-20 м, а при сильном низовом пожаре - 100 м.

Тушение лесного верхового пожара осуществлять сложнее. Его тушат путем создания Заградительных полос, применяя отжиг и используя воду. При этом ширина заградительной полосы должна быть не менее высоты деревьев, а выжигаемой перед фронтом верхового пожара - не менее 150-200 м, перед флангами - не менее 50 м. Степные (полевые) пожары тушат теми же способами, что и лесные.

Тушение подземных пожаров осуществляется в основном двумя способами. При первом способе вокруг торфяного пожара на расстоянии 8-10 м от его кромки роют траншею (канаву) глубиной до минерализованного слоя грунта или до уровня грунтовых вод и заполняют ее водой.

При тушении пожаров персонал подвергается воздействию дыма, а также оксида углерода. Поэтому при высокой концентрации оксида (более 0,02 мг/л, что определяется с помощью газосигнализатора), работы должны проводиться в изолирующих противогазах или фильтрующих с гопкалитовыми патронами.

Поражающие факторы пожара

Теплота горения - химические реакции, происходящие при горении, сопровождающиеся выделением большого количества тепловой энергии, что способствует быстрому распространению огня на всю массу находящихся рядом веществ. Выделяющееся при горении тепло вызывает повышение температуры окружающей среды, и когда она доходит до критической для окружающих очаг пожара предметов и вещей, загораются и они. Очаг пожара разрастается.

При повышении температуры окружающей среды опасность представляет накопление тепла в организме, результатом которого является «тепловой удар». Исследования показали, что в условиях относительного покоя безопасное накопление тепла при воздействии открытого огня на кожу человека составляет 335 ккал. Кроме того, повышенная температура может вызвать разной тяжести ожоговые поражения дыхательных путей. Для физически здоровых людей допустимым пределом является пребывание в течение 10 мин при температуре окружающей среды 80-100°. Нагрев тела человека до 77° вызывает разрушение пораженного участка.

При температуре воздуха (газа) 150° происходит практически мгновенный ожог дыхательных путей. Следует отметить, что случае быстрого увеличения температуры газа при пожаре в помещении возможны ситуации, когда безопасное время пребывания человека будет лимитироваться температурой вдыхаемого воздуха. Предельно Допустимой температурой следует считать 60°.

Продукты горения. Исследования показывают, что 70% людей при пожарах погибают от отравления продуктами горения, выделяемыми в виде дыма и сажи. Установлено, что в продукте горения содержится до 100 видов химических соединений, которые способны оказывать токсическое воздействие на человека. К наиболее токсичным и часто встречающимся относятся оксид углерода СО и диоксид С0₂.

Особо следует остановиться на поражающем воздействии на человека оксида углерода СО. Угарный газ унес немало человеческих жизней, и зачастую это происходило из-за губительного своеобразия его физико-химических свойств, отсутствия цвета и запаха, т.е., наши органы чувств его не ощущают. Во-вторых, оксидом углерода можно отравиться не только во время пожара, но и в быту, в гараже, при неполном сгорании топлива в печах, неисправностях газовой аппаратуры. Если, например, в кухне кубатурой 16 м³ «работают» три горелки в течение двух часов, то концентрация угарного газа в воздухе увеличивается в 11 раз по сравнению с обычной, достигая 37-40 мг/м³.

Угарный газ в 100 раз сильнее, чем кислород, реагирует с гемоглобином крови, образуя при этом карбоксигемоглобин СОН. Этот газ может накапливаться летом в зеленых зонах перед домами, вдоль автомагистралей, в закрытых, плохо проветриваемых дворах. При этом концентрации его могут достигать 170-230 мг/м³ при максимально допустимой разовой 5 мг/м³ и среднесуточной 3 мг/м³.

Концентрация СО в воздухе около 0,2% вызывает смертельное отравление в течение часа, а 0,5-0,7% - в течение нескольких минут. Причиной гибели людей может быть общее повышение температуры задымленной среды. Вдыхание продуктов горения, нагретых до 60°, даже при 0,1% содержании СО в воздухе, как правило, приводит к смертельному исходу.

Отравление происходит через дыхательные пути, причем наступает быстрее и протекает тяжелее при анемиях, авитаминозах, у людей, перенесших тяжелые заболевания.

По тяжести отравления принято делить на заболевания легкой, средней и тяжелой степени. Легкая степень имеет место чаще всего в быту. Начинает кружиться и сильно болеть голова, появляется шум в ушах, темнеет в глазах, ухудшается слух, ощущается «пульсация в височных артериях», тошнота, рвота, иногда мышечная слабость. Пульс и дыхание учащаются, повышается кровяное давление. Теряется ориентация во времени и пространстве. Пораженные могут совершать немотивированные поступки. Однако при прекращении поступления газа в организм перечисленные симптомы довольно быстро доходят без каких-либо последствий. Случаи отравления средней и тяжелой степени требуют срочного медицинского вмешательства.

В условиях нервной напряженности у человека может развиваться эйфорическая форма отравления. Наступает состояние эйфории или экзальтации, которое маскирует картину отравления предстоящей опасности. Однако это состояние вскоре может смеяться внезапной потерей сознания или обмороком вследствие отравления и анемии мозга.

При отравлении угарным газом даже в самой легкой степени длительное время после него ни в коем случае нельзя курить. Известен случай, когда трое спасенных моряков с подводной лодки, пострадавшие от угарного газа, выйдя из лазарета, закурили, и пара затяжек ускорили необратимые процессы в организме, наступила смерть.

Дым значительно уменьшает содержание кислорода в окружающей среде. При снижении его на 8-11% у человека ухудшаются двигательные функции, происходит нарушение мускульной координации, притупление внимания и затруднение мышления. При уменьшении содержания кислорода на 17% человек может умереть. Опасным задымлением на открытой местности считается такое, при котором видимость не превышает 10 м.

Так, ПВХ (полихлорвинил), из которого сегодня изготавливают оконные рамы, линолеумы, обои, трубы, жалюзи и даже детские игрушки, при горении выделяет сильнейшую группу ядов - диоксины, которые в тысячу раз токсичнее стрихнина.

Лекция 13. Чрезвычайные ситуации космического характера и геофизические ЧС

Угрозы из космоса

В начале проведем общую характеристику космоса, а также его объектов которые непосредственно могут представлять угрозу для планеты Земля. "Космос" по-гречески - это порядок, устройство, стройность (вообще, нечто упорядоченное). Философы Древней Греции понимали под словом "космос" Мироздание, рассматривая его как упорядоченную гармоничную систему. Космосу противопоставлялся беспорядок, хаос. [1] В понятие "космос" сначала включали не только мир небесных светил, но и всё, с чем мы сталкиваемся на поверхности Земли. Чаще под космосом понимают Вселенную, рассматриваемую как нечто единое, подчиняющееся общим законам. Отсюда происходит название космологии - науки, пытающейся найти законы строения и развития Вселенной как целого. В современном понимании космос есть всё находящееся за пределами Земли и её атмосферы.

Ближайшая и наиболее доступная исследованию область космического пространства - околоземное пространство. Именно с этой области началось освоение космоса людьми, в ней побывали первые ракеты и пролегли первые трассы ИСЗ. Полёты космических кораблей с экипажами на борту и выход космонавтов непосредственно в космическое пространство значительно расширили возможности исследования "ближнего космоса". Космические исследования включают также изучение "дальнего космоса" и ряда новых явлений, связанных с влиянием невесомости и др. космич. факторов на физической-хим. и биологические процессы.

Какова же физическая природа околоземного пространства? Газы, образующие верхние слои земной атмосферы, ионизованы УФ-излучением Солнца, т. е. находятся в состоянии плазмы. Плазма взаимодействует с магнитным полем Земли так, что магнитное поле оказывает на плазму давление. С удалением от Земли давление самой плазмы падает быстрее, чем давление, оказываемое на неё земным магнитным полем. Вследствие этого плазменную оболочку Земли можно разбить на две части. Нижняя часть, где давление плазмы превышает давление магнитного поля - ионосфера. Выше лежит магнитосфера - область, где давление магнитного поля больше, чем газовое давление плазмы. Поведение плазмы в магнитосфере определяется и регулируется прежде всего магн. полем и коренным образом отличается от поведения обычного газа. Поэтому, в отличие от ионосферы, которую относят к верхней атмосфере Земли, магнитосферу принято относить уже к космич. пространству. По физической природе околоземное пространство, или ближний космос, - это и есть магнитосфера. В магнитосфере становятся возможными явления захвата заряженных частиц магнитным полем Земли, которое действует как естественная магнитная ловушка. Так образуются радиационные пояса Земли.

Отнесение магнитосферы к космическому пространству обусловливается тем, что она тесно взаимодействует с более далёкими космическими объектами, и прежде всего с Солнцем. Внешняя оболочка Солнца - корона - испускает непрерывный поток плазмы - солнечный ветер. У Земли он взаимодействует с земным магнитным полем (для плазмы достаточно сильное магнитное поле - то же, что твёрдое тело), обтекая его, как сверхзвуковой газовый поток обтекает препятствие. При этом возникает стационарная отходящая ударная волна, фронт которой расположен на расстоянии ок. 14 радиусов Земли (~100 000 км) от её центра с дневной стороны. Ближе к Земле плазма, прошедшая через фронт волны, находится в беспорядочном турбулентном движении. Переходная турбулентная область кончается там, где давление регулярного магнитного поля Земли превосходит давление турбулентной плазмы солнечного ветра. Это - внеш. граница магнитосферы, или магнитопауза, расположенная на расстоянии ок. 10 земных радиусов (~60000 км) от центра Земли с дневной стороны. С ночной стороны солнечный ветер образует плазменный хвост Земли (иногда его неточно наз. газовым). Проявления солнечной активности - вспышки на Солнце - приводят к выбросу солнечного вещества в виде отдельных плазменных сгустков. Сгустки, летящие в направлении Земли, ударяясь о магнитосферу, вызывают её кратковрем. сжатие с последующим расширением. Так возникают магнитные бури, а некоторые частицы сгустка, проникающие через магнитосферу, вызывают полярные сияния, нарушения радио- и даже телеграфной связи. Наиболее энергичные частицы сгустков регистрируются как солнечные космические лучи (они составляют лишь малую часть общего потока космических лучей).

Кратко охарактеризуем Солнечную систему. Здесь находятся ближайшие цели космических полётов - Луна и планеты. Пространство между планетами заполнено плазмой очень малой плотности, которую несёт солнечный ветер. Характер взаимодействия плазмы солнечного ветра с планетами зависит от того, имеют или нет планеты магнитное поле.

Большим разнообразием отличается семейство естественных спутников планет-гигантов. Один из спутников Юпитера, Ио, является самым активным в вулканическом отношении телом Солнечной системы. Титан, самый крупный из спутников Сатурна, обладает достаточно плотной атмосферой, едва ли не сравнимой с земной. Весьма необычным явл. и взаимодействие таких спутников с окружающей их плазмой магнитосфер материнских планет. Кольца Сатурна, состоящие из каменных и ледяных глыб разных размеров, вплоть до мельчайших пылинок, можно рассматривать как гигантский конгломерат миниатюрных естественных спутников.

По очень вытянутым орбитам вокруг Солнца движутся кометы. Ядра комет состоят из отдельных камней и пылевых частиц, вмороженных в глыбу льда. Лёд этот не совсем обычный, в нём кроме воды содержатся аммиак и метан. Хим. состав кометного льда напоминает состав самой большой планеты - Юпитера. Когда комета приближается к Солнцу, лёд частично испаряется, образуя гигантский газовый хвост кометы. Кометные хвосты обращены в сторону от Солнца, т. к. постоянно испытывают воздействие давления излучения и солнечного ветра.

Наше Солнце - лишь одна из множества звёзд, образующих гигантскую звёздную систему - Галактику. А эта система в свою очередь - лишь одна из множества др. галактик. Астрономы привыкли относить слово "Галактика" как имя собственное к нашей звёздной системе, а то же слово как нарицательное - ко всем таким системам вообще. Наша Галактика содержит 150- 200 млрд. звёзд. Они располагаются так, что Галактика имеет вид плоского диска, в середину к-рого как бы вставлен шар диаметром меньшим, чем у диска. Солнце расположено на периферии диска, практически в его плоскости симметрии. Поэтому, когда мы смотрим на небо в плоскости диска, то видим на ночном небосводе светящуюся полосу - Млечный Путь, состоящий из звёзд, принадлежащих диску. Само название "Галактика" происходит от греческого слова galaktikos - млечный, молочный и означает систему Млечного Пути.

Изучение спектров звёзд, их движений и др. свойств в сопоставлении с теоретическими расчётами позволило создать теорию строения и эволюции звёзд. По этой теории основным источником энергии звёзд являются ядерные реакции, протекающие глубоко в недрах звезды, где температура в тысячи раз больше, чем на поверхности. Ядерные реакции в космосе и происхождение хим. элементов изучает ядерная астрофизика. На определённых стадиях эволюции звёзды выбрасывают часть своего вещества, которое присоединяется к межзвёздному газу. Особенно мощные выбросы происходят при звёздных взрывах, наблюдаемых как вспышки сверхновых звёзд. В др. случаях при звёздных взрывах могут образоваться чёрные дыры - объекты, вещество которых падает к центру со скоростью, близкой к скорости света, и в силу эффектов общей теории относительности (теории тяготения) как бы застывшее в этом падении. Из недр чёрных дыр излучение вырваться не может. В то же время окружающее чёрную дыру вещество образует т. н. аккреционный диск и при определённых условиях испускает рентгеновское излучение за счёт гравитационной энергии притяжения к чёрной дыре.

Итак, чем же грозит космос?

В числе природных катастроф особое место принадлежит космогенным катастрофам, учитывая их крупные масштабы и возможность тяжелых экологических последствий. Различают два типа космических катастроф: ударно-столкновительная (УСК), когда не разрушенные в атмосфере части КО сталкиваются с поверхностью Земли, образуя на ней кратеры, и воздушно-взрывная (ВВК), при которой объект полностью разрушается в атмосфере. Возможны и комбинированные катастрофы. Примером УСК может служить Аризонский метеоритный кратер диаметром 1,2 км, образовавшийся около 50 тыс. лет назад вследствие падения железного метеорита массой 10 тыс. т, а ВВК - тунгусская катастрофа (метеорит диаметром 50 м полностью распылился в атмосфере).

Последствия катастроф, возникающих при воздействии на Землю космических объектов, могут быть следующие:

- природно-климатические - возникновение эффекта ядерной зимы, нарушение климатического и экологического баланса, эрозия почвы, необратимые и обратимые воздействия на флору и фауну, загазованность атмосферы окислами азота, обильные кислотные дожди, разрушение озонного слоя атмосферы, массовые пожары; гибель и поражение людей;

- экономические - разрушение объектов экономики, инженерных сооружений и коммуникаций, в том числе разрушение и повреждение транспортных магистралей;

- культурно-исторические - разрушение культурно-исторических ценностей;

- политические - возможное осложнение международной обстановки, связанной с миграцией населения из мест катастрофы, и ослабление отдельных государств.

Поражающие факторы в результате воздействия КО

Поражающие факторы и их энергетика в каждом конкретном случае зависят от вида катастрофы, а также от места падения космического объекта, Они в значительной степени схожи с поражающими факторами, характерными для ядерного оружия (за исключением радиологических).

Таковыми являются:

- Ударная волна:

- воздушная - вызывает разрушения зданий и сооружений, коммуникаций, линий связи, повреждения транспортных магистралей, поражения людей, флоры и фауны;

- в воде - разрушения и повреждения гидросооружений, надводных и подводных судов, частичные поражения морской флоры и фауны (в месте катастрофы), а также стихийные природные явления (цунами), приводящие к разрушениям в прибрежных районах;

- в грунте - явления, аналогичные землетрясениям (разрушения зданий и сооружений, инженерных коммуникаций, линий связи, транспортных магистралей, гибель и поражения людей, флоры и фауны).

- Световое излучение приводит к уничтожению материальных ценностей, возникновению различных атмосферно-климатических эффектов, гибели и поражению людей, флоры и фауны.

- Электромагнитный импульс оказывает воздействие на электрическую и электронную аппаратуру, повреждает системы связи, теле- и радиовещания и др.

- Атмосферное электричество - последствия поражающего фактора аналогичны воздействию молний.

- Отравляющие вещества - это возникновение загазованности атмосферы в районе катастрофы в основном окислами азота и его ядовитыми соединениями.

- Аэрозольное загрязнение атмосферы - эффект этого подобен пыльным бурям, а при больших масштабах катастрофы может привести к изменению климатических условий на Земле.

Вторичные поражающие факторы появляются в результате разрушения атомных электростанций, плотин, химических заводов, складов различного назначения, хранилищ радиоактивных отходов и т.п.

Опасность для планеты Земля представляют такие космические ”гости” и явления как: астероиды (малые планеты), кометы, метеориты, вирусы заносимые космическими телами из космоса, возмущения на солнце, черные дыры, рождение сверхновых звезд.

С мелкими космическими телами Земля встречается постоянно. Эти встречи правильнее назвать столкновениями, ведь наша планета движется по орбите со скоростью около 30 км/с, и небесное тело тоже летит к Земле по своей орбите со скоростью того же порядка. Если тело невелико, то, врезаясь в верхние слои земной атмосферы, оно окутывается слоем раскаленной плазмы и полностью испаряется. Такие частички в науке называют метеорами, а в народе «падающими звездами». Метеор неожиданно вспыхивает и прочерчивает в ночном небе быстро гаснущий след. Иногда случаются «метеорные дожди» - массовое появление метеоров при встрече Земли с метеорными роями, или потоками [2]. Совсем иначе выглядит встреча Земли с более крупным телом. Оно испаряется только частично, проникает в нижние слои атмосферы, иногда распадается на части или взрывается, и, потеряв скорость, падает на земную поверхность. Такое тело в полете называют болидом, а то, что долетело до поверхности, - метеоритом.

Еще в XVIII веке при помощи телескопа были впервые обнаружены малые планеты - астероиды. К нашему времени их открыто уже несколько сотен, причем орбиты примерно 500 из них пересекают орбиту Земли или опасно к ней приближаются. Не исключено, что на самом деле таких астероидов больше - несколько тысяч. Немалую опасность могут представлять для Земли и кометы: в истории человечества их, видимо, было около 2000. А с мелкими космическими телами Земля вообще встречается постоянно. [3] Почти 20 тысяч метеоритов падает ежегодно на Землю, но подавляющая их часть имеет весьма небольшие размеры и массу. Самые малые - весом всего несколько граммов - даже не долетают до поверхности нашей планеты, сгорая в плотных слоях ее атмосферы. Но уже стограммовые долетают и способны принести немалый вред как живому существу, так и зданию или, например, транспортному средству. Но, к счастью, по статистике более 2/3 метеоритов любого размера падает в океан, а вызвать цунами способны лишь достаточно крупные. Падение же в океан малых космических тел приводит к куда менее опасным последствиям, чем при падении на сушу, в результате которого на Земле появляются кратеры.

Из относительно больших кратеров на Земле известно более 230. Предполагается, что падения на Землю крупных космических тел приводили к гибели значительной части биоты. И в частности - к гибели 2/3 живых организмов, включая динозавров, которая произошла 65 млн. лет назад в результате столкновения с Землей крупного астероида или ядра кометы. Возможно, именно с этим событием связано появление кратера диаметром 180 км на полуострове Юкатан: возраст этого кратера 64,98±0,04 млн. лет. Но столь серьезные катастрофы случаются редко и в обозримом будущем не предвидятся, между тем как соударения с Землей метеоритов, в том числе крупных, а значит, способных принести человечеству немалые бедствия, вполне вероятны. Оптимизм, однако, внушается тем обстоятельством, что современная наука вполне может не только предсказать, но и предотвратить подобные соударения. Ведь астрономы способны рассчитать траекторию полета космического тела на несколько лет вперед, а этого вполне достаточно, чтобы найти способ изменить ее или в крайнем случае разрушить сам метеорит [4].

Согласно статистике, столкновения Земли с астероидом размерами до полутора километров в диаметре могут происходить примерно раз в 300 тысяч лет. Чем больше времени наш мир прожил без встреч с "космическими бомбами", тем выше вероятность такого происшествия в будущем.

На снимках, сделанных из космоса, на теле планеты видно около 4 тысяч странных кольцевых структур от десятков до нескольких тысяч километров в поперечине. Это не что иное, как следы попаданий "космических снарядов". Конечно, в непрекращающемся метеоритном ливне чаще встречаются не очень крупные (по космическим, конечно, меркам) тела [5].

Блуждающие в пространстве камни то и дело просвистывают рядом с нашей планетой, "как пули у виска".

Из официальных источников:

1932 год. Атаку на Землю совершил астероид "Аполлон". Каменная "бомба" диаметром один километр промахнулась на 10 миллионов километров. Совсем немного по космическим масштабам.

1936 год. Астероид "Адонис" вынырнул из космического мрака уже на расстоянии 2 миллиона километров.

1968 год. В опасной близости промчалась микро-планета Икар.

1989 год. Астероид диаметром около километра пересек орбиту Земли, лишь на шесть часов разминувшись с нашей планетой.

В мае 1996 года со скоростью 20 километров в секунду совсем рядом (по космическим меркам) пролетел пятисотметровый в диаметре астероид... Столкнись такая крошка с Землей, мощность взрыва достигала бы примерно 3 тысячи мегатонн тротилового эквивалента. А последствия таковы, что дальнейшее существование нашей цивилизации становилось весьма сомнительным.

В 1997 году еще два крупных астероида пересекли орбиту Земли... Нельзя сказать, что человечество так уж беззащитно перед метеоритной опасностью. Подсчитано, что существующие сегодня боевые ракеты могут встретить на подлете к Земле и разрушить любое космическое тело диаметром до километра. План такого перехвата возник еще в 60-х годах, когда астероид "Икар"' опасно приблизился к нашей планете.

Недавно эта проблема вновь была поднята на щит. Об угрозе из космоса говорилось на Международной конференции "Астероидная опасность", прошедшей в Санкт-Петербурге. Те же вопросы поднимались на симпозиуме "Космическая защита Земли", проведенном в российском секретном городе Снежинске. За короткий промежуток времени прошло еще одно представительное собрание (на этот раз в Риме), где было объявлено о создании "космической стражи" - международной организации, ставящей перед

Космическая защита необходима, причем она должна быть многоплановой, так как Землю надо защищать не только от "небесных камней", но и от других напастей, поставляемых нам космосом.

Тайна происхождения новых вирусов заставила некоторых ученых выдвинуть предположение, что эта напасть попадает к нам из космоса Опасность таких "подарков" трудно переоценить. Вспомним хотя бы легендарную "испанку" (устаревшее название гриппа, бытовавшее в начале XX века). Во время пандемии "испанки" 1918-1919 годов от этой болезни умерло около 20 миллионов человек. Смерть наступала в результате острого воспаления и отека легких. Сегодня ученые считают, что к столь многочисленным жертвам привел вовсе не грипп, а какое-то другое, еще неизвестное заболевание.

В те годы вирусология находилась в зачаточном состоянии и не смогла однозначно выявить возбудителя болезни. В некоторых лабораториях мира сохранились образцы тканей людей, умерших во время пандемии "испанки", но проведенные через много лет исследования не обнаружили там микробы, которые обладали бы столь смертельными свойствами.

Сейчас предполагается произвести эксгумацию трупов на острове Шпицберген, где в начале XX века находилась действующая шахта и в вечной мерзлоте тела горняков, умерших во время пандемии, могли сохранить в себе неизвестный вирус. Вирусологи настаивают на этих исследованиях, так как эпидемии происходят циклами и врачам надо точно знать истинную природу "испанки" начала века, чтобы предотвратить гибель людей, если болезнь вернется, когда Земля в очередной раз пересечет облако космической пыли, возможно зараженное вирусами.

Солнце тоже делает нам "подарки". Ученые напоминают о катастрофическом событии, случившемся в марте 1989 года в Квебеке. После мощной солнечной вспышки поток частиц достиг поверхности нашей планеты, вызвав в Канаде техногенную катастрофу - там вышли из строя все генераторы электричества и шесть миллионов человек почти на сутки остались без тепла и света.

Многие ученые утверждают, что нынешняя активность Солнца создает возможность повторения "квебекского катаклизма" в самое ближайшее время. Несколько американских космических спутников уже якобы вышли из строя из-за мощных солнечных выбросов, несущихся к Земле.

Впрочем, в отделе физики Солнца астрономического института им. Штернберга утешают человечество, сообщив, что ситуация находится в пределах нормы и ничего сверхъестественного не предвидится. Да, несколько спутников получили повреждения, но шум, который поднимают вокруг этого события, опять-таки вызван в большей степени желанием выбить деньги под свои исследовательские программы, чем реальной опасностью.

Однако дата возможной будущей встречи с очередной "космической бомбой" уже определена - 14 августа 2126 года. Прогноз сделан авторитетным американским астрономом Брайаном Марсденом. Он предсказал столкновение с кометой Свифта - Татла. Речь идет о ледяной горе диаметром 10 километров. Ее удар о Землю будет равносилен взрыву 100 миллионов мощнейших атомных бомб. Будем верить, что к этому сроку земная цивилизация уже наверняка сможет защитить себя от любых комет и метеоритов.

Не надо забывать, что наша планета тот же каменный снаряд, который с огромной скоростью мчится по космосу. И на этом пути по просторам Вселенной нашу Землю, подстерегают самые неожиданные и опасные сюрпризы. Специалисты рассуждают о фатальных секторах Галактики, где существуют миниатюрные "черные дыры", рассеянные облака ядовитых газов, "пузыри" с измененными пространственными и временными характеристиками...

К сожалению, на космическую защиту и исследования в этой области отсутствует достаточное финансирование, даже в цивилизованных странах.

В частности, хотя американское космическое агентство NASA и способно обнаружить практически все астероиды, угрожающие Земле, однако для этих целей у ведомства не хватает средств. Чтобы обнаружить примерно 20 000 потенциально опасных для планеты астероидов и комет (что составляет примерно 90% от возможных) NASA требуется миллиард долларов до 2020 года. Еще в 2005 году Конгресс США поручил агентству разработать план по отслеживанию траекторий движения большей части астероидов и комет.