Предмет физики и его связь с безопасностью жизнедеятельности



Физика является научной основой технического образования. Фундаментальные законы природы, изучаемые физикой, являются теоретической базой для развития техники. Физика сегодняшнего дня – это техника – это техника завтрашнего дня. Даже современная техника обладает огромными возможностями. Открытия законов природы, сделанные учеными физиками, послужили основой технического прогресса человечества. Любая область техники развиваясь, опирается на знание физических законов: энергетика – на учение об электричестве, космонавтика – на механику, атомная энергия – атомную и ядерную физику.

Безопасность жизнедеятельности опирается назнание всех разделов физики и всех физических законов. Дальнейший прогресс и безопасность нашего общества невозможны без науки вообще и физики в частности.

 

Стихийные бедствия, катастрофы и ЧС

 

ХХ столетие ознаменовалось рядом глобальных вызовов. Одним из таких вызовов является стремительный рост природных, техногенных и экологических катастроф. В одной из своих работ В.И. Вернадский писал: «Земная поверхностная оболочка не может рассматриваться как область только вещества, это область энергии». Действительно, на поверхности Земли и в прилегающих к ней слоях атмосферы идет развитие множества сложнейших физических, физико-химических и биохимических процессов, сопровождающихся обменом и взаимной трансформацией различных видов энергии. Эти процессы лежат в основе эволюции Земли и ее природной обстановки, являясь источником постоянных преобразований облика нашей планеты – ее геодинамики.

Геодинамические процессы внутри Земли, на ее поверхности и в прилегающих слоях атмосферы часто приводят к развитию природных катастроф. Природные катастрофы в современном мире – источники глубочайших социальных потрясений, сопровождаемых массовыми страданиями и гибелью людей, а также огромными материальными потерями. В общей проблеме безопасности общества они все чаще рассматриваются как один из важнейших дестабилизирующих факторов устойчивого развития.

К природным опасностям, распространенным на территории нашей страны, относится более 30 различных явлений, среди которых наибольшую угрозу представляют землетрясения, наводнения, ураганные ветры и штормы, извержения вулканов, цунами, провалы и опускания земной поверхности, оползни, сели, снежные лавины и сход ледников, аномальные температуры, лесные пожары.

Анализ данных по природным катастрофам, которые произошли на Земле во второй половине ХХ столетия и начале XXI столетия, позволяет говорить об определенных тенденциях в развитии природных опасностей как у нас в стране, так и в мире в целом.

Эти тенденции выражаются в:

– росте количества природных катастроф,

– увеличении социальных и материальных потерь,

– зависимости защищенности людей и техносферы от социально-экономического уровня развития стран.

За последние пятьдесят лет количество природных катастроф на Земле увеличилось почти в три раза. Наиболее распространенными опасными природными явлениями в мире являются тропические штормы и наводнения (по 32%), землетрясения (12%), другие природные процессы (14%). Среди континентов мира наиболее подверженными действию опасных природных процессов являются Азия (38%) и Северная и Южная Америка (26%), далее идут Африка (14%), Европа (14%) и Океания (8%).

Стихийное бедствие – разрушительное природное или природно-антропогенное явление или процесс значительного масштаба, в результате которого может возникнуть или возникла угроза жизни и здоровью людей, произойти разрушение или уничтожение материальных ценностей и компонентов окружающей природной среды.

Стихийное бедствие как источник природной ЧС– это опасное явление или процесс геофизического, геологического, гидрологического, атмосферного и другого природного происхождения.

Природная чрезвычайная ситуация (ЧС) – это обстановка на определённой территории или акватории, сложившаяся в результате возникновения источника природной ЧС, которая может повлечь или повлекла за собой человеческие жертвы, ущерб здоровью людей или окружающей природной среде, значительные материальные потери и нарушение условий жизнедеятельности людей.

Стихийные бедствия могут возникать как независимо друг от друга, так и во взаимосвязи: одно из них может повлечь за собой другое. Некоторые из них часто возникают в результате деятельности человека (например, лесные и торфяные пожары, производственные взрывы в горной местности, при строительстве плотин, закладке (разработке) карьеров, что зачастую приводит к оползням, снежным лавинам, обвалам ледников и т. п.).

Независимо от источника возникновения, стихийные бедствия характеризуются значительными масштабами и различной продолжительностью – от нескольких секунд и минут (землетрясения, снежные лавины, лимнологические катастрофы) до нескольких часов (сели), дней (оползни) и месяцев (наводнения).

По источникам природных ЧСклассифицируются на:

– геологические опасные явления (землетрясение, извержение вулкана, сель, оползень, обвал, лавина и др.);

– метеорологические и агрометеорологические опасные явления (ураганы, бури, смерчи, молнии, снежные заносы, гололед и др.);

– гидрологические опасные явления(цунами, наводнения и др.);

– космические опасные явления(падение астероидов, столкновение с кометами) (табл. 1.1).

 

Таблица 1.1. Виды природных ЧС

Опасные природные явления – это природные явления с уровнями воздействий, оказывающими негативное влияние на жизнедеятельность людей и состояние объектов техносферы. Природное явление – это результат протекания природных процессов.

Опасные природные явления можно классифицировать по многим признакам: происхождению, виду, продолжительности и регулярности (по времени и месту) действия, механизму негативного влияния на территориальные комплексы населения и хозяйства и др

Опасные природные явления геологического характера – это бедствия, вызванные состоянием литосферы планеты. К ним, прежде всего, относятся геофизические процессы – землетрясения и извержение вулканов. Бедствия геологического характера – это оползни и сели.

Опасные природные явления – это природные явления с уровнями воздействий, оказывающими негативное влияние на жизнедеятельность людей и состояние объектов техносферы. Природное явление – это результат протекания природных процессов.

Опасные природные явления можно классифицировать по многим признакам: происхождению, виду, продолжительности и регулярности (по времени и месту) действия, механизму негативного влияния на территориальные комплексы населения и хозяйства и др.

Геофизические опасные явления вызываются эндогенными геологическими процессами (магматизмом, тектоникой, метаморфизмом), вызванными энергией земных недр, т.е. их внутренней динамикой. К геофизическим опасным явлениям относятся землетрясения и извержения вулканов.

Термин «природные катастрофы» применяется для двух разных понятий, в некотором смысле смыкающихся. Катастрофа в буквальном переводе означает – поворот, перестройка. Такое значение соответствует наиболее общему представлению о катастрофах в естествознании, где эволюция Земли видится как серия разных катастроф, вызывающих смену геологических процессов и видов живых организмов.

Одни и те же крутые рубежи и повороты в истории Земли некоторые исследователи объясняют космическими причинами – падениями метеоритов, изменением солнечной активности, сезонами галактического года, другие – цикличностью процессов, проходящих в недрах планеты.

Второе понятие природные катастрофы относится только к экстремальным природным явлениям и процессам, в результате которых происходит гибель людей. В этом понимании  природные катастрофы противопоставляются техногенным катастрофам, т.е. тем, которые вызваны непосредственно с деятельностью человека.

Науки, изучающие катастрофы

На поверхности и в глубинах Земли идет развитие множества сложнейших физических, физико-химических и биохимических процессов, сопровождающихся обменом и взаимной трансформацией различных видов энергии. Источниками энергии являются процессы реорганизации вещества, происходящие внутри Земли, физические и химические взаимодействия ее внешних оболочек и физических полей, а также гелиофизические воздействия. Эти процессы лежат в основе эволюции Земли и природной обстановки на ней.

Много веков ученые пытаются уловить закономерности возникновения таких катаклизмов, их цикличность, найти способы предсказания, предупреждения катастрофических явлений природы. Успехи науки неодинаковы для катастроф, вызываемых различными природными явлениями. Под природной катастрофой обычно понимается какое-то неожиданное, страшное по своим последствиям для человека нарушение нормального хода природных процессов. Но внимательное изучение различных природных явлений показало, что нормальный геофизический процесс как раз и включает в себя различного рода быстрые вариации, отклонения, срывы, неожиданность которых – результат плохой изученности данного природного явления.

Для того чтобы возникла природная катастрофа, необходимы три основные условия:

– экстремальная геофизическая ситуация,

– генерируемые ею поражающие факторы,

– неблагоприятная социально-экономическая обстановка, выраженная людскими потерями и материальным ущербом.

Экстремальные геофизические ситуации представляют собой закономерные геофизические процессы, в ходе которых время от времени при существенном участии ряда случайных факторов создаются заметные отклонения от среднего состояния – быстрое таяние льда и снега, обильное выпадение осадков и т.д.

Эти процессы, в силу своей природы, способны создавать поражающие факторы, как правило, выраженные быстрым движением частиц среды - воздуха, воды, грунта и т.д. В тот момент, когда в результате неблагоприятных природных обстоятельств поражающие факторы начинают действовать на человека, природные и материальные ценности, развивается социально-экономическое «стихийное» бедствие.

Таким образом, природная катастрофа – это результат экстремальной геофизической ситуации, при которой из-за неблагоприятной природной обстановки возникают поражающие факторы, способные в случае неблагоприятной социально-экономической ситуации породить стихийное бедствие.

Отсюда делаем вывод, что природные катастрофы связаны с понятием стихийное бедствие, чрезвычайная ситуация (природного характера). Так же, терминологии МЧС используется термин опасные природные процессы (ОПП). Опасные природные процессы – это нелинейные, а порою и экстремальные явления взаимодействия природных систем или процессов с социальными и экологическими системами, в результате которых возникают поражающие факторы, наносящие ущерб и потери Обществу и Природе.

Спектр опасных природных процессов весьма широк, что предопределяет многообразие генезиса; механизмов развития; масштабов, скоростей и энергий проявления; длительности воздействия и различия поражающих факторов. Поэтому здесь нельзя как в обычных традиционных дисциплинах по математике, физике, химии и т.д. выделить конкретный предмет исследований.

Многообразие исследуемых объектов предполагает междисциплинарный подход.

Исследованием природных катастроф и вопросами защиты от них занимается целый ряд научных дисциплин:

– причины возникновения и сущность природных катастроф изучают естественные науки (геофизика, геология, метеорология, гидрология);

– разработкой конструкций, устойчивых в отношении землетрясений и циклонов, занимаются технические науки;

– проявление и размеры происходящих катастроф оценивает статистика;

– чувствительные приборы, регистрирующие предшествующие и сопровождающие катастрофы явления, обязаны своим изобретением физике, механике и электронике;

– следует сказать и об общественных и политических науках. Их задачей является организация защиты от катастроф и ликвидация последствий.

В.И. Вернадскийв науках о Земле выделял законы двух типов:

– законы, представляющие собой модификацию законовфизики, химии и др. точных наук.

законы-тенденции связаны с историей развития Земли. Все законы-тенденции носят вероятностный, статистический характер, выявляются лишь при статистической обработке большого фактического материала, и неизбежно содержат большое число отклонений и даже исключений. Хаин выделяет следующие тенденции в развитии нашей планеты: направленность (необратимость), цикличность, непрерывность, прерывистость, синхронность, асинхронность, неравномерность, преемственность и обновление. Например, закон необратимого эволюционного развития организмов был сформулирован бельгийским палеонтологом Долло в конце 19 в. Они играют конструктивную роль в науке, т.к. определяют процессы самоорганизации в открытых системах.

Направленностъ развития Земли прослеживается в процессах первичной дифференциации вещества, возникновении ядра и различных оболочек Земли, в ходе реализации эндогенных и экзогенных процессов.

Также наблюдается тенденция цикличного развития. Выделяются циклы продолжительностью в сотни млн. лет и более высокочастотные, определяющие формирование лика Земли, ее внутренней струк­туры и строение ее верхних оболочек.

Неравномерность развития геологических процессов подтверждается широким диапазоном типов тектонических структур современной Земли, отвечающих разным геодинамическим обстановкам и этапам их формирования.

Современная геология во многом опирается на изучение естественных физических полей Земли. Геофизика как наука имеет свою историю, корни которой уходят в историю самой физики.

Что обусловливает особенности развития геологических процессов на нашей планете?

1. Прежде всего, специфика объекта, который может рассматриваться как ступень в развитии материального мира. Современные знания о нашей планете позволяют говорить об уникальности этого объекта в Солнечной системе. Это наиболее развитая планета, которая к тому же имеет биосферу.

2.Внутренние противоречия:

– взаимодействие сил гравитации и тепловой энергии, источники которой – аккреция, глубинная дифференциация вещества, приливные движения, радиоактивность при достаточно длительном взаимодействии этих сил их траектория в фазовом пространстве не сходится к точке (гравитация) и не уходит в бесконечность (тепловая энергия), а группируется в иерархию разномасштабных, сложно и непредсказуемо изгибающихся и разветвляющихся пучков, располагаясь в этом объеме как бы решетчато, фрактально;

– взаимодействие эндогенных и экзогенных процессов.

3. Космический фактор. Земля представляет собой открытую систему, которая взаимодействует с окружающими ее космическими телами. Это взаимодействие может быть прямым (астроблемы) и опосредованным (приливные воздействия, солнечная энергия, изменения орбиты Земли, расположение Земли в пределах Галактики и др.).

Наиболее очевидно оно в отношении Луны. Земля и Луна фактически представляют собой двойную планету. Луна всего на несколько десятков миллионов лет моложе Земли; об их тесном родстве говорит сходство химического и петрографического состава; первоначально Луна находилась на весьма близком расстоянии от Земли. Наиболее наглядным следствием близкого соседства этих небесных тел являются твердые приливы, испытываемые Землей под влиянием лунного притяжения.

Авсюк доказывает, что вопреки общепринятому представлению о монотонном удалении Луны от Земли расстояние между ними периодически то возрастает, то убывает, что, естественно, сказывается на интенсивности приливного воздействия. Это изменение носит периодический характер, и циклы коррелируются с тектоническими циклами Бертрана. Результатом процесса взаимодействия системы Земля – Луна Авсюк считает цикличность проявления и других геологических процессов — трансгрессий и регрессий, горообразования, инверсий магнитного поля. Он полагает, что приливная эволюция системы Земля-Луна-Солнце дает вообще достаточное объяснение всей жизни Земли.

Теория катастроф. С позиций современного подхода, катастрофы – явления бифуркационной природы, присущие хаотической эволюции нелинейных, сильно неравновесных систем. Это частые, разномасштабные скачки состояний, принципиально непредсказуемые из начальных условий, задаваемых со сколь угодно высокой, но конечной точностью, при плавном изменении даже всего двух-трех зависящих от внешних условий и несводимых к средним значениям управляющих параметров.

Сейсмология – наука о распространении сейсмических волн в недрах Земли. Только с помощью сейсмологии удалось составить картину глубинного строения земного шара (кора, мантия, внешнее и внутреннее ядро). Также сейсмология занимается землетрясениями, движениями платформ, мониторингом разработок рудных месторождений и пр.

Основная задача сейсмологии состоит в изучении внутреннего строения Земли. Поэтому очень важно знать, как отклонения от однородности влияют на распространение сейсмических волн. По существу все прямые данные о внутреннем строении Земли, имеющиеся в нашем распоряжении, получены из наблюдений за распространением упругих волн, возбуждаемых при землетрясениях, о которых мы расскажем в следующем параграфе.

 

Новые понятия и термины

Природная чрезвычайная ситуация, опасные природные процессы, катастрофа, сейсмология.

Новые идеи

– природные катастрофы относится только к экстремальным природным явлениям и процессам, в результате которых происходит гибель людей. В этом понимании  природные катастрофы противопоставляются техногенным катастрофам, т.е. тем, которые вызваны непосредственно с деятельностью человека;

– катастрофы – явления бифуркационной природы, присущие хаотической эволюции нелинейных, сильно неравновесных систем;

– все прямые данные о внутреннем строении Земли получены из наблюдений за распространением упругих волн, возбуждаемых при землетрясениях.

Новые имена

Верна́дский Владимир Иванович (1863 – – 1945), естествоиспытатель, мыслитель и общественный деятель. Основоположник комплекса современных наук о Земле – геохимии, биогеохимии, радиологии, гидрогеологии и др.

 


Теория волновых процессов

 

Мир — это гармоническая система

конечного количества взаимосвязанных

колебательных систем.

 


Дата добавления: 2018-05-12; просмотров: 3748; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:






Мы поможем в написании ваших работ!