В.А. Магницкий - Общая геофизика (1119278), страница 56
Текст из файла (страница 56)
Причины этого явления до сих пор невыяснены.Увеличение с глубиной моря электрических токов должно уменьшать склонение магнитного поля.Пульсация вертикальной составляющей геомагнитного поля обусловливает переменность тока в море. При этом возникают явления,напоминающие скин-эффект в проводнике: плотность тока у береговбольше, чем в центре моря.
Это так называемый береговой эффект,который, возможно, и приводит к концентрации изолиний восточнойсоставляющей напряженности магнитного поля Земли вдоль побережий.Сложное электрическое поле возникает в верхнем слое океана,охваченном волнением. Это связано с трехмерной структурой поверхностных волн и сильнее всего обнаруживается у берегов, где волнение наиболее интенсивно и приводит к периодическим поступательным движениям воды. Воздействие волнения на электрическое полепроявляется в виде пульсаций магнитного поля с периодом, близкимк периодам волн.Следует еще раз отметить, что электрические и магнитные поля вокеане, представляя большой теоретический и практический интерес,все еще мало исследованы.ГЛАВА 6РАДИОАКТИВНОСТЬ В ОКЕАНЕПосле второй мировой войны началось систематическое изучение радиоактивности вод Мирового океана.
Необходимость таких работ определяет все продолжающееся радиоактивное загрязнение окружающей среды — атмосферы, океана, земной поверхности. Прогресс в исследовании радиоактивности океана начался,когда были разработаны методы, позволившие надежно выявлятьуровень радиации, соответствующий 1-2 распадам, происходящимв течение минуты в 100 л воды. Исследование радиоактивностивод Мирового океана открыло новые возможности для его изучения.Изотопы, находящиеся в океане, разделяют на три группы: терригенные, космогенные и антропогенные, или искусственные.
Происхождение терригенных изотопов связано с размывом и сбросом реками в океан материала, слагающего поверхность материков. Эти изотопы используются, как правило, при биохимических и геохимических исследованиях. К космогенным относятся изотопы, которыенаходятся в атмосфере и вместе с осадками выпадают в океан. Такиеизотопы используются для изучения физических процессов, протекающих на границе раздела океан-атмосфера. Искусственные радиоактивные изотопы попадают в океан при взрывах ядерных зарядов,когда радиоактивные осколки разлетаются в разные стороны. Радиоактивные осколки попадают в атмосферу и далее в стратосферу.При этом ядерная продукция перемешивается над земной поверхностью в планетарном масштабе. Затем радиоактивные аэрозоли оседают на поверхность Земли или выпадают вместе с атмосфернымиосадками.
В моря и океаны выбрасываются также отходы атомныхпроизводств.Современная ядерная гидрофизика занимается следующими вопросами: выявлением источников изотопов в океане, исследованиемполя радиоактивности на поверхности океана, изучением глубинногораспределения изотопов, методов прогноза радиационной обстановкив океане, разработкой методов исследования и способов измерениярадиоактивности фона.Еще в 1954-1955 гг. японские ученые в районе атолла Бикини проследили путь водных масс, загрязненных радиоактивностьюв результате испытания атомной бомбы в атмосфере. Продукты радиоактивных взрывов вместе с загрязненными ими водами океаназа 4 месяца проделали путь в 2000 км, а за 8 месяцев — в 7000 км.Распределение радиоактивности по поверхности Атлантического иИндийского океанов более однородно, так как эти океаны не подвергались загрязнению в результате ядерных взрывов.Ядерная гидрофизика исследует закономерности формирования вокеане полей ядерного загрязнения.
Наиболее исследованы процессыформирования и распространения искусственной радиоактивности вокеане. Поле концентрации s' изотопов изучается с помощью уравнения турбулентной диффузии:+ иVs = div Q - A s + y>j(S) + <p2(s) + y>3(s),где v — скорость, Q — турбулентный диффузионный поток, члены/ , у?,, (р2 описывают процессы радиоактивного распада, биологического и седиментационного расхода исследуемого изотопа, а <р3характеризует фракционирование изотопов.Изучение радиоактивности в гидросфере представляет интересне только само по себе, но и с точки зрения решения ряда самостоятельных задач гидрофизики.
Так, тритий, который является составной частью молекулы воды, служит прекрасным трассером при исследовании кругооборота вод между океаном и сушей, влагообмена в системе атмосфера-гидросфера, интенсивности обмена водных масс в океане и т.д. Применение сравнительнокороткоживущего изотопа 7Ве позволяет изучать процессы, характеризующиеся различными пространственными и временнымимасштабами.
При исследовании адвекции в океане, интенсивности обмена в нем применяются изотопы водорода и кислорода 3Ни 180 .Многообразие форм, в которых искусственные и естественныерадиоактивные изотопы присутствуют в океане, до сих пор малоизучено. Необходимо отметить также, что до настоящего времениданные по естественным радиоактивным изотопам весьма разрозненны и нуждаются в дополнительном исследовании.Данные о глубинных распределениях радиоизотопов анализируются с помощью так называемых “ящичных” моделей.
При этомпринимается, что определенная концентрация изотопа является меткой одного из “ящиков”. Эти модели помогают определить происхождение водных масс и возраст глубинных вод, а также скорость обмена между соседними “ящиками”. Такие модели пригодны только для квазистационарных условий, т.е. для изотоповс очень большими периодами полураспада, значительно превосходящими характерные временные масштабы гидрофизических процессов.Распределение осколочной радиоактивности по вертикали океанасущественно зависит от колебаний и разрушения слоя скачка. Последнее вызывает так называемый эффект “шлюза”, интенсифицирующий процесс проникновения осколочной радиоактивности в глубинные слои океана.Успехи, достигнутые в изучении радиоактивности Мирового океана, позволяют прогнозировать радиационную обстановку в его конкретных районах.
Стало возможным определять радиационную опасность в местах захоронения отходов атомной промышленности ирассчитывать предельные количества таких отходов. Так, например, в 50-х гг. идеальным местом захоронения радиоактивныхотходов считалось Черное море. Это утверждение базировалосьна предположении об очень большом возрасте глубинных вод моря (порядка тысячи лет). Однако уже в 1948 г. В.А. Водяницкийпоказал, что возраст глубинных вод Черного моря измеряется всего130 годами. Согласно данным дальнейших исследований вертикальный перенос радиоактивности в глубинах Черного моря значителен и определяется турбулентной диффузией и вертикальной скоростью течения (рис.
6.1). Таким образом было доказано,что Черное море не может быть могильником для ядерных отходов.ZOO Kz ,zn \с00^5/х0пНи)лГРис. 6.1. Распределение по глубине Черного моря: а — вертикальной скороститечения w(z), б — коэффициента турбулентной диффузии kz (z), в — концентрациистронция-90 (Океанология. Физика моря, 1978)Наиболее опасную радиационную обстановку создают гамма-излучатели, поскольку гамма-кванты в морской воде обладают значительным пробегом. При рассеянии спектр гамма-излучения меняется,при этом возрастает его мягкая часть, которая легко поглощаетсяморской водой.Мера радиационной безопасности конкретного района определяется соотношением доз радиации, обусловленных искусственными изотопами, по сравнению с дозами естественного гамма-излучателя.Нередко искусственные радиоизотопы накапливаются морскими организмами.
Это может быть опасным для человека, если такие организмы попадают в пищевые цепи.ГЛАВА 7ГЕОФИЗИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭКОЛОГИИВ проблемах физики Земли, атмосферы и гидросферы все большую роль приобретают их экологические аспекты. Это связано с тем,что человечество в своей деятельности подошло к той роковой черте,за которой практически любая более или менее крупная экологическая катастрофа может привести к необратимым последствиям. Масштабы преобразовательной деятельности человека приобрели глобальный характер, т.е. стали соизмеримыми с масштабами действийестественных сил.Сейчас уже очевидно, что экологически благополучная или неблагополучная обстановка не может быть региональной.
Локальных экологических катастроф нет и быть не может: любое региональноеэкологическое бедствие способно перерасти в мировую катастрофу.Глобальная циркуляция в гидросфере и атмосфере Земли делаетбессмысленными какие бы то ни было границы и кордоны, возводимые людьми с целью оградить отдельный регион или страну отокружающего мира.Законы, направленные на сохранение экологического благополучия, должны быть двухуровневыми: одни следует связать с решением экологических задач местного значения, а другие — с решением экологических проблем, имеющих общемировое значение.Однако до настоящего времени правовая сторона экологии не решена.Первоочередной задачей в решении экологических проблем всехуровней является экологическое просвещение и широкая информированность всех слоев населения Земли о состоянии окружающей человека природы.Действенная охрана и рациональное использование природныхресурсов могут быть обеспечены только при условии пониманияпроцессов, происходящих в литосфере, атмосфере, гидросфере и биосфере Земли.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
