Условии что температура окружающей среды. Повышенная температура окружающей среды. Как температура воздуха влияет на погоду

Факторы, влияющие на работоспособность ЭВМ и

Систем

Электронно-вычислительные машины и системы обычно эксплуатируются в различных условиях, имеющих различную физико-химическую среду и природу. Условия эксплуатации изменяются в очень широких пределах.

Рассмотрим факторы, которые влияют на работоспособность ЭВМ. Они подразделяются на следующие: климатические , механические и радиационные .

Кклиматическимфакторамотносят :

Изменение температуры и влажности окружающей среды;

Тепловой удар;

Увеличение или уменьшение атмосферного давления;

Наличие ветра или движущегося потока пыли, песка;

Присутствие активных веществ в окружающей атмосфере;

Наличие солнечного облучения;

Наличие грибковых образований (плесени), микроорганизмов;

Наличие насекомых и грызунов;

Наличие взрывоопасной и воспламеняющейся атмосферы;

Дождь, брызги;

Присутствие в окружающей среде озона.

Кмеханическимфакторамотносят :

Воздействие вибрации, ударов;

Воздействие линейного ускорения;

Акустический удар;

Наличие невесомости.

Крадиационнымфакторамотносят :

Космическую радиацию;

Ядерную радиацию от реакторов, атомных двигателей;

Облучение потоком гамма – фотонов;

Облучение быстрыми нейтронами, бета – частицами, альфа – частицами, протонами, дейтронами.

Некоторые из этих факторов проявляют себя независимо от остальных, а некоторые факторы – в совместном действии с другими факторами той или иной группы. Например, наличие движущихся потоков песка неизбежно приведет к возникновению вибрации в ЭВМ.

Климатические факторы

Температура окружающей среды

Повышение температуры среды, окружающей ЭВМ и ее узлы, связано с одной стороны – с повышением температуры атмосферы, с другой стороны – с выделением теплоты при работе микроэлектронных компонентов.

Как правило, температура внутри ЭВМ больше наружной и это необходимо учитывать при разработке ее конструкции, ведь понижение температуры связано только с изменением температуры атмосферы.

Для того чтобы ЭВМ была работоспособной, необходимо определить допустимый температурный диапазон. При этом ЭВМ должна сохранять работоспособность во включенном, то есть рабочем состоянии.

Для исключения варианта выхода ЭВМ из строя в процессе хранения и транспортировки (в нерабочем состоянии), её конструкцию выполняют такой, чтобы она выдерживала температуры, несколько больше их допустимого диапазона. Такие температуры называют предельными температурами, они характеризуют тепло и холодопрочность конструкции ЭВМ.

Верхние и нижние значения температуры атмосферы окружающей среды при эксплуатации ЭВМ, а также температуры воздуха или другого газа при ее хранении и транспортировании разделяют по степеням жесткости, таб.1:

Таблица 1

Тепловой удар

Рис. 2.11. А. Положение Земли на 22 июня: в Северном полушарии начинается лето, а в Южном- зима. В высоких широтах день долог, а в низких - короток. Места, где солнечные лучи падают на земную поверхность под наибольшим углом, находятся севернее экватора. Б. Положение Земли на 22 декабря: наблюдается картина,
противоположная по сравнению с А. В. Положение Земли на 21 марта и 23 сентября: в одном полушарии начинается весна, в другом - осень. Долго- та дня на всех широтах составляет 12 часов. Место отвесного падения солнечных лучей приходится в точности на экватор.
Различия сезонные и широтные в действительности неразделимы. Как показывает рис. 2.11, угол наклона земной оси по отношению к плоскости околосолнечной орбиты Земли в течение годового цикла изменяется. По этой причине можно выделить лишь весьма приблизительные, «обобщенные» температурные зоны, показанные на рис. 2.12; причем необходимо помнить, что самые высокие температуры отмечаются не на экваторе, а в средних широтах: так, например, на территории США едва ли сыщется такое место, где отметка 38 0C никогда не оставалась далеко внизу; вместе с тем ни в Колоне (Панама), ни почти на самом экваторе в Белене (Бразилия) температура никогда не превышала отметки 35 °С (MacArthur, 1972).
На эти крупномасштабные географические закономерности накладываются влияния высоты над уровнем моря и «континен- тальности» климата. В сухом воздухе с подъемом на каждые 100 м температура падает на I0C, а во влажном - на 0,6СС. Падение температуры - следствие «адиабатического» расширения воздуха, происходящего при понижении атмосферного давления, связанном с набором высоты. Проявления континенталь- ности объясняются главным образом различиями между скоростями нагрева и охлаждения суши, с одной стороны, и водных

Рис. 2.12. Упрощенная схема подразделения поверхности Земли на пять основных климатических зон. (Жирным крестом отмечены Канарские о-ва; см. текст, с. 85.)

масс - с другой. Отражающая способность воды выше отражающей способности суши, поэтому суша нагревается быстрее; но и остывает она быстрее. По этой причине море оказывает на температурный режим прибрежных районов и особенно островов смягчающее, «морское» влияние: как суточные, так и сезонные колебания температуры в таких местах заметны гораздо менее, чем в других, расположенных на той же широте, но в глубине континента (рис. 2.13). Нечто подобное наблюдается и внутри массивов суши: местности засушливые и голые (например, пустыни) претерпевают более резкие сезонные и суточные колебания температур, нежели местности более увлажненные (на- пример, леса).
Таким образом, за картой мира с изображенными на ней температурными зонами (рис. 2.12) скрывается множество различий сугубо местного характера. Есть, впрочем, и еще одно, гораздо менее широко осознаваемое обстоятельство, а именно то, что может существовать целый ряд еще более мелкомасштабных различий - микроклиматических. Вот лишь некоторые

Рис. 2.13. Сезонная динамика средней суточной амплитуды температур в различных прибрежных районах и внутри материка. По мере удаления от побережья и ослабления смягчающего влияния моря размах колебаний температуры воздуха возрастает. Гельголанд - остров. Евер, Ольденбург и Ленинген удалены от североморского побережья Зап. Германии соответственно на 11, 30 и 80 км. (По Roth, 1981.)

примеры (Geiger, 1955): в ночное время погружение плотного холодного воздуха на дно горной долины может привести к тому, что там будет на 310C холоднее, чем на краю долины вссго лишь в 100 м выше; морозным зимним днем солнечные лучи могут нагреть обращенную к югу сторону ствола дерева (а заодно и кем-то заселенные расселины и трещины на ней) до целых 30°С; на участке, покрытом растительностью, температуры воздуха в точках, разделенных вертикальным расстоянием р 2,6 м (на поверхности почвы и непосредственно над верхним ярусом листвы), могут различаться на 10°С. Стало быть, для получения данных о влиянии температуры на распространение и численность живых существ вовсе не следует ограничиваться рассмотрением закономерностей, проявляющихся в глобальном или географическом масштабе.
Это становится очевидным и при изучении зависимости температуры от глубины (под поверхностью почвы или воды). Зависимость эта выражается двояким образом: во-первых, колебания температуры, имеющие место на поверхности, на глубине ослабляются («заглушаются», демпфируются) и, во-вторых, они сдвигаются назад по фазе; этот сдвиг тем заметнее, чем сильнее демпфирование. Степень выраженности обоих этих явлений возрастает как с увеличением самой по себе глубины, так и с понижением теплопроводности среды (у почвы она очень низка, у воды-несколько выше). Примерно на метровой глубине под поверхностью почвы суточные колебания температуры с амплитудой в несколько десятков градусов практически неощутимы, а на глубине нескольких метров исчезают даже годовые колебания.

Температура является важным и часто лимитирующим фактором среды. Распространение различных видов и численность популяций существенно зависят от температуры. С чем это связано и каковы причины такой зависимости?

Диапазон температур, которые зарегистрированы во Вселенной, равен тысяче градусов, но пределы обитания живых существ на Земле значительно уже: чаще всего от - 200°С до + 100 °С. Большая часть организмов имеет гораздо более узкий диапазон температур, причем наибольший диапазон имеют самые низкоорганизованные существа микроорганизмы, в частности, бактерии. Бактерии обладают способностью жить в условиях, где другие организмы погибают. Так, их обнаруживают в горячих источниках при температуре около 90°С и даже 250 °С, тогда как самые устойчивые насекомые погибают, если температура окружающей среды превышает 50°С. Существование бактерий в широком диапазоне температур обеспечивается их способностью переходить в такие формы, как споры, имеющие прочные клеточные стенки, выдерживающие неблагоприятные условия среды.

Диапазон толерантности у наземных животных в целом больше, чем у водных (не считая микроорганизмов). Изменчивость температуры, временная и пространственная, является мощным экологическим фактором среды. Живые организмы приспосабливаются к различным температурным условиям; одни могут жить при постоянной или относительно постоянной температуре, другие лучше адаптированы к колебаниям температуры.

Воздействие температурного фактора на организмы сводится к его влиянию на скорость обмена веществ. Если исходить из правила Вант-Гоффа для химических реакций, то следует заключить, что повышение температуры вызовет пропорциональное возрастание скорости биохимических процессов обмена веществ. Однако в живых организмах скорость реакций зависит от активности ферментов, которые имеют свои температурные оптимумы. Скорость ферментативных реакций зависит от температуры нелинейно. Учитывая все многообразие ферментативных реакций у живых существ, следует заключить, что ситуация в живых системах существенно отличается от сравнительно простых химических реакций (протекающих в неживых системах).

При анализе взаимосвязей между организмами и температурой окружающей среды все организмы делят на два типа: гомойотермных и пойкилотермных . Такое разделение относится к животному миру; иногда животных подразделяют на теплокровных и холоднокровных .

Гомойотермные организмы имеют постоянную температуру и поддерживают ее, несмотря на изменение температуры в окружающей среде. Напротив, пойкилотермные организмы не тратят энергию на поддержание постоянной температуры тела, и она меняется в зависимости от температуры окружающей среды.

Такое разделение имеет несколько условный характер, так как многие организмы не являются абсолютно пойкилотермными или гомойотермными. Многие пресмыкающиеся, рыбы и насекомые (пчелы, бабочки, стрекозы) могут в течение определенного времени регулировать температуру тела, а млекопитающие при необычно низких температурах ослабляют или приостанавливают эндотермическую регуляцию температуры тела. Так, даже у таких "классических" гомойотермных животных, как млекопитающие, во время зимней спячки температура тела понижается.

Несмотря на известную условность деления всех живущих на Земле организмов на эти две большие группы, оно показывает, что существует два стратегических варианта адаптации к условиям температуры среды. Они сложились в ходе эволюции и существенно отличаются по ряду принципиальных свойств: по уровню и устойчивости температуры тела, по источникам тепловой энергии, по механизмам терморегуляции.

Пойкилотермные животные являются эктотермными, они имеют относительно низкий уровень метаболизма. Температура тела, скорость физиолого-биохимических процессов и общая активность прямо зависят от температуры среды. Адаптации (компенсации) у пойкилотермных организмов происходят на уровне обменных процессов: оптимум активности ферментов соответствует режиму температур.

Стратегия пойкилотермии заключается в том, что организмы не тратят энергию на активную терморегуляцию и обеспечивает устойчивость в интервале средних температур, сохраняющихся достаточно длительное время. При выходе параметров температуры за определенные пределы организмы прекращают свою деятельность. Приспособления к меняющимся температурам у этих животных носят частный характер.

У гомойотермных организмов имеется комплекс приспособлений к меняющимся условиям температуры среды. Температурные адаптации связаны с поддержанием постоянного уровня температуры тела и. сводятся к получению энергии для обеспечения высокого уровня метаболизма. Интенсивность последнего у них на 1 - 2 порядка выше, чем у пойкилотермных. Физиолого-биохимические процессы у них протекают в оптимальных температурных условиях. В основе теплового баланса лежит использование собственной теплопродукции, поэтому их относят к эндотермным организмам. Регулирующую роль в поддержании постоянной температуры тела играет нервная система.

Стратегия гомойотермии связана с большими энергетическими затратами на поддержание постоянной температуры тела. Гомойотермия характерна для высших организмов. К ним относят два класса высших позвоночных животных: птиц и млекопитающих. Эволюция этих групп была направлена на ослабление зависимости от внешних факторов среды путем повышения роли центральных регулирующих механизмов, в частности, нервной системы. Большинство видов живых организмов являются пойкилотермными. Они широко расселены на Земле и занимают многообразные экологические ниши.

Реакция конкретного вида на температуру не постоянна и может изменяться в зависимости от времени воздействия температуры окружающей среды и ряда других условий. Другими словами, организм может приспосабливаться к изменению температурного режима. Если тaкое приспособление регистрируют в лабораторных условиях, то процесс обычно называют акклимацией, если же в природных - акклиматизацией. Однако различие между этими терминами лежит не в месте регистрации реакции, а в ее сути: в первом случае речь идет о так называемой фенотипической, а во втором - генотипической адаптации, т. е. адаптации на генетическом уровне. В том случае, если организм не может приспособиться к изменению температурного режима, он погибает. Причиной гибели организма при высоких температурах является нарушение гомеостаза и интенсивности обмена веществ, денатурация белков и инактивация ферментов, обезвоживание. Необратимые нарушения структуры белков возникают при температуре около 60°С. Именно таков порог "тепловой смерти" у ряда простейших и некоторых низших многоклеточных организмов. Адаптации к изменению температур выражаются у них в образовании таких форм существования, как цисты, споры, семена. У животных "тепловая смерть" наступает раньше, чем происходит денатурация белков, вследствие нарушений деятельности нервной системы и других регуляторных механизмов.

При низких температурах обмен замедляется или даже приостанавливается, происходит образование кристаллов льда внутри клеток, что приводит к их разрушению, повышению внутриклеточной концентрации солей, нарушению осмотического равновесия и денатурации белков. Морозоустойчивые растения выдерживают полное зимнее промерзание благодаря ультраструктурным перестройкам, направленным на обезвоживание клеток. Семена выдерживают температуры, близкие к абсолютному нулю.

Температурой воздуха называется одно из его свойств, выраженное в количестве делений соответствующей шкалы. В основе этого свойства лежит скорость движений молекул атмосферного воздуха. Чем выше скорость, тем выше температура.

Для измерения этого параметра используются различные шкалы, который существует порядка 12 типов. Но наиболее распространены три шкалы:

1. Цельсия (°C), ставшая частью метрической системы измерения (СИ). За ноль (0 °C) градусов принята температура таяния льда. А температура кипения воды служит отметкой в сто (100 °C) градусов. Одна сотая (1/100) разницы между этими температурами равняется одному (1 °C) градусу Цельсия.
2. Шкала Фаренгейта (°F) активно используется в США и некоторых других странах. Один (1 °F) градус примерно равен 1/180 разницы температур таяния льда (+32 °F) и кипения воды (+212 °F).
3. Градусы Кельвина (°K), часто используемые в метеорологии. В этой шкала за ноль принята температура абсолютного нуля, когда движение молекул прекращается (-273,15 °С). Поэтому все значения температур положительные.

Кроме этих шкал существуют и другие, к примеру градусы Рёмера, Ранкина, Делиля или Гука. Однако эти шкалы устарели или имеют специальное назначение, поэтому широкого применения не получили.

Как температура воздуха влияет на погоду

Погода формируется под воздействием множества факторов. Температура воздуха сказывается на высотном изменении давления. То есть, в тёплом воздухе высотные изменения давления менее выраженные, оно падает медленнее. Таким образом, области тёплого воздуха это области с высоким атмосферным давлением и наоборот - холодные области отличаются низким атмосферным давлением.

Исходя из вышеуказанного, температура воздуха косвенно влияет на образование ветра, ведь ветром называется движение воздушных масс между областями с различным давлением. Кроме того, от температуры воздуха зависят и некоторые осадки. При низких температурах дождь выпадает в виде снега.

Температура воздуха окружающей среды, вместе с частотой и количеством атмосферных осадков, выступает в роли одного из факторов, влияющих на относительную влажность воздуха. Чем выше температура, тем больше влажность воздуха. А наличие постоянных и обильных осадков ещё больше увеличивает содержание влаги в воздухе при высоких температурах. Примером подобного явления служат тропические климатические зоны.

Какую температуру воздуха принято считать комфортной

Комфортная температура воздуха для человека, одетого в лёгкую одежду составляет порядка 20 - 22 °С. Такое положение вещей объясняется особенностями теплообмена человеческого организма и окружающей среды. Организм в состоянии покоя теряет тепловую энергию тремя способами:

1. Радиация или непосредственно тепловое излучение (69% всей теплоотдачи);
2. Конвекция или замена нагретого воздуха вокруг тела холодным из окружающей среды (порядка 15%);
3. Испарение воды (19%).

Температура окружающего воздуха больше всего влияет на темп конвекции. Так, чем ниже температура воздух, тем дольше нагревается воздух вокруг тела и тем быстрее нагретый воздух заменяется холодным и наоборот. Именно благодаря замедлению конвекции одежда сохранять тепло.

Погодные факторы, которые вызывают колебания температуры воздуха

Температура воздуха окружающей среды имеет свойство меняться в зависимости от воздействия различных атмосферных факторов. Здесь важно понимать, что нагревание атмосферного воздуха происходит за счёт тепла, выделяемого поверхностью земли.

Таким образом, наибольшее влияние на температуру воздуха оказывает облачность. Плотный слой облаков препятствует нагреву почвы, следовательно, и нагреву воздуха. В ясные дни солнце сильнее прогревает поверхность земли, а та, в свою очередь, прогревает воздух.

Температура окружающей среды

Температура является важным и часто лимитирующим фактором среды. Распространение различных видов и численность популяций существенно зависят от температуры. С чем это связано и каковы причины такой зависимости?

Диапазон температур, которые зарегистрированы во Вселенной, равен тысяче градусов, но пределы обитания живых существ на Земле значительно уже: чаще всего от - 200°С до + 100 °С. Большая часть организмов имеет гораздо более узкий диапазон температур, причем наибольший диапазон имеют самые низкоорганизованные существа микроорганизмы, в частности, бактерии. Бактерии обладают способностью жить в условиях, где другие организмы погибают. Так, их обнаруживают в горячих источниках при температуре около 90°С и даже 250 °С, тогда как самые устойчивые насекомые погибают, если температура окружающей среды превышает 50°С. Существование бактерий в широком диапазоне температур обеспечивается их способностью переходить в такие формы, как споры, имеющие прочные клеточные стенки, выдерживающие неблагоприятные условия среды.

Диапазон толерантности у наземных животных в целом больше, чем у водных (не считая микроорганизмов). Изменчивость температуры, временная и пространственная, является мощным экологическим фактором среды. Живые организмы приспосабливаются к различным температурным условиям; одни могут жить при постоянной или относительно постоянной температуре, другие лучше адаптированы к колебаниям температуры.

Воздействие температурного фактора на организмы сводится к его влиянию на скорость обмена веществ. Если исходить из правила Вант-Гоффа для химических реакций, то следует заключить, что повышение температуры вызовет пропорциональное возрастание скорости биохимических процессов обмена веществ. Однако в живых организмах скорость реакций зависит от активности ферментов, которые имеют свои температурные оптимумы. Скорость ферментативных реакций зависит от температуры нелинейно. Учитывая все многообразие ферментативных реакций у живых существ, следует заключить, что ситуация в живых системах существенно отличается от сравнительно простых химических реакций (протекающих в неживых системах).

При анализе взаимосвязей между организмами и температурой окружающей среды все организмы делят на два типа: гомойотермных и пойкилотермных . Такое разделение относится к животному миру; иногда животных подразделяют на теплокровных и холоднокровных .

Гомойотермные организмы имеют постоянную температуру и поддерживают ее, несмотря на изменение температуры в окружающей среде. Напротив, пойкилотермные организмы не тратят энергию на поддержание постоянной температуры тела, и она меняется в зависимости от температуры окружающей среды.

Такое разделение имеет несколько условный характер, так как многие организмы не являются абсолютно пойкилотермными или гомойотермными. Многие пресмыкающиеся, рыбы и насекомые (пчелы, бабочки, стрекозы) могут в течение определенного времени регулировать температуру тела, а млекопитающие при необычно низких температурах ослабляют или приостанавливают эндотермическую регуляцию температуры тела. Так, даже у таких "классических" гомойотермных животных, как млекопитающие, во время зимней спячки температура тела понижается.

Несмотря на известную условность деления всех живущих на Земле организмов на эти две большие группы, оно показывает, что существует два стратегических варианта адаптации к условиям температуры среды. Они сложились в ходе эволюции и существенно отличаются по ряду принципиальных свойств: по уровню и устойчивости температуры тела, по источникам тепловой энергии, по механизмам терморегуляции.

Пойкилотермные животные являются эктотермными, они имеют относительно низкий уровень метаболизма. Температура тела, скорость физиолого-биохимических процессов и общая активность прямо зависят от температуры среды. Адаптации (компенсации) у пойкилотермных организмов происходят на уровне обменных процессов: оптимум активности ферментов соответствует режиму температур.

Стратегия пойкилотермии заключается в том, что организмы не тратят энергию на активную терморегуляцию и обеспечивает устойчивость в интервале средних температур, сохраняющихся достаточно длительное время. При выходе параметров температуры за определенные пределы организмы прекращают свою деятельность. Приспособления к меняющимся температурам у этих животных носят частный характер.

У гомойотермных организмов имеется комплекс приспособлений к меняющимся условиям температуры среды. Температурные адаптации связаны с поддержанием постоянного уровня температуры тела и. сводятся к получению энергии для обеспечения высокого уровня метаболизма. Интенсивность последнего у них на 1 - 2 порядка выше, чем у пойкилотермных. Физиолого-биохимические процессы у них протекают в оптимальных температурных условиях. В основе теплового баланса лежит использование собственной теплопродукции, поэтому их относят к эндотермным организмам. Регулирующую роль в поддержании постоянной температуры тела играет нервная система.

Стратегия гомойотермии связана с большими энергетическими затратами на поддержание постоянной температуры тела. Гомойотермия характерна для высших организмов. К ним относят два класса высших позвоночных животных: птиц и млекопитающих. Эволюция этих групп была направлена на ослабление зависимости от внешних факторов среды путем повышения роли центральных регулирующих механизмов, в частности, нервной системы. Большинство видов живых организмов являются пойкилотермными. Они широко расселены на Земле и занимают многообразные экологические ниши.

Реакция конкретного вида на температуру не постоянна и может изменяться в зависимости от времени воздействия температуры окружающей среды и ряда других условий. Другими словами, организм может приспосабливаться к изменению температурного режима. Если тaкое приспособление регистрируют в лабораторных условиях, то процесс обычно называют акклимацией, если же в природных - акклиматизацией. Однако различие между этими терминами лежит не в месте регистрации реакции, а в ее сути: в первом случае речь идет о так называемой фенотипической, а во втором - генотипической адаптации, т. е. адаптации на генетическом уровне. В том случае, если организм не может приспособиться к изменению температурного режима, он погибает. Причиной гибели организма при высоких температурах является нарушение гомеостаза и интенсивности обмена веществ, денатурация белков и инактивация ферментов, обезвоживание. Необратимые нарушения структуры белков возникают при температуре около 60°С. Именно таков порог "тепловой смерти" у ряда простейших и некоторых низших многоклеточных организмов. Адаптации к изменению температур выражаются у них в образовании таких форм существования, как цисты, споры, семена. У животных "тепловая смерть" наступает раньше, чем происходит денатурация белков, вследствие нарушений деятельности нервной системы и других регуляторных механизмов.

При низких температурах обмен замедляется или даже приостанавливается, происходит образование кристаллов льда внутри клеток, что приводит к их разрушению, повышению внутриклеточной концентрации солей, нарушению осмотического равновесия и денатурации белков. Морозоустойчивые растения выдерживают полное зимнее промерзание благодаря ультраструктурным перестройкам, направленным на обезвоживание клеток. Семена выдерживают температуры, близкие к абсолютному нулю.