3. ОГЛАВЛЕНИЕ
×ÀÑÒÜ 1. ÎÏÀÑÍÎÑÒÈ ÎÊÐÓÆÀÞÙÅÃÎ ÌÈÐÀ
Ïðåäèñëîâèå .........................................................................................8
Ãëàâà 1. Íåîáðàòèìûå ïðîöåññû, ñàìîîðãàíèçàöèÿ, æèçíü .... 10
1.1. Обратимые процессы ............................................................ 10
1.2. Необратимые процессы, термодинамика, энтропия
и стрела времени.................................................................... 11
1.3. Пространственные структуры и неустойчивости.................. 12
1.4. Диссипативные неустойчивости и структуры ....................... 16
1.5. Возникновение органики и ее самоорганизация................... 17
1.6. Потоки вещества, энергии, отходов, информации................. 19
1.7. Человек, среда его обитания, опасности, риски .................... 20
Ãëàâà 2. Ðàäèàöèîííàÿ îïàñíîñòü ................................................ 21
2.1. Радиация. Ее виды и источники .............................................. 21
2.2. Электромагнитное излучение (гамма-радиация) ................... 21
2.3. Единицы измерения радиации и радиационный фон Земли.. 27
2.4. Бета-радиация и альфа-радиация............................................ 28
2.5. Радиофобия ............................................................................ 30
Ãëàâà 3. Õèìè÷åñêàÿ îïàñíîñòü ...................................................32
3.1. Опасности химических соединений ....................................... 32
3.2. Выбросы промышленных предприятий.
Нормативы ПДК..................................................................... 32
3.3. Измерения и расчеты концентраций примесей
в воздухе и воде ...................................................................... 33
3.4. Сильные локальные загрязнения воздуха (пожары, ОВ) ........ 35
Ãëàâà 4. Îïàñíîñòè îò áèîëîãè÷åñêèõ îáúåêòîâ ........................37
4.1. Опасности от макроскопических объектов ............................ 37
4.2. Опасности от микроскопических объектов ............................ 39
4.3. Отравления некачественной и необычной пищей.................. 40
4.4. Генномодифицированные объекты (ГМО)
и ГМО-фобия ......................................................................... 41
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
4. - 4 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
Ãëàâà 5. Áûòîâûå îïàñíîñòè ......................................................... 44
5.1. Поражение электрическим током .......................................... 44
5.2. Опасности бытового газа и газового оборудования .............. 45
5.3. Опасности громких звуков...................................................... 46
5.4. Иные природно-бытовые опасности...................................... 48
5.5. Опасности, обусловленные человеческими слабостями ....... 49
Ãëàâà 6. Îïàñíîñòè çåìíîãî ïðîèñõîæäåíèÿ (÷àñòü 1) .........52
6.1. Пожары .................................................................................. 52
6.2. Опасности, связанные с избытком воды
(наводнения, оползни, сели, лавины и т. д.) ............................ 53
6.3. Основы погоды (циклоны и антициклоны)............................. 56
6.4. Тропические штормы, ураганы и смерчи.............................. 57
6.5. Молнии ................................................................................... 58
Ãëàâà 7. Îïàñíîñòè çåìíîãî ïðîèñõîæäåíèÿ (÷àñòü 2) ..........60
7.1. Извержения вулканов
и проблемы снабжения Жизни углеродом ............................ 60
7.2. Землетрясения ........................................................................ 62
7.3. Цунами ................................................................................... 63
7.4. Частотность природных катаклизмов ..................................... 65
Ãëàâà 8. Îïàñíîñòè âíåçåìíîãî ïðîèñõîæäåíèÿ (÷àñòü 1) .....66
8.1. Активность Солнца и ее влияние на Землю ........................... 66
8.2. Магнитное поле Земли и магнитные бури ............................. 67
8.3. Этапы эволюции и вспышки звезд ......................................... 68
8.4. Космические лучи .................................................................. 73
Ãëàâà 9. Îïàñíîñòè âíåçåìíîãî ïðîèñõîæäåíèÿ (÷àñòü 2) .... 74
9.1. Опасности изменения климата
(Солнце vs. антропогенный фактор) ...................................... 74
9.2. Озоновые дыры ...................................................................... 78
9.3. Метеориты, космический мусор, астероиды и кометы.......... 79
9.4. Отвлечение – есть ли опасность возникновения
черных дыр на БАКе?............................................................. 80
Ãëàâà 10. Òðàíñïîðòíûå îïàñíîñòè ............................................. 82
10.1. Правила дорожного движения (ПДД)
и управления автомобилем .................................................. 82
10.2. Аварийность
на других видах транспорта.................................................. 83
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
5. - 5 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
Ãëàâà 11. Ïðÿìûå ïðîèçâîäñòâåííûå îïàñíîñòè ........................85
11.1. Обеспечение безопасности
на индивидуальных рабочих местах ..................................... 85
11.2. Обеспечение безопасности на сложных
и коллективных рабочих местах ........................................... 85
11.3. Роль качества материалов и проектирования ....................... 86
11.4. Роль корректной эксплуатации и профилактических работ . 88
11.5. Регулярные, аварийные и катастрофические
промышленные выбросы
и их математическое моделирование................................... 89
Ãëàâà 12. Ñåìåéíûå, èìóùåñòâåííûå
è ôèíàíñîâûå êîíôëèêòû è îïàñíîñòè ......................................9 1
12.1. Внутрисемейные конфликты ................................................ 91
12.2. Разводы ................................................................................. 93
12.3. Процессы наследования имущества..................................... 94
12.4. Финансовые конфликты........................................................ 94
Ãëàâà 13. Ôèíàíñîâûå îðãàíèçàöèè è ðûíêè .......................... 96
13.1. Банки, кредитные кооперативы и ломбарды ........................ 96
13.2. Страховыеорганизации ........................................................ 98
13.3. Негосударственные пенсионные фонды (НПФ) ................... 99
13.4. Сравнительная надежность финансовых структур ............. 100
13.5. Фондовые и валютные рынки. ПИФы................................. 101
13.6. Признаки финансовых пирамид ......................................... 102
Ãëàâà 14. Íàëîãè è òàìîæåííûå ïëàòåæè .................................104
14.1. Налог на доходы физических лиц (НДФЛ) .......................... 104
14.2. Налоговые вычеты .............................................................. 105
14.3. Имущественные налоги с физических лиц (ФЛ)................. 106
14.4. Основные корпоративные налоги....................................... 108
14.5. Эффективность и опасности фискальной политики........... 112
14.6. Таможенные платежи ......................................................... 114
Ãëàâà 15. Îïàñíîñòè ïîòåðè ðàáîòû.
Ñèñòåìû ñîöèàëüíîãî ñòðàõîâàíèÿ ............................................ 116
15.1. Отношения работника с работодателем.
Оптимальное поведение работника ................................... 116
15.2. Системы социальногострахования
и социальные налоговые вычеты....................................... 118
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
6. - 6 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
15.3. Статистика продолжительности жизни ............................... 119
15.4. Добровольные системы социального страхования ............ 120
Ãëàâà 16. Îïàñíîñòè êîíòàêòîâ ñ ïðåäñòàâèòåëÿìè
ãîñóäàðñòâåííîé âëàñòè è êðèìèíàëüíîãî ìèðà ......................123
16.1. Властные структуры ........................................................... 123
16.2. Механизмы формирования властных структур
и типы политических режимов .......................................... 124
16.3. Природа политических партий ........................................... 126
16.4. Механизмы лоббирования.................................................. 128
16.5. Основные причины и источники коррупции...................... 128
16.6. Опасности контактов с криминальным миром .................. 129
Ãëàâà 17. Îïàñíîñòè,
ñîçäàâàåìûå ãîñóäàðñòâåííîé ïîëèòèêîé ..................................132
17.1. Опасности локального и глобального преобразования
природы ............................................................................. 132
17.2. Зоны конфликтов и управляемого хаоса ............................ 133
17.3. Геноцид ............................................................................... 135
17.4. Терроризм .......................................................................... 136
Ãëàâà 18. Îïàñíîñòè ðàçëè÷íûõ ðåæèìîâ âëàñòè.
Ðîëü ëè÷íîñòè â íåéòðàëèçàöèè òàêèõ îïàñíîñòåé ............... 137
18.1. Опасности экспансии государств
и построения империй ....................................................... 137
18.2. Опасности демократических, авторитарных
и тоталитарных режимов.................................................... 138
18.3. Роль личности в решении проблем
собственной безопасности ................................................ 141
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû ........................................................................142
×ÀÑÒÜ 2. ÍÀÄÅÆÍÎÑÒÜ ÒÅÕÍÈ×ÅÑÊÈÕ ÑÈÑÒÅÌ
1. Основные понятия и показатели надежности
технических систем .............................................................. 143
2. Показатели надежности технических систем .......................... 145
3. Показатели безотказности ....................................................... 146
4. Показатели, связанные с ресурсом изделия............................ 147
5. Виды надежности .................................................................... 149
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
7. - 7 -
ОГЛАВЛЕНИЕ
6. Математические модели оценки надежности ......................... 149
7. Отказы технических объектов ................................................. 151
8. Расчет показателей надежности технических систем .............. 153
9. Показатели надежности системы,
состоящей из независимых элементов .................................... 156
10. Деревоотказов ...................................................................... 156
11. Понятие техногенногориска ................................................. 159
12. Порядок расследования и учета несчастных случаев
на производстве .................................................................... 160
13. Гигиенические требования к вычислительной технике ........ 162
Ëàáîðàòîðíûé ïðàêòèêóì .............................................................165
Ñïèñîê ëèòåðàòóðû.............................................................179
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
8. - 8 -
ЧАСТЬ 1
ОПАСНОСТИ ОКРУЖАЮЩЕГО МИРА
Ïðåäèñëîâèå
В далеком 68-м мне понадобилось быстро перейти в про-
граммировании с двоичных кодов на Алгол. Передо мной лежали
три книги: 600-страничная «Основы программирования на Алго-
ле», 200-страничная «Программирование на Алголе» и 50-стра-
ничная «Алгол». В предисловии автора к последней было сказа-
но: «Я прочитал немало книг по Алголу. И понял, как их не
надо писать». Эту брошюру я освоил за три дня и с тех пор
безошибочно писал сколь угодно сложные программы. И не толь-
ко на Алголе.
Взявшись за чтение курса «Безопасность жизнедеятельнос-
ти» на матфаке ВолГУ в 2009–10 учебном году, я просмотрел,
разумеется – по диагонали, немало толстых книжек, излагающих
вузовский курс этого предмета. Все они почти полностью были
посвящены правилам техники безопасности, техногенным, про-
мышленным, транспортным, экологическим и отчасти демогра-
фическим опасностям. Со множеством графиков, таблиц и дру-
гих, трудно запоминаемых, подробностей.
А гдеописаниесути опасностей от различных природных ка-
таклизмов, опасностей, грозящих нам из космоса и от флоры и
фауны Земли, опасностей, возникающих при общении с друзьями,
сотрудниками, близкими и родственниками, основных опасностей
при взаимодействии с финансовыми и властными структурами,
опасностей, частично нейтрализуемых системами социального
страхования, наконец, опасностей от различных движений в об-
ществе и политических режимов?
Ясно, что молодому человеку нужно не только уметь угады-
вать грозящие ему опасности, но и иметь некоторое представле-
ние о методах их нейтрализации. И, кроме того, уметь отличать
реальные риски и опасности от ложных. В том числе от страхов,
возбуждаемых некоторыми средствами массовой информации. Ра-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
9. ЧАСТЬ 1
зумеется, я не являюсь специалистом по многим из упомянутых
выше вопросов. Но судьба начинила меня довольно разнообраз-
ным жизненным опытом. Исходя из этого я и построил курс БЖ.
Постаравшись изложить его достаточно кратко.
И начав его с лекции, описывающей отличие жизни от не-
жизни. Ибо нельзя не посвятить хотя бы одну лекцию одному из
двух слов в названии курса.
Списка литературы не привожу принципиально. Ибо нагуг-
лить ныне все что угодно можно гораздо проще и быстрее, чем
найти в библиотеке. Да и лекции по курсу, не считающемуся ос-
новным, – не научная монография.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
10. - 10 -
Ãëàâà 1. Íåîáðàòèìûå ïðîöåññû,
ñàìîîðãàíèçàöèÿ, æèçíü
Взглянув на любой объект, каждый из нас наверняка пра-
вильно определит – живой он или состоит из неживой материи.
Жизненный опыт и интуиция подскажут. И за редким исключени-
ем подскажут, представляет ли этот объект для нашей жизни опас-
ность или не представляет. Но и этот опыт, и эту интуицию можно
существенно расширить и углубить, пользуясь опытом и знания-
ми других людей. В этом и состоит цель данного курса – пере-
дать Вам часть опыта и знаний, накопленных человечеством, о
различных опасностях, источниками которых могут быть природ-
ные, техногенные и общественные объекты и процессы.
1.1. Îáðàòèìûå ïðîöåññû
Уравнения классической механики (18-й век) инвариантны
(не изменяются) относительно изменения направления течения
времени, то есть замены t на -t. А именно, ускорение а (вторая
производная координаты x по времени t) равна силе F, приходя-
щейся на единицу массы m:
mFdtxda // 22
== .
Тем самым, эти уравнения описывают обратимые по вре-
мени процессы. Казалось бы, и движение коллективов частиц
должно быть обратимым. Однако, в любых коллективах частиц
имеют место процессы взаимодействия частиц как между со-
бой, так и с внешним силовым окружением (стенками сосудов,
коллективами других частиц, силовым полем и т. д.). Такие вза-
имодействия могут быть абсолютно упругими (без отвода или
преобразования части энергии взаимодействующих частиц).
Но могут быть и чаще всего бывают неупругими (с отводом
или преобразованием части энергии).
Пример: при взаимодействии молекул в газе часть энергии
их поступательного движения переходит в энергию внутренних
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
11. - 11 -
ГЛАВА 1
степеней свободы молекул. Таких, как колебательные (колеба-
ния расстояний между составляющими молекулу атомами) или
вращательные (вращения молекулы как целого). Энергия от мо-
лекул может передаваться внешнему силовому окружению (стен-
кам сосуда или внешнему полю) или переизлучаться в простран-
ство (в виде электромагнитного излучения). Ясно, что все такие
процессы являются необратимыми.
1.2. Íåîáðàòèìûå ïðîöåññû, òåðìîäèíàìèêà, ýíòðîïèÿ
è ñòðåëà âðåìåíè
Для описания поведения систем, состоящих из большого
коллектива частиц, в 19-м веке была разработана термодина-
мика. Основными фигурирующими в ней параметрами среды яв-
ляются легко измеряемые величины: давление Р, плотность
среды r (или обратная ей величина – объем V, занимаемый еди-
ничной массой) и температура T. Однако, корректная форму-
лировка термодинамики потребовала введения еще одного, ре-
ально не измеряемого параметра, названного энтропией S. Ин-
туитивно энтропию можно понимать как меру хаоса. А полный
хаос – как отсутствие какой-либо упорядоченности в системе.
При этом по мере уменьшения упорядоченности (роста степени
хаоса) энтропия увеличивается.
Примеры: расширение более сжатого газа в область
меньшего давления (выравнивание давления), растворение са-
хара в стакане чая или воды в спирте (выравнивание концен-
трации).
В этих примерах упорядоченность системы уменьшается и
энтропия растет за счет процессов молекулярного перено-
са. Но никаких пространственных структур в таких системах не
возникает. Кроме того, в этих процессах очевидна их неинвариан-
тность относительно замены t на -t. Тем самым, проявляется од-
нозначное направление течения времени (стрелы времени). За-
метим также, что описанные выше процессы характерны для зам-
кнутых систем. То есть систем, не взаимодействующих с дру-
гими системами.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
12. ЧАСТЬ 1
- 12 -
Пример: если мы стакан чая с сахаром поместим в холо-
дильник, то стакан с содержимым перестанет быть замкнутой
системой. И сахар из охлажденного в холодильнике насыщенного
раствора выпадет в осадок. Упорядоченность в стакане возрас-
тет, энтропия уменьшится и ее излишек будет отведен в окружа-
ющее стакан пространство холодильника.
1.3. Ïðîñòðàíñòâåííûå ñòðóêòóðû è íåóñòîé÷èâîñòè
В открытых системах, взаимодействующих с окружением,
возможны и другие типы необратимых процессов. Например, хо-
рошо известная из школьной физики конвекция воздуха (конвек-
тивная неустойчивость) над комнатной батареей. В этом при-
мереочевидно возникновение пространственной структуры – упо-
рядоченного движения воздуха. Нагретого от батареи – вверх и
охлаждающегося у потолка комнаты – вниз.
Гораздо более красивый пример конвективной неустой-
чивости – ячейки Бенара. Представьте себе слой газа или жид-
кости между двумя горизонтальными пластинами в поле тяжес-
ти. Если в этой системе нижняя пластина будет холоднее верх-
ней, то газ между пластинами будет покоиться. Если нижняя
будет горячее верхней, но не намного, то это состояние сохра-
нится. Но если перепад температуры между нижней и верхней
пластинами превысит некоторый предел, то начнется конвекция
газа между этими пластинами. От горячей нижней пластины,
как от комнатной батареи, расширившаяся от нагревания среда
должна всплывать к верхней. А охладившись и сжавшись у вер-
хней – опускаться к нижней.
Зоны всплытия нагретого газа (жидкости) и опускания ох-
лажденного образуют, если смотреть сверху, ячеистую струк-
туру из правильных шестигранных ячеек. В центральных час-
тях которых газ всплывает, а у их границ – опускается.
Такая ячеистая конвекция наблюдается не только в лабора-
торном опыте. Уже довольно давно на Солнце наблюдают своеоб-
разные «веснушки» поперечным размером порядка нескольких ты-
сяч километров. Они довольно плотно покрывают свободные от
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
13. - 13 -
ГЛАВА 1
солнечных пятен части поверхности Солнца. Это и есть ячейки
Бенара в фотосфере Солнца. И конвекцией в них плазма с несколь-
ко большей температурой из нижних слоев фотосферы Солнца
всплывает, а болеехолодные наружныеслои плазмы тонут для пос-
ледующего нагрева во внутренних слоях фотосферы.
Ячейки Бенара можно наблюдать и в домашних условиях.
Для этого надо налить приличный слой подсолнечного масла в
сковородку с почти идеально плоским дном и поставить ее на
электрическую плиту, нагревающую сковородку равномерно по
радиусу. Газовая плита не подойдет – она нагревает сковородку
локально по радиусу. Адля облегчения наблюдения движения мас-
ла в ячейках Бенара в него можно накрошить мелких кусочков
бумаги (размером порядка одного миллиметра). Удовольствие от
наблюдения такой конвекции гарантировано.
Недавно космический аппарат Кассини, уже много лет ра-
ботающий на орбите Сатурна, обнаружил в его атмосфере у од-
ного из его полюсов очень крупную не очень правильную шести-
гранную ячейку. Является она одиночной конвективной ячейкой
Бенара или нет – пока не ясно. Для ответа на этот вопрос надо
изучить характер движения газа внутри этой ячейки.
Роль неустойчивостей в образовании пространственных
структур в неживой природе является, как правило, определяю-
щей. Довольно часто мы сталкиваемся с проявлениями неустой-
чивостей Рэлея-Тэйлора и Кельвина-Гельмгольца. Первая из
них – неустойчивость статического равновесия сред разной плот-
ности в поле тяжести. Если сверху находится менее плотная сре-
да, чем снизу, то такое состояние устойчиво. Если наоборот, то
менее плотная среда начнет всплывать в занятую более плотной
средой область пространства, а более плотная – тонуть в заня-
тую менее плотной средой область.
Эта неустойчивость чем-то похожа на конвективную. Но для
возбуждения конвективной нужен градиент температуры, больший
некоторого критического. Адля возбуждения неустойчивости Рэлея-
Тэйлора необходим градиент плотности соответствующего знака.
Яркий пример проявления неустойчивости Рэлея-Тэйло-
ра можно наблюдать в левобережье Волги. Там нередко довольно
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
14. ЧАСТЬ 1
- 14 -
старые постройки перекашивает и по ним идут трещины. При том,
что наша область в сейсмическом плане практически безопасна.
Причина в том, что левобережье представляет собой дно весьма
древнего моря, где есть достаточно мощные отложения солей этого
моря (бишофит). И есть более свежие по геологическим меркам
приличные отложения песка. Плотность бишофита меньше плот-
ности песка. И случайные выпуклости на поверхности отложений
этих солей начинают всплывать в толщу песка. Весьма медлен-
но. Не более, чем на несколько миллиметров в год. Геологи назы-
вают эти всплытия соляными куполами. Достигая поверхности
земли, они и приводят к деформациям и разрушениям построек.
Еще более интересна неустойчивость Кельвина-Гельм-
гольца. Она является причиной возбуждения волн на воде, ряби
на песке под водой вблизи берегов рек и морей, барханов в пус-
тынях, волн облаков. Мы знаем, что в отсутствии ветра поверх-
ность воды в реках, озерах и морях спокойна. При слабом вет-
ре – тоже. Но при достаточно заметном ветре на поверхности
воды возбуждаются волны. Ветер дует параллельно поверхнос-
ти. И, казалось бы, скользя вдоль поверхности воды, он не дол-
жен возбуждать волн. Как же понять эффект возбуждения вет-
ром волн на воде?
В стационарных потоках сплошной среды действует своеоб-
разный закон сохранения, описываемый уравнением Бернулли:
P / r + v2
/ 2 = const,
где v –скоростьчастицыжидкостиилигаза вконкретнойточкепространства;
P– давление;
r– плотность в той же точке пространства.
Его смысл состоит в том, что означенная в нем комбинация
сохраняется вдоль линии тока – линии, вдоль которой движутся
частицы жидкости (газа). Не правда ли, написанное выше урав-
нение похоже на закон сохранения энергии из школьной физики?
В котором полная энергия частицы сохраняется вдоль траекто-
рии движения частицы. В нем также v2
/ 2 + U / m = E / m = const и
видна аналогия между P / r и U / m.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
15. - 15 -
ГЛАВА 1
Предположим теперь, что на поверхности воды случайно в ре-
зультате флуктуации возникла маленькая выпуклость (рис. 1):
Рис. 1. Схема возбуждения ветровых волн на воде
(неустойчивость Кельвина-Гельмгольца)
От этого линии тока в воздухе в самой близкой окрестности
этой флуктуации тоже станут слегка выпуклыми. Но эти выпук-
лости по мере удаления от поверхности воды быстро затухают.
Из-за результирующего сближения линий тока в воздухе над вы-
пуклостью водной поверхности скорость воздуха вдоль них слег-
ка увеличится. Поскольку через уменьшенное сечение должно
пройти то же количество воздуха, что и через обычное сечение
над плоской поверхностью воды. И, следовательно, второе слага-
емое в уравнении Бернулли над выпуклостью поверхности воды
увеличивается, а первое слагаемое – уменьшается.
Но поскольку воздух при скоростях и частотах колебаний,
малых по сравнению со звуковыми, ведет себя как несжимаемая
жидкость, то реально уменьшится давление, а плотность останет-
ся практически той же. И выпуклость воды при неизменном в ней
давлении начнет двигаться в сторону уменьшенного давления в
воздухе, то есть вверх. И, тем самым, расти по амплитуде. В этом
и состоит природа неустойчивости Кельвина-Гельмгольца.
Заметим еще, что при довольно малой скорости ветра волны
не возбуждаются. Здесь сказывается стабилизирующий фактор
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
16. ЧАСТЬ 1
- 16 -
поверхностного натяжения на границе вода – воздух. Который
перестает действовать при превышении скоростью ветра некото-
рого критического значения (на Земле это значение для чистой
воды – около 7 м/сек).
Но если ветер перестает дуть, то через некоторое время за-
тухают и возбужденные им волны. Поскольку переток энергии
ветра в колебания водной поверхности прекращается. А колеба-
ния водной поверхности постепенно затухают из-за диссипации
их энергии, обусловленной вязкостью воды.
Неустойчивость Кельвина-Гельмгольца возникает не толь-
ко в системах с разрывом скорости. В более общей формулиров-
ке она возбуждается при сдвиговых движениях сплошной среды,
если в графике профиля ее скорости есть точка перегиба – при
прохождении через которую выпуклая кривая графика скорости
становится вогнутой (точка, в которой вторая производная от ско-
рости по поперечной ей координате меняет знак). Этот случай
мы и наблюдаем в небе в виде волнообразных облаков.
1.4. Äèññèïàòèâíûå íåóñòîé÷èâîñòè è ñòðóêòóðû
Роль диссипации (трения, вязкости и теплопроводности сре-
ды) сводится, как правило, к подавлению возбуждаемых неус-
тойчивостями колебаний. Пример с затуханием волн на воде при-
водился выше. Но так бывает не всегда. В обычной водопровод-
ной трубе текущая по ней жидкость из-за вязкости «прилипает» к
стенкам трубы (скорость потока на стенках зануляется). В итоге
профиль скорости потока поперек трубы имеет вид параболы.
То есть, везде выпуклой и без точки перегиба кривой. Казалось
бы, неустойчивость Кельвина-Гельмгольца в этом случае не дол-
жна возбуждаться. Но из опыта известно, что при превышении
скорости потока некоторого критического значения неустойчивость
в потоке развивается и быстро турбулизует поток. Даже при иде-
ально отшлифованных внутренних стенках трубы.
Разгадка этого эффекта заняла более полувека. Причина
оказалась в том, что корректно вычисленная полная энергия
возмущения в каждой «жидкой» частице в таком потоке при
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
17. - 17 -
ГЛАВА 1
превышении скорости потока некоего порогового значения (за-
висящего от диаметра трубы и величины вязкости) оказыва-
ется отрицательной. В этих условиях диссипация энергии
возмущения из-за вязкости, вносящая отрицательный вклад в
эту энергию, увеличивает абсолютную величину энергии воз-
мущения. И, тем самым, увеличивает амплитуду возмущения.
Такие неустойчивости принято называть диссипативными.
А возникающие в результате таких неустойчивостей структу-
ры (в обсуждаемом примере – турбулентные вихри) называют
диссипативными структурами.
Отметим, что во всех приведенных примерах развитие не-
устойчивостей и возникновение пространственных структур про-
исходит только благодаря наличию проходящего через систему
потока энергии от внешних источников. А поскольку упоря-
доченность структурированной системы выше, то ее энтропия
меньше, чем у неструктурированной (вспомним, что энтропия –
растущая функция хаоса). Такие процессы можно уже называть
самоорганизацией относительно простых систем.
Более сложные примеры самоорганизации неорганических
систем, как то: образование кристаллов, реакция Белоусова-Жа-
ботинского (погуглите ради интереса), планетных систем, спираль-
ных структур в плоских галактиках и многое другое мы обсуж-
дать здесь не будем.
1.5. Âîçíèêíîâåíèå îðãàíèêè è åå ñàìîîðãàíèçàöèÿ
Органика может возникать даже в смесях простых неорга-
нических молекул при разных физических воздействиях на них.
Это было продемонстрировано довольно давно в опытах на запа-
янных в стеклянных колбах смесях воды (ее паров) и простейших
газов (молекулярных кислорода, азота и углекислого газа) при об-
лучении их интенсивным светом (электромагнитной радиацией) и
пропускании сквозь них электрических разрядов. Через некото-
рое время спектральный анализ показывал наличие в этих колбах
метана, аммиака, простейших спиртов и других довольно простых
органических молекул.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
18. ЧАСТЬ 1
- 18 -
Одной из простейших химических реакций, в которой возни-
кает органика из неорганики, является и реакция фотосинтеза.
В ней из молекул углекислого газа и воды (на входе) под воздей-
ствием солнечного света образуются молекулярный кислород и
нужная для жизнедеятельности растений простейшая органика.
Ясно, что это необратимый процесс, протекающий под воздей-
ствием потока энергии фотонов солнечного света.
Но в основном в органической химии на биологическом уров-
не источником нужных для реакций потоков внешней энергии яв-
ляется катализ. Катализ – это химический процесс, протекаю-
щий с участием своеобразных посредников – молекул катализа-
тора, которые в нужный момент и в нужном месте передают ре-
агирующим молекулам часть своей внутренней энергии, воспол-
няя ее потери в другой момент времени и в другом месте извес-
тным им способом. При этом «передача энергии» и «восполнение
потерь энергии» могут иметь любой знак.
Однако, совокупность органических молекул, сколь бы слож-
ными и многообразными они ни были, еще не проявляет жизни,
как необратимых процессов организации, поддержания и воспро-
изводства пространственных структур. Для организации жизни в
этом смысле необходима структура, в которую был бы запрог-
раммирован алгоритм последовательности нужных реакций
с нужными потоками энергии.
Человечество придумало систему программирования для ре-
шения вычислительных задач и обработки потоков информации
на основе двухбуквенного алфавита – «0» и «1». И затем из этих
букв – систему «слов» из восьми букв, называемых байтами. Воз-
можное число таких слов – 256. Но эффективно используются
далеко не все из них. А уже из этих «слов» можно составлять
любые, сколь угодно сложные произведения – работающие на
ЭВМ программы.
Природа пошла несколько иным путем. За основу она взяла
четырехбуквенный алфавит азотистых оснований: аденин, гуа-
нин, цитозин, тимин (в РНК иногда тимин заменяется близ-
ким ему урацилом). Из этих букв она строит трехбуквенные «сло-
ва» – кодоны. Возможное число таких «слов» – 64. Часть из ко-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
19. - 19 -
ГЛАВА 1
торых в земных условиях получили одинаковый «смысл». Так что
разных по смыслу «слов» используется всего 20. Они «звучат» в
форме 20 разных аминокислот, из которых и строятся сколь угод-
но сложные белки. Строятся по программам, записанным в пос-
ледовательностях команд – кодонов в ДНК живого организма.
В этом смысле ДНК – чип с «запаянной» в него програм-
мой последовательности биохимических реакций. В резуль-
тате изобретения природой ДНК возник механизм самоор-
ганизации Жизни. Как и в случае самоорганизации простых си-
стем, энтропия в живой системе уменьшается (отводится вовне)
за счет протекающего через систему потока энергии.
1.6. Ïîòîêè âåùåñòâà, ýíåðãèè, îòõîäîâ, èíôîðìàöèè
Из сказанного выше ясно, что Жизнь – это процесс, в ходе
которого сквозь живую систему проходит поток энергии таким
образом, что в ней возникают и поддерживаются процессы само-
организации. Но мы уже отмечали, что процессы самоорганиза-
ции являются одновременно процессами уменьшения (отвода вов-
не) энтропии. Каким образом? Думаю, ответ очевиден всем – эн-
тропия уходит из нас отходами нашей жизнедеятельности.
Не лишним будет и упомянуть, что в системах из несколь-
ких достаточно сложных биологических объектов существуют как
входящие, так и исходящие потоки информации. Эти потоки тоже
приводят к самоорганизации. К самоорганизации социальных си-
стем – от простых стайных до весьма сложных систем организа-
ции человеческого сообщества. Причем выделить в информаци-
онных потоках какие-либо аналоги входящей энергии и отводи-
мой энтропии заведомо непросто.
Изучение этого вопроса в человеческом обществе идет в
основном путем накопления опыта, выражающегося в обществен-
ных «табу», религиозных заповедях, пословицах, поговорках, афо-
ризмах, анекдотах и т. п. Например, один из отцов-основателей
США как-то выразился: «В реках и больших политиках одни и
те же вещи плавают поверху». Ясно, что этот афоризм появился
вследствие нажитого им политического опыта.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
20. ЧАСТЬ 1
1.7. ×åëîâåê, ñðåäà åãî îáèòàíèÿ, îïàñíîñòè, ðèñêè
Среда обитания человека – Земля, ее ландшафты, источники
пищи, погода и климат, растения и животные, семья, друзья и сосе-
ди, враги, работа и деньги, земляки и соотечественники, иноземцы,
орудия производства и технологии, продукция и отходы предприя-
тий, религии, властные структуры и многое другое. К тому же эта
среда непрерывно изменяется и, как правило, усложняется.
Ясно, что полностью безопасная жизнь в столь многообраз-
ной и меняющейся среде невозможна. Возможно лишь некоторое
уменьшение уровней тех или иных опасностей (рисков их реализа-
ции) через соответствующее поведение индивидуума и (или) час-
тей общества. Собственно, изучению различных опасностей и рис-
ков и вероятностей их реализации и посвящен этот курс.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
21. - 21 -
Ãëàâà 2. Ðàäèàöèîííàÿ îïàñíîñòü
2.1. Ðàäèàöèÿ. Åå âèäû è èñòî÷íèêè
Радиация(по-русски – излучение)как понятиевключает в себя
несколько типов явлений. Их можно классифицировать следующим
образом: электромагнитное излучение (гамма-радиация), распа-
ды ядер атомов через слабое взаимодействие (бета-радиация) и
распады ядер атомов через сильное взаимодействие (альфа-ра-
диация). Детально на физике этих типов радиации мы останавли-
ваться не будем. Но качественное (буквально – на пальцах) описа-
ние дадим. А в основном уделим внимание опасностям и рискам,
связанным с различными проявлениями радиации.
2.2. Ýëåêòðîìàãíèòíîå èçëó÷åíèå (ãàììà-ðàäèàöèÿ)
Опыты по электричеству и магнетизму, интенсивно прово-
дившиеся в 18-м и первой половине 19-го века, очень многие пы-
тались обобщить, построив соответствующую теорию электро-
магнетизма. Впервые полноценно это удалось сделать
Дж.К. Максвеллу (1860). Получившие его имя и полностью опи-
сывающие электромагнитные явления уравнения имеют вид:
div E = 4pr;
div H = 0;
rot E =−
1
c
∂ H
∂t
;
rot H = 4pj / c + −
1
c
∂ H
∂t
.
Здесь E – вектор напряженности электрического поля, H –
вектор напряженности магнитного поля, r – пространственная
плотность электрических зарядов, j – вектор пространственной
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
22. ЧАСТЬ 1
- 22 -
плотности электрических токов, c – скорость света в вакууме
(300 000 км/сек). И все величины измеряются в системе СГС
(сантиметр, грамм, секунда). В других системах единиц измере-
ния коэффициенты в уравнениях были бы другими.
Специально для гуманитариев поясняю:
а) операция div (дивергенция) в этих уравнениях описывает
расходимость силовых линий полей из точки;
б) операция rot (ротор) в этих уравнениях описывает вихре-
вой характер силовых линий полей – такие линии полей замкнуты
и нигде не кончаются;
Поэтому первое из уравнений Максвелла говорит о том, что
электрическое поле генерируют электрические заряды. А второе –
о том, что магнитных зарядов в природе не существует. Третье
уравнение говорит о том, что вихревое электрическое поле мо-
жет генерироваться только переменным во времени магнитным
полем (об этом говорит производная по времени от напряженнос-
ти магнитного поля). А четвертое – о том, что магнитное поле
может иметь только вихревой характер (его силовые линии замк-
нуты), и генерируется оно электрическими токами и переменным
во времени электрическим полем.
Уравнения Максвелла, как сразу же стало ясно, не только не
противоречили ни одному опытному факту, но и предсказывали
совершенно новое явление – свободные электромагнитные вол-
ны. Действительно, если из этих уравнений вычеркнуть электри-
ческие заряды и токи, то легко увидеть, что отличные от нуля их
решения существуют. Простейшее из таких решений имеет вид
плоской электромагнитной волны (см. рис. 2).
Электромагнитные волны, электромагнитная радиа-
ция, гамма-излучение – и есть по сути разные наименова-
ния одного и того же явления. В теории электромагнитные
волны были «открыты» сразу после обнародования уравнений
Максвелла. Но в эксперименте они были обнаружены на 20 лет
позже. Сделал это Герц, именем которого была названа едини-
ца измерения частоты колебаний. А осознанное практическое
применение электромагнитных волн началось с момента изоб-
ретения радио.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
23. - 23 -
ГЛАВА 2
Рис. 2. Плоская электромагнитная волна
(к – направление распространения волны)
Свойства электромагнитной радиации существенно зависят
от длины ее волны l и частоты излучения (частоты колебаний
полей в волне) v, которые связаны простым соотношением:
l = с / v.
Рассмотрим последовательно электромагнитную радиацию
в разных диапазонах длин волн.
1. Электромагнитное поле от электрических сетей пе-
ременного тока. Радиация от сетей переменного тока в 50 Гц
низкого напряжения (сотни вольт) в практическом смысле опас-
ности не представляет. Во-первых, потому, что основная ее энер-
гия сосредоточена в очень узкой окрестности токонесущего про-
вода. И буквально тонкая (в доли миллиметра) пластиковая изо-
ляция токонесущего провода полностью предохраняет нас от воз-
действия этой радиации.
Во-вторых, потому, что частота этого излучения много-
кратно больше характерных частот, протекающих в челове-
ческом организме процессов. Действительно, частота коле-
баний сердца у человека лежит в пределах 1–2 Гц (при интен-
сивных физических нагрузках доходит до 3–4 Гц). Частоты
всех других биоритмов в организме человека не превышают
десятка герц. И поэтому никаких резонансных эффектов от
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
24. ЧАСТЬ 1
- 24 -
воздействия радиации с частотой в 50 Гц в теле человека
возникнуть не может.
В качестве контрпримера можно упомянуть инфразвуки – ко-
лебания воздуха с частотами в единицы герц и не слышимые че-
ловеческим ухом (человек не слышит звуки с частотами меньше
16–20 Гц). Слабые инфразвуки человек практически никак не вос-
принимает. Но опытом уже установлено, что сильные инфразвуки
довольно негативно воздействуют на человека. Выражается это
часто в формеразвития депрессии, подавленного настроения и т. п.
Причины достаточно очевидны – частоты инфразвуковых ко-
лебаний находятся в области частот внутренних биоритмов чело-
века. И неизбежно возникающие в этом случае резонансы выво-
дят внутренние процессы в организме человека из равновесия.
По этой же причине мачты достаточно мощных ветроэлектрос-
танций не рекомендуют ставить вблизи жилья (частоты замеще-
ния очередной лопастью местоположения предыдущей у них –
порядка нескольких герц).
Если же речь идет о сетях высокого напряжения (десятки
и сотни киловольт), то генерируемые ими электромагнитные поля
вблизи токонесущих проводов могут представлять опасность для
человека. Для существенного снижения уровня этой опасности
токонесущие провода таких линий располагают достаточно вы-
соко над землей.
Гораздо большую опасность представляет прямой контакт
человека с токонесущим проводом или контакт с ним же через
хорошо проводящую среду. Но об этих случаях – в другой лекции.
2. Длинные и средние радиоволны (длины волн – кило-
метры и сотни метров, частоты – сотни килогерц), а также ко-
роткие и УК радиоволны (длины волн от сантиметров до де-
сятков метров, частоты – мегагерцы, десятки, сотни и тысячи
мегагерц). Основной их источник – радиопередатчики, телепере-
датчики, станции сотовой связи и т. п.
Излучение длинных, средних, коротких и УК волн, гене-
рируемых в основном созданными человеком приборами (радио-
и телевизионными передатчиками), тоже не представляет прак-
тической опасности для человека. Исключение представляет
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
25. - 25 -
ГЛАВА 2
малая пространственная окрестность передающих антенн, где
мощность излучения достаточно велика. Поэтому находиться
долго вблизи таких антенн (излучателей) не рекомендуется. В ча-
стности, рядом со зданием нашего телецентра Вы не всегда смо-
жете открыть-закрыть автомобиль брелком с сигнализацией, ра-
ботающей примерно в том же диапазоне, что и ТВ-передатчики.
Ибо амплитуда импульса сигнала от брелка не сильно отличает-
ся от амплитуды излучения ТВ-передатчика в этом месте.
Надо сказать, что наблюдаемая интенсивность радиоволн,
излучаемых не созданными человеком приборами, чрезвычайно
мала. Настолько, что во всех используемых человечеством ра-
диодиапазонах Земля уже к концу прошлого века была в милли-
оны раз ярче Солнца. Поэтому некоторые исследователи предла-
гали даже искать внеземные цивилизации именно в используе-
мых нами радиодиапазонах. Но настроить на все диапозоны ра-
диотелескопы – никаких денег никогда не хватит.
Интересно также, что имеющаяся почти в каждой квартире
микроволновка работает на частоте примерно 2,5 ГГц (длина вол-
ны примерно 10 см), а сотовые телефоны в рамках системы 3G –
на очень близких частотах в 0,5–1,8 ГГц. Уровень опасностей –
очевидно разный. Ибо различие – как в существенно разной мощ-
ности излучателей, так и в соответствующей экранировке излу-
чения в СВЧ-печках.
3. Инфракрасное излучение (длины волн порядка одной
десятитысячной доли сантиметра), солнечный свет и видимое
глазами излучение (узкий диапазон между инфракрасным и уль-
трафиолетовым), ультрафиолетовое излучение (длины волн по-
рядка одной стотысячной доли сантиметра). Основные источни-
ки – Солнце и нагретые до многих сотен и тысяч градусов тела
(тепловое излучение), а также излучение при квантовых перехо-
дах электронов во внешних электронных оболочках атомов и мо-
лекул с одного энергетического уровня на другой. В том числе – в
созданных человеком приборах, например, в лазерах.
Излучение в диапазонах от ультрафиолетового до инф-
ракрасного (включая видимый свет) при интенсивностях, обес-
печиваемых основным его источником – Солнцем, серьезной опас-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
26. ЧАСТЬ 1
- 26 -
ности для человека тоже не представляет. Но в основном – бла-
годаря защитным функциям атмосферы Земли. Если же его ин-
тенсивность на единицу площади хотя бы в разы больше есте-
ственной, то опасность становится очень серьезной.
Примеры: ожоги кожи и поджигание бумаги от сфокусиро-
ванного через простую линзу солнечного света, потеря зрения от
рассматривания Солнца даже через полевой бинокль, прожигание
настольным лазером металлической монеты, смертельные ожоги
в доли секунды от близкого взрыва атомной бомбы и т. д.
4. Рентгеновское излучение (длины волн от ультрафи-
олетового диапазона до размера атома равны одной стомилли-
онной доли сантиметра). Основной природный источник – из-
лучение фотонов при квантовых переходах электронов во внут-
ренних электронных оболочках атомов с одного уровня на дру-
гой. В медицинских аппаратах используется тормозное рент-
геновское излучение, возникающее при торможении веществом
анода разогнанных в электрическом поле между катодом и
анодом электронов.
Рентгеновское излучение гораздо более проникающее, чем
всеописанныевыше. Причина его повышенной проникающей спо-
собности состоит в том, что оно почти не взаимодействует с вне-
шними электронными оболочками атомов. Которые и определя-
ют течение биохимических процессов в живых организмах. По-
этому при используемых в медицине интенсивностях такого излу-
чения и не слишком частого его применении к конкретному чело-
веку, особой опасности для его здоровья оно не представляет.
Следует, однако, иметь в виду, что взаимодействие низко-
энергичных рентгеновских квантов с несущими наследственные
признаки любого организма молекулами может приводить к из-
менению их структуры и, следовательно, к мутациям. Которые к
прямой потере здоровья при малых интенсивностях излучения не
приводят, но могут сказаться на здоровье и качественных харак-
теристиках потомства.
5. Гамма-излучение (длины волн – от размера атома до
размера атомного ядра, которое примерно в сто тысяч раз мень-
ше размера атома). Основной природный источник – излучение
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
27. - 27 -
ГЛАВА 2
фотонов при квантовых переходах протонов и нейтронов внутри
атомного ядра с одного энергетического уровня на другой. До-
полнительные – тормозное излучение (о нем говорилось выше)
и космические лучи (о них – в другой лекции). О гамма-излуче-
нии можно практически сказать то же самое, что и о рен-
тгеновском.
Выше при описании электромагнитной радиации мы приме-
няли два понятия – волны и кванты (фотоны). На самом деле
это нечто единое. Любой квант – это волновой цуг, состоящий из
модулированной по амплитуде волны электромагнитного поля.
И длина такого цуга превышает длину волны, как минимум, в разы
и десятки раз. Поэтому, когда мы говорим о средних и длинных
радиоволнах, длина цуга которых – километры и десятки кило-
метров, естественно говорить о волнах. А когда обсуждаем рен-
тгеновское и гамма-излучение, длина цуга в котором неразличи-
ма даже в микроскопы с наивысшей разрешающей способнос-
тью, естественно говорить о частицах – квантах (фотонах).
Заметим также, что энергия кванта электромагнитного из-
лучения пропорциональна частоте кванта: Е = hv, где h – некая
постоянная (Планка), v – частота излучения. Иными словами –
чем короче длина волны электромагнитной радиации (чем выше
ее частота), тем энергичнее представляющие ее кванты.
2.3. Åäèíèöû èçìåðåíèÿ ðàäèàöèè
è ðàäèàöèîííûé ôîí Çåìëè
Основной единицей измерения радиации принято считать
рентген. Используется также бэр (биологический эквивалент
рентгена). Начиная с 1979 года, применяется также такая едини-
ца, как зиверт. Зиверт = 100 рентген. Без пояснения сути этих
единиц скажу лишь об опасных и безопасных дозах.
Уже опасной с точки зрения здоровья человека, но отнюдь
не летальной, считается разовая доза облучения в несколько де-
сятков рентген. Разовая доза в 100–300 рентген может привести
к достаточно серьезным заболеваниям. Разовая доза в 600–
800 рентген обычно убивает человека в течение нескольких дней,
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
28. ЧАСТЬ 1
- 28 -
максимум – нескольких месяцев. Доза в тысячи рентген убивает
человека в часы, максимум – дни.
В то же время известно, что везде на поверхности Земли
есть естественный радиационный фон. Его интенсивность обыч-
но укладывается в интервал 5–15 микрорентген в час. Более того,
этот фон и определяет в основном мутации всего живого на Зем-
ле. Хотя никакой опасности для здоровья человека такой уровень
радиации не представляет.
Но на Земле существуют и области, где интенсивность фона
держится на уровне до 20–40 микрорентген в час. Одна из них на-
ходится в Восточной Африке (Кения и окрестные страны). И имен-
но там, согласно общепринятому мнению антропологов, шла до-
вольно быстрая эволюция приматов и возник современный чело-
век как биологический вид. Этот факт позволяет сделать вывод,
что более интенсивная, чем в среднем по планете радиация, приво-
дящая к повышенной частотемутаций, явилась тем фактором, бла-
годаря которому мы с вами сейчас не живем на деревьях и не кор-
мимся сырыми кореньями и изредка бананами.
2.4. Áåòà-ðàäèàöèÿ è àëüôà-ðàäèàöèÿ
Бета-радиация – это быстрые электроны, возникающие при
некоторых типах превращений (распадах) ядер атомов в процес-
сах так называемого «слабого взаимодействия». Проникающая
способность этого типа излучения невелика, поскольку электро-
ны эффективно рассеиваются электронными оболочками атомов
одежды, кожи и окружающей среды.
Альфа-радиация – это либо нейтроны, либо альфа-частицы
(ядра гелия), возникающие при распадах ядер атомов – их радио-
активных, то есть неустойчивых, изотопов. Эти распады обычно
характеризуют свойственным каждому изотопу периодом полу-
распада (промежутком времени, в течение которого число ядер
таких изотопов уменьшается вдвое). Такие изотопы используют-
ся как своеобразные часы в некоторых науках. Например – в гео-
логии и археологии часто используют данные по содержанию в
образцах породы или других находок радиоактивных изотопов уг-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
29. - 29 -
ГЛАВА 2
лерода с тем, чтобы приближенно определить возраст соответ-
ствующих находок.
Проникающая способность альфа-частиц в силу того, что
они обладают электрическим зарядом, не выше, чем у электро-
нов. Но это не так для нейтронной радиации, поскольку нейтроны
не обладают электрическим зарядом. На этом свойстве основа-
на придуманная американцами идея так называемых нейтронных
бомб. Это атомные бомбы малой мощности, начиненные такими
изотопами, которые при взрыве бомбы генерируют достаточно
мощный поток нейтронов. В результате которого при относитель-
но небольших разрушениях зданий и сооружений в радиусе ее по-
ражения практически все живое быстро гибнет.
В целом, и альфа-, и бета-радиация, если их источники нахо-
дятся вне человеческого организма, особой опасности для чело-
века не представляют в силу слабой проникающей способности
электронов и альфа-частиц через одежду и кожу человека. Одна-
ко, если радиоактивные изотопы попадают в организм с воздухом
или пищей, то опасность существенно возрастает. Ибо в этом слу-
чае продукты распадов атомных ядер не только поражают не за-
щищенные одеждой и кожей внутренние органы и могут приво-
дить к различным заболеваниям. Но и провоцируют мутации на-
следственного материала человека. А также еще и потому, что
воздействие радиации в таких случаях является долговременным
(изотопы распадаются не мгновенно, а каждый со своим темпом –
периодом полураспада).
В практической жизни с опасностью альфа- и бета-радиации
человек сталкивается при контакте со средой с большим содер-
жанием неустойчивых (радиоактивных) изотопов. Это может быть
и при неосторожном обращении с приборами, содержащими кон-
тейнеры с упомянутыми изотопами, и при взрывах атомных и во-
дородных бомб, и при авариях на атомных электростанциях или
их разрушениях.
К работе с приборами, содержащими радиоактивные изото-
пы, допускают только предварительно обученных людей. Взры-
вы атомных и водородных бомб в атмосфере давно уже запре-
щены, и все страны соблюдают этот запрет. Ановоявленные члены
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
30. ЧАСТЬ 1
- 30 -
атомного «клуба» испытывают атомное оружие в шахтах. Ава-
рии на атомных электростанциях не так уж редки, но обычно они
не затрагивают блоки с ядерным топливом, и практически все
оканчиваются без летальных исходов.
Единственный в истории Земли случай мгновенного разру-
шения целого блока атомной электростанции (Чернобыльской) в
1986 году произошел из-за мощного взрыва обычной (химичес-
кой) природы. То есть, атомного взрыва не было. Но сам реактор
был разрушен и большая часть его содержимого была выброше-
на взрывом в окружающее пространство. По масштабам загряз-
нения окружающей среды радиоактивными изотопами этот выб-
рос был эквивалентен взрыву нескольких десятков сброшенных
на Хиросиму атомных бомб. Около 30 человек из числа прибыв-
ших на место взрыва первыми и тушивших возникший пожар по-
лучили разовые дозы в несколько тысяч рентген и умерли в тече-
ние недели со дня взрыва. Несколько сотен человек получили весь-
ма серьезные дозы и почти все они тоже умерли. Но в ликвида-
ции последствий чернобыльской аварии участвовали сотни ты-
сяч человек. Полученныеими дозы невелики, многие из них живы,
больными себя чувствуют далеко не все, но почти все получают
установленные законом весьма скромные компенсации. Так же,
как получают законные компенсации еще живые участники испы-
таний первых атомных бомб под Семипалатинском и аварии на
«Маяке» (событий первой половины 50-х годов прошлого века).
Второй случай разрушения блоков АЭС (Фукусима) имел
место после мощного землетрясения в марте 2011 года в Японии.
При гигантском количестве жертв непосредственно от землетря-
сения и, особенно, от спровоцированного им цунами, жертвы от
радиации из полуразрушенных блоков АЭС Фукусимы остались
замеченными лишь благодаря развитой в обществе радиофобии.
2.5. Ðàäèîôîáèÿ
Вообще радиофобия, как боязнь схватить серьезную дозу
радиации, обусловлена в основном ненаблюдаемостью этой опас-
ности. Ее невозможно почувствовать ни одним из данных приро-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
31. ГЛАВА 2
дой человеку органом чувств. Можно только измерить соответ-
ствующими приборами. Поэтому – живите спокойно и не лезьте в
места, где такая опасность вероятна.
Кстати, в январе 2010 года на 94-м году жизни умер япо-
нец, попавший в августе 1945 года под обе американские атом-
ные бомбы. В Хиросиме 6 августа он был в командировке и полу-
чил серьезные ожоги и, надо полагать, не слишком малую дозу
радиации от первого взрыва. Но смог добраться до родного На-
гасаки как раз к утру 9 августа и угодил под вторую бомбу. И после
этого прожил еще почти 65 лет.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
32. - 32 -
Ãëàâà 3. Õèìè÷åñêàÿ îïàñíîñòü
3.1. Îïàñíîñòè õèìè÷åñêèõ ñîåäèíåíèé
Мы с вами живем в атмосфере, в которой около 21 % моле-
кулярного кислорода, немногим менее 79 % молекулярного азота,
сотые доли процента углекислого газа (СО2
), есть водяной пар и
совсем микроскопические доли других газов. Наш организм при-
способлен именно к такой атмосфере. Но еще совсем «недав-
но» – около полумиллиарда лет назад – кислорода в атмосфере
Земли было менее 12 %, а еще 2–3 милиардами лет раньше его в
атмосфере почти совсем не было, но зато было много углекисло-
го газа. Так же, как в атмосферах Марса и Венеры, почти полно-
стью до сих пор состоящих из того же углекислого газа. Ясно,
что попади мы в сегодняшнем виде на Землю миллиардолетней
давности, то вряд ли прожили бы дольше нескольких десятков
минут – дышать нам было бы просто нечем.
Разумеется, существует много неорганических, а еще боль-
ше – органических, химических соединений, представляющих
опасность для нашего организма. И о наиболее серьезных, исхо-
дящих от них опасностях, мы еще будем говорить.
3.2. Âûáðîñû ïðîìûøëåííûõ ïðåäïðèÿòèé.
Íîðìàòèâû ÏÄÊ
Примеси в воздухе любых иных газов помимо О2
, N2
, СО2
в
заметных концентрациях наш организм воспринимает плохо. Гра-
ницы концентраций примесей, систематическое превышение кото-
рых нежелательно для здоровья человека, определяются опытным
путем и называются предельно допустимыми концентрациями
(ПДК). Концентрации примесей порядка одного ПДК большинство
людей не ощущает, но люди с хорошим нюхом ощущают довольно
явно. Концентрации порядка 3–5 ПДК ощущают практически все,
у многих возникают аллергическиереакции, а у особо чувствитель-
ных людей обостряются хронические заболевания.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
![ББК68.9я73
М80
Печатается по решению редакционно-издательского совета
Волгоградского государственного университета
Рецензент:
д-р техн. наук, проф., зав. кафедрой безопасности жизнедеятельности
в техносфере ВолгГАСУ В. Н. Азаров
Морозов, А. Г.
Безопасность жизнедеятельности [Текст] : учеб. пособие для
студентов техн. направлений / А. Г. Морозов, А. В. Хоперсков ;
Федер. гос. бюдж. образоват. учреждение высш. проф. образова-
ния «Волгогр. гос. ун-т». – Волгоград : Изд-во ВолГУ, 2011. – 180 с.
ISBN978-5-9669-0957-4
Учебное пособие является результатом чтения лекций и ведения лабо-
раторного практикума авторами по дисциплине «Безопасность жизнедея-
тельности» на факультете математики и информационных технологий в Вол-
гоградском государственном университете. Основная задача дисциплины –
формирование понимания рисков, связанных с деятельностью человека,
приемов рационализации жизнедеятельности, направленных на снижение
антропогенного влияния на природную среду, культуры безопасности, зна-
ний и навыков охраны труда, связанного с инженерной деятельностью.
ББК 68.9я73
ISBN978-5-9669-0957-4
© Морозов А.Г., часть 1, 2011
© Хоперсков А.В., часть 2, 2011
© ФГБОУ ВПО «Волгоградский
государственный университет», 2011
© Оформление. Издательство
Волгоградского государственного
университета, 2011
М80
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»](data:image/gif;base64,R0lGODlhAQABAIAAAAAAAP///yH5BAEAAAAALAAAAAABAAEAAAIBRAA7)