Направления и концепции современного естествознания, страница 8

Путь загрязняющих веществ из тропосферы в стратосферу достаточно сложный: тропопауза практически не даёт частицам подняться выше, кроме тропических широт. Компьютерная модель показывает, что на это требуется порядка 100 лет.

Первая озоновая дыра была замечена в 1979 году в Антарктиде. Гипотеза: в Южном полушарии в стратосфере зимой существует устойчивый циклон (движение по замкнутым траекториям). Визуально здесь наблюдаются полярные облака, которые состоят из кристалликов льда. Эти частицы связывают азотные соединения и препятствуют реакциям «уничтожения» хлора. По мере нагревания вихрь разрушается. Восстанавливается обмен с более богатым озоном воздухом.

Озоновый слой уменьшает ультрафиолетовое излучение в  раз. С уменьшением толщины слоя излучение растёт по экспоненте: при уменьшении слоя с 300 до 200 е. Д. излучение возрастает в 6.000 раз.

Источники загрязнений, разрушающих озон:

  • азотные удобрения;
  • полёты высотных самолётов;
  • фреоны (F, Cl);
  • промышленные предприятия;
  • запуск космических кораблей (в ракетном топливе содержится перхлорат аммония).

Наиболее отзывчивы на ультрафиолет хвойные деревья — дендрохронологический способ изучения истории озонового слоя. Определены периоды колебания содержания озона для местности Арозы: 11, 22, 47 … лет.

Топливные элементы

Указанный эффект открыт в 1839 году. Русский учёный Яблочков построил топливный элемент.

Необходимо иметь большую площадь пористых электродов, чтобы эффективно подводить и отводить электроны и ионы, регенты и продукты, тепло и продукты реакции.

Разрабатываются твёрдополимерные электролиты и мембранные электроды.

Рассмотрим принципиальную схему топливного элемента (она напоминает гальванический элемент или аккумулятор). Вид топлива в топливном элементе определяется его электрохимической активностью (, , …).

Принципиальная схема кислородноводородного топливного элемента

Электроды обычно делают из никеля (он устойчив к щелочным растворам) с добавлением платины в качестве катализатора.

Фуллерены

В 1970 году на основе квантово-химических расчётов показали стабильность новой формы углерода — фуллерена. В 1985 году, воздействуя лазером на углерод, синтезировали фуллерен.

Другие известные формы углерода:

  • карбин — искусственная модификация («бусы»);
  • графит (шестигранники, образующие слабосвязанные слои);
  • алмаз.

В 1990 году получили технологию производства фуллеренов с помощью электрической дуги между графитовыми электродами в гелиевой атмосфере.

Фуллерен — полая структура с замкнутой поверхностью (углеродная структура из атомов, расположенных в вершинах правильных многоугольников). Например,  состоит из 60 атомов углерода: 12 пентагонов, 20 гексагонов.

Фуллерены — это четвёртая форма углерода, пятой считают нанотрубки. Нанотрубка — углеродная плоскость, свёрнутая в виде трубки.

Известно соотношение Эйлера, определяющее число многоугольников для различных замкнутых поверхностей:

,

 — размерность,

 — характеристика кривизны (для сферы ),

 — число -угольников.

Нанопена — сеть из углеродных нанотрубок. Это новая форма углерода. Она притягивается к магниту, хорошо поглощает инфракрасные лучи. Учёные планируют мельчайшие частицы нанопены запускать в кровь и с помощью томографа отслеживать движение крови в мельчайших капиллярах. Планируется также вводить нанопену в раковую опухоль и воздействовать на неё ультрафиолетом. Нагрев нанопены значительнее, чем нагрев соседних здоровых тканей — можно убить опухоль.

Возникновение жизни и атмосферы

Основная масса атмосферного аргона появилась в начале истории Земли, приблизительно в первые 500 млн. лет. Остальная часть — результат вулканической деятельности.

Основы цитологии и генетики

Цитология — наука о клетке.

Генетика — наука о наследственности и изменчивости организмов и методов управления.

Строение клетки

Клетка — целостная живая система, состоящая из трёх основных частей: оболочка, цитоплазма, ядро. Клетка имеет наружный слой оболочки, а под ним — плазматическая мембрана, граничащая с плазмой. Функция мембраны — транспорт веществ из и в клетку.