Даже когда воздух кажется абсолютно чистым, он полон атмосферных частиц - невидимых твердых и полутвердых частиц, включая пыль, дым, пыльцу, споры, бактерии и вирусы.
Некоторые частицы атмосферы настолько велики, что вы почувствуете их, если они поразят вас. Однако такие крупные частицы редко перемещаются далеко до падения на землю.
Более мелкие частицы могут переноситься на много километров, прежде чем оседать во время затишья ветра, в то время как еще более мелкие частицы могут оставаться во взвешенном состоянии в воздухе бесконечно долго. Самые мелкие частицы толкаются таким образом, что двигаются молекулами воздуха и дрейфуют с малейшими его течениями. Только дождь и снег могут смыть их из атмосферы.
Эти крошечные частицы настолько малы, что ученые измеряют их размеры в микронах. К ним относятся пыльцевые зерна, диаметр которых иногда составляет менее 25 микрон; бактерии размером от 2 до 30 микрон; отдельные вирусные частицы, составляющие очень малую долю микрона; и частицы углеродного дыма, которые могут достигать даже двухсотых долей микрона.
Частицы которыми мы дышим
Частицы часто встречаются в концентрациях, превышающих миллион на кубический сантиметр воздуха.
Ежедневное потребление воздуха человеком составляет около 7 000 000 кубических сантиметров. Это означает, что мы вдыхаем астрономическое количество инородных тел.
Частицы размером более 5 микрон обычно отфильтровываются из воздуха в носовых проходах. Другие крупные частицы улавливаются волосковидными выступами в дыхательных путях, ведущих в легкие, и отводятся назад к полости рта.
Большинство чрезвычайно мелких частиц, которые попадают в легкие, снова выдыхаются, хотя некоторые из них оседают в воздушных мешках в легких. Из этих воздушных мешков частицы могут попасть в раствор и пройти сквозь стенки легких в кровоток.
Если материал токсичен, то при попадании в кровь могут возникнуть вредные реакции.
Мелкие частицы, удерживаемые в легких, могут вызвать необратимое повреждение тканей, как, например, пневмокониоз (болезнь черных легких), вызванный накоплением угольной пыли в легких, и силикоз, вызванный накоплением кремниевой пыли.
Пыль
Если её частицы все еще находится в воздухе, то при наличии достаточного времени все частицы, за исключением мельчайших, оседают на землю под собственным весом. Скорость их падения тесно пропорциональна размеру и плотности частиц.
Например, огромное количество мелкозернистого вулканического пепла было выброшено в воздух извержением индонезийского вулкана Кракатау в 1883 году, а также извержением вулкана Катмай на Аляске в 1912 году. В обоих случаях более мелкая пыль достигала стратосферы и распространялась по всему миру высоко над дождями и штормами, которые, как правило, очищают нижние слои атмосферы.
Фактически, прошло много лет, прежде чем вулканическая пыль полностью исчезла из атмосферы.
Для падения двухмикронной частицы пыли на землю может потребоваться около четырех лет. Пыльные бури также являются источниками замусоривания воздуха. Иногда Европа покрыта пылью, происходящей из Сахары.
Например, в марте 1901 года на Северную Африку и Европу упало в общей сложности около двух миллионов тонн сахарской пыли. Два года спустя, в феврале 1903 года, Великобритания получила месторождение, оцениваемое в десять миллионов тонн.
Во многих случаях сахарская пыль выпадала в виде грязных дождей и красноватого снега на большей части юго-западной Европы.
Соль
Когда ветер ударяется о гребень океанской волны, или спокойное море перемешивается дождем или пузырьками воздуха, которые лопаются на поверхности, более мелкие капли, которые попадают в воздух, быстро испаряются, оставляя в воздухе мелкие кристаллы соли во взвешенном состоянии.
Ветер несет эти кристаллы соли по всей Земле.
Обычно частицы соли, переносимые по воздуху из моря, составляют менее микрона в диаметре. Частицы соли играют важную роль в погодных процессах, так как они гигроскопичны - поглощают воду.
Капли дождя обычно образуются вокруг крошечных частиц, которые действуют как ядра для конденсации.
Крошечные кристаллы морской соли делают конденсационные ядра лучше, чем другие природные частицы, находящиеся в воздухе. Таким образом, частицы соли в воздухе способствуют выпадению дождя.
Метеоритная пыль
Пыль от метеоритных дождей может время от времени влиять на количество осадков во всем мире.
При столкновении Земли с множеством метеоров, те метеоры, которые попадают в верхние слои атмосферы Земли, испаряются под действием тепла от трения. Образующийся в результате мусор представляет собой дым или порошок.
Затем тонкодисперсная пыль парит вниз в облачную систему нижней атмосферы, где она может служить ядром, вокруг которого могут образовываться кристаллы льда или капли дождя.
Увеличение количества осадков в мире происходит примерно через месяц после того, как Земля столкнется с метеоритным дождём в космосе. Задержка в один месяц дает достаточно времени для того, чтобы пыль могла попасть в верхние слои атмосферы.
Иногда крупные метеоры оставляют видимые следы пыли. Чаще всего они быстро исчезают, но в некоторых случаях следы пыли остаются заметными в течение часа или около того.
В одном из случаев - великий метеорит, взорвавшийся в небе над Сибирью в 1908 году, создал пылевое облако пролетевшее по всему миру, прежде чем оно рассеялось.
Лесные пожары
Крупные лесные пожары относятся к числу наиболее впечатляющих источников инородных частиц в атмосфере.
Поскольку эти пожары создают мощные восходящие потоки, частицы дыма переносятся на большие высоты и распространяются на большие расстояния под действием высокогорных ветров.
Осенью 1950 года лесные пожары в Альберте, Канада, вызвали дым, который дрейфовал на восток над Северной Америкой на ветру и пересек Северную Атлантику, достигнув Великобритании и континентальной Европы.
Благодаря светорассеивающим свойствам этого густого дыма, солнце и луна выглядели иначе для наблюдателей в Шотландии и других северных странах.
Пыльца
Опыленные ветром растения являются наиболее плодородными источниками инородных частиц в воздухе. Это проблема для людей с аллергией.
Споры
Споры тесно связаны с пыльцой. Споры являются репродуктивными органами грибов, которые включают плесень, дрожжи. Крошечные споры дрейфуют в воздухе повсюду, даже над океанами.
Хотя по внешнему виду они похожи на пыльцу, споры не являются удобрениями. Вместо этого, они похожи на семена и дают начало новым организмам, где бы они ни находились.
Споры были обнаружены на высоте до 20 километров в воздухе по всему земному шару. Распространение спор в большинстве случаев зависит от ветра.
Попадая в воздух, споры легко переносятся малейшими потоками воздуха.
Микроорганизмы
В давние времена врачи думали, что инфекционные микроорганизмы быстро оседают в воздухе и умирают. На данный момент известно, что капли, выбрасываемые, скажем, чиханием, испаряются практически мгновенно, оставляя в воздухе все микроорганизмы, которые они содержат, дрейфовать.
Лишь относительно небольшая часть микроорганизмов, которыми дышит человек, вызывает заболевание. На самом деле, большинство бактерий действительно полезны. Некоторые, например, превращают атмосферный азот в полезный растительный корм.
Однако патогенные или вызывающие заболевания микроорганизмы могут быть очень опасны. Большая их часть размножается делением - каждая живая клетка делится на две клетки. Каждая из новых клеток затем растет и делится еще на две клетки. При идеальных условиях их популяция быстро растёт.
К счастью, микроорганизмы не очень хорошо выживают в воздухе. Если в воздухе недостаточно влаги, многие из них высыхают и умирают. Краткое воздействие ультрафиолетового излучения солнца также убивает большинство микроорганизмов. Низкие температуры значительно снижают их активность, а повышенные температуры быстро разрушают их.
Тем не менее, многие микроорганизмы выживают в воздухе, несмотря на эти опасности.
Среди мельчайших аэрозольных частиц выделяются вирусы, находящиеся на границе между живой материей и безжизненными химическими веществами.
