ModernLib.Net

()

ModernLib.Net / / / () - (. 66)
:
:

 

 


Рис. 1. Стеклянный гелиевый криостат: 1 - охлаждаемый узел; 2 - сосуд Дьюара с гелием; 3 - сосуд Дьюара с азотом.

Рис. 2. Металлический гелиевый криостат: 1 - корпус; 2 - объём, заполняемый гелием; 3 - экран; 4 - адсорбент; 5 - ванна для азота; 6 - сильфон.

Криосфера

Криосфе'ра(от крио... и сфера ), прерывистая и непостоянная по конфигурации оболочка Земли в зоне теплового взаимодействия атмосферы, гидросферы и литосферы. Характеризуется отрицательной или нулевой температурой, при которых вода, содержащаяся в К. в парообразном, свободном или химически и физически связанном с др. компонентами виде, может существовать в твёрдой фазе (лёд, снег, иней и др.). температура 0°С (273,15 К) определяет равновесие между химически чистыми льдом и водой при атмосферном давлении 760 мм рт. cm.вне посторонних силовых полей. В естественных условиях различные примеси и растворённые вещества, а также поверхностные силы и давление понижают точку замерзания воды, в результате чего в границы К. попадает и жидкая фаза H 2O во временно или устойчиво охлажденном ниже 0°С состоянии (солёные морские и подземные воды, незамёрзшие связанные воды, высоконапорные пресные воды под ледниковыми покровами, переохлажденные капли воды в облаках и туманах). К. включает также безводные толщи горных пород и относительно сухие воздушные массы с отрицательной температурой, в которых естественными или искусственными путями могут создаваться условия для конденсации H 2O, а тем самым и сформирования её твёрдой фазы.

  К. простирается от верхних слоев земной коры до нижних слоев ионосферы,прерываясь в переменных по мощности сегментах, временно или устойчиво прогретых выше 0°С. Нижняя граница совпадает с подошвой слоя мёрзлых и охлажденных горных пород. Этот слой характеризуется большой устойчивостью и достигает максимальной глубины залегания от поверхности Земли в высоких широтах - в Антарктиде (свыше 4 км) и Субарктике (около 1,5 км) ,но отличается сезонной изменчивостью и выклинивается в средних и низких широтах. Верхняя граница К. проходит на высотах около 100 кмнад уровнем моря в разреженных слоях атмосферы, над сильно охлажденной мезопаузой , содержащей серебристые облака.

  К. свойственны эпизодические, кратковременные, сезонные, многолетние и многовековые криогенные образования: мигрирующие системы облаков, содержащих атмосферные льды; кратковременный, сезонный и многолетний снежный покров, аккумулирующий эти льды и конденсирующий водяные пары; сезонномёрзлые (ежегодно и в отдельные годы) почвы и горные породы, содержащие лёд в пустотах и порах: сезонный и многолетний ледяной покров пресных и солёных водоёмов, объединяющий льды атмосферного, поверхностного и внутриводного происхождения; сезонные и многолетние наледи поверхностных и подземных вод; горные ледники и ледниковые покровы полярных островов и материков; толщи мёрзлых горных пород, содержащие подземные льды различного генезиса (конституционные, сегрегационные, трещинно-жильные, погребённые, пещерные и др.) и не оттаивающие многие годы, века и тысячелетия. Определённая высотная приуроченность криогенных образований и циркумполярный характер их распространения (см. карту к ст. Многолетняя криолитозона ) связаны с неравномерным распределением солнечной радиации по широте и высоте над уровнем моря. Примерная количественная характеристика основных криогенных образований даётся в табл. (по П. Л. Шумскому и А. Н. Кренке, 1964, с уточнениями).

Виды льда Масса Площадь распространения
Г % млн. км 2 % от по- верхности
Ледники и ледниковые покровы 2,4Ч10 22 97,72 16 11 суши
Подземные льды 5Ч10 20 2,04 32 25 суши
Морские льды 4Ч10 19 0,16 26 7 океана
Снежный покров 1Ч10 19 0,04 72 14 суши
Айсберги 8Ч10 18 0,03 64 19 океана
Атмосферные льды 2Ч10 18 0,01 - -
Всего: 2,456Ч10 22 100

  Размеры областей распространения криогенных образований дают представление о масштабах их участия в круговороте воды на Земле, а значительный объём многовековых скоплений поверхностного и подземного льда свидетельствует об устойчивости низкотемпературной ветви этого процесса. Значительна роль К. в ходе всех планетарных климатообразующих процессов, вместе с которыми она подвержена суточным, годовым и многолетним колебаниям. В криолитозоне К. порождает специфические криогенные и посткриогенные явления и соответствующие формы рельефа. Определённое влияние оказывает К. на жизнедеятельность растений, животных и отдельные виды хозяйственной деятельности человека.

  К. существовала, по-видимому, на протяжении всей геологической истории Земли. Наиболее яркого выражения она достигала в эпохи глобальных похолоданий, характеризующиеся максимальным развитием ледниковых покровов и областей распространения многолетнемёрзлых горных пород.

  Термин «К.», без точного указания ее границ, предложен польским ученым А. Б. Добровольским в 1923, хотя научное представление о характере векового охлаждения Земли и об особой ледяной оболочке появилось раньше, например в трудах М. В. Ломоносова (1763), французского учёного Ж. Фурье (1820), А. И. Воейкова (1886). В 1933 В. И. Вернадский расширил понятие о К. и ввёл представление об области охлаждения Земли (до температур не выше 4°С - точки максимальной плотности воды), занимающей почти всю толщу Мирового океана и более мощные, в сравнении с современным определением объёма К., слои атмосферы и подземной гидросферы. Значительный вклад в дальнейшее развитие представлений о К. внесли советские (Н. И. Толстихин, П. А. Шумский и др.), а также французские (Л. Либутри и др.), канадские (Дж. Р. Маккей и др.), английские и американские (А. Л. Уошберн, Т. Л. Певе и др.) учёные.

  Лит.:Вернадский В. И., Об областях охлаждения земной коры, «Зап. Гос. гидрологического ин-та», 1933, т. 10; Толстихин Н. И., Подземные воды мерзлой зоны литосферы, М.- Л., 1941; Шумский П. А., Основы структурного ледоведения, М., 1955; Основы геокриологии. ч.1, М., 1959; Перигляциальные явления на территории СССР. Сб. ст., М., 1960; Шумский П. А., Кренке А. Н., Современное оледенение Земли и его изменения, «Геофизический бюллетень», 1964, № 14; Баранов И. Я., Вечная мерзлота и ее возникновение в ходе эволюции Земли как планеты, «Астрономический журнал», 1966, т. 43. в. 4; Достовалов Б. Н., Кудрявцев В. А., Общее мерзлотоведение, М., 1967; Савельев Б. А., Физика, химия и строение природных льдов и мерзлых горных пород, М., 1971; Дерпгольц В. Ф., Вода во Вселенной, Л., 1971; Мерзлые горные породы Аляски и Канады. Сборник статей, пер. с англ., М., 1958; Llibutгу L., Traнtй de glaciologie, t. I-2, P., 1964-65; Рйwй Т. L., The periglacial environment, Montreal, 1969; Washburn A. L., Periglacial processes and environments, L., 1973.

  Н. Л. Граве, А. А. Шарбатян.

Криотерапия

Криотерапи'я(от крио... и терапия ), лечение холодом. С лечебной целью издревле применяли обкладывания льдом, обёртывания в смоченные водой простыни. Умеренное, не вызывающее оледенения охлаждение используется в медицине с целью уменьшения воспалительных явлений, как кровоостанавливающее, болеутоляющее и уменьшающее отёк средство. Эффект объясняется либо рефлекторной реакцией (сужение кровеносных сосудов и замедление кровотока), либо снижением обмена веществ в подвергаемом действию холода участке. Холод (аппликации пузырей со льдом) применяют при различных воспалительных процессах (в области жёлчного пузыря, червеобразного отростка, желудка, поджелудочной железы и т. д.), ушибах, переломах. При лёгочных, носовых и желудочно-кишечных кровотечениях назначаются аппликации пузырей со льдом на соответствующую область или заглатывание кусочков льда. На ожоговые поверхности накладывают повязки с охлажденным спиртом. При сотрясениях и ушибах головного мозга для борьбы с отёком пострадавшему на голову надевают специальной конструкции резиновый шлем, через который постоянно пропускают холодную воду. При кратковременных операциях (вскрытие абсцессов, флегмон) обезболивания достигают распылением хлорэтила и, отнимая у тканей тепло, замораживают их и снижают чувствительность. Общее охлаждение организма - гипотермию-применяют при выполнении операций на сердце, крупных сосудах, головном мозге.

  В. А. Думчев.

 Один из важнейших разделов К. - криохирургия, новое направление в хирургии, использующее низкие температуры для деструкции органов и тканей больного, подлежащих удалению или разрушению. Попытки использовать холод для разрушения тканей были предприняты в 40-х гг., когда американский хирург Т. Фей длительно охлаждал раковые опухоли у неоперабельных больных и получил заметное, хотя и временное, улучшение. Многие дерматологи применяют локальное замораживание кожи (преимущественно углекислотой) при некоторых её заболеваниях и раковых поражениях. Значительно труднее оказалось локально замораживать ткани в глубине тела. Замораживание тканей млекопитающих до состояния льда ведёт к полному и необратимому их некрозу . Это результат дегидратации клеток при образовании кристаллов льда в их недрах и во внеклеточной жидкости; резкого повышения концентрации электролитов в клетках («осмотический шок»); механические повреждения клеточных мембран и органоидов образующимися кристаллами льда; прекращения кровообращения в зоне замораживания.

  Локальное замораживание глубоких структур человеческого организма стало возможным с созданием соответствующей аппаратуры. Это позволило внедрять криохирургию в разных областях медицины. Испытание фреона и др. хладоагентов показало, что для целей криохирургии наиболее подходит жидкий азот ( t kип-195,8°С). Широко применяется криохирургический метод при операциях на головном мозге. В 1961 его впервые применили в США при стереотаксических операциях с целью создания строго локального очага деструкции размером 7-9 ммв глубоких подкорковых структурах мозга. В 1962 советскими учёными (А. И. Шальников, Э. И. Кандель и др.) был создан оригинальный прибор для криогенной деструкции глубоких образований мозга. Основная его часть - тонкая металлическая трубка (канюля) с резервуаром, в который заливают жидкий азот. Пользуясь стереотаксии методом , канюлю вводят в заданную структуру мозга. Прибор позволяет получить на конце канюли достаточно низкую температуру, способную превратить в лёд заданный объём мозговой ткани. Т. к. тонкий холодопровод внутри канюли теплоизолирован глубоким вакуумом (10 - 7 мм рт. ст.) ,она остаётся тёплой и лишь на конце канюли (длина 2 мм) создаётся температура -70°, что обеспечивает образование ледяного шарика диаметром 5-9 мм.После выкипания азота шарик тает, а превращённая в лёд и затем оттаявшая мозговая ткань гибнет. Др. модель этого прибора (1970) позволяет замораживать значительные объёмы опухолевой ткани (до 50-55 ммв диаметре). Криохирургией пользуются при стереотаксических операциях на головном мозге с целью лечения паркинсонизма, торсионной дистонии, атетоза, спастической кривошеи, тяжёлых болевых синдромов и т. д. Криодеструкция нормального гипофиза эффективна при метастазах некоторых видов рака; замораживание опухолей гипофиза перспективно при акромегалии и болезни Иценко-Кушинга. Обнадёживающие результаты получены при холодовой деструкции опухолей в больших полушариях мозга. Криохирургию применяют и для лечения некоторых глазных болезней (при отслойке сетчатки, для удаления внутриглазных опухолей и т. д.), а также для удаления миндалин, полипов носоглотки, опухолей носа, аденом предстательной железы и т. д.

  Э. И. Кандель.

Криотрон

Криотро'н[от крио... и (элек)трон ], переключательный криогенный элемент , основан на свойстве сверхпроводников скачком менять свою проводимость под воздействием критического магнитного поля . Действие К. аналогично работе ключа или реле; К. может находиться только в одном из двух состояний - либо в сверхпроводящем, либо с малой проводимостью. К. могут быть как проволочными, так и плоскими (плёночными), На рисунке показана конструкция плёночного К. К. обладают высоким быстродействием (время перехода из одного состояния в другое несколько долей мксек) ,малыми размерами (до нескольких тысяч К. на площади в 1 см 2) ,дёшевы в изготовлении и достаточно надёжны. Технологические трудности, связанные с глубоким охлаждением, являются причиной того, что применение К. к 1973 находилось на стадии лабораторных исследований и опытных образцов.

  Лит.:Крайзмер Л. П., Устройства хранения дискретной информации, 2 изд.; Л., 1969.

  Л. П. Крайзмер.

Крестообразный плёночный криотрон: 1 - управляющая плёнка (Pb); 2 - изолирующий слой (SiO 2); 3 - управляемая плёнка (Sn); 4 - изоляция (SiO 2); 5 - экранирующий подслой (Pb); 6 - подложка; I y- управляющий электрический ток; I в- управляемый электрический ток.

Криотурбация

Криотурба'ция(от крио... и лат. turbatio - смятение, беспорядок), участки сильно деформированных почв и грунтов со следами их движения; имеют вид завихрений, фиксируемых различно окрашенными или различно сложенными слоями. К. формируются при протаивании грунтов, а также при их промерзании в условиях замкнутых грунтовых систем.

Криофилы

Криофи'лы(от крио... и греч. philйM - люблю), организмы, живущие в талых лужах на поверхности льда или снега и в воде, пропитывающей морской лёд; при понижении температуры они оказываются вмёрзшими в лёд. К К. относятся одноклеточные водоросли (составляющие оснjdye. массу криопланктона ) и мелкие животные (некоторые черви и насекомые). Массовое развитие водорослей-К. вызывает окрашивание снега или льда (например, раститtkmysv жгутиконосцем Chlamydomonas nivalis - в красный цвет). В полярных морях диатомовые водоросли, обитающие в толще морского льда, окрашивают льдины в жёлто-бурый цвет, что способствует их таянию и уменьшает прочность Микроорганизмы, относящиеся к К., чаще называют психрофильными микроорганизмами .

Криофильные микроорганизмы

Криофи'льные микрооргани'змы,бактерии, плесневые грибы и некоторые др. микроорганизмы, способные развиваться при относительно низких температурах (около 0°С); то же, что психрофильные микроорганизмы .

Криофиты

Криофи'ты(от крио... и греч. phytуn - растение), растения, приспособленные к холодным и сухим местообитаниям. Вместе с психрофитами образуют основу растительного покрова тундр, альпийских лугов, осыпей и скал в высокогорьях. Пример К. - подушковидные растения высокогорных пустынь Памира, Тянь-Шаня, Тибета.

Криоэлектроника

Криоэлектро'ника,криогенная электроника, направление, охватывающее исследование взаимодействия электромагнитного поля с электронами в твёрдых телах при криогенных температурах (ниже 90К) и создание электронных приборов на их основе. В криоэлектронных приборах используются различные явления: сверхпроводимость металлов и сплавов, зависимость диэлектрической проницаемости некоторых диэлектриков от электрического поля, появление у металлов при Т < 80К полупроводниковых свойств при аномально высокой подвижности электронов проводимости и др.

  К криоэлектронным приборам следует отнести: запоминающие и логические криоэлектронные устройства вычислительной техники; генераторы, усилители, переключатели, резонаторы, детекторы, преобразователи частоты, фильтры, линии задержки, модуляторы и др. приборы СВЧ; сверхпроводящие магнитометры , гальванометры , болометры и др. Одной из задач К. является создание электронных охладителей, а также миниатюрных приборов, сочетающих в одной конструкции электронную схему, криостат , служащий герметической оболочкой, и охлаждающее устройство.

  Криотроны.Развитие К. началось с создания криотрона (1955) - миниатюрного переключательного элемента, действие которого основано на явлении сверхпроводимости. Криотроны - элементы логических, запоминающих и переключательных устройств. Они отличаются низким потреблением энергии (10 -18 дж) ,малыми габаритами (до 10 -6 мм 2) ,быстродействием (время переключения ~ 10 -11 сек) .


  • :
    1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 76, 77, 78, 79, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112