На перший погляд екологія і фізика здаються просто несумісними поняттями. Однак це далеко не так. Справа в тому, що результати досліджень фізики і впровадження їх у промислове виробництво є одним з найголовніших джерел, що забруднюють навколишнє середовище. Широко використовують цю науку атомна промисловість і енергетика, а також багато інші галузі народного господарства країни. Не секрет, що всі вони в тій чи іншій мірі негативно впливають на навколишнє людини природну обстановку.

Взаємозв'язок екології і фізики

Існує кілька роз'яснень терміна дисципліни, що вивчає стан навколишнього середовища на нашій планеті. Назву «екологія» було запропоновано німецьким біологом Е. Геккелем у 1866 р. Це самостійна наука, яку відносять до біологічної галузі вивчення навколишнього світу. Одним з тлумачень терміна «екологія» в сучасному суспільстві є рівень техногенного забруднення біосфери, грунту та водних ресурсів. Таке розуміння науки є максимально «фізичним». Ще на початку 20 ст. в роботах таких дослідників, як в. І. Вернадський і А. А. Богданов, була висловлена думка про те, що закони організації існують не тільки в живій природі. Є вони і в неживій. На початку 30-х років минулого століття на зміну фізиці, розробленої Ньютоном, прийшло квантове її напрямок. І в ті роки в. І. Вернадський писав про те, що людина є мініатюрним космосом або квантової системою.

Проблеми екології

На нинішньому етапі розвитку суспільства дослідники будують наукову картину світу на основі фізичних законів природи, які в обов'язковому порядку відображають і враховують все наростаючі проблеми екології. Діяльність людини настільки сильно впливає на нашу планету, що подібне вторгнення має бути укладена в певні рамки і певним чином відрегульовано. Інакше світ може опинитися перед фактом настання екологічної катастрофи.

Виховання підростаючого покоління

Для вирішення проблем, існуючих в навколишньому природному середовищі, важливо приймати всі можливі заходи. Однією з них є правильна організація екологічного виховання та освіти підростаючого покоління. Школярі повинні добре орієнтуватися в законах природи і у взаємозв'язку існуючих у ній явищ, а також вміти оцінювати та передбачати наслідки втручання людини в живий світ планети Земля. Загальноосвітні програми в нашій країні включають в себе екологічна освіта як міждисциплінарного предмета. Самостійний курс по даному напрямку не ведеться. При цьому подібне освіта входить у зміст таких предметів, як географія і природознавство, хімія і біологія. Тісний зв'язок між собою мають також екологія і фізика.

Поява нових дисциплін

Всі процеси, що відбуваються в живій природі, знаходять своє опис в тій або іншій науці. Але часом існує одночасне використання одних і тих же положень і методик різними дисциплінами. Саме тому почали виникати нові напрямки наукової діяльності. Це фізична хімія і хімічна фізика, фізична медицина і медична фізика. Однак найбільш доречно це поєднання при описі досягнень фізики і науки, що вивчає середовище проживання людини.

Вібрація і шум

Подібні явища найбільш яскраво описують взаємозв'язок фізики та екології. Розглянемо поняття вібрації. Вона являє собою незначні механічні коливання, які можна спостерігати у фізичних тілах. В цьому випадку як фізика пов'язана з екологією? Вібрацію відносять до факторів, що володіє високою біологічною активністю, що чинить вплив на людину. Різні види цього явища, особливо ті, які мають техногенне походження, служать причинами різноманітних патологічних станів нашого організму. Вібраційні захворювання стоять на другому місці після пилових при розгляді професійних недуг. Ще як фізика пов'язана з екологією? За допомогою вивчення шумів. Це поняття служить для визначення сукупності звуків різної частоти і інтенсивності. Наприклад, розмовна мова знаходиться в діапазоні від 50 до 60 Дб, а голосна музика оцінюється в 70 Дб. Шум чинить вплив на фізіологічну активність людини і на весь його організм. При впливі високого рівня звуків можуть настати різні патології, аж до зниження слуху і глухоти. І тут має тісний зв'язок екологія і медична фізика. Вивчаються цими дисциплінами питання стають актуальними у зв'язку з використанням людьми, особливо підростаючим поколінням, мобільних телефонів і плеєрів.

Електромагнітні поля

Екологія і фізика мають тісний зв'язок у вивченні ЕМП на здоров'я людини. При цьому особлива увага приділяється слабким і сверхслабим електромагнітних полів, які поширює сучасна побутова техніка і різні засоби зв'язку, включаючи комп'ютери, мобільні телефони та інші гаджети. На нашій планеті існують природні ЕМП. В їх оточенні відбувалося формування всього різноманіття форм і видів живих організмів. Існують такі поля і сьогодні. Є вони низькочастотні (до сотень кілогерц). Сюди відносять природний магнетизм, наявний в гірських породах, атмосферний електрику, відливних і приливні морські явища, потоки частинок космічного походження.
Одночасно з цим існують і ЕМП штучного походження. Їх вивченням займається фізика і екологія побуту. Подібні випромінювання абсолютно безпечними для людини, якщо за своєю абсолютною величиною вони не перевищать природного фону планети. До штучних ЕМП можна віднести поля, створювані радіоелектронними пристроями, телебаченням і радіомовленням, а також стаціонарної та мобільним зв'язком. Впливу цих факторів піддається більшість сучасних людей. В результаті проведених досліджень було доведено негативний вплив штучних ЕМП на стан здоров'я людини. При цьому єдиним високочутливим індикатором даного впливу є вода, з якої в основному і складається наш організм. ЕМП змінюють її структуру, пригнічуючи при цьому функціональну активність рідини. Як фізика допомагає екології в даному випадку? Перед вченими ставляться завдання розробки ефективних методів детектування ЕМП і методик, що дозволяють забезпечити безпеку всіх живих організмів.

Комп'ютерна, а також офісна техніка

При розгляді питання про ступінь шкідливого впливу ПК також задіяні такі дисципліни, як екологія і фізика. Причому персональні комп'ютери негативно впливають на наше здоров'я більшою мірою, ніж будь-які інші гаджети. Згідно з проведеними дослідженнями, вже через 45 хвилин роботи на ПК користувач, який не має засобів захисту, отримує значні перевантаження всіх регуляторних систем свого організму. Небезпеку для людини представляє і таке офісне обладнання, як телефон-факс та копіювальна техніка. Існують навіть певні групи людей, які мають психологічні і фізіологічні особливості, яким взагалі не рекомендується працювати за комп'ютером. Одна з таких категорій – діти. Причому ПК становлять небезпеку не тільки для тих, хто сидить за екраном монітора. Електромагнітне випромінювання, що йде від ПК, особливо від його блоку живлення, розподіляється в радіусі до 25 м. Саме тому вплив офісного обладнання в даний час стає вагомим чинником при розгляді електромагнітної безпеки людей.

Побутова техніка

Без вірних електричних помічників не зможе обійтися сьогодні жодна людина. Але варто мати на увазі, що всі побутові прилади, що працюють від мережі змінного струму, є безпосереднім джерелом електромагнітних полів. Це СВЧ-печі і потужні холодильники, електричні плити та морозильні камери. Купуючи подібний прилад, необхідно звернути увагу на відповідність його вимогам санітарного паспорта встановлених законодавством санітарних норм, що містяться в МСанПиН 001-96.

Іонізуюче випромінювання

Де використовується фізика в екології? Приклади такого взаємозв'язку можна спостерігати при вивченні радіоактивного випромінювання. Його дія на біологічні об'єкти викликає або детерменированний пороговий ефект, або стохастичний беспороговий. Гострим вражаючим фактором є одноразове опромінення тіла людини з дозою поглинання, що перевищує 025 Гр. Значення цієї величини, що знаходяться в межах від 025 до 05 Гц, викликають лише короткочасні зміни складу крові. При дозі від 05 до 15 Гц у людини виникає почуття втоми, а часом і таке негативне явище, як блювота. На сьогоднішній день дослідники добре вивчили ті наслідки для організму людини, які несе в собі іонізуюче випромінювання. Згідно з отриманими результатами є розробки різноманітних медико-профілактичних заходів, які здатні захистити організм від надходження в нього радіонуклідів.

Теплові машини

У повсякденному житті нам доводиться постійно зустрічатися з різними двигунами. Вони служать для того, щоб привести в рух автомобілі та літаки, трактори і кораблі, а також залізничні локомотиви. Тепловими машинами, як правило, виробляється і електричний струм. Саме поява і подальший розвиток цього виду технічних пристроїв сприяло бурхливому розвитку промисловості у 18-20 ст. На сьогоднішній день можна з впевненістю сказати про те, що найбільш тісний взаємозв'язок мають теплові машини та екологія. Фізика як наука розглядає питання теплових втрат подібних двигунів, які є причиною підвищення внутрішньої енергії не тільки оточуючих тіл, але і атмосфери. Такий вплив викликає парниковий ефект в атмосфері, який негативно позначається на стані природи. Крім того, шкідливий вплив на екологію надають двигуни внутрішнього згоряння літаків, автомобілів, а також топки, необхідні для роботи теплових електростанцій. Всі вони забруднюють атмосферу дуже шкідливими для нашого здоров'я речовинами, які потрапляють у водойми і грунт. Все це викликає катастрофічні зміни в навколишньому середовищі. Які заходи з фізики пов'язані з екологією? У нашій країні з забрудненням повітря ведеться активна боротьба. Вона полягає в підвищенні ККД теплових двигунів машин, використання ними більш ефективного палива, а також встановлення вловлювачів димових газів. На ТЕЦ та інших об'єктах подібного типу відбувається впровадження технології комплексної переробки сировини, а також зводяться витяжні труби великої довжини.

Стан речовин

При вивченні даної теми ясно проглядається зв'язок, яку має фізика в екології. Приклади цього можна знайти в такому природному явищі, як кругообіг води. При вивченні теми, що стосується пароутворення і конденсації, явно проглядається зв'язок цих двох наук. Адже в природі при будь-яких температурних умовах відбувається випаровування вологи з поверхні ґрунтів і водойм. При цьому вода, що переходить в стан пари, що конденсується у верхніх шарах атмосфери. Завдяки явищу утворюються білосніжні хмари, і на землю випадає роса, град або сніг. В природі існує певний баланс між тією кількістю води, яка випаровується з поверхні землі, і тим, що знаходиться в атмосфері. В цьому випадку як фізика впливає на екологію? Людина, що володіє потужною технікою, створеною за допомогою цієї науки, здатний знищити водойми, що призведе до порушення природної рівноваги. Новий стан з'явиться незвичним для живих організмів, що мешкають в даній місцевості. Саме тому перед тим як зробити вторгнення в природу, людині важливо оцінити всі можливі наслідки своїх дій.

Дифузія

Дане явище вивчається на уроках фізики. Проте одночасно з його розглядом учні повинні дізнатися про те, дифузія в природі часом є причиною того, що в ґрунті, повітрі та у воді поширюються забруднюючі речовини. Прикладом тому може служити робота металургійних заводів. При невеликій швидкості розсіювання викидаються через їх труби газів ймовірно скупчення шкідливих речовин над тією місцевістю, де знаходиться виробництво. Далі, внаслідок дифузії, небезпечні елементи проникають у рослини, а також в організм тварин і людини.

Форми навчання

В якому випадку досягається повноцінна реалізація можливостей для здобуття учнями екологічної освіти? Для цього необхідно застосування всіх форм подачі матеріалу, які являють собою урочні і позаурочні роботи, факультативні заняття, вирішення задач з фізики з екологічним змістом. Важливою умовою успіху стане проведення дітьми різних дослідницьких робіт, розглядають питання охорони навколишнього середовища і здоров'я людини. Добре запам'ятати поданий матеріал дозволить і розказана вчителем екологічна казка з фізики. Екологія в ній повинна бути присутньою в образі головних і другорядних героїв, їхніх дій і шляхів досягнення мети. Так як на уроках з фізики педагог приділяє велику увагу вирішенню завдань, важливо не просто наділити екологічним змістом їх умова, але й залучити учнів до обговорення рішення з точки зору існуючих проблем, що стосуються використання паливних та енергетичних ресурсів, екологізації транспорту, промисловості, а також сільського господарства.