Pe măsură ce temperatura aerului crește, presiunea atmosferică. Presiunea atmosferică. Schimbare și influență asupra vremii. Structura atmosferei terestre. Impactul aerului atmosferic asupra sănătății umane
Dacă ești o persoană a cărei stare de bine poate prezice vremea, atunci acest articol este pentru tine.
În articolul meu, vreau să vorbesc despre modul în care fluctuațiile de temperatură, umiditatea aerului și presiunea atmosferică afectează sănătatea umană și cum să evit impactul negativ conditiile meteo pe corpul tău.
Omul este un copil al naturii și face parte integrantă din ea!
Totul în această lume are echilibrul său și o relație clară, în acest caz, vom vorbi despre relația dintre condițiile meteorologice și bunăstarea umană.
Unii oameni, care se deplasează adesea în zonele de timp și climatice (zboruri frecvente), schimbă în mod constant clima și se simt foarte confortabil făcând acest lucru.
Alții, dimpotrivă, „întinși pe canapea” simt cele mai mici fluctuații ale temperaturii și presiunii atmosferice, care, la rândul lor, le afectează negativ bunăstarea - această sensibilitate la schimbările condițiilor meteorologice se numește dependență meteorologică.
Persoanele sau persoanele dependente de vreme – „barometre” – sunt cel mai adesea bolnave, suferă de boli ale sistemului cardiovascular, de multe ori muncesc mult, suprasolicitați în mod constant și nu se odihnesc suficient.
Persoanele dependente din punct de vedere meteorologic includ persoanele cu boli de ateroscleroză ale vaselor inimii, creierului și extremităților inferioare, pacienții cu boli sistemele respiratorii s, aparatul musculo-scheletic, bolnavii de alergie și pacienții cu neurastenie.
Cum afectează schimbările presiunii atmosferice
asupra bunăstării unei persoane?
Pentru ca o persoană să fie confortabilă, presiunea atmosferică ar trebui să fie egală cu 750 mm. rt. stâlp.
Dacă presiunea atmosferică deviază, chiar și cu 10 mm, într-o direcție sau alta, o persoană se simte inconfortabil și acest lucru îi poate afecta starea de sănătate.
Ce se întâmplă când presiunea atmosferică scade?
Odată cu scăderea presiunii atmosferice, umiditatea aerului crește, sunt posibile precipitații și o creștere a temperaturii aerului.
Primii care simt scăderea presiunii atmosferice sunt persoanele cu tensiune arterială scăzută (hipotensiune arterială), „nucleele”, precum și persoanele cu boli respiratorii.
Cel mai des apare slăbiciune generală, apare dificultăți de respirație, senzație de lipsă de aer, dificultăți de respirație.
O scădere a presiunii atmosferice este deosebit de acută și dureroasă pentru persoanele cu presiune intracraniană ridicată. Ei fac atacuri de migrenă mai grave. Și în tractul digestiv nu totul este în ordine - există disconfort în intestine, din cauza formării crescute de gaze.
Cum să te ajuți?
Important este să vă normalizați tensiune arterialași menținerea acestuia la nivelul obișnuit (normal).
Bea mai multe lichide (ceai verde, cu miere)
Nu sări peste cafeaua de dimineață în aceste zile
Nu sări peste cafeaua de dimineață în aceste zile
Luați tincturi de ginseng, lemongrass, eleutherococcus
După o zi de lucru, faceți un duș de contrast
Du-te la culcare mai devreme decât de obicei
Ce se întâmplă când presiunea atmosferică crește?
Când presiunea atmosferică crește, vremea devine senină și nu are schimbări bruște de umiditate și temperatură.
Odată cu creșterea presiunii atmosferice, starea de sănătate se înrăutățește la pacienții hipertensivi, la pacienții care suferă de astm bronșic și alergii.
Când vremea devine calmă, crește concentrația de impurități industriale nocive în aerul orașului, care sunt un factor iritant pentru persoanele cu boli respiratorii.
Plângerile frecvente sunt dureri de cap, stare generală de rău, dureri de inimă și scăderea capacității generale de lucru. O creștere a presiunii atmosferice afectează negativ fondul emoțional și este adesea cauza principală a tulburărilor sexuale.
O altă caracteristică negativă a presiunii atmosferice ridicate este scăderea imunității. Acest lucru se datorează faptului că o creștere a presiunii atmosferice scade numărul de leucocite din sânge, iar organismul devine mai vulnerabil la diferite infecții.
Cum să te ajuți?
- Fă niște exerciții ușoare de dimineață
- Fă un duș de contrast
- Micul dejun de dimineață ar trebui să conțină mai mult potasiu (brânză de vaci, stafide, caise uscate, banane)
- Nu mâncați în exces în timpul zilei
Dacă aveți presiune intracraniană crescută, luați în prealabil medicamentele prescrise de neuropatolog
Ai grijă de sistemul tău nervos și imunitar - nu începe lucrurile importante în această zi
Încercați să profitați la maximum de această zi forță fizică si emotii, pentru ca starea ta de spirit va lasa mult de dorit
La sosirea acasă, odihnește-te timp de 40 de minute, du-te la activitățile tale zilnice și încearcă să te culci devreme.
Cum afectează fluctuațiile umidității aerului
asupra bunăstării unei persoane?
Umiditatea scăzută a aerului este considerată a fi de 30 - 40%, ceea ce înseamnă că aerul devine uscat și poate irita mucoasa nazală.
Aerul uscat afectează persoanele care suferă de alergii și astmaticii.
Ce să fac?
Pentru a hidrata membrana mucoasă a nazofaringelui, clătiți prin nas cu o soluție ușor sărată sau apă obișnuită necarbogazoasă.
Acum există multe spray-uri nazale care conțin săruri minerale, ajută la hidratarea căilor nazale, a nazofaringelui, ameliorează umflarea și îmbunătățește respirația nazală.
Ce se întâmplă cu corpul când umiditatea aerului crește?
Umiditatea crescută a aerului, este de 70 - 90%, când clima se caracterizează prin precipitații frecvente. Un exemplu de vreme cu umiditate crescută aerul poate fi Rusia și Soci.
Umiditatea ridicată afectează negativ persoanele cu boli respiratorii, deoarece în acest moment crește riscul de hipotermie și răceală.
Umiditatea ridicată se exacerbează boli cronice rinichi, articulații și boli inflamatorii ale organelor genitale feminine (anexe).
Cum să te ajuți?
- Dacă este posibil, schimbați clima la uscat
- Reduceți expunerea la vreme umedă și umedă
- Încălzește-te când ieși din casă
- Ia vitamine
- Tratați și preveniți bolile cronice în timp util
Cum afectează fluctuațiile temperaturii aerului bunăstarea umană?
Pentru corpul uman temperatura optima mediu inconjurator, este de 18 grade, aceasta este temperatura recomandata pentru mentinerea in camera in care dormi.
Schimbările bruște de temperatură sunt însoțite de o modificare a conținutului de oxigen din aerul atmosferic, iar acest lucru deprimă în mod semnificativ bunăstarea unei persoane.
Omul este creatură, care are nevoie de oxigen pentru a trăi și a se simți bine în mod natural.
La declin temperatura ambianta, aerul este saturat cu oxigen, iar cand se incalzeste, dimpotriva, este mai putin oxigen in aer si de aceea ne este greu sa respiram pe vreme calda.
Când se ridică temperatura aerului, iar presiunea atmosferică scade - în primul rând suferă persoanele cu boli cardiovasculare și respiratorii.
Când, dimpotrivă, temperatura scade și presiunea atmosferică crește, este deosebit de dificil pentru pacienții hipertensivi, astmatici, persoanele cu boli ale tractului digestiv și cei care suferă de urolitiază.
Cu o fluctuație bruscă și semnificativă a temperaturii ambiante, cu aproximativ 10 grade în timpul zilei, în organism este produsă o cantitate mare de histamina.
Histamina este o substanță care provoacă dezvoltarea reacțiilor alergice în organism la oamenii sănătoși, ca să nu mai vorbim de cei care suferă de alergii.
Cum să te ajuți?
În acest sens, înainte de o răceală ascuțită, limitați utilizarea alimentelor care pot provoca alergii (fructe citrice, ciocolată, cafea, roșii)
Pe parcursul caldura extrema, organismul pierde o cantitate mare de lichid și, prin urmare, în ora de vara beți mai multă apă purificată - acest lucru vă va ajuta să vă salvați inima, vasele de sânge și rinichii.
Ascultați întotdeauna prognozele meteo. Deținerea de informații despre schimbările de temperatură vă va ajuta să reduceți probabilitatea exacerbărilor bolilor cronice și poate vă va salva de apariția unor noi probleme de sănătate?!
Ce sunt furtunile magnetice
și
Cum afectează ele bunăstarea unei persoane?
Erupțiile solare, eclipsele și alți factori geofizici și cosmici afectează sănătatea umană.
Probabil ați observat că în ultimii 15 - 25 de ani, împreună cu prognoza meteo, se vorbește despre furtuni magnetice și avertizează asupra posibilelor exacerbări ale bolilor la anumite categorii de oameni?
Fiecare dintre noi reacționează la furtunile magnetice, dar nu toată lumea o observă, cu atât mai puțin o asociază cu o furtună magnetică.
Potrivit statisticilor, în zilele furtunilor magnetice au loc cel mai mare număr de apeluri la ambulanță cu privire la crize hipertensive, atacuri de cord și accidente vasculare cerebrale.
În zilele noastre, nu numai că numărul internărilor în secțiile de cardiologie și neurologie este în creștere, ci și numărul deceselor din cauza infarctului și a accidentelor vasculare cerebrale.
De ce furtunile magnetice ne împiedică să trăim?
În timpul furtunilor magnetice, activitatea glandei pituitare este inhibată.
Glanda pituitară este o glandă situată în creier care produce melatonină.
Melatonina este o substanță care, la rândul său, controlează activitatea glandelor sexuale și a cortexului suprarenal, iar metabolismul și adaptarea corpului nostru la condițiile nefavorabile de mediu depind de cortexul suprarenal.
Pe vremuri, s-au făcut chiar și studii în care s-a dovedit că în timpul furtunilor magnetice producția de melatonină este suprimată și mai mult cortizol, hormonul stresului, este eliberat în cortexul suprarenal.
Expunerea prelungită sau frecventă la furtunile magnetice asupra corpului poate duce la perturbarea bioritmurilor, care sunt, de asemenea, controlate de glanda pituitară. Rezultatul acestui lucru poate fi nu numai o deteriorare a bunăstării, ci și probleme serioase cu sănătatea (de exemplu: nevroze, sindrom de oboseală cronică, tulburări hormonale).
În concluzie, vreau să spun că persoanele care petrec puțin timp în aer liber suferă mai des de schimbările meteorologice și, prin urmare, chiar și ușoarele fluctuații ale vremii pot cauza sănătatea precară.
„11 moduri de a scăpa de dependența de vreme”
1. Întărire
2. Înotul
3. Mers, alergare
4. Plimbări frecvente în aer curat
5. Mâncare sănătoasă și hrănitoare
6. Somn suficient
7. Corectarea sferei emoționale (antrenament autogen, relaxare, yoga, masaj, conversație cu un psiholog)
8. Luarea de vitamine
9. Mănâncă alimente de sezon
10. Respingere obiceiuri proaste
11. Normalizarea greutății
Sfaturi pentru schimbări bruște de vreme
- Limitați activitatea fizică.
- Evitați stresul suplimentar atât emoțional, cât și fizic.
- Nu mâncați în exces și nu abuzați de sare.
- Plimbați-vă în aer liber cel puțin 1 oră înainte de culcare.
- Luați tranchilizante.
- Nu uitați de vitaminele C și B.
Controlați-vă tensiunea arterială și nu uitați să luați medicamentele prescrise de medicul cardiolog. Neurolog, pneumolog sau alergolog.
Odată cu creșterea tensiunii arteriale, masați gâtul și coloana vertebrală toracică.
2.1. Structura atmosfera pământului. Impactul aerului atmosferic asupra sănătății umane
Atmosfera are o structură multistrat. Troposfera este adiacentă suprafeței pământului - cel mai dens strat de aer cu dimensiuni cuprinse între 8 și 18 km la diferite latitudini. Deasupra troposferei se află stratosferă- un strat de aer cu dimensiunea de până la 40-60 km, în care se formează molecule de ozon care alcătuiesc stratul de ozon al atmosferei. Un strat și mai rarefiat de aer se extinde peste stratosferă până la 80 km în dimensiune - mezosferă, urmează cele de mai sus termosferă- un strat al atmosferei de până la 300 km înălțime, temperatura în care ajunge la 1500°C. În spatele ei se află ionosferă- un strat de aer ionizat, a cărui dimensiune, în funcție de perioada anului și de zi, este de 500-1000 km. Tot mai sus sunt plasate secvenţial exosfera(până la 3000 km), a cărei densitate aproape nu diferă de densitatea spațiului exterior fără aer și limita superioară a atmosferei Pământului - magnetosferă(de la 3000 la 50000 km), care include curele de radiații.
Mediul aer - atmosfera - învelișul gazos al Pământului afectează semnificativ procesele energetice și hidrologice, cantitatea și calitatea radiației solare. Componenta meteorologică și microclimatică a mediului aerian constă în temperatura aerului, umiditatea și mobilitatea acestuia, radiația solară neionizantă și presiunea barometrică. Factorii fizici ca componente ale mediului și spațiilor închise asigură viața și sănătatea omului. Radiația solară și temperatura aerului determină starea termică a unei persoane, funcțiile sale vitale: creștere, dezvoltare, rezistență, procese metabolice, sănătate.
2.2. Factorii fizici ai atmosferei, caracteristicile lor igienice și influența asupra organismului (temperatura, umiditatea, mobilitatea aerului, presiunea barometrică, starea electrică a aerului, radiația termică, ionizarea aerului)
Parametrii fizici ai mediului aerian includ: temperatura, umiditatea, viteza de deplasare (mobilitatea) aerului; Presiunea atmosferică; radiatie solara; stare electrică (descărcări de fulgere, ionizare aer, câmp electric al atmosferei); radioactivitate.
Temperatura aerului. Una dintre condițiile pentru implementarea cursului normal al proceselor de viață este constanta temperaturii, încălcarea căreia este posibilă dezvoltarea unor modificări severe, uneori ireversibile.
Când sunt expuse la corp temperaturi scăzute aer, există o încălcare a trofismului tisular cu dezvoltarea ulterioară a nevritei, miozitei; o scădere a rezistenței organismului datorită factorului reflex, care contribuie la dezvoltarea stărilor patologice atât de natură infecțioasă, cât și neinfecțioasă. Racirea locala (in special a picioarelor) poate duce la raceli: amigdalita, infectie virala respiratorie acuta, pneumonie. Acest lucru se datorează unei scăderi reflexe a temperaturii membranei mucoase a tractului respirator superior (nazofaringe).
Cu expunere prelungită temperatura ridicata aerul a perturbat metabolismul apă-sare și vitamine, în special atunci când se efectuează activități fizice. Transpirația crescută duce la pierderea de lichide, săruri și vitamine solubile în apă. La temperatura ridicată a aerului, activitatea tractului gastrointestinal se modifică. Excreția ionilor de clorură din organism un numar mare apa duce la inhibarea secreției gastrice și la scăderea acțiunii bactericide a sucului gastric, ceea ce creează condiții favorabile pentru dezvoltarea proceselor inflamatorii în tractul gastrointestinal. Influența temperaturii ridicate a aerului afectează negativ și starea funcțională a centralei sistem nervos(CNS), care se manifestă printr-o slăbire a atenției, o încălcare a preciziei și coordonării mișcărilor, o încetinire a reacțiilor. Acest lucru contribuie la scăderea calității muncii și la o creștere a accidentelor de muncă.
Cea mai frecventă complicație este supraîncălzirea sau hipertermia termică (Tabelul 2.1).
Tabelul 2.1 - Principalele semne de supraîncălzire a corpului
În cazurile severe, supraîncălzirea are loc sub formă de insolație. Există o creștere rapidă a temperaturii la 41 ° C și peste, o scădere a tensiunii arteriale, pierderea conștienței, deteriorarea compoziției sângelui, convulsii. Respirația devine frecventă (până la 50-60 pe minut), superficială. Ca urmare a încălcării echilibrului apă-sare la temperaturi ridicate, se poate dezvolta o boală convulsivă. La acordarea primului ajutor, este necesar să se ia măsuri de răcire a corpului (duș rece, baie etc.).
O stare termică confortabilă a mediului și o persoană este considerată la o temperatură a aerului de 17-22 ° C, maxima admisă - la o limită superioară de 25 ° C și o limită inferioară de 14 ° C; extrem de tolerabil - respectiv la 35°C și 10°C; extrem - la 40°C și 40-50°C. În acest din urmă caz, hainele obișnuite de iarnă nu pot menține echilibrul termic al corpului.
Umiditatea aerului. Umiditatea aerului atmosferic este determinată de evaporarea apei de la suprafața oceanelor, a mărilor și, într-o măsură mai mică, a lacurilor, râurilor, a solului umed și a stratului de vegetație.În spații închise, gospodărie (spălatul rufelor, gătitul etc.) și factori de producție, precum și evaporarea umidității de pe suprafața pielii.
Gradul de umiditate a aerului este determinat de conceptele de umiditate absolută, maximă și relativă. La efectuarea studiilor de teren se constată umiditate absolută, maximă, relativă, deficit de saturație, deficit de umiditate fiziologic, punct de rouă.
Umiditate absolută este determinată de cantitatea de vapori de apă în grame, care este conținută în 1 m 3 de aer în acest moment(sau elasticitatea vaporilor de apă din aer în milimetri coloana de mercur).
Umiditate maximă caracterizată prin cantitatea limită de vapori de apă (în grame la 1 m 3 de aer) care saturează aerul la o temperatură dată; se poate exprima si in milimetri de mercur.
umiditate relativă este raportul exprimat ca procent umiditate absolută la maxim sau, în caz contrar, procentul de saturație a aerului cu vapori de apă în momentul observării. Această ultimă valoare este utilizată în principal în practica sanitară.
deficit de saturație este diferența dintre umiditatea maximă și umiditatea absolută.
Deficiență fiziologică de umiditate - raportul dintre cantitatea de vapori de apă conținută efectiv în aer și cantitatea lor maximă care poate fi conținută în aer la temperatura suprafeței corpului uman și a plămânilor, i.e. respectiv la 34 şi respectiv 37°C. Deficitul fiziologic de umiditate arată câte grame de apă poate extrage din organism fiecare metru cub de aer inhalat.
punct de condensare - temperatura la care vaporii de apa din aer satureaza spatiul de 1 m 3 de aer.
Umiditatea relativă și deficiența de saturație sunt de cea mai mare importanță igienică, deoarece determină gradul de saturație a aerului cu vapori de apă și permit să se judece intensitatea și rata evaporării transpirației de la suprafața corpului la o anumită temperatură. Cu cât umiditatea relativă este mai mică, cu atât se va produce mai rapid evaporarea apei, prin urmare, cu atât transferul de căldură prin evaporarea transpirației va fi mai intens.
Valoarea optimă a umidității relative este în intervalul 40-60%, acceptabilă inferioară - 30%, acceptabilă superioară - 70%, extremă inferioară - 10-20% și extremă superioară 80-100%.
Mișcarea aerului. Principalul factor care determină mișcarea aerului (vânt) este diferența de presiune și temperatură. Valoarea igienica a mobilitatii aerului este determinata de efectul transferului de caldura. Influența mobilității aerului direct asupra unei persoane duce la o creștere a transferului de căldură de la suprafața corpului. La temperaturi ambientale scăzute, acest lucru determină răcirea corpului, la temperaturi ridicate ale aerului, creșterea transferului de căldură prin convecție și evaporare, protejează corpul de supraîncălzire.
Presiunea atmosferică. Atmosfera, supusă forței gravitaționale, exercită presiune asupra suprafeței Pământului și asupra tuturor obiectelor aflate pe acesta. La nivelul mării la 15°C, această valoare este de 760 mm Hg. Artă. Datorită faptului că presiunea externă este complet echilibrată de cea internă, corpul nostru practic nu simte greutatea atmosferei. Este posibilă o creștere și o scădere semnificativă a presiunii atmosferice, ceea ce poate duce la modificări adverse ale corpului.
Presiune atmosferică redusă contribuie la dezvoltarea unui complex de simptome la oameni, cunoscut sub numele de boală de înaltă altitudine (de munte). Poate apărea la urcarea la o înălțime și, de regulă, apare la piloți și alpiniști în absența măsurilor (dispozitivelor) care să protejeze împotriva influenței presiunii atmosferice scăzute. În țesutul pulmonar are loc un schimb de gaze din sânge și aer alveolar. Difuzând prin membrane, gazele tind spre o stare de echilibru, trecând dintr-o regiune de presiune ridicată într-o zonă. presiune scăzută.
Răul de altitudine apare ca urmare a scăderii presiunii parțiale a oxigenului din aerul inhalat, ceea ce duce la lipsa de oxigen a țesuturilor.
Pe măsură ce presiunea parțială a oxigenului scade, saturația cu oxigen a hemoglobinei scade, urmată de o întrerupere a aprovizionării cu oxigen a celulelor. Primele simptome ale deficienței de oxigen sunt determinate la urcarea la o înălțime de 3000 m fără un dispozitiv de oxigen.
Măsurile de aclimatizare la deficiența de oxigen includ antrenamentul în camere de presiune, rămânerea în condiții de mare altitudine, întărirea etc. Influență pozitivă oferă o cantitate crescută de vitamine C, P, B1, B2, B6, PP, acid folic.
Creșterea presiunii atmosferice este principalul factor de producție în construcția de tuneluri subacvatice, metrouri, operațiuni de scufundare etc. Persoanele sunt supuse expunerii pe termen scurt (instantanee) la presiuni ridicate atunci când explodează bombe, mine, obuze, focuri de armă și lansări de rachete. Cel mai adesea, munca în condiții de presiune atmosferică ridicată se desfășoară în camere speciale - chesoane sau costume spațiale. Când se lucrează în chesoane, se disting trei perioade: compresie, ședere în condiții de presiune ridicată și decompresie.
Compresia se caracterizeaza prin tulburari functionale minore: tinitus, congestie, durere datorata presiunii mecanice a aerului asupra timpanului. Oamenii instruiți suportă această etapă cu ușurință, fără disconfort.
Starea în condiții de hipertensiune arterială este de obicei însoțită de tulburări funcționale ușoare: scăderea ritmului cardiac și a ritmului respirator, scăderea tensiunii arteriale maxime și minime, scăderea sensibilității pielii și a auzului.
În zona de presiune atmosferică crescută, sângele și țesuturile corpului sunt saturate cu gaze de aer (saturație), în principal azot. Această saturație continuă până când presiunea parțială a azotului din aerul ambiant se egalizează cu presiunea parțială a azotului din țesuturi.
Sângele este saturat cel mai rapid, țesutul adipos este cel mai lent. În același timp, țesutul adipos este saturat cu azot de 5 ori mai mult decât sângele sau alte țesuturi. Cantitatea totală de azot dizolvat în organism la presiune atmosferică ridicată poate ajunge la 4-6 litri față de 1 litru de azot dizolvat la presiune normală.
În perioada de decompresie, în organism se observă procesul invers - îndepărtarea gazelor din țesuturi (desaturare). Cu o decompresie organizată corespunzător, azotul dizolvat sub formă de gaz este eliberat prin plămâni (150 ml de azot în 1 minut). Cu toate acestea, la decompresie rapidă, azotul nu are timp să fie eliberat și rămâne în sânge și țesuturi sub formă de bule, cea mai mare cantitate din ele acumulându-se în țesutul nervos și țesutul subcutanat. De aici și din alte organe, azotul intră în sânge și provoacă o embolie gazoasă (boala cheson). Pericolul emboliei gazoase apare atunci când presiunea parțială a azotului în țesuturi este de peste 2 ori mai mare decât presiunea parțială a azotului în aerul alveolar. trăsătură caracteristică din această boală sunt dureri de tragere în articulații și mușchi. Cu embolie a vaselor de sânge ale sistemului nervos central, se observă amețeli, dureri de cap, mers, vorbire și convulsii. În cazurile severe apar pareze ale membrelor, tulburări urinare, sunt afectați plămânii, inima, ochii etc. Pentru a preveni posibila dezvoltare a bolii de decompresie, este important organizare adecvată decompresie si respectarea regimului de functionare.
Presiunea barometrică pentru Belarus este determinată la 740-745 mm Hg. Artă. Fluctuațiile zilnice ale presiunii atmosferice de 3-5 mm Hg. Artă. nu au un efect semnificativ asupra corpului unei persoane sănătoase. Odată cu scăderea funcționalității corpului, crește sensibilitatea la modificările presiunii barometrice.
Starea electrică a aerului. Termenul „electricitate atmosferică” este de obicei înțeles ca un întreg complex de fenomene, inclusiv ionizarea aerului, câmpurile electrice și magnetice ale atmosferei.
Ionizarea aerului. Esența fizică a ionizării aerului constă în acțiunea diferiților factori ionizanți asupra moleculelor de aer: elemente radioactive, cosmice, radiații UV, electrice, descărcări de fulgere, efect baloelectric, utilizarea ionizatoarelor de aer.
Ionizarea aerului este înțeleasă ca dezintegrarea moleculelor și atomilor cu formarea ionilor de aer. Ca urmare, un electron este detașat din moleculă și devine încărcat pozitiv, iar electronul liber detașat, odată cu unirea uneia dintre moleculele neutre, îi conferă o sarcină negativă. Prin urmare, în atmosferă se formează o pereche de particule încărcate opus - ioni negativi și pozitivi.
Complexele moleculare (10-15 molecule) cu o singură sarcină elementară se numesc ioni normali sau ușori. Au o dimensiune de 10-8 cm și au o mobilitate relativ mare. Ciocnind cu particule mai mari prezente în mod constant în atmosferă, ionii de lumină se instalează asupra lor și le transmit încărcătura lor. Apar ioni secundari, inclusiv ioni de aer medii (10-6 cm) și grei (10-5 cm).
Compoziția ionică a aerului este un important indicator igienic. Expunerea omului la ionii negativi ai aerului este un factor biologic favorabil. Dimpotrivă, concentrațiile excesiv de mari de ioni pozitivi, în special cei grei, indică o calitate scăzută a aerului igienic.
Raportul dintre numărul de ioni grei și numărul de ioni ușori determină regimul de ionizare al aerului. Pentru a caracteriza ionizarea aerului se folosește coeficientul de unipolaritate (q), care arată raportul dintre numărul de ioni pozitivi și numărul celor negativi. Cu cât aerul este mai poluat, cu atât este mai mare acest coeficient.
Cantitatea de ioni de lumină depinde de condițiile geografice, geologice, de vreme, de nivelul de radioactivitate a mediului și de poluarea aerului. Odată cu creșterea umidității aerului, numărul de ioni grei crește datorită recombinării ionilor cu picăturile de umiditate. O scădere a presiunii atmosferice favorizează eliberarea emanației de radiu din sol, ceea ce duce la creșterea cantității de ioni de lumină. Efectul ionizant al apei pulverizate se manifestă prin ionizare crescută a aerului, care se observă mai ales în apropierea fântânilor, de-a lungul malurilor. râuri furtunoase, la rezervoare.
Câmp electric. Pământul în ansamblu are proprietățile unui conductor încărcat negativ, iar atmosfera - unul încărcat pozitiv. Ca urmare, ionii ambelor semne se mișcă și apare un curent electric vertical. Odată cu creșterea presiunii atmosferice, scăderea transparenței aerului și formarea de ceață, câmpul electric poate crește de 2-5 ori. Desigur, schimbări atât de mari pot avea un impact negativ asupra bunăstării persoanelor bolnave, slăbite.
Un câmp magnetic. O schimbare rapidă a câmpului magnetic (tulburări magnetice și furtuni) apare din cauza creșterii afluxului de particule încărcate de la suprafața Soarelui în timpul unei perioade de activitate crescută. S-a stabilit că aceste modificări pot afecta starea funcțională a SNC, determinând o creștere a proceselor de inhibiție. În perioada furtunilor magnetice, frecvența exacerbărilor bolilor neuropsihiatrice crește brusc.
Radiatie solara este cel mai important factor pentru existența vieții pe Pământ. Din punct de vedere fizic, energia solară este un flux de radiații electromagnetice cu lungimi de undă diferite. Compoziția spectrală a radiației solare variază într-o gamă largă de la unde lungi la unde ultrascurte. Din punct de vedere igienic, prezintă un interes deosebit partea optică a spectrului solar, care este împărțită în trei intervale: raze infraroșii cu o lungime de undă de 28.000 până la 760 nm, partea vizibilă a spectrului - de la 760 la 400 nm și partea UV - de la 400 la 10 nm.
S-a stabilit că radiația solară are un efect biologic puternic: stimulează procesele fiziologice din organism, modifică metabolismul, îmbunătățește bunăstarea unei persoane și îi crește capacitatea de lucru.
Radioactivitatea aerului. Radioactivitatea naturală a atmosferei depinde de prezența în ea a gazelor precum radonul, actinonul și toronul, care sunt produsul de descompunere al radiului, actiniului și toriului. Aerul conține carbon-14, argon-41, fluor-18, sulf-32 și o serie de alți izotopi formați ca urmare a bombardării atomilor de azot, hidrogen și oxigen de către fluxurile de particule de radiație cosmică.
Contaminarea radioactivă artificială a biosferei se datorează testelor de arme atomice, accidentelor la o centrală nucleară și utilizării pe scară largă a surselor de radiații ionizante în industrie, agricultură, medicină și alte ramuri ale științei și tehnologiei.
Presiunea atmosferică se referă la presiunea aerului atmosferic pe suprafața Pământului și a obiectelor situate pe acesta. Gradul de presiune corespunde greutății aerului atmosferic cu o bază de o anumită zonă și configurație.
Unitatea de bază pentru măsurarea presiunii atmosferice în sistemul SI este Pascal (Pa). În plus față de Pascali, sunt utilizate și alte unități de măsură:
- Bar (1 Ba=100000 Pa);
- milimetru de mercur (1 mm Hg = 133,3 Pa);
- kilogram de forță pe centimetru pătrat (1 kgf / cm 2 \u003d 98066 Pa);
- atmosferă tehnică (1 at = 98066 Pa).
Unitățile de măsură de mai sus sunt utilizate în scopuri tehnice, cu excepția milimetrilor de mercur, care este utilizat pentru prognozele meteo.
Barometrul este principalul instrument de măsurare a presiunii atmosferice. Dispozitivele sunt împărțite în două tipuri - lichide și mecanice. Designul primului se bazează pe un balon umplut cu mercur și scufundat cu un capăt deschis într-un vas cu apă. Apa din vas transmite presiunea coloanei de aer atmosferic către mercur. Înălțimea sa acționează ca un indicator al presiunii.
Barometrele mecanice sunt mai compacte. Principiul funcționării lor constă în deformarea unei plăci metalice sub influența presiunii atmosferice. Placa deformabilă apasă pe arc, iar acesta, la rândul său, pune în mișcare săgeata dispozitivului.
Efectul presiunii atmosferice asupra vremii
Presiunea atmosferică și efectul acesteia asupra stării vremii variază în funcție de loc și timp. Acesta variază în funcție de altitudinea deasupra nivelului mării. Mai mult, există modificări dinamice asociate cu deplasarea zonelor de înaltă presiune (anticicloni) și de joasă presiune (cicloni).
Modificările vremii asociate cu presiunea atmosferică apar datorită mișcării maselor de aer între zone cu presiune diferită. Mișcarea maselor de aer formează un vânt, a cărui viteză depinde de diferența de presiune din zonele locale, de scara lor și de distanța dintre ele. În plus, mișcarea maselor de aer duce la o modificare a temperaturii.
Presiunea atmosferică standard este de 101325 Pa, 760 mm Hg. Artă. sau 1,01325 bar. Cu toate acestea, o persoană poate tolera cu ușurință o gamă largă de presiuni. De exemplu, în orașul Mexico City, capitala Mexicului cu o populație de aproape 9 milioane de locuitori, in medie presiunea atmosferică este de 570 mm Hg. Artă.
Astfel, se determină exact valoarea presiunii standard. O presiune confortabilă are o gamă semnificativă. Această valoare este destul de individuală și depinde complet de condițiile în care s-a născut și a trăit o anumită persoană. Astfel, o mișcare bruscă dintr-o zonă cu presiune relativ ridicată într-o zonă cu presiune mai scăzută poate afecta munca sistem circulator. Cu toate acestea, cu aclimatizare prelungită Influență negativă ajunge la nimic.
Presiune atmosferică ridicată și scăzută
În zonele de înaltă presiune, vremea este calmă, cerul este senin, iar vântul este moderat. Presiunea atmosferică ridicată vara duce la căldură și secetă. În zonele de joasă presiune, vremea este predominant înnorată, cu vânt și precipitații. Datorită unor astfel de zone, vremea rece și înnorată, cu ploi se instalează vara, iar iarna au loc ninsori. Diferența de presiune ridicată în cele două zone este unul dintre factorii care duc la formarea uraganelor și a vântului de furtună.
ATMOSFERA PĂMÂNTULUI(greacă atmos steam + sphaira ball) - înveliș gazos care înconjoară Pământul. Masa atmosferei este de aproximativ 5,15·10 15 Semnificația biologică a atmosferei este enormă. În atmosferă, există un schimb de masă-energie între vii și natura neînsuflețită, între floră și faună. Azotul atmosferic este asimilat de microorganisme; plantele sintetizează substanțe organice din dioxid de carbon și apă datorită energiei soarelui și eliberează oxigen. Prezența atmosferei asigură conservarea apei pe Pământ, care este și o condiție importantă pentru existența organismelor vii.
Studiile efectuate cu ajutorul rachetelor geofizice de mare altitudine, a sateliților de pământ artificial și a stațiilor automate interplanetare au stabilit că atmosfera pământului se întinde pe mii de kilometri. Limitele atmosferei sunt instabile, sunt afectate de câmpul gravitațional al lunii și de presiunea fluxului. razele de soare. Deasupra ecuatorului, în regiunea umbrei pământului, atmosfera atinge înălțimi de aproximativ 10.000 km, iar deasupra polilor limitele sale sunt la 3.000 km de suprafața pământului. Masa principală a atmosferei (80-90%) se află la altitudini de până la 12-16 km, ceea ce se explică prin natura exponențială (neliniară) a scăderii densității (rarefacție) a acesteia. mediu gazos pe măsură ce altitudinea crește.
Existența majorității organismelor vii în vivo este posibil în limite și mai înguste ale atmosferei, până la 7-8 km, unde are loc o combinație de factori atmosferici precum compoziția gazului, temperatura, presiunea și umiditatea, necesari pentru desfășurarea activă a proceselor biologice. Mișcarea și ionizarea aerului, precipitațiile atmosferice și starea electrică a atmosferei sunt, de asemenea, de importanță igienă.
Compoziția gazelor
Atmosfera este un amestec fizic de gaze (Tabelul 1), în principal azot și oxigen (78,08 și 20,95 % vol.). Raportul gazelor atmosferice este aproape același până la altitudini de 80-100 km. Constanța părții principale a compoziției gazoase a atmosferei se datorează echilibrării relative a proceselor de schimb de gaze între natura animată și cea neînsuflețită și amestecării continue a maselor de aer în direcțiile orizontale și verticale.
Tabelul 1. CARACTERISTICI ALE COMPOZIȚIEI CHIMICE A AERULUI USC ATMOSFERIC ÎN LÂNGĂ SUPRAFAȚĂ PĂMÂNTULUI
|
Compoziția gazelor |
Concentrație în volum, % |
|
Oxigen |
|
|
Dioxid de carbon |
|
|
Oxid de azot |
|
|
Dioxid de sulf |
0 până la 0,0001 |
|
0 la 0,000007 vara, 0 la 0,000002 iarna |
|
|
dioxid de azot |
0 până la 0,000002 |
|
Monoxid de carbon |
|
La altitudini de peste 100 km, procentul de gaze individuale se modifică datorită stratificării difuze a acestora sub influența gravitației și a temperaturii. În plus, sub acțiunea părții cu lungime de undă scurtă a ultravioletelor și a razelor X la o altitudine de 100 km sau mai mult, moleculele de oxigen, azot și dioxid de carbon se disociază în atomi. La altitudini mari, aceste gaze sunt sub formă de atomi puternic ionizați.
Conținutul de dioxid de carbon din atmosfera diferitelor regiuni ale Pământului este mai puțin constant, ceea ce se datorează parțial distribuției inegale a marilor întreprinderi industriale care poluează aerul, precum și distribuției neuniforme a vegetației și a bazinelor de apă care absorb dioxidul de carbon. pe Pământ. De asemenea, schimbătoare în atmosferă și conținut aerosoli(vezi) - particule aeropurtate cu dimensiuni de la câțiva milimicroni la câteva zeci de microni - formate ca urmare a erupțiilor vulcanice, exploziilor artificiale puternice, poluării de către întreprinderile industriale. Concentrația de aerosoli scade rapid odată cu înălțimea.
Cea mai instabilă și importantă dintre componentele variabile ale atmosferei este vaporii de apă, a căror concentrație la suprafața pământului poate varia de la 3% (la tropice) la 2 × 10 -10% (în Antarctica). Cu cât temperatura aerului este mai mare, cu atât mai multă umiditate, ceteris paribus, poate fi în atmosferă și invers. Cea mai mare parte a vaporilor de apă se concentrează în atmosferă până la altitudini de 8-10 km. Conținutul de vapori de apă din atmosferă depinde de influența combinată a proceselor de evaporare, condensare și transport orizontal. La altitudini mari, din cauza scaderii temperaturii si a condensarii vaporilor, aerul este practic uscat.
Atmosfera Pământului, pe lângă oxigenul molecular și atomic, conține în cantități mici și ozon(vezi), a cărui concentrație este foarte variabilă și variază în funcție de înălțime și anotimp. Cea mai mare parte a ozonului este conținută în regiunea polilor până la sfârșitul nopții polare, la o altitudine de 15-30 km, cu o scădere bruscă în sus și în jos. Ozonul apare ca urmare a acțiunii fotochimice a radiației solare ultraviolete asupra oxigenului, în principal la altitudini de 20-50 km. În acest caz, moleculele de oxigen diatomic se descompun parțial în atomi și, unind moleculele necompuse, formează molecule triatomice de ozon (formă polimerică, alotropă de oxigen).
Prezența în atmosferă a unui grup de așa-numite gaze inerte (heliu, neon, argon, cripton, xenon) este asociată cu fluxul continuu al proceselor naturale de dezintegrare radioactivă.
Semnificația biologică a gazelor atmosfera este foarte mare. Pentru majoritatea organismelor multicelulare, un anumit conținut de oxigen molecular într-un gaz sau mediu acvatic este un factor indispensabil în existența lor, determinând eliberarea de energie în timpul respirației din substanțele organice create inițial în cursul fotosintezei. Nu este o coincidență că limitele superioare ale biosferei (parte a suprafeței globulși partea inferioară a atmosferei unde există viață) sunt determinate de prezența suficientului oxigen. În procesul de evoluție, organismele s-au adaptat la un anumit nivel de oxigen din atmosferă; modificarea conținutului de oxigen în direcția scăderii sau creșterii are un efect negativ (vezi. rau de inaltime , Hiperoxia , hipoxie).
Forma ozon-alotropă a oxigenului are, de asemenea, un efect biologic pronunțat. La concentrații care nu depășesc 0,0001 mg/l, ceea ce este tipic pentru zonele de stațiune și coastele mării, ozonul are un efect de vindecare - stimulează respirația și activitatea cardiovasculară, îmbunătățește somnul. Odată cu creșterea concentrației de ozon, se manifestă efectul său toxic: iritație oculară, inflamație necrotică a membranelor mucoase ale tractului respirator, exacerbare a bolilor pulmonare, nevroze autonome. Intrând în combinație cu hemoglobina, ozonul formează methemoglobină, ceea ce duce la o încălcare a funcției respiratorii a sângelui; transferul oxigenului de la plămâni la țesuturi devine dificil, se dezvoltă fenomenele de sufocare. Oxigenul atomic are un efect advers similar asupra organismului. Ozonul joacă un rol semnificativ în crearea regimurilor termice ale diferitelor straturi ale atmosferei datorită absorbției extrem de puternice a radiației solare și a radiațiilor terestre. Ozonul absoarbe cel mai intens razele ultraviolete și infraroșii. Razele solare cu o lungime de undă mai mică de 300 nm sunt aproape complet absorbite de ozonul atmosferic. Astfel, Pământul este înconjurat de un fel de „ecran de ozon” care protejează multe organisme de efectele nocive ale radiațiilor ultraviolete de la soare. Azotul din aerul atmosferic are o mare importanță biologică, în primul rând ca sursă de așa-numitele azot fix - o resursă de hrană vegetală (și în cele din urmă animală). Semnificația fiziologică a azotului este determinată de participarea sa la crearea nivelului de presiune atmosferică necesar proceselor de viață. În anumite condiții de modificare a presiunii, azotul joacă un rol major în dezvoltarea unui număr de tulburări în organism (vezi. boala de decompresie). Sunt controversate ipotezele că azotul slăbește efectul toxic al oxigenului asupra organismului și este absorbit din atmosferă nu numai de microorganisme, ci și de animalele superioare.
Gazele inerte ale atmosferei (xenon, cripton, argon, neon, heliu) la presiunea parțială pe care o creează în condiții normale pot fi clasificate drept gaze indiferente din punct de vedere biologic. Cu o creștere semnificativă a presiunii parțiale, aceste gaze au un efect narcotic.
Prezența dioxidului de carbon în atmosferă asigură acumularea de energie solară în biosferă datorită fotosintezei compușilor complecși ai carbonului, care apar, se schimbă și se descompun continuu în cursul vieții. Acest sistem dinamic se menține ca urmare a activității algelor și plante terestre care captează energia luminii solare și o folosesc pentru a se transforma dioxid de carbon(vezi) și apă într-o varietate de compuși organici cu eliberare de oxigen. Extinderea în sus a biosferei este parțial limitată de faptul că la altitudini mai mari de 6-7 km plantele care conțin clorofilă nu pot trăi din cauza presiunii parțiale scăzute a dioxidului de carbon. Dioxidul de carbon este, de asemenea, foarte activ din punct de vedere fiziologic, deoarece joacă un rol important în reglarea proceselor metabolice, activitatea sistemului nervos central, respirația, circulația sângelui și regimul de oxigen al organismului. Totuși, această reglare este mediată de influența dioxidului de carbon produs de organismul însuși, și nu de atmosferă. În țesuturile și sângele animalelor și oamenilor, presiunea parțială a dioxidului de carbon este de aproximativ 200 de ori mai mare decât presiunea sa în atmosferă. Și numai cu o creștere semnificativă a conținutului de dioxid de carbon din atmosferă (mai mult de 0,6-1%), există încălcări în organism, notate cu termenul hipercapnie(cm.). Eliminarea completă a dioxidului de carbon din aerul inhalat nu poate avea un efect negativ direct asupra organismelor umane și animale.
Dioxidul de carbon joacă un rol în absorbția radiațiilor cu lungime de undă lungă și în menținerea „efectului de seră” care ridică temperatura în apropierea suprafeței Pământului. Se studiază și problema influenței asupra regimurilor termice și de altă natură a atmosferei a dioxidului de carbon, care pătrunde în aer în cantități uriașe ca deșeu al industriei.
Vaporii de apă atmosferici (umiditatea aerului) afectează și corpul uman, în special schimbul de căldură cu mediul.
Ca urmare a condensării vaporilor de apă în atmosferă, se formează nori și cad precipitații (ploaie, grindină, zăpadă). Vaporii de apă, împrăștiind radiația solară, participă la crearea regimului termic al Pământului și a straturilor inferioare ale atmosferei, la formarea condițiilor meteorologice.
Presiunea atmosferică
Presiunea atmosferică (barometrică) este presiunea exercitată de atmosferă sub influența gravitației pe suprafața Pământului. Valoarea acestei presiuni în fiecare punct al atmosferei este egală cu greutatea coloanei de aer de deasupra cu o bază unitară, extinzându-se deasupra locului de măsurare până la limitele atmosferei. Măsurați presiunea atmosferică barometru(vezi) și exprimat în milibari, în newtoni per metru patrat sau înălțimea coloanei de mercur într-un barometru în milimetri, redusă la 0° și valoarea normală a accelerației gravitației. În tabel. 2 prezintă cele mai frecvent utilizate unități de presiune atmosferică.
Modificarea presiunii are loc din cauza încălzirii neuniforme a maselor de aer situate deasupra solului și apei la diferite latitudini geografice. Pe măsură ce temperatura crește, densitatea aerului și presiunea pe care o creează scade. O acumulare uriașă de aer cu mișcare rapidă cu presiune redusă (cu o scădere a presiunii de la periferie la centrul vortexului) se numește ciclon, cu presiune crescută (cu o creștere a presiunii spre centrul vortexului) - un anticiclon. Pentru prognoza meteo sunt importante modificările neperiodice ale presiunii atmosferice, care apar în mase vaste în mișcare și sunt asociate cu apariția, dezvoltarea și distrugerea anticiclonilor și cicloanelor. În special schimbările mari ale presiunii atmosferice sunt asociate cu mișcarea rapidă a ciclonilor tropicali. În același timp, presiunea atmosferică poate varia cu 30-40 mbar pe zi.
Scăderea presiunii atmosferice în milibari pe o distanță de 100 km se numește gradient barometric orizontal. De obicei, gradientul barometric orizontal este de 1–3 mbar, dar în ciclonii tropicali se ridică uneori la zeci de milibari la 100 km.
Pe măsură ce altitudinea crește, presiunea atmosferică scade într-o relație logaritmică: la început foarte brusc, apoi din ce în ce mai puțin vizibil (Fig. 1). Prin urmare, curba presiunii barometrice este exponențială.
Scăderea presiunii pe unitatea de distanță verticală se numește gradient barometric vertical. Adesea folosesc reciproca acesteia - treapta barometrică.
Deoarece presiunea barometrică este suma presiunilor parțiale ale gazelor care formează aerul, este evident că odată cu ridicarea la înălțime, împreună cu scăderea presiunii totale a atmosferei, presiunea parțială a gazelor care formează sus scade si aerul. Valoarea presiunii parțiale a oricărui gaz din atmosferă se calculează prin formula
unde P x este presiunea parțială a gazului, P z este presiunea atmosferică la altitudinea Z, X% este procentul de gaz a cărui presiune parțială urmează să fie determinată.
Orez. 1. Modificarea presiunii barometrice în funcție de înălțimea deasupra nivelului mării.
Orez. 2. Modificarea presiunii parțiale a oxigenului în aerul alveolar și saturația sânge arterial oxigen in functie de schimbarea altitudinii la respiratia aerului si oxigenului. Respirația cu oxigen începe de la o înălțime de 8,5 km (experiment într-o cameră de presiune).
Orez. 3. Curbe comparative ale valorilor medii ale conștiinței active la o persoană în minute la diferite înălțimi după o creștere rapidă în timp ce respiră aer (I) și oxigen (II). La altitudini de peste 15 km, conștiința activă este la fel de perturbată atunci când respiră oxigen și aer. La altitudini de până la 15 km, respirația cu oxigen prelungește semnificativ perioada de conștiință activă (experiment într-o cameră de presiune).
Deoarece compoziția procentuală a gazelor atmosferice este relativ constantă, pentru a determina presiunea parțială a oricărui gaz, este necesar doar să se cunoască presiunea barometrică totală la o înălțime dată (Fig. 1 și Tabelul 3).
Tabelul 3. TABELUL ATMOSFEREI STANDARD (GOST 4401-64) 1
|
Înălțimea geometrică (m) |
Temperatura |
presiune barometrică |
Presiunea parțială a oxigenului (mmHg) |
|||
|
mmHg Artă. |
||||||
1 Dată sub formă prescurtată și completată cu coloana „Presiunea parțială a oxigenului”.
La determinarea presiunii parțiale a unui gaz în aer umed, presiunea (elasticitatea) vaporilor saturați trebuie scăzută din presiunea barometrică.
Formula pentru determinarea presiunii parțiale a unui gaz în aer umed va fi ușor diferită de cea a aerului uscat:
unde pH 2 O este elasticitatea vaporilor de apă. La t° 37°, elasticitatea vaporilor de apă saturați este de 47 mm Hg. Artă. Această valoare este utilizată la calcularea presiunilor parțiale ale gazelor din aerul alveolar în condiții de sol și de mare altitudine.
Efectul asupra organismului a crescut și presiune redusă. Modificările presiunii barometrice în sus sau în jos au o varietate de efecte asupra organismului animalelor și oamenilor. Influența presiunii crescute este asociată cu acțiunea fizică și chimică mecanică și penetrantă a mediului gazos (așa-numitele efecte de compresie și penetrare).
Efectul de compresie se manifesta prin: compresie volumetrica generala, datorita cresterii uniforme a fortelor de presiune mecanica asupra organelor si tesuturilor; mecanonarcoză datorată compresiei volumetrice uniforme la presiune barometrică foarte mare; presiune locală neuniformă asupra țesuturilor care limitează cavitățile care conțin gaz în cazul unei conexiuni întrerupte între aerul exterior și aerul din cavitate, de exemplu, urechea medie, cavitățile accesorii ale nasului (vezi Fig. barotraumatism); o creștere a densității gazelor în sistemul respirator extern, ceea ce determină o creștere a rezistenței la mișcările respiratorii, în special în timpul respirației forțate (exercitare, hipercapnie).
Efectul de penetrare poate duce la efectul toxic al oxigenului și al gazelor indiferente, o creștere a conținutului cărora în sânge și țesuturi provoacă o reacție narcotică, primele semne ale unei tăieturi atunci când se utilizează un amestec de azot-oxigen la om apar la o presiune de 4-8 atm. O creștere a presiunii parțiale a oxigenului reduce inițial nivelul de funcționare a sistemelor cardiovasculare și respiratorii din cauza opririi efectului de reglare a hipoxemiei fiziologice. Odată cu o creștere a presiunii parțiale a oxigenului în plămâni cu mai mult de 0,8-1 ata, se manifestă efectul său toxic (leziune a țesutului pulmonar, convulsii, colaps).
Efectele penetrante și compresive ale presiunii crescute a mediului gazos sunt utilizate în medicina clinică în tratamentul diferitelor boli cu afectarea generală și locală a aportului de oxigen (vezi. baroterapie , oxigenoterapie).
Scăderea presiunii are un efect și mai pronunțat asupra organismului. Într-o atmosferă extrem de rarefiată, principalul factor patogenetic care duce la pierderea conștienței în câteva secunde și la moarte în 4-5 minute, este scăderea presiunii parțiale a oxigenului în aerul inhalat și apoi în aerul alveolar, sânge și țesuturi (Fig. 2 și 3). Hipoxia moderată determină dezvoltarea reacțiilor adaptative ale sistemului respirator și ale hemodinamicii, care vizează menținerea aportului de oxigen, în primul rând către organele vitale (creier, inimă). Cu o lipsă pronunțată de oxigen, procesele oxidative sunt inhibate (datorită enzimelor respiratorii), iar procesele aerobe de producere a energiei în mitocondrii sunt perturbate. Acest lucru duce mai întâi la o defalcare a funcțiilor organelor vitale și apoi la leziuni structurale ireversibile și moartea corpului. Dezvoltarea reacțiilor adaptative și patologice, modificările stării funcționale a corpului și performanța umană cu o scădere a presiunii atmosferice sunt determinate de gradul și rata de scădere a presiunii parțiale a oxigenului din aerul inhalat, durata șederii la altitudinea, intensitatea muncii efectuate, starea inițială a corpului (vezi. rau de inaltime).
O scădere a presiunii la altitudini (chiar cu excluderea lipsei de oxigen) provoacă tulburări grave în organism, unite prin conceptul de „tulburări de decompresie”, care includ: flatulență la altitudine mare, barotită și barozinuzită, boala de decompresie la altitudine mare. și emfizemul tisular de mare altitudine.
Flatulența la altitudine mare se dezvoltă datorită expansiunii gazelor în tractul gastrointestinal cu o scădere a presiunii barometrice pe peretele abdominal la urcarea la altitudini de 7-12 km sau mai mult. De o anumită importanță este eliberarea gazelor dizolvate în conținutul intestinal.
Expansiunea gazelor duce la întinderea stomacului și a intestinelor, ridicarea diafragmei, schimbarea poziției inimii, iritarea aparatului receptor al acestor organe și provocând reflexe patologice care perturbă respirația și circulația sângelui. Adesea există dureri ascuțite în abdomen. Fenomene similare apar uneori la scafandri atunci când urcă de la adâncime la suprafață.
Mecanismul de dezvoltare a barotitei și barozinuzitei, manifestat printr-o senzație de congestie și, respectiv, durere în urechea medie sau cavitățile accesorii ale nasului, este similar cu dezvoltarea flatulenței de mare altitudine.
Scăderea presiunii, pe lângă extinderea gazelor conținute în cavitățile corpului, determină și eliberarea de gaze din lichide și țesuturi în care acestea au fost dizolvate sub presiune la nivelul mării sau la adâncime și formarea de bule de gaz în organism. .
Acest proces de eliberare a gazelor dizolvate (în primul rând azot) determină dezvoltarea boala de decompresie(cm.).
Orez. 4. Dependența punctului de fierbere al apei de altitudine și presiunea barometrică. Numerele de presiune sunt situate sub numerele de altitudine corespunzătoare.
Odată cu scăderea presiunii atmosferice, punctul de fierbere al lichidelor scade (Fig. 4). La o altitudine mai mare de 19 km, unde presiunea barometrică este egală cu (sau mai mică decât) elasticitatea vaporilor saturați la temperatura corpului (37 °), poate apărea „fierberea” fluidului interstițial și intercelular al corpului, rezultând în venele mari, în cavitatea pleurei, stomacului, pericardului, în țesutul adipos lax, adică în zonele cu presiune hidrostatică și interstițială scăzută, se formează bule de vapori de apă, se dezvoltă emfizemul tisular de mare altitudine. „Fierberea” altitudinii nu afectează structurile celulare, fiind localizată doar în lichidul intercelular și sânge.
Bulele de abur masive pot bloca activitatea inimii și circulația sângelui și pot perturba funcționarea sistemelor și organelor vitale. Este o complicație gravă a acută lipsa de oxigen dezvoltandu-se la altitudini mari. Prevenirea emfizemului tisular de mare altitudine poate fi realizată prin crearea unei contrapresiuni externe asupra corpului cu echipamente de mare altitudine.
Însuși procesul de scădere a presiunii barometrice (decompresie) sub anumiți parametri poate deveni un factor dăunător. În funcție de viteză, decompresia este împărțită în lină (lentă) și explozivă. Acesta din urmă se desfășoară în mai puțin de 1 secundă și este însoțit de o bubuitură puternică (ca într-o lovitură), formarea de ceață (condensarea vaporilor de apă datorită răcirii aerului în expansiune). În mod obișnuit, decompresia explozivă are loc la altitudini atunci când geamul unui cockpit sub presiune sau al unui costum de presiune se sparge.
În decompresia explozivă, plămânii sunt primii care suferă. O creștere rapidă a excesului de presiune intrapulmonar (mai mult de 80 mm Hg) duce la o întindere semnificativă a țesutului pulmonar, care poate provoca ruptura plămânilor (cu extinderea lor de 2,3 ori). Decompresia explozivă poate provoca, de asemenea, leziuni ale tractului gastrointestinal. Cantitatea de suprapresiune care apare în plămâni va depinde în mare măsură de rata de ieșire a aerului din ei în timpul decompresiei și de volumul de aer din plămâni. Este deosebit de periculos dacă căile aeriene superioare în momentul decompresiei se dovedesc a fi închise (în timpul înghițirii, ținerii respirației) sau decompresia coincide cu faza de inspirație profundă, când plămânii sunt umpluți cu o cantitate mare de aer.
Temperatura atmosferică
Temperatura atmosferei scade inițial odată cu creșterea altitudinii (în medie, de la 15° lângă sol la -56,5° la o altitudine de 11-18 km). Gradientul vertical de temperatură în această zonă a atmosferei este de aproximativ 0,6° la fiecare 100 m; se modifică în timpul zilei și anului (Tabelul 4).
Tabelul 4. MODIFICĂRI ÎN GRADIENTUL VERTICAL DE TEMPERATURĂ PE FÂȘIA DE MIJLOC A TERITORIULUI URSS
Orez. 5. Schimbarea temperaturii atmosferei la diferite altitudini. Limitele sferelor sunt indicate printr-o linie punctată.
La altitudini de 11 - 25 km, temperatura devine constantă și se ridică la -56,5 °; apoi temperatura începe să crească, atingând 30–40° la o altitudine de 40 km, și 70° la o altitudine de 50–60 km (Fig. 5), ceea ce este asociat cu absorbția intensă a radiației solare de către ozon. De la o înălțime de 60-80 km, temperatura aerului scade din nou ușor (până la 60°C), apoi crește progresiv și atinge 270°C la altitudinea de 120 km, 800°C la altitudinea de 220 km, 1500. °C la o altitudine de 300 km, și
la granița cu spațiul cosmic - mai mult de 3000 °. Trebuie remarcat faptul că, datorită rarefării ridicate și a densității scăzute a gazelor la aceste înălțimi, capacitatea lor de căldură și capacitatea de a încălzi corpurile mai reci este foarte mică. În aceste condiții, transferul de căldură de la un corp la altul are loc numai prin radiație. Toate schimbările considerate de temperatură în atmosferă sunt asociate cu absorbția de către masele de aer a energiei termice a Soarelui - directă și reflectată.
În partea inferioară a atmosferei de lângă suprafața Pământului, distribuția temperaturii depinde de afluxul radiației solare și, prin urmare, are un caracter preponderent latitudinal, adică liniile de temperatură egală - izoterme - sunt paralele cu latitudinile. Deoarece atmosfera din straturile inferioare este încălzită de la suprafața pământului, schimbarea orizontală a temperaturii este puternic influențată de distribuția continentelor și oceanelor, ale căror proprietăți termice sunt diferite. De obicei, cărțile de referință indică temperatura măsurată în timpul observațiilor meteorologice din rețea cu un termometru instalat la o înălțime de 2 m deasupra suprafeței solului. Cele mai ridicate temperaturi (până la 58°C) sunt observate în deșerturile Iranului, iar în URSS - în sudul Turkmenistanului (până la 50°), cele mai scăzute (până la -87°) în Antarctica și în URSS - în regiunile Verkhoyansk și Oymyakon (până la -68 ° ). Iarna, gradientul vertical de temperatură în unele cazuri, în loc de 0,6 °, poate depăși 1 ° la 100 m sau chiar poate lua o valoare negativă. Fericit în timp cald an poate fi egal cu multe zeci de grade la 100 m. Există, de asemenea, un gradient de temperatură orizontal, care se referă de obicei la o distanță de 100 km de-a lungul normalului la izotermă. Mărimea gradientului de temperatură orizontal este de zecimi de grad la 100 km, iar în zonele frontale poate depăși 10° la 100 m.
Corpul uman este capabil să mențină căldura homeostaziei(vezi) într-un interval destul de restrâns de fluctuații ale temperaturii exterioare - de la 15 la 45 °. Diferențele semnificative de temperatură a atmosferei în apropierea Pământului și la înălțimi necesită utilizarea unor mijloace tehnice speciale de protecție pentru a asigura echilibrul termic între corpul uman și mediul înconjurător în zborurile la mare altitudine și în spațiu.
Modificări caracteristice ale parametrilor atmosferici (temperatura, presiune, compoziție chimică, stare electrică) ne permit să împărțim condiționat atmosfera în zone, sau straturi. troposfera- cel mai apropiat strat de Pământ, a cărui limită superioară se extinde la ecuator până la 17-18 km, la poli - până la 7-8 km, la latitudini medii - până la 12-16 km. Troposfera se caracterizează printr-o scădere exponențială a presiunii, prezența unui gradient vertical constant de temperatură, mișcări orizontale și verticale ale maselor de aer și modificări semnificative ale umidității aerului. Troposfera conține cea mai mare parte a atmosferei, precum și o parte semnificativă a biosferei; aici apar toate tipurile principale de nori, se formează mase de aer și fronturi, se dezvoltă cicloni și anticicloni. În troposferă, datorită reflectării razelor solare de către stratul de zăpadă al Pământului și răcirii straturilor de aer de suprafață, are loc așa-numita inversiune, adică o creștere a temperaturii în atmosferă de la fund. în sus în loc de scăderea obișnuită.
În sezonul cald în troposferă are loc o amestecare constantă turbulentă (aleatorie, haotică) a maselor de aer și transfer de căldură prin fluxuri de aer (convecție). Convecția distruge ceața și reduce conținutul de praf din atmosfera inferioară.
Al doilea strat al atmosferei este stratosferă.
Pornește din troposferă ca o zonă îngustă (1-3 km) cu o temperatură constantă (tropopauză) și se extinde până la înălțimi de aproximativ 80 km. O caracteristică a stratosferei este rarefierea progresivă a aerului, intensitatea excepțional de mare a radiațiilor ultraviolete, absența vaporilor de apă, prezența unei cantități mari de ozon și creșterea treptată a temperaturii. Conținutul ridicat de ozon provoacă un număr fenomene optice(miraje), provoacă reflexia sunetelor și are un impact semnificativ asupra intensității și compoziției spectrale a radiațiilor electromagnetice. În stratosferă există o amestecare constantă a aerului, astfel încât compoziția sa este asemănătoare cu aerul din troposferă, deși densitatea sa la limitele superioare ale stratosferei este extrem de scăzută. Vânturile predominante în stratosferă sunt cele de vest, iar în zona superioară are loc o tranziție către vânturile de est.
Al treilea strat al atmosferei este ionosferă, care începe din stratosferă și se extinde până la altitudini de 600-800 km.
Caracteristicile distinctive ale ionosferei sunt rarefierea extremă a mediului gazos, o concentrație mare de ioni moleculari și atomici și electroni liberi, precum și căldură. Ionosfera afectează propagarea undelor radio, determinând refracția, reflectarea și absorbția acestora.
Principala sursă de ionizare în straturile înalte ale atmosferei este radiația ultravioletă a Soarelui. În acest caz, electronii sunt scoși din atomii de gaz, atomii se transformă în ioni pozitivi, iar electronii eliminați rămân liberi sau sunt capturați de molecule neutre cu formarea de ioni negativi. Ionizarea ionosferei este influențată de meteoriți, radiații corpusculare, de raze X și gamma ale Soarelui, precum și de procesele seismice ale Pământului (cutremure, erupții vulcanice, explozii puternice), care generează unde acustice în ionosferă, amplificând amplitudinea și viteza oscilațiilor particulelor atmosferice și contribuind la ionizarea moleculelor și atomilor de gaz (vezi Fig. Aeroionizare).
Conductivitatea electrică în ionosferă, asociată cu o concentrație mare de ioni și electroni, este foarte mare. Conductivitatea electrică crescută a ionosferei joacă un rol important în reflectarea undelor radio și apariția aurorelor.
Ionosfera este zona de zboruri ale sateliților artificiali ai Pământului și intercontinentali rachete balistice. În prezent, medicina spațială studiază posibilele efecte asupra corpului uman al condițiilor de zbor din această parte a atmosferei.
Al patrulea, stratul exterior al atmosferei - exosfera. De aici, gazele atmosferice sunt împrăștiate în spațiul lumii datorită disipării (depășirea forțelor gravitaționale de către molecule). Apoi are loc o tranziție treptată de la atmosferă la spațiul exterior interplanetar. Exosfera se deosebește de aceasta din urmă prin prezența unui număr mare de electroni liberi care formează a 2-a și a 3-a centură de radiație a Pământului.
Împărțirea atmosferei în 4 straturi este foarte arbitrară. Deci, conform parametrilor electrici, întreaga grosime a atmosferei este împărțită în 2 straturi: neutrosfera, în care predomină particulele neutre, și ionosfera. Temperatura distinge troposfera, stratosfera, mezosfera si termosfera, separate, respectiv, prin tropo-, strato- si mezopauza. Stratul atmosferei situat intre 15 si 70 km si caracterizat printr-un continut ridicat de ozon se numeste ozonosfera.
În scopuri practice, este convenabil să se utilizeze atmosfera standard internațională (MCA), pentru care sunt acceptate următoarele condiții: presiunea la nivelul mării la t ° 15 ° este de 1013 mbar (1,013 X 10 5 nm 2, sau 760 mm Hg). ); temperatura scade cu 6,5° la 1 km la un nivel de 11 km (stratosfera condiționată), apoi rămâne constantă. În URSS, a fost adoptată atmosfera standard GOST 4401 - 64 (Tabelul 3).
Precipitare. Deoarece cea mai mare parte a vaporilor de apă atmosferici este concentrată în troposferă, procesele de tranziții de fază ale apei, care provoacă precipitații, au loc în principal în troposferă. Norii troposferici acoperă de obicei aproximativ 50% din întreaga suprafață a pământului, în timp ce norii din stratosferă (la altitudini de 20-30 km) și din apropierea mezopauzei, numiți nori sidefați și respectiv noctilucenți, sunt observați relativ rar. Ca urmare a condensării vaporilor de apă în troposferă, se formează nori și au loc precipitații.
După natura precipitațiilor, precipitațiile sunt împărțite în 3 tipuri: continue, torențiale, burnițe. Cantitatea de precipitații este determinată de grosimea stratului de apă căzută în milimetri; precipitațiile sunt măsurate cu pluviometre și pluviometre. Intensitatea precipitațiilor este exprimată în milimetri pe minut.
Distribuția precipitațiilor în anumite anotimpuri și zile, precum și asupra teritoriului, este extrem de neuniformă, datorită circulației atmosferei și influenței suprafeței Pământului. Da, pe Insulele Hawaiiîn medie, cade 12.000 mm pe an, iar în cele mai uscate regiuni din Peru și Sahara, precipitațiile nu depășesc 250 mm și uneori nu cad timp de câțiva ani. În dinamica anuală a precipitațiilor se disting următoarele tipuri: ecuatorială - cu un maxim de precipitații după primăvară și echinocțiul de toamnă; tropical - cu un maxim de precipitații vara; muson - cu un vârf foarte pronunțat vara și iarna uscată; subtropical - cu precipitații maxime iarna și vara uscată; continental latitudini temperate- cu un maxim de precipitatii vara; latitudini marine temperate – cu un maxim de precipitaţii iarna.
Întregul complex atmosferico-fizic de factori climatici și meteorologici care alcătuiesc vremea este utilizat pe scară largă pentru promovarea sănătății, întărire și în scopuri medicinale (vezi. Climatoterapie). Împreună cu aceasta, s-a stabilit că fluctuațiile bruște ale acestor factori atmosferici pot afecta negativ procesele fiziologice din organism, provocând dezvoltarea diferitelor stări patologice și exacerbarea bolilor, care sunt numite reacții meteotropice (vezi. Climatopatologie). De o importanță deosebită în acest sens sunt perturbările frecvente, pe termen lung, ale atmosferei și fluctuațiile bruște ale factorilor meteorologici.
Reacțiile meteorotrope sunt observate mai des la persoanele care suferă de boli ale sistemului cardiovascular, poliartrită, astm bronșic, ulcer peptic, boli de piele.
Bibliografie: Belinsky V. A. și Pobiyaho V. A. Aerology, L., 1962, bibliogr.; Biosfera și resursele sale, ed. V. A. Kovdy, Moscova, 1971. Danilov A. D. Chimia ionosferei, L., 1967; Kolobkov N. V. Atmosfera și viața ei, M., 1968; Kalitin H.H. Fundamentele fizicii atmosferice aplicate în medicină, L., 1935; Matveev L. T. Fundamentele meteorologiei generale, Fizica atmosferei, L., 1965, bibliogr.; Minkh A. A. Air ionization and its hygienic value, M., 1963, bibliogr.; it, Metode de cercetări igienice, M., 1971, bibliogr.; Tverskoy P. N. Curs de meteorologie, L., 1962; Umansky S.P. Omul în spațiu, M., 1970; Hvostikov I. A. Straturi înalte ale atmosferei, L., 1964; X r g şi a N A. X. Fizica atmosferei, L., 1969, bibliogr.; Khromov S.P. Meteorologie și climatologie pentru facultățile geografice, L., 1968.
Efectele tensiunii arteriale ridicate și scăzute asupra organismului- Armstrong G. Medicina aviatica, trad. din engleză, M., 1954, bibliogr.; Saltsman G.L. Bazele fiziologice ale șederii unei persoane în condiții de presiune ridicată a gazelor din mediu, L., 1961, bibliogr.; Ivanov D. I. și Khromushkin A. I. Sisteme de susținere a vieții umane în timpul zborurilor la mare altitudine și în spațiu, M., 1968, bibliogr.; Isakov P. K., etc. Teoria și practica medicinei aviatice, M., 1971, bibliogr.; Kovalenko E. A. și Chernyakov I. N. Oxigenul țesăturilor la factorii extremi de zbor, M., 1972, bibliogr.; Miles S. Medicina subacvatica, trad. din engleză, M., 1971, bibliografie; Busby D. E. Medicină clinică spațială, Dordrecht, 1968.
I. H. Cernyakov, M. T. Dmitriev, S. I. Nepomnyashchy.
