Keď teplota vzduchu stúpa, atmosférický tlak. Atmosférický tlak. Zmena a vplyv na počasie. Štruktúra zemskej atmosféry. Vplyv atmosférického vzduchu na ľudské zdravie
Ak patríte medzi ľudí, ktorých pohoda dokáže predpovedať počasie, potom je tento článok určený práve vám.
Vo svojom článku chcem hovoriť o tom, ako kolísanie teploty, vlhkosti vzduchu a atmosférického tlaku ovplyvňuje ľudské zdravie a ako sa vyhnúť negatívnym vplyvom poveternostné podmienky na svojom tele.
Človek je dieťaťom prírody a je jej neoddeliteľnou súčasťou!
Všetko na tomto svete má svoju rovnováhu a jasný vzťah, v tomto prípade budeme hovoriť o vzťahu medzi poveternostnými podmienkami a ľudským blahobytom.
Niektorí ľudia, ktorí sa často pohybujú v čase a klimatických zónach (časté lety), neustále menia klímu a cítia sa pri tom veľmi príjemne.
Iní, naopak, „ležiaci na gauči“ pociťujú najmenšie výkyvy teploty a atmosférického tlaku, čo zase negatívne ovplyvňuje ich pohodu - práve táto citlivosť na zmeny poveternostných podmienok sa nazýva meteorologická závislosť.
Ľudia závislí od počasia alebo ľudia – „barometre“ – sú najčastejšie chorí, trpia chorobami srdcovo-cievneho systému, často veľa pracujú, neustále sa prepracujú a dostatočne neodpočívajú.
K meteorologicky závislým ľuďom patria ľudia s chorobami aterosklerózy ciev srdca, mozgu a dolných končatín, pacienti s chorobami dýchacie systémy s, pohybový aparát, alergici a pacienti s neurasténiou.
Ako ovplyvňujú zmeny atmosférického tlaku
na dobro človeka?
Aby bol človek pohodlný, atmosférický tlak by sa mal rovnať 750 mm. rt. piliera.
Ak sa atmosférický tlak odchýli hoci aj o 10 mm jedným alebo druhým smerom, človek sa cíti nepríjemne a môže to ovplyvniť jeho zdravotný stav.
Čo sa stane, keď sa atmosférický tlak zníži?
S poklesom atmosférického tlaku stúpa vlhkosť vzduchu, sú možné zrážky a zvýšenie teploty vzduchu.
Ako prví pocítia pokles atmosférického tlaku ľudia s nízkym krvným tlakom (hypotenzia), „jadrovci“, ako aj ľudia s ochoreniami dýchacích ciest.
Najčastejšie sa objavuje všeobecná slabosť, objavuje sa dýchavičnosť, pocit nedostatku vzduchu, dýchavičnosť.
Zníženie atmosférického tlaku je obzvlášť akútne a bolestivé pre ľudí s vysokým intrakraniálnym tlakom. Dostávajú horšie záchvaty migrény. Ani v tráviacom trakte nie je všetko v poriadku – v črevách je nepríjemný pocit v dôsledku zvýšenej tvorby plynov.
Ako si pomôcť?
Hlavná vec je normalizovať svoje krvný tlak a udržiavanie na obvyklej (normálnej) úrovni.
Pite viac tekutín (zelený čaj, s medom)
V týchto dňoch nevynechávajte rannú kávu
V týchto dňoch nevynechávajte rannú kávu
Vezmite tinktúry ženšenu, citrónovej trávy, eleutherococcus
Po pracovnom dni si dajte kontrastnú sprchu
Choďte spať skôr ako zvyčajne
Čo sa stane, keď stúpne atmosférický tlak?
Keď sa atmosférický tlak zvýši, počasie sa vyjasní a nedochádza k náhlym zmenám vlhkosti a teploty.
So zvýšením atmosférického tlaku sa zdravotný stav zhoršuje u hypertonikov, pacientov s bronchiálnou astmou a alergiami.
Keď sa počasie upokojí, v mestskom ovzduší sa zvýši koncentrácia škodlivých priemyselných nečistôt, ktoré sú dráždivým faktorom pre ľudí s ochoreniami dýchacích ciest.
Častými sťažnosťami sú bolesti hlavy, malátnosť, bolesť v srdci a znížená celková schopnosť pracovať. Zvýšenie atmosférického tlaku negatívne ovplyvňuje emocionálne pozadie a je často hlavnou príčinou sexuálnych porúch.
Ďalšou negatívnou charakteristikou vysokého atmosférického tlaku je zníženie imunity. Je to spôsobené tým, že zvýšenie atmosférického tlaku znižuje počet leukocytov v krvi a telo sa stáva zraniteľnejším voči rôznym infekciám.
Ako si pomôcť?
- Urobte si ľahké ranné cvičenie
- Vezmite kontrastnú sprchu
- Ranné raňajky by mali obsahovať viac draslíka (tvaroh, hrozienka, sušené marhule, banány)
- Počas dňa sa neprejedajte
Ak máte zvýšený vnútrolebečný tlak, užite predtým lieky, ktoré vám predpísal neuropatológ
Starajte sa o svoj nervový a imunitný systém – nezačínajte v tento deň dôležité veci
Pokúste sa vyťažiť z tohto dňa čo najviac fyzická sila a emócie, pretože vaša nálada zanechá veľa požadovaných
Po príchode domov odpočívajte 40 minút, venujte sa svojim každodenným činnostiam a snažte sa ísť skoro spať.
Ako ovplyvňujú kolísanie vlhkosti vzduchu
na dobro človeka?
Za nízku vlhkosť vzduchu sa považuje 30 - 40 %, čo znamená, že vzduch sa stáva suchým a môže dráždiť sliznicu nosa.
Suchý vzduch pôsobí na alergikov a astmatikov.
Čo robiť?
Na zvlhčenie sliznice nosohltanu vypláchnite nos mierne slaným roztokom alebo obyčajnou nesýtenou vodou.
Teraz existuje veľa nosových sprejov, ktoré obsahujú minerálne soli, pomáhajú zvlhčovať nosové priechody, nosohltan, zmierňujú opuchy a zlepšujú dýchanie nosom.
Čo sa deje s telom, keď vzdušná vlhkosť stúpa?
Zvýšená vlhkosť vzduchu je 70 - 90%, kedy je klíma charakteristická častými zrážkami. Príklad počasia s vysoká vlhkosť vzduch môže byť Rusko a Soči.
Vysoká vlhkosť nepriaznivo ovplyvňuje ľudí s ochoreniami dýchacích ciest, pretože v tomto čase sa zvyšuje riziko podchladenia a prechladnutia.
Vysoká vlhkosť zhoršuje chronické choroby obličiek, kĺbov a zápalových ochorení ženských pohlavných orgánov (prídavkov).
Ako si pomôcť?
- Ak je to možné, zmeňte klímu na suchú
- Znížte vystavenie vlhkému a vlhkému počasiu
- Zahrejte sa, keď odchádzate z domu
- Užívajte vitamíny
- Včas liečiť a predchádzať chronickým ochoreniam
Ako kolísanie teploty vzduchu ovplyvňuje pohodu človeka?
Pre ľudské telo optimálna teplota životné prostredie, je 18 stupňov, to je teplota odporúčaná na udržanie v miestnosti, kde spíte.
Náhle zmeny teploty sú sprevádzané zmenou obsahu kyslíka v atmosférickom vzduchu a to výrazne utlmuje pohodu človeka.
Muž je stvorenie, ktorá potrebuje kyslík, aby mohla žiť a prirodzene sa cítiť dobre.
O pokles okolitej teplote je vzduch nasýtený kyslíkom a pri oteplení je naopak kyslíka vo vzduchu menej a preto sa nám v horúcom počasí ťažko dýcha.
Kedy stúpa teplota vzduchu a klesá atmosférický tlak - v prvom rade trpia ľudia s kardiovaskulárnymi chorobami a chorobami dýchacích ciest.
Keď naopak teplota klesá a atmosférický tlak stúpa, je to ťažké najmä pre hypertonikov, astmatikov, ľudí s chorobami tráviaceho traktu a tých, ktorí trpia urolitiázou.
Pri prudkom a výraznom kolísaní teploty okolia, asi o 10 stupňov počas dňa, sa v tele vytvára veľké množstvo histamínu.
Histamín je látka, ktorá vyvoláva rozvoj alergických reakcií v organizme u zdravých ľudí, nehovoriac o alergikoch.
Ako si pomôcť?
V tejto súvislosti pred prudkým ochladením obmedzte používanie potravín, ktoré môžu spôsobiť alergie (citrusové plody, čokoláda, káva, paradajky)
Počas extrémne teplo, telo stráca veľké množstvo tekutín, a preto v letný čas pite viac čistenej vody – pomôže vám to zachrániť srdce, cievy a obličky.
Vždy počúvajte predpovede počasia. Vlastníctvo informácií o zmenách teploty vám pomôže znížiť pravdepodobnosť exacerbácií chronických ochorení a možno vás ochráni pred objavením sa nových zdravotných problémov?!
Čo sú magnetické búrky
a
Ako ovplyvňujú pohodu človeka?
Slnečné erupcie, zatmenia a ďalšie geofyzikálne a kozmické faktory ovplyvňujú ľudské zdravie.
Pravdepodobne ste si všimli, že za posledných 15 - 25 rokov spolu s predpoveďou počasia hovoria o magnetických búrkach a varujú pred možnými exacerbáciami chorôb u určitých kategórií ľudí?
Každý z nás reaguje na magnetické búrky, no nie každý si to všimne, tým menej si to spája s magnetickou búrkou.
Podľa štatistík práve v dňoch magnetických búrok dochádza k najväčšiemu počtu volaní záchranky hypertenzné krízy, infarkty a mŕtvice.
V týchto dňoch narastá nielen počet hospitalizácií na kardiologických a neurologických oddeleniach, ale rastie aj počet úmrtí na infarkty a mozgové príhody.
Prečo nám magnetické búrky bránia žiť?
Počas magnetických búrok je práca hypofýzy inhibovaná.
Hypofýza je žľaza umiestnená v mozgu, ktorá produkuje melatonín.
Melatonín je látka, ktorá zase riadi prácu pohlavných žliaz a kôry nadobličiek a metabolizmus a adaptácia nášho tela na nepriaznivé podmienky prostredia závisí od kôry nadobličiek.
Kedysi sa dokonca robili štúdie, v ktorých sa dokázalo, že pri magnetických búrkach je potlačená tvorba melatonínu a v kôre nadobličiek sa uvoľňuje viac kortizolu, stresového hormónu.
Dlhodobé alebo časté pôsobenie magnetických búrok na tele môže viesť k narušeniu biorytmov, ktoré sú riadené aj hypofýzou. Výsledkom môže byť nielen zhoršenie blahobytu, ale aj vážne problémy so zdravím (napríklad: neurózy, chronický únavový syndróm, hormonálne poruchy).
Na záver chcem povedať, že ľudia, ktorí trávia málo času vonku, trpia zmenami počasia častejšie, a preto aj mierne výkyvy počasia môžu spôsobiť zlý zdravotný stav.
"11 spôsobov, ako sa zbaviť závislosti od počasia"
1. Kalenie
2. Plávanie
3. Chôdza, beh
4. Časté prechádzky na čerstvom vzduchu
5. Zdravé a výživné jedlo
6. Dostatok spánku
7. Korekcia emocionálnej sféry (autogénny tréning, relaxácia, joga, masáž, rozhovor s psychológom)
8. Užívanie vitamínov
9. Jedzte sezónne potraviny
10. Odmietnutie zlé návyky
11. Normalizácia hmotnosti
Tipy na náhle zmeny počasia
- Obmedzte fyzickú aktivitu.
- Vyhnite sa ďalšiemu emocionálnemu aj fyzickému stresu.
- Neprejedajte sa a nezneužívajte soľ.
- Prechádzajte sa vonku aspoň 1 hodinu pred spaním.
- Vezmite trankvilizéry.
- Nezabudnite na vitamíny C a B.
Kontrolujte si krvný tlak a nezabúdajte na lieky, ktoré vám predpísal kardiológ. Neurológ, pneumológ alebo alergológ.
Pri zvýšení krvného tlaku masírujte krčnú a hrudnú chrbticu.
2.1. Štruktúra zemskú atmosféru. Vplyv atmosférického vzduchu na ľudské zdravie
Atmosféra má viacvrstvovú štruktúru. So zemským povrchom susedí troposféra – najhustejšia vrstva vzduchu s veľkosťou od 8 do 18 km v rôznych zemepisných šírkach. Nad troposférou je stratosféra- vrstva vzduchu veľká až 40-60 km, v ktorej vznikajú molekuly ozónu tvoriace ozónovú vrstvu atmosféry. Ešte redšia vrstva vzduchu sa rozprestiera nad stratosférou až do veľkosti 80 km - mezosféra, nasleduje vyššie uvedené termosféra- vrstva atmosféry vysoká až 300 km, teplota v nej dosahuje 1500°C. Za ňou je ionosféra- vrstva ionizovaného vzduchu, ktorej veľkosť je v závislosti od ročného a denného obdobia 500-1000 km. Ešte vyššie sú sekvenčne umiestnené exosféra(do 3000 km), ktorého hustota sa takmer nelíši od hustoty bezvzduchového kozmického priestoru a hornej hranice zemskej atmosféry - magnetosféra(od 3000 do 50000 km), ktorý zahŕňa radiačné pásy.
Vzdušné prostredie - atmosféra - plynný obal Zeme výrazne ovplyvňuje energetické a hydrologické procesy, množstvo a kvalitu slnečného žiarenia. Meteorologickú a mikroklimatickú zložku ovzdušia tvorí teplota vzduchu, jeho vlhkosť a pohyblivosť, neionizujúce slnečné žiarenie a barometrický tlak. Fyzikálne faktory ako zložky životného prostredia a uzavretých priestorov zabezpečujú život a zdravie človeka. Slnečné žiarenie a teplota vzduchu určujú tepelný stav človeka, jeho životné funkcie: rast, vývoj, odolnosť, metabolické procesy, zdravie.
2.2. Fyzikálne faktory atmosféry, ich hygienické vlastnosti a vplyv na organizmus (teplota, vlhkosť, pohyblivosť vzduchu, barometrický tlak, elektrický stav vzduchu, tepelné žiarenie, ionizácia vzduchu)
Medzi fyzikálne parametre vzdušného prostredia patria: teplota, vlhkosť, rýchlosť pohybu (mobilita) vzduchu; Atmosférický tlak; slnečné žiarenie; elektrický stav (výboje blesku, ionizácia vzduchu, elektrické pole atmosféry); rádioaktivita.
Teplota vzduchu. Jednou z podmienok pre realizáciu normálneho priebehu životných procesov je stálosť teploty, pri ktorej porušení je možný vývoj závažných, niekedy nezvratných zmien.
Pri vystavení telu nízke teploty vzduch, dochádza k porušeniu tkanivového trofizmu s ďalším rozvojom neuritídy, myozitídy; zníženie odolnosti tela v dôsledku reflexného faktora, ktorý prispieva k rozvoju patologických stavov infekčnej aj neinfekčnej povahy. Lokálne ochladenie (najmä nôh) môže viesť k prechladnutiu: tonzilitída, akútna respiračná vírusová infekcia, zápal pľúc. Je to spôsobené reflexným poklesom teploty sliznice horných dýchacích ciest (nosohltanu).
Pri dlhšej expozícii vysoká teplota vzduch narušil metabolizmus vody, soli a vitamínov, najmä pri vykonávaní fyzickej práce. Zvýšené potenie vedie k strate tekutín, solí a vitamínov rozpustných vo vode. Pri vysokej teplote vzduchu sa mení činnosť gastrointestinálneho traktu. Vylučovanie chloridových iónov z tela Vysoké číslo voda vedie k inhibícii sekrécie žalúdka a zníženiu baktericídneho účinku žalúdočnej šťavy, čo vytvára priaznivé podmienky pre rozvoj zápalových procesov v gastrointestinálnom trakte. Vplyv vysokej teploty vzduchu negatívne ovplyvňuje aj funkčný stav centrály nervový systém(CNS), čo sa prejavuje oslabením pozornosti, porušením presnosti a koordinácie pohybov, spomalením reakcií. To prispieva k zníženiu kvality práce a zvýšeniu pracovných úrazov.
Najčastejšou komplikáciou je prehriatie alebo tepelná hypertermia (tabuľka 2.1).
Tabuľka 2.1 - Hlavné príznaky prehriatia organizmu
V závažných prípadoch dochádza k prehriatiu vo forme úpalu. Dochádza k rýchlemu zvýšeniu teploty na 41 °C a viac, poklesu krvného tlaku, strate vedomia, zhoršenému zloženiu krvi, kŕčom. Dýchanie sa stáva časté (až 50-60 za minútu), povrchné. V dôsledku porušenia rovnováhy voda-soľ pri vysokých teplotách sa môže vyvinúť kŕčové ochorenie. Pri poskytovaní prvej pomoci je potrebné urobiť opatrenia na ochladenie tela (studená sprcha, kúpeľ a pod.).
Pohodlný tepelný stav prostredia a osoby sa považuje pri teplote vzduchu 17-22 ° C, maximálne prípustné - pri hornej hranici 25 ° C a spodnej hranici 14 ° C; extrémne tolerovateľné - pri 35°C a 10°C; extrémna - pri 40°C a 40-50°C. V druhom prípade bežné zimné oblečenie nedokáže udržať tepelnú rovnováhu tela.
Vlhkosť vzduchu. Vlhkosť vzduchu je daná vyparovaním vody z hladiny oceánov, morí a v menšej miere jazier, riek, vlhkej pôdy a vegetačného krytu.V uzavretých priestoroch je domácnosť (pranie bielizne, varenie a pod.) resp. výrobné faktory, ako aj odparovanie vlhkosti z povrchu pokožky.
Stupeň vlhkosti vzduchu je určený pojmami absolútna, maximálna a relatívna vlhkosť. Pri vykonávaní terénnych štúdií sa zistí absolútna, maximálna, relatívna vlhkosť, deficit saturácie, deficit fyziologickej vlhkosti, rosný bod.
Absolútna vlhkosť sa určuje množstvom vodnej pary v gramoch, ktorá je obsiahnutá v 1 m 3 vzduchu v tento moment(alebo elasticita vodnej pary vo vzduchu v milimetroch ortuťový stĺpec).
Maximálna vlhkosť charakterizované limitným množstvom vodnej pary (v gramoch na 1 m 3 vzduchu), ktoré nasýti vzduch pri danej teplote; môže byť vyjadrený aj v milimetroch ortuti.
relatívna vlhkosť je pomer vyjadrený v percentách absolútna vlhkosť na maximum alebo, inak, percento nasýtenia vzduchu vodnou parou v čase pozorovania. Táto posledná hodnota sa používa hlavne v sanitárnej praxi.
saturačný deficit je rozdiel medzi maximálnou a absolútnou vlhkosťou.
Fyziologický nedostatok vlhkosti - pomer množstva skutočne obsiahnutých vodných pár vo vzduchu k ich maximálnemu množstvu, ktoré môže byť obsiahnuté vo vzduchu pri teplote povrchu ľudského tela a pľúc, t.j. pri 34 a 37 °C. Fyziologický deficit vlhkosti ukazuje, koľko gramov vody dokáže z tela vytiahnuť každý meter kubický vdýchnutého vzduchu.
Rosný bod - teplota, pri ktorej vodná para vo vzduchu nasýti priestor 1 m 3 vzduchu.
Relatívna vlhkosť a nedostatok nasýtenia majú najväčší hygienický význam, pretože určujú stupeň nasýtenia vzduchu vodnou parou a umožňujú posúdiť intenzitu a rýchlosť odparovania potu z povrchu tela pri danej teplote. Čím nižšia je relatívna vlhkosť, tým rýchlejšie bude prebiehať vyparovanie vody, a teda aj intenzívnejší prenos tepla vyparovaním potu.
Optimálna hodnota relatívnej vlhkosti je v rozmedzí 40-60%, prijateľná nižšia - 30%, prijateľná horná - 70%, extrémna nižšia - 10-20% a extrémna horná 80-100%.
Pohyb vzduchu. Hlavným faktorom, ktorý určuje pohyb vzduchu (vietor) je rozdiel tlaku a teploty. Hygienická hodnota pohyblivosti vzduchu je určená vplyvom prestupu tepla. Vplyv mobility vzduchu priamo na človeka vedie k zvýšeniu prenosu tepla z povrchu tela. Pri nízkych teplotách okolia to spôsobuje ochladzovanie tela, pri vysokých teplotách vzduchu zvyšuje prenos tepla konvekciou a vyparovaním, chráni telo pred prehriatím
Atmosférický tlak. Atmosféra, ktorá je vystavená gravitačnej sile, vyvíja tlak na povrch Zeme a na všetky objekty, ktoré sa na ňom nachádzajú. Pri hladine mora pri 15°C je táto hodnota 760 mm Hg. čl. Vzhľadom na to, že vonkajší tlak je úplne vyvážený vnútorným, naše telo prakticky necíti ťažkosť atmosféry. Je možné výrazné zvýšenie a zníženie atmosférického tlaku, čo môže viesť k nepriaznivým zmenám v tele.
Znížený atmosférický tlak prispieva k rozvoju komplexu symptómov u ľudí, známeho ako vysokohorská (horská) choroba. Môže sa vyskytnúť pri stúpaní do výšky a spravidla sa vyskytuje u pilotov a horolezcov pri absencii opatrení (zariadení), ktoré chránia pred vplyvom nízkeho atmosférického tlaku. V pľúcnom tkanive dochádza k výmene krvných plynov a alveolárneho vzduchu. Plyny, ktoré difundujú cez membrány, majú sklon k rovnovážnemu stavu, pohybujú sa z oblasti vysokého tlaku do oblasti nízky tlak.
Výšková choroba vzniká v dôsledku zníženia parciálneho tlaku kyslíka vo vdychovanom vzduchu, čo vedie k hladovaniu tkanív kyslíkom.
Keď parciálny tlak kyslíka klesá, saturácia hemoglobínu kyslíkom klesá, po čom nasleduje prerušenie dodávky kyslíka do buniek. Prvé príznaky nedostatku kyslíka sa zisťujú pri výstupe do výšky 3000 m bez kyslíkového prístroja.
Opatrenia na aklimatizáciu na nedostatok kyslíka zahŕňajú tréning v tlakových komorách, pobyt vo vysokej nadmorskej výške, otužovanie atď. Pozitívny vplyv poskytuje zvýšené množstvo vitamínov C, P, B1, B2, B6, PP, kyseliny listovej.
Zvýšený atmosférický tlak je hlavným výrobným faktorom pri výstavbe podvodných tunelov, metra, potápačských operácií atď. Osoby sú vystavené krátkodobému (okamžitému) vystaveniu vysokému tlaku pri výbuchu bômb, mín, granátov, výstrelov a rakiet. Najčastejšie sa práca v podmienkach vysokého atmosférického tlaku vykonáva v špeciálnych komorách-kesónoch alebo vesmírnych oblekoch. Pri práci v kesónoch sa rozlišujú tri obdobia: kompresia, pobyt v podmienkach vysokého tlaku a dekompresia.
Kompresiu charakterizujú menšie funkčné poruchy: tinitus, kongescia, bolesť v dôsledku mechanického tlaku vzduchu na bubienok. Trénovaní ľudia znášajú túto fázu ľahko, bez nepohodlia.
Pobyt v podmienkach vysokého krvného tlaku je zvyčajne sprevádzaný miernymi funkčnými poruchami: poklesom srdcovej a dychovej frekvencie, poklesom maximálneho a zvýšenia minimálneho krvného tlaku, znížením citlivosti kože a sluchu.
V zóne zvýšeného atmosférického tlaku sú krv a tkanivá tela nasýtené vzdušnými plynmi (saturácia), hlavne dusíkom. Toto nasýtenie pokračuje dovtedy, kým sa parciálny tlak dusíka v okolitom vzduchu nevyrovná s parciálnym tlakom dusíka v tkanivách.
Krv sa sýti najrýchlejšie, tukové tkanivo najpomalšie. Tukové tkanivo je zároveň nasýtené dusíkom 5-krát viac ako krv alebo iné tkanivá. Celkové množstvo dusíka rozpusteného v tele pri zvýšenom atmosférickom tlaku môže dosiahnuť 4-6 litrov oproti 1 litru dusíka rozpusteného pri normálnom tlaku.
Počas obdobia dekompresie sa v tele pozoruje opačný proces - odstránenie plynov z tkanív (desaturácia). Pri správne organizovanej dekompresii sa cez pľúca uvoľňuje rozpustený dusík vo forme plynu (150 ml dusíka za 1 minútu). Pri rýchlej dekompresii sa však dusík nestihne uvoľniť a zostáva v krvi a tkanivách vo forme bubliniek, pričom najväčšie množstvo sa ich hromadí v nervovom tkanive a podkoží. Odtiaľ a z iných orgánov sa dusík dostáva do krvného obehu a spôsobuje plynovú embóliu (kesónová choroba). Nebezpečenstvo plynovej embólie nastáva, keď je parciálny tlak dusíka v tkanivách viac ako 2-krát vyšší ako parciálny tlak dusíka v alveolárnom vzduchu. charakteristický znak tohto ochorenia sú ťahavé bolesti kĺbov a svalov. Pri embólii krvných ciev centrálneho nervového systému sa pozorujú závraty, bolesti hlavy, chôdza, reč a kŕče. V ťažkých prípadoch dochádza k parézam končatín, poruche močenia, postihnuté sú pľúca, srdce, oči atď. Aby sa predišlo možnému rozvoju dekompresnej choroby, je dôležité správna organizácia dekompresiu a dodržiavanie prevádzkového režimu.
Barometrický tlak pre Bielorusko je stanovený na 740-745 mm Hg. čl. Denné výkyvy atmosférického tlaku 3-5 mm Hg. čl. nemajú výrazný vplyv na organizmus zdravého človeka. S poklesom funkčnosti tela sa zvyšuje citlivosť na zmeny barometrického tlaku.
Elektrický stav vzduchu. Pod pojmom „atmosférická elektrina“ sa zvyčajne rozumie celý komplex javov vrátane ionizácie vzduchu, elektrických a magnetických polí atmosféry.
Ionizácia vzduchu. Fyzikálna podstata ionizácie vzduchu spočíva v pôsobení rôznych ionizujúcich faktorov na molekuly vzduchu: rádioaktívne prvky, kozmické, UV žiarenie, elektrické, výboje blesku, baloelektrický efekt, použitie ionizátorov vzduchu.
Ionizáciou vzduchu sa rozumie rozpad molekúl a atómov za vzniku vzdušných iónov. Výsledkom je, že elektrón je oddelený od molekuly a stáva sa kladne nabitý a uvoľnený voľný elektrón, ktorý sa pripojí k jednej z neutrálnych molekúl, mu dáva záporný náboj. Preto v atmosfére vzniká pár opačne nabitých častíc – záporné a kladné ióny.
Molekulové komplexy (10-15 molekúl) s jedným elementárnym nábojom sa nazývajú normálne alebo ľahké ióny. Majú veľkosť 10-8 cm a majú pomerne vysokú pohyblivosť. Ľahké ióny sa zrážajú s väčšími časticami neustále prítomnými v atmosfére a usadzujú sa na nich a dodávajú im svoj náboj. Objavujú sa sekundárne ióny, vrátane stredných (10-6 cm) a ťažkých (10-5 cm) vzduchových iónov.
Iónové zloženie vzduchu je dôležitým hygienickým ukazovateľom. Vystavenie človeka svetlým negatívnym vzdušným iónom je priaznivý biologický faktor. Naopak, príliš vysoké koncentrácie kladných iónov, najmä ťažkých, poukazujú na nízku hygienickú kvalitu ovzdušia.
Pomer počtu ťažkých iónov k počtu ľahkých iónov určuje ionizačný režim vzduchu. Na charakterizáciu ionizácie vzduchu sa používa koeficient unipolarity (q), ktorý ukazuje pomer počtu kladných iónov k počtu záporných. Čím viac je vzduch znečistený, tým je tento koeficient vyšší.
Množstvo ľahkých iónov závisí od geografických, geologických podmienok, počasia, úrovne rádioaktivity prostredia a znečistenia ovzdušia. So zvyšujúcou sa vlhkosťou vzduchu sa zvyšuje počet ťažkých iónov v dôsledku rekombinácie iónov s kvapkami vlhkosti. Zníženie atmosférického tlaku podporuje uvoľňovanie rádia z pôdy, čo vedie k zvýšeniu množstva ľahkých iónov. Ionizujúci účinok striekanej vody sa prejavuje zvýšenou ionizáciou vzduchu, ktorá je viditeľná najmä v blízkosti fontán, pozdĺž brehov búrlivé rieky, pri nádržiach.
Elektrické pole. Zem ako celok má vlastnosti záporne nabitého vodiča a atmosféra - kladne nabitá. V dôsledku toho sa ióny oboch znakov pohybujú a vzniká vertikálny elektrický prúd. So zvýšením atmosférického tlaku, znížením priehľadnosti vzduchu a tvorbou hmly sa elektrické pole môže zvýšiť 2-5 krát. Prirodzene, takéto veľké zmeny môžu mať negatívny vplyv na pohodu chorých, oslabených ľudí.
Magnetické pole. Rýchla zmena magnetického poľa (magnetické poruchy a búrky) vzniká v dôsledku zvýšenia prílevu nabitých častíc z povrchu Slnka v období zvýšenej aktivity. Zistilo sa, že tieto zmeny môžu ovplyvniť funkčný stav CNS, čo spôsobí zvýšenie procesov inhibície. Počas obdobia magnetických búrok sa frekvencia exacerbácií neuropsychiatrických ochorení prudko zvyšuje.
Slnečné žiarenie je najdôležitejším faktorom pre existenciu života na Zemi. Z fyzikálneho hľadiska je slnečná energia prúd elektromagnetického žiarenia s rôznymi vlnovými dĺžkami. Spektrálne zloženie slnečného žiarenia sa mení v širokom rozmedzí od dlhých až po ultrakrátke vlny. Z hygienického hľadiska je zaujímavá najmä optická časť slnečného spektra, ktorá je rozdelená do troch rozsahov: infračervené lúče s vlnovou dĺžkou 28 000 až 760 nm, viditeľná časť spektra - od 760 do 400 nm a UV časť - od 400 do 10 nm.
Zistilo sa, že slnečné žiarenie má silný biologický účinok: stimuluje fyziologické procesy v tele, mení metabolizmus, zlepšuje pohodu človeka a zvyšuje jeho pracovnú kapacitu.
Rádioaktivita vzduchu. Prirodzená rádioaktivita atmosféry závisí od prítomnosti plynov, ako je radón, aktinón a thorón, ktoré sú produktom rozpadu rádia, aktínia a tória. Vzduch obsahuje uhlík-14, argón-41, fluór-18, síru-32 a množstvo ďalších izotopov vytvorených v dôsledku bombardovania atómov dusíka, vodíka a kyslíka prúdmi častíc kozmického žiarenia.
Umelá rádioaktívna kontaminácia biosféry je spôsobená skúškami atómových zbraní, haváriami v jadrovej elektrárni a rozšíreným využívaním zdrojov ionizujúceho žiarenia v priemysle, poľnohospodárstve, medicíne a iných odvetviach vedy a techniky.
Atmosférický tlak sa vzťahuje na tlak atmosférického vzduchu na povrch Zeme a objekty na ňom umiestnené. Stupeň tlaku zodpovedá hmotnosti atmosférického vzduchu so základňou určitej plochy a konfigurácie.
Základnou jednotkou na meranie atmosférického tlaku v sústave SI je Pascal (Pa). Okrem pascalov sa používajú aj iné merné jednotky:
- Bar (1 Ba = 100 000 Pa);
- milimeter ortuti (1 mm Hg = 133,3 Pa);
- kilogram sily na štvorcový centimeter (1 kgf / cm 2 \u003d 98066 Pa);
- technická atmosféra (1 at = 98066 Pa).
Vyššie uvedené jednotky merania sa používajú na technické účely, s výnimkou milimetrov ortuti, ktoré sa používajú na predpovede počasia.
Barometer je hlavným prístrojom na meranie atmosférického tlaku. Zariadenia sú rozdelené do dvoch typov - kvapalné a mechanické. Konštrukcia prvého je založená na banke naplnenej ortuťou a ponorenej otvoreným koncom do nádoby s vodou. Voda v nádobe prenáša tlak stĺpca atmosférického vzduchu na ortuť. Jeho výška funguje ako indikátor tlaku.
Mechanické barometre sú kompaktnejšie. Princíp ich činnosti spočíva v deformácii kovovej platne pod vplyvom atmosférického tlaku. Deformovateľná doska tlačí na pružinu a tá zase uvádza do pohybu šípku zariadenia.
Vplyv atmosférického tlaku na počasie
Atmosférický tlak a jeho vplyv na stav počasia sa mení v závislosti od miesta a času. Mení sa v závislosti od nadmorskej výšky. Okrem toho dochádza k dynamickým zmenám spojeným s pohybom oblastí vysokého tlaku (anticyklóny) a nízkeho tlaku (cyklóny).
Zmeny počasia spojené s atmosférickým tlakom nastávajú v dôsledku pohybu vzdušných hmôt medzi oblasťami rôzneho tlaku. Pohyb vzdušných hmôt tvorí vietor, ktorého rýchlosť závisí od rozdielu tlaku v miestnych oblastiach, ich mierky a vzájomnej vzdialenosti. Okrem toho pohyb vzdušných hmôt vedie k zmene teploty.
Štandardný atmosférický tlak je 101325 Pa, 760 mm Hg. čl. alebo 1,01325 bar. Človek však ľahko znesie široký rozsah tlaku. Napríklad v meste Mexico City, hlavnom meste Mexika s takmer 9 miliónmi obyvateľov, priemer atmosférický tlak je 570 mm Hg. čl.
Takto je presne určená hodnota štandardného tlaku. Pohodlný tlak má značný rozsah. Táto hodnota je dosť individuálna a úplne závisí od podmienok, v ktorých sa konkrétny človek narodil a žil. Náhly pohyb z oblasti s relatívne vysokým tlakom do oblasti s nižším tlakom teda môže ovplyvniť prácu obehový systém. Avšak pri dlhšej aklimatizácii Negatívny vplyv príde nazmar.
Vysoký a nízky atmosférický tlak
V oblastiach vysokého tlaku je počasie pokojné, obloha bez mráčika a mierny vietor. Vysoký atmosférický tlak v lete vedie k horúčavám a suchám. V oblastiach nízkeho tlaku vzduchu je prevažne zamračené počasie s vetrom a zrážkami. Vďaka takýmto zónam nastáva v lete chladné zamračené počasie s dažďom a v zime snehové zrážky. Vysoký tlakový rozdiel v oboch oblastiach je jedným z faktorov vedúcich k vzniku hurikánov a búrkových vetrov.
ATMOSFÉRA ZEME(grécka atmosferická para + sphaira guľa) - plynný obal obklopujúci Zem. Hmotnosť atmosféry je asi 5,15·10 15 Biologický význam atmosféry je obrovský. V atmosfére dochádza k masovo-energetickej výmene medzi živými a neživej prírode medzi flórou a faunou. Atmosférický dusík je asimilovaný mikroorganizmami; rastliny vplyvom energie slnka syntetizujú organické látky z oxidu uhličitého a vody a uvoľňujú kyslík. Prítomnosť atmosféry zabezpečuje zachovanie vody na Zemi, ktorá je tiež dôležitou podmienkou existencie živých organizmov.
Štúdie uskutočnené pomocou vysokohorských geofyzikálnych rakiet, umelých zemských satelitov a medziplanetárnych automatických staníc preukázali, že zemská atmosféra siaha tisíce kilometrov. Hranice atmosféry sú nestabilné, ovplyvňuje ich gravitačné pole Mesiaca a tlak prúdenia slnečné lúče. Nad rovníkom v oblasti zemského tieňa dosahuje atmosféra výšky okolo 10 000 km a nad pólmi sú jej hranice 3 000 km od zemského povrchu. Hlavná hmotnosť atmosféry (80 – 90 %) sa nachádza v nadmorských výškach do 12 – 16 km, čo sa vysvetľuje exponenciálnym (nelineárnym) charakterom poklesu hustoty (zriedkavosťou) jej atmosféry. plynné prostredie ako sa zvyšuje nadmorská výška.
Existencia väčšiny živých organizmov v vivo je to možné v ešte užších hraniciach atmosféry, do 7-8 km, kde dochádza ku kombinácii takých atmosférických faktorov, akými sú zloženie plynu, teplota, tlak, vlhkosť, ktoré sú nevyhnutné pre aktívny priebeh biologických procesov. Hygienický význam má aj pohyb a ionizácia vzduchu, atmosférické zrážky a elektrický stav atmosféry.
Zloženie plynu
Atmosféra je fyzikálna zmes plynov (tab. 1), najmä dusíka a kyslíka (78,08 a 20,95 obj. %). Pomer atmosférických plynov je takmer rovnaký až do nadmorských výšok 80-100 km. Stálosť hlavnej časti plynového zloženia atmosféry je spôsobená relatívnou rovnováhou procesov výmeny plynov medzi živou a neživou prírodou a nepretržitým miešaním vzdušných hmôt v horizontálnom a vertikálnom smere.
Tabuľka 1. CHARAKTERISTIKY CHEMICKÉHO ZLOŽENIA SUCHÉHO ATMOSFÉRICKÉHO VZDUCHU PRI POVRCHU ZEME
|
Zloženie plynu |
Objemová koncentrácia, % |
|
Kyslík |
|
|
Oxid uhličitý |
|
|
Oxid dusný |
|
|
Oxid siričitý |
0 až 0,0001 |
|
0 až 0,000007 v lete, 0 až 0,000002 v zime |
|
|
oxid dusičitý |
0 až 0,000002 |
|
Oxid uhoľnatý |
|
Vo výškach nad 100 km sa mení percento jednotlivých plynov vplyvom ich difúzneho zvrstvenia vplyvom gravitácie a teploty. Okrem toho pri pôsobení krátkovlnnej časti ultrafialového a röntgenového žiarenia vo výške 100 km alebo viac sa molekuly kyslíka, dusíka a oxidu uhličitého disociujú na atómy. Vo vysokých nadmorských výškach sú tieto plyny vo forme vysoko ionizovaných atómov.
Obsah oxidu uhličitého v atmosfére rôznych oblastí Zeme je menej konštantný, čo je čiastočne spôsobené nerovnomerným rozložením veľkých priemyselných podnikov, ktoré znečisťujú ovzdušie, ako aj nerovnomerným rozložením vegetácie a vodných nádrží, ktoré absorbujú oxid uhličitý. Na zemi. Tiež premenlivé v atmosfére a obsahu aerosólov(pozri) - častice vo vzduchu s veľkosťou od niekoľkých milimikrónov do niekoľkých desiatok mikrónov - vznikajú v dôsledku sopečných erupcií, silných umelých výbuchov, znečistenia priemyselnými podnikmi. Koncentrácia aerosólov rýchlo klesá s nadmorskou výškou.
Najnestabilnejšou a najdôležitejšou z premenlivých zložiek atmosféry je vodná para, ktorej koncentrácia na zemskom povrchu sa môže pohybovať od 3 % (v trópoch) do 2 × 10 -10 % (v Antarktíde). Čím vyššia je teplota vzduchu, tým viac vlhkosti, ceteris paribus, môže byť v atmosfére a naopak. Väčšina vodnej pary sa koncentruje v atmosfére až do nadmorských výšok 8-10 km. Obsah vodnej pary v atmosfére závisí od kombinovaného vplyvu procesov vyparovania, kondenzácie a horizontálneho transportu. Vo vysokých nadmorských výškach je v dôsledku poklesu teploty a kondenzácie pár vzduch prakticky suchý.
Atmosféra Zeme okrem molekulárneho a atómového kyslíka obsahuje v malom množstve a ozón(pozri), ktorých koncentrácia je veľmi variabilná a mení sa v závislosti od výšky a ročného obdobia. Väčšina ozónu je obsiahnutá v oblasti pólov koncom polárnej noci vo výške 15-30 km s prudkým poklesom hore a dole. Ozón vzniká ako výsledok fotochemického pôsobenia ultrafialového slnečného žiarenia na kyslík, hlavne vo výškach 20-50 km. V tomto prípade sa dvojatómové molekuly kyslíka čiastočne rozkladajú na atómy a spojením nerozložených molekúl vytvárajú triatómové molekuly ozónu (polymérna, alotropná forma kyslíka).
Prítomnosť skupiny takzvaných inertných plynov (hélium, neón, argón, kryptón, xenón) v atmosfére je spojená s nepretržitým tokom prirodzených procesov rádioaktívneho rozpadu.
Biologický význam plynov atmosféra je veľmi veľká. Pre väčšinu mnohobunkových organizmov je určitý obsah molekulárneho kyslíka v plyne resp vodné prostredie je nevyhnutným faktorom ich existencie, ktorý spôsobuje uvoľňovanie energie pri dýchaní z organických látok vznikajúcich spočiatku pri fotosyntéze. Nie je náhoda, že horné hranice biosféry (časť povrchu glóbus a spodná časť atmosféry, kde existuje život) sú určené prítomnosťou dostatočného množstva kyslíka. V procese evolúcie sa organizmy prispôsobili určitej hladine kyslíka v atmosfére; zmena obsahu kyslíka v smere znižovania alebo zvyšovania má nepriaznivý vplyv (viď. výšková choroba , Hyperoxia , hypoxia).
Ozónovo-alotropná forma kyslíka má tiež výrazný biologický účinok. Pri koncentráciách nepresahujúcich 0,0001 mg / l, čo je typické pre letoviská a morské pobrežia, má ozón liečivý účinok - stimuluje dýchanie a kardiovaskulárnu činnosť, zlepšuje spánok. So zvýšením koncentrácie ozónu sa prejavuje jeho toxický účinok: podráždenie očí, nekrotický zápal slizníc dýchacích ciest, exacerbácia pľúcnych ochorení, autonómne neurózy. V kombinácii s hemoglobínom tvorí ozón methemoglobín, čo vedie k narušeniu dýchacej funkcie krvi; sťažuje sa prenos kyslíka z pľúc do tkanív, rozvíjajú sa javy udusenia. Atómový kyslík má podobný nepriaznivý vplyv na telo. Ozón zohráva významnú úlohu pri vytváraní tepelných režimov rôznych vrstiev atmosféry vďaka mimoriadne silnej absorpcii slnečného a zemského žiarenia. Ozón najintenzívnejšie pohlcuje ultrafialové a infračervené lúče. Slnečné lúče s vlnovou dĺžkou menšou ako 300 nm sú takmer úplne absorbované atmosférickým ozónom. Zem teda obklopuje akási „ozónová clona“, ktorá mnohé organizmy chráni pred škodlivými účinkami ultrafialového žiarenia zo slnka.Dusík v atmosférickom vzduchu má veľký biologický význam predovšetkým ako zdroj tzv. fixovaný dusík - zdroj rastlinnej (a v konečnom dôsledku živočíšnej) potravy. Fyziologický význam dusíka je určený jeho účasťou na vytváraní úrovne atmosférického tlaku potrebnej pre životné procesy. Za určitých podmienok tlakových zmien hrá dusík hlavnú úlohu pri vzniku celého radu porúch v tele (viď. dekompresná choroba). Predpoklady, že dusík oslabuje toxický účinok kyslíka na organizmus a je absorbovaný z atmosféry nielen mikroorganizmami, ale aj vyššími živočíchmi, sú kontroverzné.
Inertné plyny atmosféry (xenón, kryptón, argón, neón, hélium) pri parciálnom tlaku, ktorý vytvárajú za normálnych podmienok, možno klasifikovať ako biologicky indiferentné plyny. Pri výraznom zvýšení parciálneho tlaku majú tieto plyny narkotický účinok.
Prítomnosť oxidu uhličitého v atmosfére zabezpečuje akumuláciu slnečnej energie v biosfére v dôsledku fotosyntézy zložitých zlúčenín uhlíka, ktoré v priebehu života neustále vznikajú, menia sa a rozkladajú. Tento dynamický systém je udržiavaný v dôsledku činnosti rias a suchozemské rastliny ktoré zachytávajú energiu slnečného svetla a využívajú ju na transformáciu oxid uhličitý(pozri) a vody na rôzne organické zlúčeniny s uvoľňovaním kyslíka. Rozšírenie biosféry smerom nahor je čiastočne obmedzené skutočnosťou, že vo výškach nad 6-7 km nemôžu rastliny obsahujúce chlorofyl žiť kvôli nízkemu parciálnemu tlaku oxidu uhličitého. Oxid uhličitý je veľmi aktívny aj z fyziologického hľadiska, pretože hrá dôležitú úlohu pri regulácii metabolických procesov, činnosti centrálneho nervového systému, dýchania, krvného obehu a kyslíkového režimu organizmu. Táto regulácia je však sprostredkovaná vplyvom oxidu uhličitého, ktorý produkuje samotné telo, a nie z atmosféry. V tkanivách a krvi zvierat a ľudí je parciálny tlak oxidu uhličitého približne 200-krát vyšší ako jeho tlak v atmosfére. A len s výrazným zvýšením obsahu oxidu uhličitého v atmosfére (viac ako 0,6 - 1%) dochádza v tele k porušeniam, ktoré sa označujú pojmom hyperkapnia(cm). Úplná eliminácia oxidu uhličitého z vdychovaného vzduchu nemôže mať priamy nepriaznivý vplyv na ľudský a zvierací organizmus.
Oxid uhličitý zohráva úlohu pri pohlcovaní dlhovlnného žiarenia a udržiavaní „skleníkového efektu“, ktorý zvyšuje teplotu v blízkosti zemského povrchu. Skúma sa aj problém vplyvu na tepelné a iné režimy atmosféry oxidu uhličitého, ktorý sa v obrovských množstvách dostáva do ovzdušia ako odpadový produkt priemyslu.
Atmosférická vodná para (vlhkosť vzduchu) tiež ovplyvňuje ľudský organizmus, najmä výmenu tepla s okolím.
V dôsledku kondenzácie vodnej pary v atmosfére sa tvoria mraky a padajú zrážky (dážď, krúpy, sneh). Vodná para, rozptyľujúca slnečné žiarenie, sa podieľa na vytváraní tepelného režimu Zeme a spodných vrstiev atmosféry, na tvorbe meteorologických podmienok.
Atmosférický tlak
Atmosférický tlak (barometrický) je tlak vyvíjaný atmosférou pod vplyvom gravitácie na povrch Zeme. Hodnota tohto tlaku v každom bode atmosféry sa rovná hmotnosti nadložného stĺpca vzduchu s jednotkovou základňou, siahajúceho nad miesto merania až k hraniciam atmosféry. Zmerajte atmosférický tlak barometer(pozri) a vyjadrené v milibaroch, v newtonoch per meter štvorcový alebo výška ortuťového stĺpca v barometri v milimetroch znížená na 0° a normálna hodnota gravitačného zrýchlenia. V tabuľke. 2 sú uvedené najčastejšie používané jednotky atmosférického tlaku.
K zmene tlaku dochádza v dôsledku nerovnomerného zahrievania vzdušných hmôt nachádzajúcich sa nad zemou a vodou v rôznych zemepisných šírkach. So stúpajúcou teplotou klesá hustota vzduchu a tlak, ktorý vytvára. Obrovská akumulácia rýchlo sa pohybujúceho vzduchu so zníženým tlakom (s poklesom tlaku z periférie do stredu víru) sa nazýva cyklón, so zvýšeným tlakom (so zvýšením tlaku smerom k stredu víru) - anticyklóna. Pre predpoveď počasia sú dôležité neperiodické zmeny atmosférického tlaku, ktoré sa vyskytujú v pohybujúcich sa obrovských masách a sú spojené so vznikom, rozvojom a deštrukciou anticyklón a cyklón. Obzvlášť veľké zmeny atmosférického tlaku sú spojené s rýchlym pohybom tropických cyklónov. Súčasne sa atmosférický tlak môže meniť o 30-40 mbar za deň.
Pokles atmosférického tlaku v milibaroch na vzdialenosť 100 km sa nazýva horizontálny barometrický gradient. Horizontálny barometrický gradient je zvyčajne 1–3 mbar, ale v tropických cyklónoch niekedy stúpa na desiatky milibarov na 100 km.
So stúpajúcou nadmorskou výškou klesá atmosférický tlak v logaritmickom vzťahu: najskôr veľmi prudko a potom čoraz menej citeľne (obr. 1). Preto je krivka barometrického tlaku exponenciálna.
Pokles tlaku na jednotku vertikálnej vzdialenosti sa nazýva vertikálny barometrický gradient. Často používajú jeho recipročný - barometrický krok.
Keďže barometrický tlak je súčtom parciálnych tlakov plynov, ktoré tvoria vzduch, je zrejmé, že so stúpaním do výšky spolu s poklesom celkového tlaku v atmosfére sa parciálny tlak plynov, ktoré tvoria vo vzduchu tiež klesá. Hodnota parciálneho tlaku akéhokoľvek plynu v atmosfére sa vypočíta podľa vzorca
kde P x je parciálny tlak plynu, Pz je atmosférický tlak vo výške Z, X % je percento plynu, ktorého parciálny tlak sa má určiť.
Ryža. 1. Zmena barometrického tlaku v závislosti od nadmorskej výšky.
Ryža. 2. Zmena parciálneho tlaku kyslíka v alveolárnom vzduchu a saturácia arteriálnej krvi kyslík v závislosti od zmeny nadmorskej výšky pri dýchaní vzduchu a kyslíka. Kyslíkové dýchanie začína z výšky 8,5 km (experiment v tlakovej komore).
Ryža. 3. Porovnávacie krivky priemerných hodnôt aktívneho vedomia u človeka v minútach v rôznych výškach po rýchlom vzostupe pri dýchaní vzduchu (I) a kyslíka (II). Vo výškach nad 15 km je aktívne vedomie rovnako narušené pri dýchaní kyslíka a vzduchu. Vo výškach do 15 km kyslíkové dýchanie výrazne predlžuje dobu aktívneho vedomia (experiment v tlakovej komore).
Keďže percentuálne zloženie atmosférických plynov je relatívne konštantné, na určenie parciálneho tlaku akéhokoľvek plynu je potrebné poznať iba celkový barometrický tlak v danej výške (obr. 1 a tabuľka 3).
Tabuľka 3. TABUĽKA ŠTANDARDNEJ ATMOSFÉRY (GOST 4401-64) 1
|
Geometrická výška (m) |
Teplota |
barometrický tlak |
Parciálny tlak kyslíka (mmHg) |
|||
|
mmHg čl. |
||||||
1 Uvedené v skrátenej forme a doplnené stĺpcom „Parciálny tlak kyslíka“.
Pri určovaní parciálneho tlaku plynu vo vlhkom vzduchu je potrebné od barometrického tlaku odpočítať tlak (elasticitu) nasýtených pár.
Vzorec na určenie parciálneho tlaku plynu vo vlhkom vzduchu sa bude mierne líšiť od vzorca pre suchý vzduch:
kde pH 2 O je elasticita vodnej pary. Pri t° 37° je elasticita nasýtenej vodnej pary 47 mm Hg. čl. Táto hodnota sa používa pri výpočte parciálnych tlakov plynov v alveolárnom vzduchu v prízemných a vysokohorských podmienkach.
Vplyv na organizmus zvýšenej a znížený tlak. Zmeny barometrického tlaku smerom nahor alebo nadol majú rôzne účinky na organizmus zvierat a ľudí. Vplyv zvýšeného tlaku je spojený s mechanickým a prenikavým fyzikálnym a chemickým pôsobením plynného média (tzv. kompresné a penetračné účinky).
Účinok kompresie sa prejavuje: všeobecnou objemovou kompresiou v dôsledku rovnomerného nárastu síl mechanického tlaku na orgány a tkanivá; mechanonarkóza v dôsledku rovnomernej objemovej kompresie pri veľmi vysokom barometrickom tlaku; lokálny nerovnomerný tlak na tkanivá, ktoré obmedzujú dutiny obsahujúce plyn v prípade prerušeného spojenia medzi vonkajším vzduchom a vzduchom v dutine, napríklad stredné ucho, pomocné dutiny nosa (pozri obr. barotrauma); zvýšenie hustoty plynov vo vonkajšom dýchacom systéme, čo spôsobuje zvýšenie odporu voči respiračným pohybom, najmä pri nútenom dýchaní (cvičenie, hyperkapnia).
Penetračný účinok môže viesť k toxickému účinku kyslíka a indiferentných plynov, ktorých zvýšenie obsahu v krvi a tkanivách spôsobuje narkotickú reakciu, prvé známky rezu pri použití zmesi dusík-kyslík sa u ľudí vyskytujú pri tlak 4-8 atm. Zvýšenie parciálneho tlaku kyslíka spočiatku znižuje úroveň fungovania kardiovaskulárneho a dýchacieho systému v dôsledku vypnutia regulačného účinku fyziologickej hypoxémie. Pri zvýšení parciálneho tlaku kyslíka v pľúcach nad 0,8-1 ata sa prejavuje jeho toxický účinok (poškodenie pľúcneho tkaniva, kŕče, kolaps).
Penetračné a kompresné účinky zvýšeného tlaku plynného prostredia sa využívajú v klinickej medicíne pri liečbe rôznych ochorení s celkovým aj lokálnym zhoršením zásobovania kyslíkom (viď. baroterapia , kyslíková terapia).
Zníženie tlaku má na telo ešte výraznejší účinok. V extrémne riedkej atmosfére je hlavným patogenetickým faktorom vedúcim k strate vedomia v priebehu niekoľkých sekúnd a k smrti v priebehu 4-5 minút zníženie parciálneho tlaku kyslíka vo vdychovanom vzduchu a potom v alveolárnom vzduchu, krvi a tkanív (obr. 2 a 3). Stredná hypoxia spôsobuje rozvoj adaptačných reakcií dýchacieho systému a hemodynamiky, zameraných na udržanie zásobovania kyslíkom predovšetkým životne dôležitých orgánov (mozog, srdce). Pri výraznom nedostatku kyslíka sú inhibované oxidačné procesy (v dôsledku respiračných enzýmov) a narušené aeróbne procesy výroby energie v mitochondriách. To vedie najskôr k poruche funkcií životne dôležitých orgánov a následne k nezvratnému štrukturálnemu poškodeniu a smrti organizmu. O rozvoji adaptačných a patologických reakcií, zmenách funkčného stavu organizmu a výkonnosti človeka s poklesom atmosférického tlaku rozhoduje miera a rýchlosť poklesu parciálneho tlaku kyslíka vo vdychovanom vzduchu, dĺžka pobytu pri nadmorská výška, intenzita vykonávanej práce, počiatočný stav tela (viď. výšková choroba).
Pokles tlaku vo výškach (aj pri vylúčení nedostatku kyslíka) spôsobuje vážne poruchy v organizme, spojené pojmom „dekompresné poruchy“, medzi ktoré patrí: vysokohorská plynatosť, barotitída a barosinusitída, vysokohorská dekompresná choroba a emfyzém tkaniva vo vysokej nadmorskej výške.
Výšková plynatosť vzniká v dôsledku expanzie plynov v gastrointestinálnom trakte s poklesom barometrického tlaku na brušnú stenu pri stúpaní do nadmorských výšok 7-12 km a viac. Určitý význam má uvoľňovanie plynov rozpustených v črevnom obsahu.
Expanzia plynov vedie k natiahnutiu žalúdka a čriev, zdvihnutiu bránice, zmene polohy srdca, dráždeniu receptorového aparátu týchto orgánov a vzniku patologických reflexov, ktoré narúšajú dýchanie a krvný obeh. Často sú v bruchu ostré bolesti. Podobné javy sa niekedy vyskytujú aj u potápačov pri výstupe z hĺbky na hladinu.
Mechanizmus vzniku barotitídy a barosinusitídy, prejavujúcich sa pocitom upchatia, respektíve bolesti v strednom uchu alebo pomocných dutinách nosa, je podobný ako pri vzniku vysokohorskej plynatosti.
Pokles tlaku okrem expanzie plynov obsiahnutých v telesných dutinách spôsobuje aj uvoľňovanie plynov z kvapalín a tkanív, v ktorých boli pod tlakom rozpustené na hladine mora alebo v hĺbke, a tvorbu plynových bublín v tele. .
Tento proces uvoľňovania rozpustených plynov (predovšetkým dusíka) spôsobuje vývoj dekompresná choroba(cm).
Ryža. 4. Závislosť bodu varu vody od nadmorskej výšky a barometrického tlaku. Čísla tlaku sú umiestnené pod príslušnými číslami nadmorskej výšky.
S poklesom atmosférického tlaku klesá bod varu kvapalín (obr. 4). Vo výške viac ako 19 km, kde je barometrický tlak rovný (alebo menší) elasticite nasýtených pár pri telesnej teplote (37 °), môže dôjsť k „varu“ intersticiálnej a medzibunkovej tekutiny tela, čo má za následok vo veľkých žilách, v dutine pohrudnice, žalúdka, osrdcovníka , vo voľnom tukovom tkanive, to znamená v oblastiach s nízkym hydrostatickým a intersticiálnym tlakom, sa tvoria bubliny vodnej pary, vzniká emfyzém tkaniva vo vysokej nadmorskej výške. Nadmorská výška "varu" neovplyvňuje bunkové štruktúry, je lokalizovaná iba v medzibunkovej tekutine a krvi.
Masívne parné bubliny môžu zablokovať prácu srdca a krvného obehu a narušiť fungovanie životne dôležitých systémov a orgánov. Ide o závažnú komplikáciu akút hladovanie kyslíkom rozvíjajúce sa vo vysokých nadmorských výškach. Prevenciu emfyzému tkaniva vo vysokej nadmorskej výške je možné dosiahnuť vytvorením vonkajšieho protitlaku na telo pomocou vysokohorského zariadenia.
Samotný proces znižovania barometrického tlaku (dekompresia) pri určitých parametroch sa môže stať škodlivým faktorom. V závislosti od rýchlosti sa dekompresia delí na hladkú (pomalú) a výbušnú. Ten prebieha za menej ako 1 sekundu a je sprevádzaný silným treskom (ako pri výstrele), tvorbou hmly (kondenzácia vodnej pary v dôsledku ochladzovania expandujúceho vzduchu). K explozívnej dekompresii zvyčajne dochádza vo výškach, keď sa rozbije zasklenie pretlakového kokpitu alebo pretlakového obleku.
Pri explozívnej dekompresii ako prvé trpia pľúca. Rýchly nárast intrapulmonálneho nadmerného tlaku (viac ako 80 mm Hg) vedie k výraznému natiahnutiu pľúcneho tkaniva, čo môže spôsobiť prasknutie pľúc (s ich 2,3-násobným rozšírením). Výbušná dekompresia môže tiež spôsobiť poškodenie gastrointestinálneho traktu. Veľkosť pretlaku, ktorý vzniká v pľúcach, bude do značnej miery závisieť od rýchlosti odtoku vzduchu z nich počas dekompresie a od objemu vzduchu v pľúcach. Zvlášť nebezpečné je, ak sa horné dýchacie cesty v čase dekompresie ukážu ako uzavreté (pri prehĺtaní, zadržiavaní dychu) alebo sa dekompresia zhoduje s fázou hlbokého nádychu, keď sú pľúca naplnené veľkým množstvom vzduchu.
Atmosférická teplota
Teplota atmosféry spočiatku s rastúcou výškou klesá (v priemere od 15° pri zemi na -56,5° vo výške 11-18 km). Vertikálny teplotný gradient v tejto zóne atmosféry je asi 0,6° na každých 100 m; mení sa v priebehu dňa a roka (tabuľka 4).
Tabuľka 4. ZMENY VO VERTIKÁLNOM TEPLOTNOM GRADIENTE NA STREDNOM PÁSKU ÚZEMIA ZSSR
Ryža. 5. Zmena teploty atmosféry v rôznych výškach. Hranice gúľ sú označené bodkovanou čiarou.
Vo výškach 11 - 25 km sa teplota stáva konštantnou a dosahuje -56,5 °; potom začne teplota stúpať, vo výške 40 km dosahuje 30–40° a vo výške 50–60 km 70° (obr. 5), čo súvisí s intenzívnou absorpciou slnečného žiarenia ozónom. Od výšky 60-80 km teplota vzduchu opäť mierne klesá (do 60°C), potom postupne stúpa a dosahuje 270°C vo výške 120 km, 800°C vo výške 220 km, 1500 °C vo výške 300 km, a
na hranici s vesmírom - viac ako 3000 °. Treba si uvedomiť, že vzhľadom na vysokú riedkosť a nízku hustotu plynov v týchto výškach je ich tepelná kapacita a schopnosť ohrievať chladnejšie telesá veľmi malá. Za týchto podmienok dochádza k prenosu tepla z jedného telesa do druhého iba sálaním. Všetky uvažované zmeny teploty v atmosfére sú spojené s absorpciou vzdušných hmôt tepelnej energie Slnka - priamej a odrazenej.
V spodnej časti atmosféry pri povrchu Zeme je rozloženie teplôt závislé od prílevu slnečného žiarenia, a preto má prevažne zemepisný charakter, to znamená, že čiary rovnakej teploty - izotermy - sú rovnobežné so zemepisnými šírkami. Keďže sa atmosféra v spodných vrstvách ohrieva od zemského povrchu, horizontálna zmena teploty je silne ovplyvnená rozložením kontinentov a oceánov, ktorých tepelné vlastnosti sú odlišné. Referenčné knihy zvyčajne uvádzajú teplotu nameranú počas sieťových meteorologických pozorovaní teplomerom inštalovaným vo výške 2 m nad povrchom pôdy. Najvyššie teploty (do 58°C) sú pozorované v púšťach Iránu a v ZSSR - na juhu Turkménska (do 50°), najnižšie (do -87°) v Antarktíde a v ZSSR - v regiónoch Verchojansk a Oymyakon (do -68° ). V zime môže vertikálny teplotný gradient v niektorých prípadoch namiesto 0,6 ° presiahnuť 1 ° na 100 m alebo dokonca nadobudnúť zápornú hodnotu. Šťastný v teplý čas rok sa môže rovnať mnohým desiatkam stupňov na 100 m. Existuje aj horizontálny teplotný gradient, ktorý sa zvyčajne označuje ako vzdialenosť 100 km pozdĺž normály k izoterme. Veľkosť horizontálneho teplotného gradientu je v desatinách stupňa na 100 km a vo frontálnych zónach môže prekročiť 10° na 100 m.
Ľudské telo je schopné udržiavať teplo homeostázy(pozri) v pomerne úzkom rozsahu kolísania vonkajšej teploty - od 15 do 45 °. Výrazné rozdiely teplôt atmosféry v blízkosti Zeme a vo výškach si vyžadujú použitie špeciálnych ochranných technických prostriedkov na zabezpečenie tepelnej rovnováhy medzi ľudským telom a prostredím pri letoch vo veľkých výškach a vesmíre.
Charakteristické zmeny atmosférických parametrov (teplota, tlak, chemické zloženie, elektrický stav) nám umožňujú podmienene rozdeliť atmosféru na zóny alebo vrstvy. Troposféra- najbližšia vrstva k Zemi, ktorej horná hranica sa rozprestiera na rovníku do 17-18 km, na póloch - do 7-8 km, v stredných zemepisných šírkach - do 12-16 km. Troposféru charakterizuje exponenciálny pokles tlaku, prítomnosť konštantného vertikálneho teplotného gradientu, horizontálne a vertikálne pohyby vzdušných hmôt a výrazné zmeny vlhkosti vzduchu. Troposféra obsahuje väčšinu atmosféry, ako aj významnú časť biosféry; tu vznikajú všetky hlavné typy oblačnosti, vznikajú vzduchové hmoty a fronty, vznikajú cyklóny a anticyklóny. V troposfére dochádza v dôsledku odrazu slnečných lúčov snehovou pokrývkou Zeme a ochladzovania povrchových vrstiev vzduchu k takzvanej inverzii, teda zvýšeniu teploty v atmosfére odspodu. nahor namiesto obvyklého poklesu.
V teplom období v troposfére dochádza k neustálemu turbulentnému (náhodnému, chaotickému) miešaniu vzdušných hmôt a prenosu tepla prúdením vzduchu (konvekcia). Konvekcia ničí hmly a znižuje obsah prachu v spodnej časti atmosféry.
Druhá vrstva atmosféry je stratosféra.
Vychádza z troposféry ako úzka zóna (1-3 km) so stálou teplotou (tropopauza) a siaha do výšok okolo 80 km. Charakteristickým znakom stratosféry je postupné riedenie vzduchu, mimoriadne vysoká intenzita ultrafialového žiarenia, absencia vodnej pary, prítomnosť veľkého množstva ozónu a postupné zvyšovanie teploty. Vysoký obsah ozónu spôsobuje množstvo optické javy(mirages), spôsobuje odraz zvukov a má významný vplyv na intenzitu a spektrálne zloženie elektromagnetického žiarenia. V stratosfére dochádza k neustálemu miešaniu vzduchu, takže jeho zloženie je podobné vzduchu troposféry, hoci jeho hustota na horných hraniciach stratosféry je extrémne nízka. V stratosfére prevládajú západné vetry a v hornej zóne dochádza k prechodu na východné vetry.
Tretia vrstva atmosféry je ionosféra, ktorá začína od stratosféry a siaha do nadmorských výšok 600-800 km.
Charakteristickými znakmi ionosféry sú extrémne riedenie plynného prostredia, vysoká koncentrácia molekulárnych a atómových iónov a voľných elektrónov, ako aj teplo. Ionosféra ovplyvňuje šírenie rádiových vĺn, spôsobuje ich lom, odraz a absorpciu.
Hlavným zdrojom ionizácie vo vysokých vrstvách atmosféry je ultrafialové žiarenie Slnka. V tomto prípade sú elektróny vyrazené z atómov plynu, atómy sa menia na kladné ióny a vyradené elektróny zostávajú voľné alebo sú zachytené neutrálnymi molekulami s tvorbou záporných iónov. Ionizáciu ionosféry ovplyvňujú meteory, korpuskulárne, röntgenové a gama žiarenie Slnka, ako aj seizmické procesy Zeme (zemetrasenia, sopečné erupcie, silné výbuchy), ktoré generujú akustické vlny v ionosfére, zosilňujú amplitúdu a rýchlosť oscilácií častíc atmosféry a prispievajú k ionizácii molekúl a atómov plynu (pozri obr. Aeroionizácia).
Elektrická vodivosť v ionosfére spojená s vysokou koncentráciou iónov a elektrónov je veľmi vysoká. Zvýšená elektrická vodivosť ionosféry hrá dôležitú úlohu pri odraze rádiových vĺn a výskyte polárnych žiaroviek.
Ionosféra je oblasť letov umelých satelitov Zeme a medzikontinentálnych balistické rakety. V súčasnosti kozmická medicína skúma možné účinky letových podmienok v tejto časti atmosféry na ľudský organizmus.
Štvrtá, vonkajšia vrstva atmosféry - exosféra. Odtiaľto sú atmosférické plyny rozptýlené do svetového priestoru v dôsledku disipácie (prekonania gravitačných síl molekulami). Potom nastáva postupný prechod z atmosféry do medziplanetárneho kozmického priestoru. Exosféra sa od tej druhej líši prítomnosťou veľkého počtu voľných elektrónov, ktoré tvoria 2. a 3. radiačný pás Zeme.
Rozdelenie atmosféry na 4 vrstvy je veľmi ľubovoľné. Takže podľa elektrických parametrov je celá hrúbka atmosféry rozdelená na 2 vrstvy: neutrosféru, v ktorej prevládajú neutrálne častice, a ionosféru. Teplota rozlišuje troposféru, stratosféru, mezosféru a termosféru, oddelené troposférou, stratosférou a mezopauzou. Vrstva atmosféry, ktorá sa nachádza medzi 15 a 70 km a vyznačuje sa vysokým obsahom ozónu, sa nazýva ozonosféra.
Na praktické účely je vhodné použiť medzinárodnú štandardnú atmosféru (MCA), pre ktorú sú akceptované nasledujúce podmienky: tlak na hladine mora pri t ° 15 ° je 1013 mbar (1,013 x 10 5 nm 2 alebo 760 mm Hg ); teplota klesá o 6,5° na 1 km na úroveň 11 km (podmienená stratosféra) a potom zostáva konštantná. V ZSSR bola prijatá štandardná atmosféra GOST 4401 - 64 (tabuľka 3).
Zrážky. Keďže prevažná časť atmosférickej vodnej pary je sústredená v troposfére, procesy fázových prechodov vody, ktoré spôsobujú zrážky, prebiehajú najmä v troposfére. Troposférické oblaky zvyčajne pokrývajú asi 50 % celého zemského povrchu, zatiaľ čo oblaky v stratosfére (vo výškach 20 – 30 km) a v blízkosti mezopauzy, nazývané perleťové a noctilucentné oblaky, sú pozorované pomerne zriedkavo. V dôsledku kondenzácie vodnej pary v troposfére vznikajú oblaky a dochádza k zrážkam.
Podľa charakteru zrážok sa zrážky delia na 3 druhy: súvislé, prívalové, mrholiace. Množstvo zrážok je určené hrúbkou vrstvy spadnutej vody v milimetroch; zrážky sa merajú zrážkomerom a zrážkomerom. Intenzita zrážok sa vyjadruje v milimetroch za minútu.
Rozloženie zrážok v určitých ročných obdobiach a dňoch, ako aj na území je mimoriadne nerovnomerné, spôsobené cirkuláciou atmosféry a vplyvom zemského povrchu. Áno, na Havajské ostrovy v priemere spadne 12 000 mm ročne a v najsuchších oblastiach Peru a Sahary zrážky nepresiahnu 250 mm a niekedy neklesnú aj niekoľko rokov. V ročnej dynamike zrážok sa rozlišujú tieto typy: rovníkové - s maximom zrážok po jarnom resp. jesennej rovnodennosti; tropické - s maximom zrážok v lete; monzún - s veľmi výrazným vrcholom v lete a suchej zime; subtropické - s maximálnymi zrážkami v zime a suchom lete; kontinentálny miernych zemepisných šírkach- s maximom zrážok v lete; morské mierne zemepisné šírky - s maximom zrážok v zime.
Celý atmosféricko-fyzikálny komplex klimatických a meteorologických faktorov, ktoré tvoria počasie, sa široko využíva na podporu zdravia, otužovanie a na liečebné účely (viď. Klimatoterapia). Spolu s tým sa zistilo, že prudké kolísanie týchto atmosférických faktorov môže nepriaznivo ovplyvniť fyziologické procesy v tele, čo spôsobuje rozvoj rôznych patologických stavov a exacerbáciu chorôb, ktoré sa nazývajú meteotropné reakcie (pozri. Klimatopatológia). V tomto smere sú obzvlášť dôležité časté, dlhodobé poruchy atmosféry a prudké výkyvy meteorologických faktorov.
Meteotropné reakcie sú častejšie pozorované u ľudí trpiacich chorobami kardiovaskulárneho systému, polyartritídou, bronchiálnou astmou, peptickým vredom, kožnými ochoreniami.
Bibliografia: Belinsky V. A. a Pobiyaho V. A. Aerology, L., 1962, bibliogr.; Biosféra a jej zdroje, vyd. V. A. Kovdy, Moskva, 1971. Danilov A. D. Chémia ionosféry, L., 1967; Kolobkov N. V. Atmosféra a jej život, M., 1968; Kalitin H.H. Základy fyziky atmosféry aplikované v medicíne, L., 1935; Matveev L. T. Základy všeobecnej meteorológie, Fyzika atmosféry, L., 1965, bibliogr.; Minkh A. A. Ionizácia vzduchu a jej hygienická hodnota, M., 1963, bibliogr.; it, Metódy hygienických výskumov, M., 1971, bibliogr.; Tverskoy P. N. Kurz meteorológie, L., 1962; Umansky S.P. Človek vo vesmíre, M., 1970; Khvostikov I. A. Vysoké vrstvy atmosféry, L., 1964; X r g a N A. X. Fyzika atmosféry, L., 1969, bibliogr.; Khromov S.P. Meteorológia a klimatológia pre geografické fakulty, L., 1968.
Účinky vysokého a nízkeho krvného tlaku na telo- Armstrong G. Letecké lekárstvo, prekl. z angličtiny, M., 1954, bibliogr.; Saltsman G.L. Fyziologické základy pobytu človeka v podmienkach vysokého tlaku plynov prostredia, L., 1961, bibliogr.; Ivanov D. I. a Khromushkin A. I. Systémy na podporu ľudského života počas výškových a vesmírnych letov, M., 1968, bibliogr.; Isakov P. K. atď Teória a prax leteckého lekárstva, M., 1971, bibliogr.; Kovalenko E. A. a Chernyakov I. N. Kyslík látok pri extrémnych faktoroch letu, M., 1972, bibliogr.; Miles S. Podvodná medicína, prekl. z angličtiny, M., 1971, bibliografia; Busby D. E. Vesmírna klinická medicína, Dordrecht, 1968.
I. H. Chernyakov, M. T. Dmitriev, S. I. Nepomnyashchy.
