Влияние атмосферного давления на человека


низкое и высокое, и чем это опасно

Факторы окружающей среды создают если не ключевые, то крайне важные моменты для существования человека, его состояния. Чрезмерная зависимость и восприимчивость к таковым носит название метеочувствительностью.

Встречается она, по разным оценкам, у 20-40% человек в популяции. При этом пациент может и не предполагать, что имеется какая-то проблема.

В большинстве случаев это малозначимые изменения самочувствия, которые не несут существенного клинического смысла. Легкая головная боль эпизодами, ощущение тяжести в черепе, мерцание мушек в поле видимости, слабый шум в ушах — вот возможные проявления.

Куда хуже обстоит дело у людей с нарушениями гормонального фона, патологиями центральной нервной системы с заболеваниями сердечно-сосудистых структур, гипер- и гипотоников.

Изменения уровня атмосферного давления, а в особенности резкие скачки барометра приводят к расстройствам гомеостаза — равновесного состояния организма. Наблюдается снижение качества и скорости кровотока, ишемия нервных тканей, что в конечном итоге приводит к ухудшению самочувствия.

Проблема не только в неприятных ощущениях, также влияние погодных условий может быть опасно для здоровья и жизни. Особенно у пациентов с декомпенсированными патологиями сердечно-сосудистой системы.

Необходимо знать особенности своего организма и действовать по ситуации, отслеживая в разумных пределах условия среды.

Влияние низкого атмосферного давления на организм 

Даже незначительного изменения достаточно для изменения состояния. Здесь все зависит от адаптивных возможностей организма. У здоровых людей отклонение в самочувствии будет заметно только при существенных перепадах.

Как правило, низкое атмосферное давление (720-730 мм рт. ст.) соответствует дождливой погоде.

На фоне падения показателя наступает снижение концентрации кислорода в окружающем воздухе. Это критически опасно для людей, перенесших ишемические патологии или имеющих их сейчас в анамнезе. Сюда можно отнести ИБС, гипер- и гипотонию разных форм и видов, также полученный в прошлом инфаркт миокарда.

Помимо того, при низком барометрическом давлении кислород не с такой скоростью переносится по организму и куда хуже усваивается. Это естественное, но опасное явление.

Потому в период падения показателя многие, даже вполне здоровые люди чувствуют себя плохо. Также высока вероятность снижения артериального давления. В том числе у гипертоников.

Субъективно нарушение проявляется следующими симптомами:

  • Тошнота. Без рвоты или с эпизодами таковой. Поскольку явления сопровождается расстройством работы центральной нервной системы, симптоматика нестойкая. Проходит сравнительно быстро и не возвращается до следующего раза. Специальной коррекции признака не требуется.
  • Головокружение. Нарушается способность ориентироваться в пространстве, адекватно воспринимать свое тело относительно координатной плоскости. Вестибулярные проявления встречаются всегда, интенсивность разнится в зависимости от ситуации. Помимо, возможно нарушение чувствительности конечностей. В некоторых случаях не выходит нормально управлять собственными движениями. Это результат поражения экстрапирамидной системы, мозжечка.

  • Слабость, сонливость. Астенические явления. Невозможно не то что работать, но даже выполнять обязанности в быту. Организм таким нехитрым образом старается снизить нагрузку на головной мозг, который потребляет колоссальное количество кислорода по сравнению с прочими тканями. Экономный режим сохраняется до тех пор, пока опасность не минует.
  • Нарушения зрения. Мерцание мушек в поле видимости. Реже наблюдаются вспышки-фотопсии. Это простейшие визуальные галлюцинации. Вероятно нарушение питания затылочной доли головного мозга. Встречаются подобные симптомы практически у всех людей.

  • Обморочные состояния, нарушения сознания. Наблюдаются в случае слабой нервной системы или при наличии в анамнезе опасных заболеваний. Оставлять без внимания подобное явление нельзя никогда. Нужна оценка.
  • Шум в ушах и голове. Типичное проявление расстройств работы центральной нервной системы.

Низкое атмосферное давление влияет на человека крайне негативно за счет сокращения поступления кислорода к тканям и нарушения клеточного дыхания.

Восстановление проводится подручными методами плюс сменой режима до момента устранения негативных погодных явлений.

Циклон — это низкое давление атмосферы, длительность его существования в конкретной точке зависит от размеров и в среднем занимает от суток до 2-3 дней. Это пиковый период.

Самочувствие при пониженном атмосферном давлении нарушается у большинства пациентов: как минимум присутствует снижение активности, сонливость и слабость. Остальные проявления «опциональны» и определяются состоянием здоровья.

Не нужно забывать и о людях с заболеваниями органов дыхательной системы: астматиков, «обладателей» ХОБЛ, бронхитов и прочих. Сырая погода с низким показателем атмосферного давления нарушает процесс газообмена. Это тяжелое испытание для таких пациентов.

Влияние высокого атмосферного давления на самочувствие

Значения больше условной нормы в 750 мм ртутного столба считаются столь же опасными для некоторых категорий лиц.

Высокое атмосферное давление влияет на человека негативным образом и сказывается на артериальном: наблюдается снижение скорости и качества трофики (питания) головного мозга. По сути, отмечается идентичное нарушение, как и при низких цифрах, только механизм принципиально иной.

Страдают, преимущественно, пациенты с гипертонической болезнью или симптоматическими скачками АД.

Среди проявлений можно назвать следующие:

  • Головная боль. Интенсивность зависит от изменений со стороны сосудов. Пациенты-гипертоники с приличным стажем страдают от отклонений сильнее, чем их более здоровые «коллеги». При этом наблюдаются скачки артериального давления в широких пределах.

Пожилым пациентам или людям с недостаточно эластичными артериями это грозит плачевным последствиям вплоть до инсульта. Симптомы предынсультного состояния подробно описаны в этой статье.

  • Нарушение сердечного ритма. По типу тахикардии. Возможны прочие расстройства. Зависит от особенностей организма и анамнеза.
  • Болевые ощущения в грудной клетке. Тревожный признак. Обычно указывает на развитие нарушений по типу ишемии. Пациенты со стенокардией находятся в группе особого риска, потому им необходимо знать о мерах предосторожности в подробностях. Возможны критические, опасные осложнения.

  • Слабость. Невозможность выполнять привычную деятельность. Встречается проблема практически всегда.
  • Одышка. Обычно сердечного происхождения, при недостаточном питании миокарда и нервных тканей.
  • Падение толерантности к физическим нагрузкам.

Антициклон приносит сухой воздух. Потому пациенты с патологиями дыхательной системы опять чувствуют себя плохо.

В данном случае возможны приступы бронхиальной астмы, спазмы дыхательных путей, мучительный кашель при патологиях ЛОР-органов, без выделения мокроты.

Высокое давление в атмосфере влияет самочувствие на человека за счет повышения температуры в окружающей среде и снижения уровня кислорода в воздухе. В системе эти факторы создают опасные для больных явления.

Когда при росте барометрического давления температура понижается, в воздухе увеличивается содержание кислорода, плохо чувствуют себя преимущественно  гипертоники. 

Гипотоникам в такую погоду живется хорошо, они напротив, ощущают прилив сил.

Влияние на гипертоников и гипотоников

В обоих случаях суть воздействия примерно одинакова. Отличаются, как сказано ранее, механизмы такового.

Среди опасных факторов выделяют следующие:

  • Изменение количества кислорода в воздухе. Оно падает. Тем больше, чем существеннее нарушение барометрического давления как в сторону понижения. В результате организм человека недополучает O2, кроме того, вероятно нарушение усвоения, проблемы с газообменом этим и опасно низкое атмосферное давление для человека с гипертонической болезнью или гипотонией в равной степени.
  • Отклонение влажности воздуха. На фоне повышения и понижения страдают больные, имеющие проблемы с дыхательной системой. Астматики, курильщики с ХОБЛ, обладатели бронхитов и прочих расстройств. Сухость также не дает никаких преимуществ, скорее наоборот. Наблюдается нарушение увлажнения дыхательных путей. Это сказывается в том числе на пациентах с патологиями ЛОР-органов.
  • Изменение температуры. На фоне высоких показателей термометра, наблюдается снижение концентрации кислорода в атмосфере и нагревание организма. Это приводит к резкому скачку артериального давления. Не менее опасны и похолодания. Наступает спазм сосудов, кровообращение всего тела нарушается, что грозит стать причиной приступа стенокардии.

Влияние атмосферного давления на артериальное не прямо пропорциональное, а определяется обстоятельствами: влажностью, температурой, концентрацией кислорода в воздухе, тяжестью основного заболевания, адаптивными возможностями организма.

При наличии как высокого, так и низкого АД скачок может произойти в любой из двух ситуаций, возможна как прямая, так и обратная зависимость.

Рекомендации по улучшению самочувствия

Метеозависимость не лечится. Однако вполне возможно восстановить состояние и устранить риски для здоровья. Даже в самых тяжелых ситуациях.

Гипертоникам

Пациентам с высокими показателями артериального давления рекомендуется систематически принимать прописанные медикаменты. Это основной способ увеличить переносимость изменений условий окружающей среды, а также свести на нет возможную симптоматику.

Кроме того, лучше придерживаться ряда простых рекомендаций:

  • Не заниматься физической активностью. Организм находится в уязвимом положении. Возможно развитие гипертонического криза, инсульта. Прием препаратов не является гарантией. Допустимый уровень нагрузок лучше уточнить у специалиста. Он в курсе ситуации и сможет ответить по существу.
  • Не стоит лишний раз выходить на улицу, особенно в пиковый период. Поскольку во время даже простой ходьбы наблюдается влияние большего числа факторов, чем когда пациент находится дома. Например, прямого солнечного излучения и пр.
  • Нужно полноценно отдыхать. В периоды изменений погоды следует вовремя ложиться спать, придерживаться оптимального режима.
  • Необходимо скорректировать рацион. Как можно меньше соли, но полный отказ недопустим (достаточно 4-6 граммов в сутки). Это важное условие. Больше витаминизированных продуктов. Животные жиры ограничиваются до лучших времен.
  • В ряде случаев имеет смысл принимать короткими курсами препараты на основе валерианы и пустырника. Только в таблетках. Спиртовые настойки оказывают стимулирующее и тонизирующее влияние, что может быть опасно на фоне повышенного артериального давления. Эти медикаменты оказывают легкое седативное действие.

Систематическое наблюдение за собственным состоянием также является частью самопомощи. При нарушениях имеет смысл обратиться к врачу. Неврологу, кардиологу, прочим. В зависимости от характера отклонений.

Гипотоникам

Основная проблема пациентов с пониженным давлением в слабости, обморочных состояниях и снижении активности. Необходимо оказание тонизирующего эффекта на весь организм. Вопрос решается довольно просто.

Рекомендации, в общем и целом, те же самые.

Полноценное питание и отдых в период изменений погодных условий. 
Количество соли можно не ограничивать. 

В рамках коррекции проявлений здесь и сейчас применяют натуропатические средства. Среди них:

  • Настойки женьшеня, элеутерококка. Принимать их нужно с большой осторожностью. Поскольку стимулирующее действие велико, возможны скачки давления, возбуждение центральной нервной системы, тревожность и прочие побочные эффекты.
  • Кофеин. В натуральном виде, в таблетированной форме. Злоупотреблять также не стоит, это опасно.

Во избежание обмороков нельзя перенапрягаться физически. По необходимости обращаются к врачу. Назначаются препараты, корректирующие питание головного мозга и клеточное дыхание. Вроде цереброваскулярных, ноотропов и прочих. По ситуации.

Изменения атмосферного давления — это всегда испытание для организма. Даже здоровые люди ощущают погодные условия, не говоря о больных.

Необходимо следить за самочувствием, соблюдать простые рекомендации и при необходимости обращаться к врачу.

Атмосферное давление: определение и факты

Книги по метеорологии часто описывают атмосферу Земли как огромный океан воздуха, в котором мы все живем. На диаграммах изображена наша родная планета, окруженная огромным атмосферным морем высотой в несколько сотен миль, разделенным на несколько разных слоев. И все же та часть нашей атмосферы, которая поддерживает всю жизнь, о которой мы знаем, на самом деле чрезвычайно тонка и простирается вверх только примерно до 18 000 футов - чуть более 3 миль. И часть нашей атмосферы, которую можно измерить с некоторой степенью точности, достигает примерно 25 миль (40 километров).Кроме того, дать точный ответ относительно того, где в конечном итоге заканчивается атмосфера, практически невозможно; где-то между 200 и 300 милями появляется неопределенная область, где воздух постепенно истончается и в конечном итоге сливается в космический вакуум.

Так что слой воздуха, который окружает нашу атмосферу, в конце концов, не такой огромный. Как выразился красноречивый авторитет в области погоды покойный Эрик Слоун: «Земля не висит в море воздуха - она ​​висит в море пространства и имеет чрезвычайно тонкий слой газа на своей поверхности.

И этот газ - наша атмосфера.

Воздух имеет вес

Если человек взбирается на высокую гору, как Мауна-Кеа на Большом острове Гавайев, где вершина достигает 13 796 футов (4206 метров), высокая вероятность заболеть высотной болезнью (гипоксией). Прежде чем подняться на вершину, посетители должны остановиться в Информационном центре, расположенном на высоте 9 200 футов (2 804 м), где им приказывают акклиматизироваться до высоты, прежде чем идти дальше в гору.«Ну, конечно, - скажете вы, - в конце концов, количество доступного кислорода на такой большой высоте значительно меньше по сравнению с тем, что присутствует на уровне моря».

Но, сделав такое заявление, вы бы ошиблись !

Фактически, 21 процент атмосферы Земли состоит из животворящего кислорода (78 процентов состоит из азота, а оставшийся 1 процент - из числа других газов). И доля этих 21 процента практически одинакова как на уровне моря, так и на высокогорье.

Большая разница не в количестве присутствующего кислорода, а в плотности и давлении .

Эта часто используемая аналогия сравнения воздуха с водой («океан воздуха») является хорошей, поскольку мы все буквально плаваем в воздухе. А теперь представьте: высокое пластиковое ведро наполнено водой до краев. Теперь возьмите ледоруб и проделайте отверстие в верхней части ведра. Вода будет медленно капать. Теперь возьмите кирку и пробейте еще одно отверстие возле дна ведра.Что случается? Там внизу вода быстро течет резким потоком. Причина в разнице давления. Давление, оказываемое весом воды внизу у дна ведра, больше, чем вверху у верха, поэтому вода «выдавливается» из отверстия внизу.

Точно так же давление всего воздуха над нашими головами - это сила, которая выталкивает воздух в наши легкие и выдавливает из него кислород и в нашу кровь. Как только это давление уменьшается (например, когда мы поднимаемся на высокую гору), меньше воздуха попадает в легкие, следовательно, меньше кислорода достигает нашего кровотока и приводит к гипоксии; опять же, не из-за уменьшения количества доступного кислорода, а из-за уменьшения атмосферного давления.

Максимумы и минимумы

Итак, как атмосферное давление соотносится с суточной погодой? Без сомнения, вы видели прогнозы погоды по телевидению; встроенный в камеру прогноз погоды, относящийся к системам высокого и низкого давления. Что это вообще такое?

Короче говоря, каждый день тепло Солнца меняется по всей Земле. Из-за неравного солнечного нагрева температура меняется по всему земному шару; воздух на экваторе намного теплее, чем на полюсах.Таким образом, теплый, легкий воздух поднимается и распространяется к полюсам, а более холодный и тяжелый - к экватору.

Но мы живем на планете, которая вращается, поэтому этот простой рисунок ветра искажается до такой степени, что воздух поворачивается вправо от направления его движения в северном полушарии и влево в южном полушарии. Сегодня мы знаем этот эффект как Силу Кориолиса и, как прямое следствие, создаются огромные спирали ветра, которые мы знаем как системы высокого и низкого давления.

В северном полушарии воздух в зонах низкого давления вращается против часовой стрелки и внутрь - например, ураганы - это механизмы Кориолиса, циркулирующие воздух против часовой стрелки. Напротив, в системах высокого давления воздух вращается по часовой стрелке и наружу от центра. В южном полушарии направление спирали воздуха меняется на противоположное.

Так почему же мы обычно связываем высокое давление с хорошей погодой, а низкое - с нестабильной погодой?

Системы высокого давления - это «купола плотности», которые прижимают, в то время как системы низкого давления сродни «атмосферным долинам», где плотность воздуха меньше.Поскольку холодный воздух обладает меньшей способностью удерживать водяной пар, чем теплый воздух, охлаждение воздуха вызывает облака и осадки.

Таким образом, с увеличением давления воздуха температура повышается; под этими куполами высокого давления воздух имеет тенденцию погружаться (так называемое «оседание») в нижние уровни атмосферы, где температура выше и может удерживать больше водяного пара. Любые капли, которые могут привести к образованию облаков, могут испаряться. Конечным результатом является более ясная и сухая среда.

И наоборот, если мы уменьшаем давление воздуха, воздух имеет тенденцию подниматься в более высокие уровни атмосферы, где температуры холоднее. По мере того как способность удерживать водяной пар уменьшается, он быстро конденсируется, и облака (которые состоят из бесчисленных миллиардов крошечных капелек воды или, на очень больших высотах, ледяных кристаллов) будут развиваться, и в конечном итоге выпадут осадки. Конечно, мы не могли бы прогнозировать зоны высокого и низкого давления, не используя какое-то устройство для измерения атмосферного давления.

Ввод барометра

Атмосферное давление - это сила на единицу площади, оказываемая весом атмосферы. Чтобы измерить этот вес, метеорологи используют барометр. Это был Евангелиста Торричелли, итальянский физик и математик, который в 1643 году доказал, что он может взвесить атмосферу против столба ртути. Он фактически измерил давление, преобразовав его непосредственно в вес. Прибор, разработанный Торричелли, был самым первым барометром. Открытый конец стеклянной трубки помещают в открытый сосуд с ртутью.Атмосферное давление заставляет ртуть подниматься вверх по трубе. На уровне моря столб ртути поднимется (в среднем) до высоты 29,92 дюйма или 760 миллиметров.

Почему бы не использовать воду вместо ртути? Причина в том, что на уровне моря толща воды будет около 34 футов в высоту! Ртуть, с другой стороны, в 14 раз плотнее воды и является самым тяжелым веществом, которое остается жидкостью при обычных температурах. Это позволяет инструменту иметь более управляемый размер.

Как НЕ использовать барометр

Сейчас у вас может быть барометр, висящий на стене вашего дома или офиса, но, по всей вероятности, это не трубка с ртутью, а стрелка со стрелкой, указывающей на текущий барометр чтение давления. Такой инструмент называется анероидным барометром, который состоит из частично вакуумированной металлической ячейки, которая расширяется и сжимается при изменении давления и прикреплена к соединительному механизму, который ведет индикатор (стрелка) вдоль шкалы, градуированной в единицах давления, либо в дюймах. или миллибары.

Обычно на индикаторе вы также видите такие слова, как «Солнечный», «Сухой», «Неустанавливаемый» и «Бурный». Предположительно, когда стрелка указывает на эти слова, это должно быть указанием на ожидаемую погоду впереди. Например, «солнечный» обычно находится в диапазоне высокого атмосферного давления - 30,2 или 30,3 дюйма. «Бурный», с другой стороны, может быть найден в диапазоне низкого атмосферного давления - 29,2 или ниже, возможно, даже иногда ниже 29 дюймов.

Все это может показаться логичным, за исключением того, что все это довольно упрощенно.Например, могут быть моменты, когда стрелка будет указывать на «Солнечно», а небо полностью пасмурно. А в других случаях стрелка будет означать «бурный», и все же, что вы можете увидеть, это солнечный свет, смешанный с голубым небом и быстрыми, пухлыми облаками.

Как правильно использовать барометр

Вот почему наряду с черной стрелкой индикатора следует также обратить внимание на другую стрелку (обычно золотую), которую можно вручную отрегулировать для любой части циферблата.Когда вы проверяете свой барометр, сначала слегка постучите по передней части барометра, чтобы устранить любое внутреннее трение, а затем совместите золотую стрелку с черной. Затем вернитесь через несколько часов, чтобы увидеть, как черная стрелка изменилась относительно золотой. Давление растет или падает? Если он падает, он делает это так быстро (возможно, падает на несколько десятых дюйма)? Если так, шторм мог приближаться. Если шторм только что прошел и небо прояснилось, барометр все еще может указывать на «штормовую» погоду, но если бы вы установили золотую стрелку несколько часов назад, вы почти наверняка бы увидели, что давление сейчас быстро растет, что говорит о том, что что - несмотря на признаки шторма - что хорошая погода на подходе.

И ваш прогноз может быть улучшен еще больше, объединяя ваши записи об изменении барометрического давления с изменением направления ветра. Как мы уже узнали, воздух циркулирует по часовой стрелке вокруг систем высокого давления и против часовой стрелки вокруг систем низкого давления. Поэтому, если вы видите тенденцию к повышению давления и северо-западному ветру, вы можете ожидать, что в целом наступит хорошая погода, в отличие от падающего барометра и восточного или северо-восточного ветра, который в конечном итоге может привести к облакам и осадкам.

,

Влияние климата на эволюцию человека

Перейти к основному содержанию Меню Вопросы-Ответы Поддержите нашу работу

Форма поиска

Поиск

  • Исследование эволюции человека
    • Климат и эволюция человека
      • Влияние климата на эволюцию человека
      • Выживание адаптируемого
    • Восточноафриканские исследовательские проекты
      • Olorgesailie Field Blog
      • Проект бурения Олоргесайли
      • Приключения в рифтовой долине: интерактив
      • Канам, Кения
      • Канджера, Кения
      • Ол Пеета, Кения
      • Олоргесейли, Кения
      • Эволюция человеческих инноваций
    • Азиатские исследовательские проекты
      • «Хоббиты» на Флоресе, Индонезия
      • Самые ранние люди в Китае
      • Бозе, Китай
    • Антропоцен: эпоха людей
    • Ископаемая криминалистика: Интерактивная
    • Что горячо в происхождении человека?
    • Цифровой архив зубов от копытных и хищных животных
  • Доказательство эволюции человека
    • Поведение
      • Поведение приматов
      • Следы
      • Каменные инструменты
      • Получать еду
      • Перевозка и хранение
      • Очаги и Приюты
      • захоронение
      • Запись информации
      • Изготовление одежды
      • Искусство и Музыка
    • Окаменелости человека
      • вид
      • Ископаемые
      • Mystery Skull Interactive
      • Шанидар 3 - Скелет неандертальца
    • 3D коллекция
      • Артефакты
      • Ископаемые
      • приматы
      • Другие животные
    • генетика
      • Изменение цвета кожи человека
      • Древняя ДНК и неандертальцы
      • Один вид, живущий по всему миру
    • Знакомства
    • Интерактивная шкала времени
    • Семейное древо человека
    • Снимки во времени
  • Человеческие характеристики
    • Ходьба в вертикальном положении
    • Инструменты и еда
    • Тела
    • Мозги
    • Социальная жизнь
    • Язык и символы
    • Люди меняют мир
  • образование
    • Введение в эволюцию человека
    • Планы урока
    • Для студентов колледжа
    • Забавные факты
    • Глоссарий человеческого происхождения
    • Обучение эволюции через человеческие примеры
    • Часто задаваемые вопросы
  • выставка
    • План выставки
      • План выставки Интерактивный
.
Тело человека в космосе: отличительный факт от художественной литературы

Со времени первой двухчасовой экскурсии в космос Юрия Гагарина в 1961 году приманка пилотируемых полетов в космос оказалась непреодолимой для ученых, предпринимателей и артистов. Сегодня, когда технологии становятся все более способными сделать возможным пилотируемое путешествие на Марс, и воображение Голливуда становится диким с представлениями о космическом полете человечества (с недавними блокбастерами, такими как Star Trek , Prometheus , Star Wars и даже Wall- E ), появилось много заблуждений о космосе.Космическое пространство часто изображается на пленке как холодное, негостеприимное место, где воздействие вечного вакуума заставит вашу кровь закипеть, а ваше тело лопнет; альтернативно, если ничего из этого не произойдет, вы неизбежно мгновенно замерзнете в эскимо человека. Между тем, многие из этих же фильмов удобно игнорировать немного более тонкие, но очень важные опасности длительного космического полета даже в закрытом сосуде при нормальном атмосферном давлении.

Острое воздействие космического вакуума: нет, вы не замерзнете (или не взорветесь)

Одно распространенное заблуждение состоит в том, что космическое пространство холодное, но на самом деле в самом пространстве нет температуры.В термодинамических терминах температура является функцией тепловой энергии в данном количестве вещества, а пространство по определению не имеет массы. Кроме того, теплопередача не может происходить одинаково в космосе, поскольку два из трех методов теплопередачи (проводимость и конвекция) не могут происходить без материи.

Что это значит для человека в космосе без скафандра? Поскольку тепловое излучение (тепло печи, которое вы можете почувствовать на расстоянии или от солнечных лучей) становится преобладающим процессом для передачи тепла, можно чувствовать себя слегка теплым, если он подвергается прямому воздействию солнечного излучения, или слегка прохладным, если оно скрыто от солнечный свет, где собственное тело человека будет излучать тепло.Даже если вы окажетесь в глубоком космосе, где термометр может показывать 2,7 Кельвина (-455 ° F, температура «космического микроволнового фона», оставшегося от Большого взрыва, который пронизывает Вселенную), вы не будете мгновенно замерзать, потому что перенос тепла не может происходить так быстро только радиацией.

Отсутствие нормального атмосферного давления (атмосферного давления, обнаруживаемого на поверхности Земли), вероятно, вызывает большую обеспокоенность, чем температура человека, находящегося в космическом вакууме [1].При внезапной декомпрессии в вакууме расширение воздуха в легких человека может вызвать разрыв легких и смерть, если этот воздух не будет немедленно выдыхаться. Декомпрессия также может привести к возможному фатальному состоянию, которое называется эбуллизмом, когда пониженное давление окружающей среды снижает температуру кипения жидкостей организма и инициирует переход жидкой воды из кровотока и мягких тканей в водяной пар [2]. Как минимум, эбуллизм вызовет отек тканей и кровоподтеки из-за образования водяных паров под кожей; в худшем случае это может привести к эмболии или закупорке кровеносных сосудов из-за пузырьков газа в крови.

Наша зависимость от непрерывной подачи кислорода является более ограничивающим фактором для количества времени, которое человек может выжить в полном вакууме. Вопреки тому, как легкие должны функционировать при атмосферном давлении, кислород диффундирует из кровотока, когда легкие подвергаются воздействию вакуума. Это приводит к состоянию, которое называется гипоксией или недостатком кислорода. В течение 15 секунд в мозг начинает поступать дезоксигенированная кровь, после чего возникает потеря сознания [1].Данные экспериментов на животных и несчастных случаев на тренировках позволяют предположить, что человек может выжить, по крайней мере, еще одну минуту в вакууме, находясь без сознания, но не намного дольше [3,4].

Долгосрочные последствия космических путешествий

Несмотря на то, что последствия неправильной работы или декомпрессии скафандра для человеческого тела важны для понимания, долгосрочные последствия космического полета, возможно, более актуальны (рисунок 1). Многие из непосредственных физиологических воздействий космического полета приписывают микрогравитации, термин, который относится к очень маленьким силам гравитации.Поскольку жизнь на Земле эволюционировала так, чтобы лучше всего функционировать под действием силы тяжести Земли, возможно, все системы человеческих органов страдают от ее отсутствия. Тело обладает высокой адаптивностью и может адаптироваться к изменениям гравитационной среды, но эти физиологические адаптации могут иметь патологические последствия или привести к снижению физической подготовленности, которая ставит под угрозу способность космического путешественника нормально функционировать после возвращения на Землю.

Рисунок 1. Физиологические опасности, связанные с космическими путешествиями.Воздействие на окружающую среду в пространстве с микрогравитации и ионизирующей радиации может возмущать сердечно-сосудистой системы, выделительной, иммунной, опорно-двигательного аппарата и нервной системы. (Иллюстрация Марка Спрингеля, под редакцией Ханны Сомхеджи)

На Земле сердечно-сосудистая система работает против силы тяжести, чтобы предотвратить скопление крови в ногах, поэтому микрогравитация приводит к драматическому перераспределению жидкости от ног к верхней части тела в течение всего нескольких минут невесомости [5]. Это явление в устной форме известно космонавтам как «пухлое лицо» или «птичьи ноги», что связано с выраженным отеком лица и уменьшением окружности ног на 10-30%.Хотя жидкости возвращаются к несколько нормальному распределению в течение 12 часов, астронавты часто жалуются на заложенность носа и аномалии глаз после длительного пребывания в космосе [6], которые, вероятно, являются симптомами повышенного внутричерепного давления или давления внутри черепа. Кроме того, наблюдается уменьшение объема крови, количества эритроцитов и сердечного выброса из-за более низких требований к сердечно-сосудистой системе для противодействия гравитации. Эта акклиматизация является физиологически нормальной и не имеет функциональных ограничений в космосе, но по возвращении к гравитации Земли один из каждых четырех астронавтов не может стоять в течение 10 минут, не испытывая учащенного сердцебиения или обморока [5,7].

Поскольку более половины мышц человеческого тела сопротивляются гравитационной силе на Земле, скелетно-мышечная адаптация к микрогравитации приводит к глубокой атрофии мышц, достигая до 50% потери мышечной массы у некоторых астронавтов в ходе длительных полетов [5] , Мышечная атрофия, наблюдаемая у астронавтов, близко отражает атрофию прикованных к постели пациентов, и после возвращения на Землю некоторые астронавты испытывают трудности, просто поддерживая вертикальное положение. Уменьшение нагрузки в пространстве на несущие кости, такие как бедренная кость, большеберцовая кость, тазовый пояс и позвоночник, также вызывает деминерализацию скелета и снижение плотности костей или остеопению.Кальций и другие минералы, содержащиеся в костях, выводятся через мочу на повышенных уровнях, поэтому микрогравитационная среда подвергает людей риску не только переломов костей, но и камней в почках [8].

Микрогравитация также влияет на вестибулярную и сенсомоторную системы, сенсорные сети нашего организма, которые способствуют чувству равновесия и координации движений, соответственно. Большинство астронавтов испытывают некоторый уровень космической укачивания или дезориентации в течение первых нескольких дней в космосе, и эти симптомы обычно спадают по мере того, как тело акклиматизируется [5]; однако некоторые астронавты все еще чувствуют шаткие месяцы после возвращения на Землю [9].Кроме того, похоже, что нарушаются нормальные циклы сна, поскольку астронавты постоянно спят меньше и испытывают более поверхностный и нарушенный сон в космосе, чем на Земле [10]. Это может быть связано с сочетанием микрогравитации или измененного цикла свет-темнота в космосе. Многие астронавты жалуются на яркие вспышки, которые проникают через их зрение при попытке заснуть, приписываемые космической радиации высокой энергии [11].

Атмосфера Земли действует как щит, блокирующий многие вредные виды космического излучения, но люди подвергаются опасному воздействию этого излучения в космическом пространстве (рисунок 2).Ультрафиолетовое (УФ) излучение солнца в значительной степени поглощается атмосферой Земли и никогда не достигает ее поверхности, но незащищенный в космосе человек в течение нескольких секунд может получить солнечный ожог от ультрафиолетового излучения. Ультрафиолетовые лучи могут блокироваться специально разработанной тканью в скафандрах и экранировании на космических кораблях, но ионизирующее излучение с более высокой энергией и космические лучи - высокоэнергетические протоны и тяжелые атомные ядра извне нашей Солнечной системы - могут проникать сквозь экраны и тела астронавтов, потенциально имея серьезные последствия для здоровья [6].Повреждающее излучение этого типа может вызвать лучевую болезнь, видоизменить ДНК, повредить клетки мозга и привести к раку [12]. Некоторые исследования также показывают, что космическое излучение увеличивает риск катаракты с ранним началом [13] и повышает вероятность того, что астронавты приобретут вирусные и бактериальные инфекции из-за подавления иммунной системы [5].

Что это значит для будущих космических миссий?

Перспектива межпланетных полетов усугубляет проблемы со здоровьем, связанные с космическими путешествиями.С нашей нынешней технологией пилотируемая миссия на Марс может занять более двух лет, и, по самым скромным подсчетам, просто добраться до Марса может занять от 6 до 8 месяцев. Измерения радиации, зарегистрированные марсоходом Curiosity НАСА во время его транзита на Марс, позволяют предположить, что при использовании современных технологий астронавты будут подвергаться воздействию минимума в 660-120 миллисиверт (мера радиации) в течение кругового полета [14]. Поскольку предельный уровень воздействия НАСА на астронавтов в карьере лишь незначительно превышает 1000 мс, эти последние данные вызывают серьезную обеспокоенность.

Рисунок 2 . Приблизительная доза облучения по нескольким сценариям на Земле и в космосе. Радиационное облучение, связанное с поездкой туда и обратно на Марс, экстраполируется на основании недавних данных Марс-космической лаборатории (MSL) / вездехода Curiosity. Министерство энергетики, Министерство энергетики; МКС, Международная космическая станция [14]. (Изображение адаптировано из NASA / JPL Photojournal: PIA02570 и PIA02004; http://photojournal.jpl.nasa.gov)

Помимо последних данных о радиации, самое продолжительное пребывание человека в космосе составляет всего 438 дней [15], и не совсем понятно, как человеческое тело может отреагировать на поездку на Марс и обратно.Эффекты длительного космического полета могут быть очень нюансированными, и это требует новых дисциплин, которые могут решить проблему адаптации людей к условиям, которые мы не собирались терпеть. Частые физические упражнения, правильное питание и фармакологическая терапия - это три стратегии, используемые для борьбы с процессом дезактивации, однако некоторое снижение физической подготовки неизбежно.

Одна из фундаментальных задач, стоящих перед учеными, разрабатывающими будущие космические миссии, заключается в разработке новых технологий, которые могли бы учитывать физиологические ограничения людей, путешествующих в космосе в течение неопределенных периодов времени.Большое внимание в исследованиях сегодня уделяется разработке технологий, позволяющих быстрее добраться до Марса, создать искусственную гравитацию и уменьшить воздействие радиации. Хотя описание поп-культуры о космических путешествиях может быть в значительной степени вымышленным, это может быть научная фантастика, которая однажды позволяет людям углубиться в «последний рубеж».

Марк Спрингель - научный сотрудник отделения патологии Бостонской детской больницы.

Рекомендации:

[1] Канас Н, Мэнси Д.«Основные вопросы адаптации человека к космическому полету». Космическая психология и психиатрия , Дордрехт,: Springer Netherlands, 2008. 15-30. Распечатать.

[2] Czarnik, TR. Эбуллизм на 1 миллион футов: выживание при быстрой / взрывной декомпрессии . http://www.sff.net/people/Geoffrey.Landis/ebullism.html ”

[3] Shayler DJ. Бедствия и несчастные случаи в пилотируемом космическом полете , Книги Springer-Praxis по астрономии и космическим наукам: Чичестер, Великобритания, 2000.

[4] Roth EM (1968).Быстрые (взрывоопасные) декомпрессионные чрезвычайные ситуации у пациентов с давлением. NASA CR-1223.NASA Контрактный представитель NASA CR., Ноябрь: 1-125.

[5] Williams D, Kuipers A, Mukai C, Thirsk R (2009). Акклиматизация во время космического полета: влияние на физиологию человека. CMAJ 180 (11): 1317-1323.

[6] Setlow RB (2003). Опасности космических путешествий. Эмбо Реп, 4 (11): 1013-1016.

[7] Mader TH, Gibson CR, Pass AF, Kraimer LA, et al. (2011). Отек диска зрительного нерва, уплощение земного шара, складки хориоидеи и гиперметропические сдвиги, наблюдаемые у космонавтов после длительного космического полета.Офтальмология 118 (10): 2058-2069.

[8] Pietrzyk RA, Jones JA, Sams CF, Whitson PA (2007). Камнеобразование почек среди космонавтов. Aviat Space Environ Med 78 (4 Suppl): A9-13.

[9] Астронавт говорит, что он все еще шатается после месяцев невесомости. New York Times, 2 февраля 1998 года. Http://www.nytimes.com/1998/02/02/us/astronaut-says-he-s-still-wobbly-after-months-of-weightlessness.html ”

[10] Пробуждение в открытом космосе (НАСА): http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2001/ast04sep_1/

[11] Narici L, Bidoli V, Casolino M, De Pascale MP, et al.(2004). Проекты ALTEA / ALTEINO: изучение функциональных эффектов микрогравитации и космического излучения. Adv Space Res 33 (8): 1352-7.

[12] Townsend LW (2005). Последствия космической радиационной обстановки для исследования человека в глубоком космосе. Радиат Прот Дозиметрия 115 (1-4): 44-50.

[13] Chylack LT, Peterson LE, Feiveson AH, Wear ML, et al. (2009). НАСА исследование катаракты у космонавтов (NASCA). Отчет 1: перекрестное исследование взаимосвязи воздействия космического излучения и риска непрозрачности линзы.Radiat Res 172 (1): 10-20.

[14] Zeitlin C, Hassler DM, Cucinotta FA, Ehresmann B (2013). Измерения излучения энергичных частиц при переходе на Марс в научной лаборатории Марса. Science 340 (6136): 1080-1084.

[15] Оставаясь на месте, делая шаг к Марсу, Майкл Швирц. Нью Йорк Таймс. 30 марта 2009 г. http://www.nytimes.com/2009/03/31/science/space/31mars.html

Дополнительные ресурсы:

Гонка на Марс: Известные эффекты длительных космических полетов на организм человека (Канал Дискавери): http: // www.racetomars.ca/mars/article_effects.jsp

Керр Р.А. (2013). Радиация сделает путешествие астронавта на Марс еще более рискованным. Science 340 (6136): 1031

Космический полет вреден для зрения астронавтов, исследование предлагает (Space.com): http://www.space.com/14876-astronaut-spaceflight-vision-problems.html

Исследование показывает, что космические путешествия вредны для мозга и могут ускорить начало болезни Альцгеймера (SpaceRef): http://spaceref.com/news/viewpr.html?pid=39650

Cherry JD, Liu B, Frost FL, Lemere CA, et al.(2012). Галактическое космическое излучение приводит к когнитивным нарушениям и увеличению накопления Aβ-чумы в мышиной модели болезни Альцгеймера. PLoS One 7 (12): e53275

Buckey JC. Космическая физиология, Нью-Йорк: издательство Оксфордского университета, 2006. Печать.

Clément G. Основы космической медицины , Microcosm Press, Dordrecht; Бостон: Kluwer Academic, 2003. Печать.

,

Смотрите также