Воздух имеет массу. Барометрическое давление в любой точке Земли обусловлено массой воздуха в атмосфере над этой точкой. На уровне моря, например, воздух, составляющий земную атмосферу (приблизительно 24 км, или 38,6 миль), оказывает давление, равное 760 мм рт.ст. На вершине Эвереста —наивысшей точке Земли (8 848 м, или 29 028 футов) — давление воздуха составляет всего около 250 мм рт.ст. Эти (и другие) различия показаны на рис. 12.1.
Барометрическое давление на Земле не постоянно. Оно изменяется в зависимости от климатических условий, времени года и места, где проводится измерение. На Эвересте, например, среднее атмосферное давление колеблется от 243 мм рт.ст. в январе до почти 255 мм рт.ст. в июне и июле. Кроме того, земная атмосфера слегка выпукла на экваторе, вследствие чего атмосферное давление в этом месте немного повышено. Эти сведения, не представляющие особого интереса для людей, проживающих в местности, расположенной на уровне моря, крайне важны с точки зрения физиологии для тех, кто намерен покорить Эверест без дополнительных запасов кислорода.
Таблица 12.1. Изменения барометрического давления (Рб) и парциального давления кислорода (/'о,) на различной высоте, мм рт.ст.
Высота, м | Р. | ^ |
Уровень моря) 760 159.2
1 000 674 141.2
2 000 596 124.9
3000 526 110.2
4 000 462 96.9
9 000 231 48.4
Несмотря на изменения атмосферного давления, количество газов, содержащихся в воздухе, которым мы дышим, остается неизменным в любых условиях. Независимо от высоты над уровнем моря воздух всегда содержит 20,93 % кислорода, 0,03 диоксида углерода и 79,04 % азота. Изменяется только парциальное давление. Как видно из табл. 12.1, давление молекул кислорода на различной высоте непосредственно зависит от барометрического давления, изменение парциального давления кислорода значительно влияет на градиент парциального давления между кровью и тканями. Этот вопрос будет рассматриваться ниже.
Температура воздуха в условиях высокогорья
При поднятии на каждые 150 м (около 490 футов) температура воздуха снижается на ГС. Средняя температура около вершины Эвереста составляет около —40°С, тогда как в местности,
245
Рис. 12.1. Различия в атмосферных условиях на высоте 8 900 м и на уровне моря
расположенной на уровне моря, — около 15'С. Сочетание низких температур и сильных ветров в условиях высокогорья представляет значительный риск возникновения гипотермии и холодо-вых травм.
Таблица 12.2. Изменение температуры воздуха на различных высотах
хательного испарения вследствие сухого воздуха и повышенной частоты дыхания (рассматривается дальше). Сухой воздух также повышает испарение воды вследствие потоотделения при выполнении физической нагрузки в условиях высокогорья.
Т |
Высота, м | Температура, "С |
Уровень моря) 15,0
1 000 8,5
2000 2,0
3 000 -4,5
4000 -10,9
9 000 -43,4
Из-за низких температур абсолютная влажность воздуха в условиях высокогорья чрезвычайно низка. В холодном воздухе содержится совсем немного влаги. Поэтому если даже он полностью насыщен водой (100 %-я относительная влажность), действительное количество воды, содержащейся в воздухе, невелико. Парциальное давление воды при 20°С составляет около 17 мм рт.ст. Однако при температуре воздуха —20°С оно понижается до 1 мм рт.ст. Крайне низкая влажность на большой высоте вызывает обезвоживание организма. Тело отдает большое количество воды посредством ды-
Смесь газов во вдыхаемом нами воздухе в условиях высокогорья такая же, как и в местности, расположенной на уровне моря:
кислорода — 20,93 %, диоксида углерода — 0,03, азота — 79,04 %. В то же время парциальное давление каждого газа снижается прямо пропорционально увеличению высоты. Пониженное парциальное давление кислорода ведет к снижению мышечной деятельности в условиях высокогорья вследствие пониженного градиента давления, отрицательно влияющего на транспорт кислорода в ткани.
С увеличением высоты температура воздуха снижается, что сопровождается снижением количества водяного пара в воздухе. В результате этого более сухой воздух может привести к обезвоживанию организма путем увеличения неощущаемых потерь воды организма
246
Солнечное излучение
Интенсивность солнечного излучения увеличивается на больших высотах по двум причинам. Во-первых, потому, что на высоте солнечные лучи проходят меньший объем атмосферы. Именно поэтому на высокогорье атмосфера поглощает меньше солнечного излучения, особенно ультрафиолетовых лучей. Во-вторых, в обычных условиях атмосферная влага, как правило, поглощает значительную часть солнечного излучения, однако ввиду ограниченного объема водяного пара в условиях высокогорья находящийся там человек подвергается более значительному воздействию солнечного излучения. Солнечное излучение усиливает отражение лучей от снега.
деятельности, которое, как мы уже знаем из главы 9, зависит от поступления необходимого количества кислорода в организм, его транспорта в мышцы и утилизации ими. Нарушение любого из этих этапов отрицательно сказывается на мышечной деятельности. Рассмотрим, как на эти процессы влияют условия высокогорья.
Легочная вентиляция. В покое и во время физической нагрузки легочная вентиляция на больших высотах повышается. Поскольку в условиях высокогорья в данном объеме воздуха содержится меньше молекул кислорода, человеку приходится вдыхать больше воздуха, чтобы обеспечить такое же количество кислорода, как при нормальном дыхании в обычных условиях (на уровне моря). Таким образом, увеличение вентиляции обусловлено потребностью в большем объеме воздуха.
В ОБЗОРЕ...
1. Условия высокогорья характеризуются пониженным атмосферным давлением. Пребывание на высоте 1 500 м (4 921 футов) и больше оказывает заметное воздействие с точки зрения физиологии на организм человека.
2. Содержание газов во вдыхаемом нами воздухе остается неизменным на любой высоте, в то же время парциальное давление каждого из них изменяется в зависимости от атмосферного давления.
3. С увеличением высоты температура воздуха понижается. Холодный воздух содержит мало воды, поэтому влажность воздуха в условиях высокогорья крайне низкая. Эти два фактора повышают восприимчивость к холодовым травмам и обезвоживанию в условиях высокогорья.
4. С увеличением высоты повышается интенсивность солнечного излучения, поскольку атмосфера более разрежена и в ней мало влаги.
ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ РЕАКЦИИ НА УСЛОВИЯ ВЫСОКОГОРЬЯ
Рассмотрим, как влияет пребывание в условиях высокогорья на организм человека. Главное внимание обратим на те реакции организма, которые могут влиять на мышечную деятельность, а именно реакции дыхательной и сердечно-сосудистой систем, а также реакции обмена веществ.
Большая часть излагаемого материала касается физиологических реакций организма неакклиматизированных мужчин в условиях высокогорья. Это объясняется небольшим числом исследований влияния условий высокогорья на организм женщин и детей, чья чувствительность к ним может значительно отличаться.
Дата: 2018-12-28, просмотров: 1025.