Меню

Атмосферное давление в горах на высоте 8000 метров

Влияние высоты на организм человека

Из курса физики хорошо известно, что с повышением высоты над уровнем моря атмосферное давление падает. Если до высоты 500 метров никаких значительных изменений этого показателя не наблюдается, то при достижении 5000 метров атмосферное давление уменьшается почти вдвое. С уменьшением атмосферного давления падает и парциальное давление кислорода в воздушной смеси, что моментально сказывается на работоспособности человеческого организма. Механизм этого воздействия объясняется тем, что насыщение крови кислородом и его доставка к тканям и органам осуществляется за счёт разности парциального давления в крови и альвеолах лёгких, а на высоте эта разница уменьшается.

Барометрическое давление в мм 760 720 480 432 385 335 288 240
Высота, соответствующая давлению в мм 500 3500 4500 5400 6500 7700 8900
Давление кислорода в мм 160 152 100 90 80 70 60 50
Насыщенность крови кислородом в % 100 96 94 93 92 90 88 82

До высоты в 3500 — 4000 метров организм сам компенсирует нехватку кислорода, поступающего в лёгкие, за счёт учащения дыхания и увеличения объёма вдыхаемого воздуха (глубина дыхания). Дальнейший набор высоты, для полной компенсации негативного воздействия, требует использования лекарственных средств и кислородного оборудования (кислородный баллон).

Кислород необходим всем органам и тканям человеческого тела при обмене веществ. Его расход прямо пропорционален активности организма. Нехватка кислорода в организме может привести к развитию горной болезни, которая в предельном случае — отёке мозга или лёгких — может привести к смерти. Горная болезнь проявляется в таких симптомах, как: головная боль, отдышка, учащённое дыхание, у некоторых болезненные ощущения в мышцах и суставах, снижается аппетит, беспокойный сон и т. д.

Переносимость высоты очень индивидуальный показатель, определяемый особенностями обменных процессов организма и тренированностью.

Большую роль в борьбе с негативным влиянием высоты играет акклиматизация, в процессе которой организм учится бороться с недостатком кислорода.

  • Первой реакцией организма на понижение давления является учащение пульса, повышение кровяного давления и гипервентиляция лёгких, наступает расширение капилляров в тканях. В кровообращение включается резервная кровь из селезёнки и печени (7 — 14 дней).
  • Вторая фаза акклиматизации заключается в повышение количества производимых костным мозгом эритроцитов практически вдвое (от 4,5 до 8,0 млн. эритроцитов в мм3 крови), что приводит к лучшей переносимости высоты.

Благотворное влияние на высоте оказывает употребление витаминов, особенно витамина С.

Интенсивность развития горной болезни в зависимости от высоты.[1]

Высота, м Признаки
800—1000 Высота переносится легко, однако у некоторых людей наблюдаются небольшие отклонения от нормы.
1000—2500 Физически нетренированные люди испытывают некоторую вялость, возникает легкое головокружение, учащается сердцебиение. Симптомов горной болезни нет.
2500—3000 Большинство здоровых неакклиматизированных людей ощущает действие высоты, однако ярко выраженных симптомов горной болезни у большинства здоровых людей нет, а у некоторых наблюдаются изменения в поведении: приподнятое настроение, излишняя жестикуляция и говорливость, беспричинное веселье и смех.
3000—5000 Проявляется острая и тяжело протекающая (в отдельных случаях) горная болезнь. Резко нарушается ритм дыхания, жалобы на удушье. Нередко возникает тошнота и рвота, начинаются боли в области живота. Возбужденное состояние сменяется упадком настроения, развивается апатия, безразличие к окружающей среде, меланхоличность. Ярко выраженные признаки заболевания обычно проявляются не сразу, а в течение некоторого времени пребывания на этих высотах.
5000—7000 Ощущается общая слабость, тяжесть во всем теле, сильная усталость. Боль в висках. При резких движениях — головокружение. Губы синеют, повышается температура, часто из носа и легких выделяется кровь, а иногда начинается и желудочное кровотечение. Возникают галлюцинации.

2. Рототаев П. С. Р79 Покоренные гиганты. Изд. 2-е, перераб. и доп. М., “Мысль”, 1975. 283 с. с карт.; 16 л. ил.

Источник

Горная болезнь, мифы и реальность

Горная болезнь (горняшка, акклимуха — сленг) — болезненное состояние организма человека, поднявшегося на значительную высоту над уровнем моря, которое наступает вследствие гипоксии (недостаточного снабжения тканей кислородом), гипокапнии (недостатка углекислого газа в тканях) и проявляется значительными изменениями во всех органах и системах человеческого организма.

Как развивается горная болезнь
Стандартное заблуждение – горняжка провоцируется недостатком кислорода в крови, вызванным недостатком его в атмосфере. Но наука не дремлет, вопрос этот изучался и, оказывается, не все так просто: насыщенность воздуха кислородом здесь ни при чем. На ощущения человеческого тела влияет несколько факторов.

Читайте также:  Датчик давления воздуха в шинах range rover

Абсолютная влажность воздуха с высотой уменьшается. Над морем влажность близка к 100%, на 3000 метров – уже всего 26%, а на 6000 метров «великая сушь» – 5%. Конечно, дождь и снег периодически насыщают атмосферу водой, но ненадолго.

Снижается атмосферное давление: каждые 11 метров подъёма оно падает примерно на 1 мм ртутного столба. Концентрация кислорода в атмосфере, вопреки популярному мнению, почти не меняется. А вот парциальное давление, то есть давление отдельно взятого компонента газовой смеси, где общее давление газовой смеси является суммой парциальных давлений её компонентов (сложновато представить, но закономерность ясна) – изменяется и сильно (табличка взята из статьи С. Б. Тихвинского).

То есть кислород на высоте просто хуже усваивается организмом. На пляже у теплого моря кровь в состоянии вобрать 96-98% кислорода. А на высоте 2 км – только 92%, на высоте 4 км (г. Кинабалу) – 85%, на 5,5 км (Эльбрус) – 80%, на высоте Эвереста (8848 метров) – 60%. Однако венозная кровь везде одинакова по содержанию кислорода. Вот эта разница в приходах и расходах драгоценного газа жизни и приводит к гипоксии – недостаточному снабжению тканей организма кислородом.

На каких высотах начинаются симптомы «горной болезни»?

Это сильно зависит от влажности воздуха. А не от географической широты и удаленности от экватора (популярный, кстати, предрассудок). Если в Альпах, где влажность высока, дискомфорт начинается с 2500 метров, на Кавказе – с 3000, то на Тянь-Шане, Памире и в Андах (средняя влажность) гипоксия возникает на высоте 3500-4500 тысяч метров. А в Гималаях или в засушливой Танзании – на Килиманджаро – синдромы «горняшки» наблюдаются выше 5000 метров. Иначе бы не бродили каждый год непрерывные толпы любопытных туристов к подножию Эвереста.

В горах, особенно высоких, к снижению кислорода в крови добавляются и другие факторы: физическое утомление, переохлаждение, а также обезвоживание организма на высоте. А при авариях — еще и травмы. И если в такой ситуации не воздействовать на организм правильно, физиологические процессы будут проходить по «порочному кругу», присоединятся осложнения, и жизнь восходителя может оказаться под угрозой. На высоте скорость протекания патологических процессов очень велика, например, развитие отека легких или головного мозга может вызвать смерть пострадавшего уже через несколько часов.
Основная сложность диагностики горной болезни связана, прежде всего, с тем, что большинство ее симптомов, за небольшим исключением (например, периодическое прерывистое дыхание), встречаются и при других заболеваниях: кашель, затрудненное дыхание и одышка — при острой пневмонии, боли в животе и расстройства пищеварения — при отравлениях, нарушения сознания и ориентации — при черепно-мозговых травмах. Но в случае горной болезни все указанные симптомы наблюдаются у пострадавшего или при быстром подъеме на высоту, или при длительном нахождении на высоте (например, при пережидании непогоды).

Многие покорители восьмитысячников отмечали сонливость, заторможенность, плохой сон с симптомами удушья, причем самочувствие сразу же улучшалось при быстрой потере высоты.
Способствуют развитию горной болезни и ухудшают самочувствие на высоте также и общие простудные заболевания, обезвоживание организма, бессонница, переутомление, употребление алкоголя или кофе.

Да и просто переносимость больших высот весьма индивидуальна: некоторые спортсмены начинают чувствовать ухудшение состояния на 3000-4000 м, другие отлично чувствуют себя и на значительно большей высоте.

То есть развитие горной болезни зависит от индивидуальной устойчивости к гипоксии, в частности от:
— пола (женщины лучше переносят гипоксию),
— возраста (чем моложе человек, тем хуже он переносит гипоксию),
— общефизической подготовки и психического состояния,
— быстроты подъема на высоту,
— а также от имеющегося в прошлом «высотного» опыта.

Сочетание вышеперечисленных факторов приводит к тому, что высота развития горной болезни для разных людей и разных условий бывает весьма вариабельной. Некоторые начинают страдать от кислородной недостаточности уже на высоте 2000 м, другие же не чувствуют её эффекта даже на 4000 м.
Большинство здоровых неакклиматизированных жителей равнин начинают ощущать действие высоты в районе 2500—3000 м, а при напряжённой физической работе и на меньших высотах. На высоте около 4000 м даже у абсолютно здоровых людей появляется лёгкое недомогание, а острая горная болезнь регистрируется у 15—20% участников подъёма. На высоте 6500—7000 м полная акклиматизация, по всей видимости, вообще невозможна, в связи с чем участники экспедиций на восьмитысячники мира отмечают многочисленные функциональные расстройства и прогрессирующие признаки горной болезни. В высотном альпинизме существует термин «летальная зона», или «зона смерти».

Читайте также:  Систолическое давление повышено а диастолическое низкое

Клиника горной болезни
Острая форма горной болезни возникает при быстром перемещении (в течение нескольких часов) неакклиматизированных людей в высокогорье, обычно на высоту более 3500 м. Клинические симптомы её развиваются стремительно. При подострой форме горной болезни они развиваются не так быстро и сохраняются дольше (до 10 дней).
Различают легкую, среднюю и тяжелую степени горной болезни.
Для легкой степени горной болезни характерно появление вялости, недомогания, учащенного сердцебиения, одышки и головокружения в первые 6-10 часов после подъема на высоту. Характерно также, что сонливость и плохое засыпание наблюдаются одновременно. Если подъем на высоту не продолжается, указанные симптомы исчезают через пару дней в результате адаптации организма к высоте (акклиматизации). Каких-либо объективных признаков у легкой формы горной болезни нет. Если указанные симптомы появляются уже через 3 суток после подъема на высоту, следует предположить наличие какого-либо другого заболевания.

При средней степени горной болезни характерны неадекватность и состояние эйфории, которые в дальнейшем сменяются упадком сил и апатией. Симптомы гипоксии уже более выражены: сильная головная боль, головокружение. Нарушается сон: заболевшие плохо засыпают и часто просыпаются от удушья, их часто мучают кошмары. При нагрузке резко учащается пульс, появляется одышка. Как правило, полностью исчезает аппетит, появляется тошнота, иногда рвота. В психической сфере — наблюдается заторможенность на маршруте, плохое или медленное выполнение команд, иногда развивается эйфория.
При быстрой потере высоты самочувствие сразу же улучшается на глазах.

При тяжелой степени горной болезни симптомы гипоксии затрагивают уже все органы и системы организма. Результат — плохое физическое самочувствие, быстрая утомляемость, тяжесть во всем теле, не дающие спортсмену двигаться вперед.
При отсутствии лечения и спуска вниз горная болезнь приводит к тяжелым осложнениям — отеки легких и головного мозга.

Профилактика горной болезни

Альпинисты и горные туристы, планирующие восхождения и походы в горах, должны понимать, что вероятность появления горной болезни у участников снижают:

— хорошая информационная и психологическая подготовка,
— хорошая физическая подготовка,
— качественная экипировка,
— правильная акклиматизация и продуманная тактика восхождения.

Особенно это важно для больших высот (свыше 5000 м)!

Профилактика горной болезни состоит, прежде всего, в заблаговременном создании хорошей спортивной формы спортсмена на фазе подготовки к мероприятиям в горах. При хорошей ОФП спортсмен менее утомляем, лучше противостоит воздействиям холода, все его органы подготовлены к высоким нагрузкам, в том числе и при наличии дефицита кислорода. В частности, для спортсменов, планирующих высотные восхождения обязательно включение в цикл подготовки анаэробных тренировок (бег в гору, бег с задержкой дыхания).
При совершении высотных восхождение обязателен прием мультивитаминов (лучше с комплексом микроэлементов), антиоксидантов: настоек жень-шеня, золотого корня, родиолы розовой, аскорбиновой кислоты, рибоксина (при этом желательно провести дополнительную витаминизацию организма заранее, за 1-2 недели до выезда в горы).
Непосредственно в горах важно наличии хорошей и правильно проведенной акклиматизации, умеренного чередования подъемов на высоту и спусков к месту ночлега с постоянным контролем самочувствия участников группы. При этом следует постепенно поднимать и высоту базового лагеря, и высоту «пиковых» точек подъема.
Можно встретиться с ситуацией, когда уставший от офиса «спортсмен» вырвался, наконец, на природу — в горы, в данном случае — и решает для расслабления и «чтоб лучше спать» принять дозу алкоголя.
Так вот:
Трагические последствия такого «расслабления» в истории, даже не столь давней, известны: акклиматизации это вовсе не способствует, а наоборот.

Алкоголь, даже в небольших дозах, в условиях гипоксии категорически противопоказан, так как он угнетает дыхание, ухудшает межтканевой обмен жидкости, увеличивает нагрузку на сердце и усиливает кислородное голодание клеток головного мозга.

Источник

Зависимость давления воздуха от высоты

Многие люди, особенно альпинисты, пастухи на горных пастбищах, знают, что с увеличением высоты уменьшается давление воздуха. Становится трудно дышать, невозможно сварить горячую пищу, чай. Естественно, появляется вопрос: почему давление воздуха уменьшается с высотой? Рассмотрим решение этого вопроса.

Читайте также:  Датчик перепада давления на узле учета газа

Что такое воздух? Воздух — это бесцветная смесь различных газов, составляющих атмосферу нашей планеты. Основными газами, из которых состоит воздух, являются азот (78 %), кислород (21 %), аргон (0,9 %), углекислый газ (0,03 %) и другие. С точки зрения физики поведение воздуха при существующих условиях на Земле подчиняется законам идеального газа. Согласно этой модели молекулы и атомы газа не взаимодействуют друг с другом, расстояния между ними огромные по сравнению с их размерами, а скорости движения при комнатной температуре по расчетам по молекулярно-кинетической теории газов составляют порядка 460 м/с.

Что такое «давление» с физической точки зрения.

Под давлением воздуха понимают силу, с которой воздушный столб давит на поверхность. В физике она измеряется в паскалях (Па). 1 Па означает, что сила в 1 ньютон (Н) перпендикулярно приложена к поверхности площадью 1 м2. Поэтому давление 1 Па — это очень маленькое давление. На уровне моря давление воздуха составляет примерно 0,1 МПа (точнее -101 325 Па), что соответствует давлению 1 атмосфера. Это значит, что на площадку 1 см2 воздух давит с силой 1 кгс, а на площадку 1 м2 – 100 х 100 =10’000 кгс = 10 тонно-силы (или 100 кН)! Это очень много, но человек ее не ощущает, так как внутри него каждая клетка создает аналогичное противодавление. Последний факт говорит о том, что давление атмосферы с разных сторон на человека взаимно компенсируется.

Кстати, если внезапно возле человека убрать давление воздуха, то он взорвется! По настоящему. По этой причине водолазы с большой глубины должны подниматься достаточно медленно, чтобы жидки составляющие организма (например, кровь) не вскипели.

Зависимость давления от высоты

Атмосферу около нашей планеты существует за счет земной гравитации. Эти же силы являются виновниками падения давления воздуха с увеличением высоты. Но не только земное притяжение приводит к уменьшению давления. Снижение температуры тоже вносит свой вклад. Основная причина, по которой изменяется давление с высотой, заключается в том, что на каждый последующий слой воздуха давит меньшее количество воздуха. На поверхности Земли давлению в 1 атм. Соответствует тот факт, что весь столб воздуха площадью в 1 см2 от поверхности Земли и до далекого космоса весит 1 кг. Для расчета изменения давления воздуха с высотой можно использовать гидростатическую формулу зависимости давления от глубины (высоты). Изменение этого давления можно определить по формуле

где: dP — величина изменения давления при изменении высоты на dh,
ρ — плотность воздуха,
g — ускорение свободного падения.

Из уравнения состояния идеального газа можно получить, что

где m — масса 1 молекулы,
T — его температура,
k — постоянная Больцмана.

Объединяя две приведенные выше формулы и решая полученное уравнение относительно давления и высоты, можно получить следующую формулу:

где Ph и P₀ — давление на высоте h и на высоте уровня моря, соответственно,
P₀ = 101 325 Па,
g = 9,8 м/с² ,
k = 1,38*10^-23 Дж/К,
m = 4,817*10^-26 кг (с учетом молярной массы воздуха 29 г/моль),
^ — знак возведения в степень.

Подставляя известные значения в (3):

m * g / k =4,817*10^-26 кг*9,8 м/с² / 1,38*10^-23 Дж/К = 34,2 *10^-3 = 0,0342,

ее можно переписать в окончательном виде:

Ph = P₀ *e-m*g*h/(k*T) → 101 325 * e^-0,0342*h/T (4)

Полученное выражение может использоваться для расчетов зависимости атмосферного давления от высоты и температуры (постоянной на любой высоте) называется барометрической формулой. Для примера рассчитаем давление воздуха на вершине горы Джомолунгма (или – Эверест) в Китае на Гималайских горах на высоте 8848 м.

Для решения задачи воспользуемся формулой (4) зависимости давления от высоты. Для расчетов примем следующие значения неизвестных параметров:

T = 293 K (20 ℃),
h = 8848 м,

Подставляя эти числа в (4), получаем:

Ph = 101 325 *e^-0,0342*8848/293 = 101 325 *e^-1,0327 = 36076 Па, (5)

Это значение почти в три раза меньше, чем на уровне поверхности моря.

Если хотите узнать, что обозначает слово или словосочетание, в ОПЕРЕ выделите это слово(сочетание), нажмите правую клавишу мыши и выберите «Искать в . «, далее — «Yandex». Если это текстовая ссылка – выделите ее, нажмите правую клавишу мыши, выберите «перейти …». Все! О-ля-ля!

Если вам понравилась статья, то поставьте «лайк» и подпишитесь на канал! Если не понравилась – все равно комментируйте и подписывайтесь. Этим вы поможете каналу. И делитесь ссылками в ваших соцсетях!

Источник

Adblock
detector