Главным фактором в создании оптимального микроклимата является температура воздуха (степень его нагретости, выраженная в градусах), которая в наибольшей степени определяет влияние окружающей среды на человека.

В естественных условиях поверхности Земли температура атмосфер­ного воздуха изменяется от -88 до + 60 °С, в то время как температура внутренних органов человека за счет терморегуляции его организма со­храняется комфортной, близкой к 37 °С. При выполнении тяжелых работ и при высокой температуре окружающего воздуха температура тела че­ловека может повышаться на несколько градусов. Наивысшая температу­ра внутренних органов, которую выдерживает человек, - 43 °С, мини­мальная - 25 °С.

Влажность воздуха также оказывает значительное влияние на микро­климат.

Влажность воздуха характеризуется следующими понятиями:

абсолютная влажность (А), которая выражается парциальным дав­лением водяных паров (Па), или в весовых единицах в определенном объеме воздуха (г/м 3);

максимальная влажность (F) - количество влаги при полном насыщении воздуха при данной температуре (г/м 3);

относительная влажность (Р) выражается в %, Р = A/Fx\00 %.

Высокая относительная влажность (отношение содержания водяных паров в 1 м 3 воздуха к их максимально возможному содержанию в этом объеме) при высокой температуре воздуха способствует перегреванию организма, при низкой же температуре она усиливает теплоотдачу с по­верхности кожи, что ведет к переохлаждению организма. Низкая влаж­ность приводит к интенсивному испарению влаги со слизистых оболочек, их пересыханию и растрескиванию, а затем и к загрязнению болезнетвор­ными микробами.

Оптимальный микроклимат для конкретного человека определяется только на основе его субъективных оценок. Хорошо известно, что субъек­тивное ощущение тепла или холода зависит не только от климатических условий, но и таких факторов, как конституция тела, возраст, пол, степень тяжести работы, одежда и т. д. Поэтому на практике речь идет, как прави­ло, о диапазонах оптимальных температур и влажности воздуха.

Нормальное тепловое самочувствие имеет место, когда тепловыделе­ние человека полностью воспринимается окружающей средой. Если теп­лопродукция организма не может быть полностью передана окружающей среде, происходит рост температуры внутренних органов, и такое тепловое самочувствие характеризуется понятием «жарко». В против­ном случае - «холодно».

Таким образом, тепловое самочувствие человека, или тепловой баланс в системе «человек - среда обитания», зависит от температуры среды, подвижности и относительной влажности воздуха, атмосферного давле­ния, температуры окружающих предметов и интенсивности физической нагрузки.

Например, понижение температуры и повышение скорости движения воздуха способствуют усилению конвективного теплообмена и процесса теплоотдачи при испарении пота, что может привести к переохлаждению организма. Повышение скорости движения воздуха ухудшает самочувст­вие, так как способствует усилению конвективного теплообмена и про­цессу теплоотдачи при испарении пота.

Параметры микроклимата воздушной среды, которые обусловливают оптимальный обмен веществ в организме и при которых нет неприятных ощущений и напряженности системы терморегуляции, называются ком­фортными или оптимальными. Зона, в которой окружающая среда пол­ностью отводит теплоту, выделяемую организмом, и нет напряжения системы терморегуляции, называется зоной комфорта. Условия, при ко­торых нормальное тепловое состояние человека нарушается, называются дискомфортными. При незначительной напряженности системы термо­регуляции и небольшой дискомфортности устанавливаются допустимые метеорологические условия. Допустимые величины показателей микро­климата устанавливаются в случаях, когда по технологическим требова­ниям, техническим и экономическим принципам не обеспечиваются оп­тимальные нормы.

АТМОСФЕРА Земли (греческий atmos пар + sphaira шар) - газовая оболочка, окружающая Землю. Масса атмосферы составляет около 5,15·10 15 Биологическое значение атмосферы огромно. В атмосфере осуществляется массо-энергообмен между живой и неживой природой, между растительным и животным миром. Азот атмосферы усваивают микроорганизмы; из углекислого газа и воды за счет энергии Солнца растения синтезируют органические вещества и выделяют кислород. Наличие атмосферы обеспечивает сохранение на Земле воды, также являющейся важным условием существования живых организмов.

Исследования, проведенные с помощью высотных геофизических ракет, искусственных спутников Земли и межпланетных автоматических станций, установили, что земная атмосфера простирается на тысячи километров. Границы атмосферы непостоянны, на них влияют гравитационное поле Луны и давление потока солнечных лучей. Над экватором в области земной тени атмосфера достигает высот около 10 000км, а над полюсами границы ее удалены от поверхности земли на 3000 км. Основная масса атмосферы (80-90%) находится в пределах высот до 12-16 км, что объясняется экспоненциальным (нелинейным) характером уменьшения плотности (разрежением) ее газовой среды по мере увеличения высоты над уровнем моря.

Существование большинства живых организмов в естественных условиях возможно в еще более узких границах атмосферы, до 7-8 км, где имеет место необходимое для активного протекания биологических процессов сочетание таких атмосферных факторов, как газовый состав, температура, давление, влажность. Гигиеническое значение имеют также движение и ионизация воздуха, атмосферные осадки, электрическое состояние атмосферы.

Газовый состав

Атмосфера представляет собой физическую смесь газов (табл. 1), преимущественно азота и кислорода (78,08 и 20,95 об. %). Соотношение газов атмосферы практически одинаково до высот 80-100 км. Постоянство основной части газового состава атмосеры обусловливается относительным уравновешиванием процессов газообмена между живой и неживой природой и непрерывным перемешиванием масс воздуха в горизонтальном и вертикальном направлениях.

Таблица 1. ХАРАКТЕРИСТИКА ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА СУХОГО АТМОСФЕРНОГО ВОЗДУХА У ЗЕМНОЙ ПОВЕРХНОСТИ

На высотах более 100 км происходит изменение процентного содержания отдельных газов, связанное с их диффузным расслоением под влиянием гравитации и температуры. Кроме того, под действием коротковолновой части ультрафиолетовых и рентгеновских лучей на высоте 100 км и более происходит диссоциация молекул кислорода, азота и углекислого газа на атомы. На больших высотах эти газы находятся в виде сильно ионизированных атомов.

Содержание углекислого газа в атмосфере различных районов Земли менее постоянно, что связано отчасти с неравномерным рассредоточением крупных промышленных предприятий, загрязняющих воздух, а также неравномерностью распределения на Земле растительности, водных бассейнов, поглощающих углекислый газ. Также изменчиво в атмосфере и содержание аэрозолей (см.) - взвешенных в воздухе частиц размером от нескольких миллимикрон до нескольких десятков микрон, - образующихся в результате вулканических извержений, мощных искусственных взрывов, загрязнений индустриальными предприятиями. Концентрация аэрозолей быстро убывает с высотой.

Самая непостоянная и важная из переменных компонентов атмосферы - водяной пар, концентрация которого у земной поверхности может колебаться от 3% (в тропиках) до 2×10 -10 % (в Антарктиде). Чем выше температура воздуха, тем больше влаги при прочих равных условиях может находиться в атмосфере и наоборот. Основная масса паров воды сосредоточена в атмосфере до высот 8-10 км. Содержание водяного пара в атмосфере зависит от сочетанного влияния процессов испарения, конденсации и горизонтального переноса. На больших высотах в связи с понижением температуры и конденсации паров воздух практически сухой.

Атмосфера Земли, помимо молекулярного и атомарного кислорода, содержит в незначительном количестве и озон (см.), концентрация которого весьма непостоянна и меняется в зависимости от высоты и времени года. Больше всего озона содержится в области полюсов к концу полярной ночи на высоте 15-30 км с резким убыванием вверх и вниз. Озон возникает в результате фотохимического действия на кислород ультрафиолетовой солнечной радиации преимущественно на высотах 20-50 км. Двухатомные молекулы кислорода частично распадаются при этом на атомы и, присоединяясь к неразложенным молекулам, образуют трехатомные молекулы озона (полимерная, аллотропная форма кислорода).

Наличие в атмосфере группы так называемых инертных газов (гелия, неона, аргона, криптона, ксенона) связано с непрерывным протеканием процессов естественного радиоактивного распада.

Биологическое значение газов атмосферы очень велико. Для большинства многоклеточных организмов определенное содержание молекулярного кислорода в газовой или водной среде является непременным фактором их существования, обусловливающим при дыхании высвобождение энергии из органических веществ, созданных первоначально в ходе фотосинтеза. Не случайно, что верхние границы биосферы (часть поверхности земного шара и нижняя часть атмосферы, где существует жизнь) определяются наличием достаточного количества кислорода. В процессе эволюции организмы приспособились к определенному уровню содержания кислорода в атмосфере; изменение содержания кислорода в сторону уменьшения или увеличения оказывает неблагоприятный эффект (см. Высотная болезнь , Гипероксия , Гипоксия).

Выраженным биологическим действием обладает и озон-аллотропная форма кислорода. При концентрациях, не превышающих 0,0001 мг/л, что характерно для курортных местностей и морских побережий, озон оказывает целебное действие - стимулирует дыхание и сердечно-сосудистую деятельность, улучшает сон. С увеличением концентрации озона проявляется его токсическое действие: раздражение глаз, некротическое воспаление слизистых оболочек дыхательных путей, обострение легочных заболеваний, вегетативные неврозы. Вступая в соединение с гемоглобином, озон образует метгемоглобин, что приводит к нарушению дыхательной функции крови; затрудняется перенос кислорода из легких к тканям, развиваются явления удушья. Сходное неблагоприятное влияние на организм оказывает и атомарный кислород. Озон играет значительную роль в создании термических режимов различных слоев атмосферы вследствие чрезвычайно сильного поглощения солнечной радиации и земного излучения. Наиболее интенсивно озон поглощает ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Солнечные лучи с длиной волны меньше 300 нм почти полностью поглощаются атмосферным озоном. Таким образом, Земля окружена своеобразным «озоновым экраном», защищающим многие организмы от губительного действия ультрафиолетового излучения Солнца, Азот атмосферного воздуха имеет важное биологическое значение прежде всего как источник так наз. фиксированного азота - ресурса растительной (а в конечном счете и животной) пищи. Физиологическая значимость азота определяется его участием в создании необходимого для жизненных процессов уровня атмосферного давления. При определенных условиях изменения давления азот играет основную роль в развитии ряда нарушений в организме (см. Декомпрессионная болезнь). Предположения о том, что азот ослабляет токсическое действие на организм кислорода и усваивается из атмосферы не только микроорганизмами, но и высшими животными, являются спорными.

Инертные газы атмосферы (ксенон, криптон, аргон, неон, гелий) при создаваемом ими в обычных условиях парциальном давлении могут быть отнесены к числу биологически индифферентных газов. При значительном повышении парциального давления эти газы оказывают наркотическое действие.

Наличие углекислого газа в атмосфере обеспечивает накопление солнечной энергии в биосфере за счет фотосинтеза сложных соединений углерода, которые в процессе жизни непрерывно возникают, изменяются и разлагаются. Эта динамическая система поддерживается в результате деятельности водорослей и наземных растений, улавливающих энергию солнечного света и использующих ее для превращения углекислого газа (см.) и воды в разнообразные органические соединения с выделением кислорода. Протяженность биосферы вверх ограничена частично и тем, что на высотах более 6-7 км хлорофиллсодержащие растения не могут жить из-за низкого парциального давления углекислого газа. Углекислый газ является весьма активным и в физиологическом отношении, так как играет важную роль в регуляции обменных процессов, деятельности центральной нервной системы, дыхания, кровообращения, кислородного режима организма. Однако эта регуляция опосредована влиянием углекислого газа, образуемого самим организмом, а не поступающего из атмосферы. В тканях и крови животных и человека парциальное давление углекислого газа примерно в 200 раз превышает величину его давления в атмосфере. И лишь при значительном увеличении содержания углекислого газа в атмосфере (более 0,6-1%) наблюдаются нарушения в организме, обозначаемые термином гиперкапния (см.). Полное устранение углекислого газа из вдыхаемого воздуха не может непосредственно оказать неблагоприятного влияния на организм человека и животных.

Углекислый газ играет определенную роль в поглощении длинноволнового излучения и поддержании «оранжерейного эффекта», повышающего температуру у поверхности Земли. Изучается также проблема влияния на термические и другие режимы атмосферы углекислого газа, поступающего в громадных количествах в воздух как отход промышленности.

Водяные пары атмосферы (влажность воздуха) также оказывают влияние на организм человека, в частности на теплообмен с окружающей средой.

В результате конденсации водяного пара в атмосфере образуются облака и выпадают атмосферные осадки (дождь, град, снег). Водяные пары, рассеивая солнечное излучение, участвуют в создании теплового режима Земли и нижних слоев атмосферы, в формировании метеорологических условий.

Атмосферное давление

Атмосферное давление (барометрическое) - давление, оказываемое атмосферой под влиянием гравитации на поверхность Земли. Величина этого давления в каждой точке атмосферы равна весу вышележащего столба воздуха с единичным основанием, простирающегося над местом измерения до границ атмосферы. Измеряют атмосферное давление барометром (см.) и выражают в миллибарах, в ньютонах на квадратный метр или высотой столба ртути в барометре в миллиметрах, приведенной к 0° и нормальной величине ускорения силы тяжести. В табл. 2 приведены наиболее употребительные единицы измерения атмосферного давления.

Изменение давления происходит вследствие неравномерного нагревания масс воздуха, расположенных над сушей и водой в различных географических широтах. При повышении температуры плотность воздуха и создаваемое им давление уменьшаются. Огромное скопление быстродвижущегося воздуха с пониженным давлением (с уменьшением давления от периферии к центру вихря) называют циклоном, с повышенным давлением (с повышением давления к центру вихря) - антициклоном. Для прогноза погоды важны непериодические изменения атмосферного давления, происходящие в движущихся обширных массах и связанные с возникновением, развитием и разрушением антициклонов и циклонов. Особенно большие изменения атмосферного давления связаны с быстрым перемещением тропических циклонов. При этом атмосферное давление может изменяться на 30-40 мбар за сутки.

Падение атмосферного давления в миллибарах на расстоянии, равном 100 км, называется горизонтальным барометрическим градиентом. Обычно величины горизонтального барометрического градиента составляют 1-3 мбар, но в тропических циклонах иногда возрастают до десятков миллибар на 100 км.

С подъемом на высоту атмосферное давление понижается в логарифмической зависимости: вначале очень резко, а затем все менее заметно (рис. 1). Поэтому кривая изменения барометрического давления носит экспоненциальный характер.

Убывание давления на единицу расстояния по вертикали называется вертикальным барометрическим градиентом. Часто пользуются обратной ему величиной - барометрической ступенью.

Так как барометрическое давление есть сумма парциальных давлений газов, образующих воздух, то очевидно, что с подъемом на высоту наряду с уменьшением общего давления атмосферы снижается и парциальное давление газов, составляющих воздух. Величина парциального давления любого газа в атмосфере вычисляется по формуле

где Р х - парциальное давление газа, Ρ z - атмосферное давление на высоте Ζ, Х% - процентное содержание газа, парциальное давление которого следует определить.

Рис. 1. Изменение барометрического давления в зависимости от высоты над уровнем моря.

Рис. 2. Изменение парциального давления кислорода в альвеолярном воздухе и насыщения артериальной крови кислородом в зависимости от изменения высоты при дыхании воздухом и кислородом. Дыхание кислородом начинается с высоты 8,5 км (эксперимент в барокамере).

Рис. 3. Сравнительные кривые средних величин активного сознания у человека в минутах на разных высотах после быстрого подъема при дыхании воздухом (I) я кислородом (II). На высотах более 15 км активное сознание нарушается одинаково при дыхании кислородом и воздухом. На высотах до 15 км дыхание кислородом значительно продлевает период активного сознания (эксперимент в барокамере).

Поскольку процентный состав газов атмосферы относительно постоянен, то для определения парциального давления любого газа требуется лишь знать общее барометрическое давление на данной высоте (рис. 1 и табл. 3).

Таблица 3. ТАБЛИЦА СТАНДАРТНОЙ АТМОСФЕРЫ (ГОСТ 4401-64) 1

1 Дана в сокращенном виде и дополнена графой «Парциальное давление кислорода» .

При определении парциального давления газа во влажном воздухе нужно вычесть из величины барометрического давления давление (упругость) насыщенных паров.

Формула для определения парциального давления газа во влажном воздухе будет несколько иной, чем для сухого воздуха:

где рH 2 O - упругость водяных паров. При t° 37° упругость насыщенного водяного пара равна 47 мм рт. ст. Эта величина используется при вычислении парциальных давлений газов альвеолярного воздуха в наземных и высотных условиях.

Влияние на организм повышенного и пониженного давления. Изменения барометрического давления в сторону повышения или понижения оказывают разнообразное действие на организм животных и человека. Влияние повышенного давления связано с механическим и проникающим физико-химическим действием газовой среды (так наз. компрессионный и проникающий эффекты).

Компрессионный эффект проявляется: общим объемным сжатием, обусловленным равномерным повышением сил механического давления на органы и ткани; механонаркозом, обусловленным равномерной объемной компрессией при очень высоком барометрическом давлении; местным неравномерным давлением на ткани, которые ограничивают газосодержащие полости при нарушенной связи наружного воздуха с воздухом, находящимся в полости, например, среднего уха, придаточных полостях носа (см. Баротравма); увеличением плотности газа в системе внешнего дыхания, что вызывает возрастание сопротивления дыхательным движениям, особенно при форсированном дыхании (физическая нагрузка, гиперкапния).

Проникающий эффект может привести к токсическому действию кислорода и индифферентных газов, повышение содержания которых в крови и тканях вызывает наркотическую реакцию, первые признаки к-рой при использовании азото-кислородной смеси у человека возникают при давлении 4-8 ата. Увеличение парциального давления кислорода вначале снижает уровень функционирования сердечно-сосудистой и дыхательной систем вследствие выключения регулирующего влияния физиологической гипоксемии. При увеличении парциального давления кислорода в легких более 0,8-1 ата проявляется его токсическое действие (поражение легочной ткани, судороги, коллапс).

Проникающий и компрессионный эффекты повышенного давления газовой среды используются в клинической медицине при лечении различных болезней с общим и местным нарушением кислородного обеспечения (см. Баротерапия , Кислородная терапия).

Понижение давления оказывает на организм еще более выраженное действие. В условиях крайне разреженной атмосферы основным патогенетическим фактором, приводящим за несколько секунд к потере сознания, а за 4-5 мин.- к гибели, является уменьшение парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, а затем в альвеолярном воздухе, крови и тканях (рис. 2 и 3). Умеренная гипоксия вызывает развитие приспособительных реакций системы дыхания и гемодинамики, направленных на поддержание кислородного снабжения в первую очередь жизненно важных органов (мозга, сердца). При выраженном недостатке кислорода угнетаются окислительные процессы (за счет дыхательных ферментов), нарушаются аэробные процессы выработки энергии в митохондриях. Это приводит вначале к расстройству функций жизненно важных органов, а затем к необратимым структурным повреждениям и гибели организма. Развитие приспособительных и патологических реакций, изменение функционального состояния организма и работоспособности человека при понижении атмосферного давления определяется степенью и скоростью уменьшения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, длительностью пребывания на высоте, интенсивностью выполняемой работы, исходным состоянием организма (см. Высотная болезнь).

Понижение давления на высотах (даже при исключении недостатка кислорода) вызывает в организме серьезные нарушения, объединяемые понятием «декомпрессионные расстройства», к которым относятся: высотный метеоризм, баротит и баросинусит, высотная декомпрессионная болезнь и высотная тканевая эмфизема.

Высотный метеоризм развивается вследствие расширения газов в желудочно-кишечном тракте при уменьшении барометрического давления на брюшную стенку при подъеме на высоты от 7-12 км и более. Определенное значение имеет и выход газов, растворенных в кишечном содержимом.

Расширение газов приводит к растяжению желудка и кишечника, поднятию диафрагмы, изменению положения сердца, раздражению рецепторного аппарата этих органов и возникновению патологических рефлексов, нарушающих дыхание и кровообращение. Нередко возникают резкие боли в области живота. Сходные явления иногда возникают и у водолазов при подъеме с глубины на поверхность.

Механизм развития баротита и баросинусита, проявляющихся чувством заложенности и боли соответственно в среднем ухе или придаточных полостях носа, подобен развитию высотного метеоризма.

Снижение давления, помимо расширения газов, содержащихся в полостях тела, обусловливает также и выход газов из жидкостей и тканей, в которых они были растворены в условиях давления на уровне моря или на глубине, и образование пузырьков газа в организме.

Этот процесс выхода растворенных газов (прежде всего азота) вызывает развитие декомпрессионной болезни (см.).

Рис. 4. Зависимость температуры кипения воды от высоты над уровнем моря и барометрического давления. Цифры давления расположены под соответствующими цифрами высоты.

При уменьшении атмосферного давления понижается температура кипения жидкостей (рис. 4). На высоте более 19 км, где барометрическое давление равно (или меньше) упругости насыщенных паров при температуре тела (37°), может произойти «закипание» межтканевой и межклеточной жидкости организма, в результате чего в крупных венах, в полости плевры, желудка, перикарда, в рыхлой жировой клетчатке, то есть в участках с низким гидростатическим и внутритканевым давлением, образуются пузыри водяного пара, развивается высотная тканевая эмфизема. Высотное «кипение» не затрагивает клеточные структуры, локализуясь только в межклеточной жидкости и крови.

Массивные пузыри пара могут блокировать работу сердца и циркуляцию крови и нарушать работу жизненно важных систем и органов. Это является серьезным осложнением острого кислородного голодания, развивающегося на больших высотах. Профилактика высотной тканевой эмфиземы может быть обеспечена созданием внешнего противодавления на тело высотным снаряжением.

Сам процесс понижения барометрического давления (декомпрессия) при определенных параметрах может стать повреждающим фактором. В зависимости от скорости декомпрессию разделяют на плавную (медленную) и взрывную. Последняя протекает за время менее 1 секунды и сопровождается сильным хлопком (как при выстреле), образованием тумана (конденсация паров воды из-за охлаждения расширяющегося воздуха). Обычно взрывная декомпрессия происходит на высотах при разрушении остекления герметичной кабины или скафандра с избыточным давлением.

При взрывной декомпрессии прежде всего страдают легкие. Быстрое нарастание внутрилегочного избыточного давления (более чем на 80 мм рт. ст.) приводит к значительному растяжению легочной ткани, что может вызвать разрыв легких (при их расширении в 2,3 раза). Взрывная декомпрессия может вызвать повреждение и желудочно-кишечного тракта. Величина возникающего избыточного давления в легких будет во многом зависеть от скорости истечения из них воздуха в процессе декомпрессии и объема воздуха в легких. Особенно опасно, если верхние дыхательные пути в момент декомпрессии окажутся закрытыми (при глотании, задержке дыхания) или декомпрессия совпадет с фазой глубокого вдоха, когда легкие наполняются большим количеством воздуха.

Температура атмосферы

Температура атмосферы с увеличением высоты вначале понижается (в среднем от 15° у земли до -56,5° на высоте 11-18 км). Вертикальный температурный градиент в этой зоне атмосферы составляет около 0,6° на каждые 100 м; он изменяется в течение суток и года (табл. 4).

Таблица 4. ИЗМЕНЕНИЯ ВЕРТИКАЛЬНОГО ТЕМПЕРАТУРНОГО ГРАДИЕНТА НАД СРЕДНЕЙ ПОЛОСОЙ ТЕРРИТОРИИ СССР

Рис. 5. Изменение температуры атмосферы на различных высотах. Границы сфер обозначены пунктиром.

На высотах 11 - 25 км температура становится постоянной и составляет -56,5°; затем температура начинает повышаться, достигая на высоте 40 км 30-40°, на высоте 50-60 км 70° (рис. 5), что связано с интенсивным поглощением озоном солнечной радиации. С высоты 60- 80 км температура воздуха вновь несколько снижается (до 60°), а затем прогрессивно повышается и составляет на высоте 120 км 270°, на 220 км 800°, на высоте 300 км 1500°, а

на границе с космическим пространством - больше 3000°. Следует заметить, что вследствие большой разреженности и малой плотности газов на этих высотах их теплоемкость и способность к нагреванию более холодных тел очень незначительна. В этих условиях передача тепла от одного тела к другому происходит только посредством лучеиспускания. Все рассматриваемые изменения температуры в атмосфере связаны с поглощением воздушными массами тепловой энергии Солнца - прямой и отраженной.

В нижней части атмосферы у поверхности Земли распределение температуры зависит от притока солнечной радиации и поэтому имеет в основном широтный характер, то есть линии равной температуры - изотермы - параллельны широтам. Так как атмосфера в нижних слоях нагревается от земной поверхности, то на горизонтальное изменение температуры сильно влияет распределение материков и океанов, термические свойства которых различны. Обычно в справочниках указывается температура, измеренная при сетевых метеорологических наблюдениях термометром, установленным на высоте 2 м над поверхностью почвы. Наиболее высокие температуры (до 58е) наблюдаются в пустынях Ирана, а в СССР - на юге Туркменистана (до 50°), наиболее низкие (до -87°) в Антарктиде, а в СССР - в районах Верхоянска и Оймякона (до -68°). Зимой вертикальный температурный градиент в отдельных случаях вместо 0,6° может превышать 1° на 100 м или даже принимать отрицательное значение. Днем в теплое время года он может быть равен многим десяткам градусов на 100 м. Различают также горизонтальный градиент температуры, который обычно относят к расстоянию 100 км по нормали к изотерме. Величина горизонтального градиента температуры - десятые доли градуса на 100 км, а во фронтальных зонах он может превышать 10° на 100 м.

Организм человека способен поддерживать тепловой гомеостаз (см.) в довольно узких пределах колебаний температуры наружного воздуха - от 15 до 45°. Существенные различия температуры атмосферы у Земли и на высотах требуют применения специальных защитных технических средств для обеспечения теплового баланса между организмом человека и внешней средой в высотных и космических полетах.

Характерные изменения параметров атмосферы (температуры, давления, химического состава, электрического состояния) позволяют условно разделить атмосферу на зоны, или слои. Тропосфера - ближайший слой к Земле, верхняя граница которого простирается на экваторе до 17-18 км, на полюсах - до 7-8 км, в средних широтах - до 12-16 км. Для тропосферы характерно экспоненциальное падение давления, наличие постоянного вертикального температурного градиента, горизонтальные и вертикальные перемещения воздушных масс, значительные изменения влажности воздуха. В тропосфере находится основная масса атмосферы, а также значительная часть биосферы; здесь возникают все основные виды облаков, формируются воздушные массы и фронты, развиваются циклоны и антициклоны. В тропосфере из-за отражения снежным покровом Земли солнечных лучей и охлаждения приземных слоев воздуха имеет место так называемая инверсия, то есть возрастание температуры в атмосфере снизу вверх вместо обычного убывания.

В теплое время года в тропосфере происходит постоянное турбулентное (беспорядочное, хаотичное) перемешивание воздушных масс и перенос тепла потоками воздуха (конвекция). Конвекция уничтожает туманы и уменьшает запыленность нижнего слоя атмосферы.

Вторым слоем атмосферы является стратосфера .

Она начинается от тропосферы узкой зоной (1-3 км) с постоянной температурой (тропопауза) и простирается до высот около 80 км. Особенностью стратосферы является прогрессирующая разреженность воздуха, исключительно высокая интенсивность ультрафиолетового излучения, отсутствие водяных паров, наличие большого количества озона и постепенное повышение температуры. Высокое содержание озона обусловливает ряд оптических явлений (миражи), вызывает отражение звуков и оказывает существенное влияние на интенсивность и спектральный состав электромагнитных излучений. В стратосфере происходит постоянное перемешивание воздуха, поэтому состав его аналогичен воздуху тропосферы, хотя плотность его у верхних границ стратосферы крайне мала. Преобладающие ветры в стратосфере - западные, а в верхней зоне наблюдается переход к восточным ветрам.

Третьим слоем атмосферы является ионосфера , которая начинается от стратосферы и простирается до высот 600-800 км.

Отличительные признаки ионосферы - крайняя разреженность газовой среды, высокая концентрация молекулярных и атомарных ионов и свободных электронов, а также высокая температура. Ионосфера оказывает влияние на распространение радиоволн, обусловливая их преломление, отражение и поглощение.

Основным источником ионизации высоких слоев атмосферы является ультрафиолетовое излучение Солнца. При этом из атомов газов выбиваются электроны, атомы превращаются в положительные ионы, а выбитые электроны остаются свободными или захватываются нейтральными молекулами с образованием отрицательных ионов. На ионизацию ионосферы оказывают влияние метеоры, корпускулярное, рентгеновское и гамма-излучение Солнца, а также сейсмические процессы Земли (землетрясения, вулканические извержения, мощные взрывы), которые генерируют акустические волны в ионосфере, усиливающие амплитуду и скорость колебаний частиц атмосферы и способствующие ионизации газовых молекул и атомов (см. Аэроионизация).

Электрическая проводимость в ионосфере, связанная с высокой концентрацией ионов и электронов, очень велика. Повышенная электропроводимость ионосферы играет важную роль в отражении радиоволн и возникновении полярных сияний.

Ионосфера - это область полетов искусственных спутников Земли и межконтинентальных баллистических ракет. В настоящее время космическая медицина изучает возможные влияния на организм человека условий полета в этой части атмосферы.

Четвертый, внешний слой атмосферы - экзосфера . Отсюда атмосферные газы рассеиваются в мировое пространство за счет диссипации (преодоления молекулами сил земного тяготения). Затем происходит постепенный переход от атмосферы к межпланетному космическому пространству. От последнего экзосфера отличается наличием большого количества свободных электронов, образующих 2-й и 3-й радиационные пояса Земли.

Разделение атмосферы на 4 слоя весьма условно. Так, по электрическим параметрам всю толщу атмосферы делят на 2 слоя: нейтросферу, в которой преобладают нейтральные частицы, и ионосферу. По температуре различают тропосферу, стратосферу, мезосферу и термосферу, разделенные соответственно тропо-, страто- и мезопаузами. Слой атмосферы, расположенный между 15 и 70 км и характеризующийся высоким содержанием озона, называют озоносферой.

Для практических целей удобно пользоваться Международной стандартной атмосферой (MCA), для к-рой принимают следующие условия: давление на уровне моря при t° 15° равно 1013 мбар (1,013 X 10 5 нм 2 , или 760 мм рт. ст.); температура уменьшается на 6,5° на 1 км до уровня 11 км (условная стратосфера), а затем остается постоянной. В СССР принята стандартная атмосфера ГОСТ 4401 - 64 (табл. 3).

Осадки. Поскольку основная масса водяного пара атмосферы сосредоточена в тропосфере, то и процессы фазовых переходов воды, обусловливающие осадки, протекают преимущественно в тропосфере. Тропосферные облака обычно закрывают около 50% всей земной поверхности, тогда как облака в стратосфере (на высотах 20-30 км) и вблизи мезопаузы, получившие название соответственно перламутровых и серебристых, наблюдаются сравнительно редко. В результате конденсации водяного пара в тропосфере образуются облака и выпадают осадки.

По характеру выпадения осадки разделяются на 3 типа: обложные, ливневые, моросящие. Количество осадков определяется толщиной слоя выпавшей воды в миллиметрах; измерение осадков производят дождемерами и осадкомерами. Интенсивность осадков выражается в миллиметрах в 1 минуту.

Распределение осадков в отдельные сезоны и дни, а также по территории крайне неравномерно, что обусловлено циркуляцией атмосферы и влиянием поверхности Земли. Так, на Гавайских островах в среднем за год выпадает 12 000мм, а в наиболее сухих областях Перу и Сахары осадки не превышают 250 мм, а иногда не выпадают по нескольку лет. В годовой динамике выпадения осадков различают следующие типы: экваториальный - с максимумом выпадения после весеннего и осеннего равноденствия; тропический - с максимумом осадков летом; муссонный - с очень резко выраженным пиком летом и сухой зимой; субтропический - с максимумом осадков зимой и сухим летом; континентальный умеренных широт - с максимумом выпадения осадков летом; морской умеренных широт - с максимумом осадков зимой.

Весь атмосферно-физический комплекс климатометеорологических факторов, составляющий погоду, широко используется для укрепления здоровья, закаливания и в лечебных целях (см. Климатотерапия). Наряду с этим установлено, что резкие колебания этих атмосферных факторов могут отрицательно влиять на физиологические процессы в организме, вызывая развитие различных патологических состояний и обострение болезней, получивших название метеотропных реакций (см. Климатопатология). Особое значение в этом отношении имеют частые длительные возмущения атмосферы и резкие скачкообразные колебания метеофакторов.

Метеотропные реакции наблюдаются чаще у людей, страдающих заболеваниями сердечно-сосудистой системы, полиартритами, бронхиальной астмой, язвенной болезнью, заболеваниями кожи.

Библиография: Белинский В. А. и Побияхо В. А. Аэрология, Л., 1962, библиогр.; Биосфера и ее ресурсы, под ред. В. А. Ковды, М., 1971; Данилов А. Д. Химия ионосферы, Л., 1967; Колобков Н. В. Атмосфера и ее жизнь, М., 1968; Калитин H.H. Основы физики атмосферы в применении к медицине, Л., 1935; Матвеев Л. Т. Основы общей метеорологии, Физика атмосферы, Л., 1965, библиогр.; Минх А. А. Ионизация воздуха и ее гигиеническое значение, М., 1963, библиогр.; он же, Методы гигиенических исследований, М., 1971, библиогр.; Тверской П. Н. Курс метеорологии, Л., 1962; Уманский С. П. Человек в космосе, М., 1970; Хвостиков И. А. Высокие слои атмосферы, Л., 1964; X р г и а н A. X. Физика атмосферы, Л., 1969, библиогр.; Хромов С. П. Метеорология и климатология для географических факультетов, Л., 1968.

Влияние на организм повышенного и пониженного давления - Армстронг Г. Авиационная медицина, пер. с англ., М., 1954, библиогр.; Зальцман Г.Л. Физиологические основы пребывания человека в условиях повышенного давления газов среды, Л., 1961, библиогр.; Иванов Д. И. и Хромушкин А. И. Системы жизнеобеспечения человека при высотных и космических полетах, М., 1968, библиогр.; Исаков П. К. и др. Теория и практика авиационной медицины, М., 1971, библиогр.; Коваленко Е. А. и Черняков И. Н. Кислород тканей при экстремальных факторах полета, М., 1972, библиогр.; Майлс С. Подводная медицина, пер. с англ., М., 1971, библиогр.; Busby D. Е. Space clinical medicine, Dordrecht, 1968.

И. H. Черняков, M. Т. Дмитриев, С. И. Непомнящий.

2.1. Строение земной атмосферы. Влияние атмосферного воздуха на здоровье человека

Атмосфера имеет многослойную структуру. К земной поверхности прилегает тропосфера - наиболее плотный слой воздуха размером от 8 до 18 км в разных широтах. Над тропосферой находится стратосфера - слой воздуха размером до 40-60 км, в которой образуются молекулы озона, составляющие озоновый слой атмосферы. Над стратосферой простирается еще более разреженный слой воздуха размером до 80 км - мезосфера , выше следует термосфера - слой атмосферы высотой до 300 км, температура в котором достигает 1500°С. За ней располагается ионосфера - слой ионизированного воздуха, размеры которого в зависимости от времени года и суток составляют 500-1000 км. Еще выше последовательно размещаются экзосфера (до 3000 км), плотность которой почти не отличается от плотности безвоздушного космического пространства, и верхняя граница атмосферы Земли - магнитосфера (от 3000 до 50000 км), в состав которой входят пояса радиации.

Воздушная среда - атмосфера - газовая оболочка Земли существенно влияет на энергетические и гидрологические процессы, количество и качество солнечной радиации. Метеорологический и микроклиматический компонент воздушной среды состоит из температуры воздуха, его влажности и подвижности, неионизирующего солнечного излучения, барометрического давления. Физические факторы как компоненты окружающей среды и закрытых помещений обеспечивают жизнедеятельность и здоровье человека. Солнечная радиация и температура воздуха определяют тепловое состояние человека, его жизненные функции: рост, развитие, резистентность, обменные процессы, здоровье.

2.2. Физические факторы атмосферы, их гигиеническая характеристика и влияние на организм (температура, влажность, подвижность воздуха, барометрическое давление, электрическое состояние воздушной среды, тепловая радиация, ионизация воздуха)

К физическим параметрам воздушной среды относятся: температура, влажность, скорость движения (подвижность) воздуха; атмосферное давление; солнечная радиация; электрическое состояние (грозовые разряды, ионизация воздуха, электрическое поле атмосферы); радиоактивность.

Температура воздуха. Одним из условий для осуществления нормального хода жизненных процессов является постоянство температуры, при нарушении которого возможно развитие тяжелых, иногда необратимых изменений.

При воздействии на организм низких температур воздуха наблюдаются нарушение трофики тканей с дальнейшим развитием невритов, миозитов; понижение резистентности организма за счет рефлекторного фактора, что способствует развитию патологических состояний как инфекционной, так и неинфекционной природы. Местное охлаждение (особенно ног) может привести к возникновению простудных заболеваний: ангины, острой респираторной вирусной инфекции, пневмонии. Это связано с рефлекторным снижением температуры слизистой оболочки верхних дыхательных путей (носоглотки).

При длительном воздействии высокой температуры воздуха нарушается водно-солевой и витаминный обмен, особенно при выполнении физической работы. Усиленное потоотделение ведет к потере жидкости, солей и водорастворимых витаминов. При высокой температуре воздуха изменяется деятельность желудочно-кишечного тракта. Выделение из организма иона хлора, прием большого количества воды ведут к угнетению желудочной секреции и снижению бактерицидности желудочного сока, что создает благоприятные условия для развития воспалительных процессов в желудочно-кишечном тракте. Влияние высокой температуры воздуха отрицательно сказывается и на функциональном состоянии центральной нервной системы (ЦНС), что проявляется ослаблением внимания, нарушением точности и координации движений, замедлением реакций. Это способствует снижению качества работы и увеличению производственного травматизма.

Наиболее частым осложнением является перегревание или тепловая гипертермия (таблица 2.1).

Таблица 2.1 - Основные признаки перегревания организма

В тяжелых случаях перегревание протекает в форме теплового удара. Наблюдаются быстрое повышение температуры до 41°C и выше, снижение артериального давления, потеря сознания, нарушение состава крови, судороги. Дыхание становится частым (до 50-60 в мин), поверхностным. В результате нарушения водно-солевого баланса при высокой температуре может развиться судорожная болезнь. При оказании первой помощи необходимо принять меры к охлаждению организма (прохладный душ, ванна и др.).

Комфортным тепловое состояние среды и человека считается при температуре воздуха 17-22°C, предельно допустимым - при верхней границе 25°C и нижней 14°C; предельно переносимым - соответственно при 35°C и 10°C; экстремальным - при 40°C и 40-50°C. В последнем случае обычная зимняя одежда не может поддерживать тепловое равновесие организм.

Влажность воздуха. Влажность атмосферного воздуха обусловливается испарением воды с поверхности океанов, морей и в меньшей мере озер, рек, влажной почвы и растительного покрова.В закрытых помещениях существенную роль играют бытовые (стирка белья, приготовление пищи и др.) и производственные факторы, а также испарение влаги с поверхности кожи.

Степень влажности воздуха определяют понятиями абсолютной, максимальной и относительной влажности. При проведении натурных исследований находят абсолютную, максимальную, относительную влажность, дефицит насыщения, физиологический дефицит влажности, точку росы.

Абсолютная влажность определяется количеством водяных паров в граммах, которое содержится в 1 м 3 воздуха в данный момент (или упругостью находящихся в воздухе водяных паров в миллиметрах ртутного столба).

Максимальная влажность характеризуется предельным количеством водяных паров (в граммах на 1 м 3 воздуха), насыщающих воздух при данной температуре; она может быть выражена также в миллиметрах ртутного столба.

Относительной влажностью называется выраженное в процентах отношение абсолютной влажности к максимальной или, иначе, процент насыщения воздуха водяными парами в момент наблюдения. Этой последней величиной и пользуются в основном в санитарной практике.

Дефицит насыщения - разница между максимальной и абсолютной влажностью.

Физиологический дефицит влажности - отношение количества фактически содержащихся водяных паров в воздухе к их максимальному количеству, которое может содержаться в воздухе при температуре поверхности тела человека и легких, т.е. соответственно при 34 и 37°C. Физиологический дефицит влажности показывает, сколько граммов воды может извлечь из организма каждый кубический метр вдыхаемого воздуха.

Точка росы - температура, при которой находящиеся в воздухе водяные пары насыщают пространство 1 м 3 воздуха.

Наибольшее гигиеническое значение имеют относительная влажность и дефицит насыщения, так как они определяют степень насыщения воздуха водяными парами и позволяют судить об интенсивности и скорости испарения пота с поверхности тела при той или иной температуре. Чем меньше относительная влажность, тем быстрее будет происходить испарение воды, следовательно, тем интенсивнее будет теплоотдача путем испарения пота.

Оптимальная величина относительной влажности находится в пределах 40-60 %, приемлемая нижняя - 30 %, приемлемая верхняя - 70 %, крайняя нижняя - 10-20 % и крайняя верхняя 80-100 %.

Движение воздуха. Основным фактором, обуславливающим движение воздуха (ветер), является разница давлений и температур. Гигиеническое значение подвижности воздуха определяется эффектом теплоотдачи. Влияние подвижности воздуха непосредственно на человека приводит к увеличению теплоотдачи с поверхности тела. При низкой температуре окружающей среды это вызывает охлаждение организма, при высокой температуре воздуха, увеличивая теплоотдачу путем конвекции и испарения, предохраняет организм от перегревания

Атмосферное давление. Подверженная силе земного притяжения атмосфера оказывает давление на поверхность Земли и на все объекты, находящиеся на ней. На уровне моря при температуре 15°C эта величина равна 760 мм рт. ст. Вследствие того, что наружное давление полностью уравновешивается внутренним, наш организм практически не ощущает тяжести атмосферы. Возможны существенное повышение и понижение атмосферного давления, способные привести к неблагоприятным изменениям в организме.

Пониженное атмосферное давление способствует развитию у людей симптомокомплекса, известного под названием высотной (горной) болезни. Она может возникать при подъеме на высоту и, как правило, встречается у летчиков и альпинистов при отсутствии мер (приборов), предохраняющих от влияния пониженного атмосферного давления. В легочной ткани происходит обмен газов крови и альвеолярного воздуха. Диффундируя через мембраны, газы стремятся к состоянию равновесия, переходя из области высокого давления в область низкого давления.

Высотная болезнь возникает в результате понижения парциального давления кислорода во вдыхаемом воздухе, что приводит к кислородному голоданию тканей.

По мере снижения парциального давления кислорода уменьшается насыщенность кислородом гемоглобина с последующим нарушением снабжения клеток кислородом. Первые симптомы кислородной недостаточности определяются при подъеме на высоту 3000 м без кислородного прибора.

К мероприятиям по акклиматизации к кислородной недостаточности следует отнести тренировки в барокамерах, пребывание в условиях высокогорья, закаливание и др. Положительное влияние оказывает прием повышенного количества витаминов С, Р, В1, В2, В6, РР, фолиевой кислоты.

Повышенное атмосферное давление является основным производственным фактором при строительстве подводных тоннелей, метро, проведении водолазных работ и т.д. Кратковременному (мгновенному) воздействию высокого давления подвергаются лица при разрыве бомб, мин, снарядов, выстрелах и запусках ракет. Чаще всего работа в условиях повышенного атмосферного давления осуществляется в специальных камерах-кессонах или скафандрах. При работе в кессонах различают три периода: компрессии, пребывания в условиях повышенного давления и декомпрессии.

Компрессия характеризуется незначительными функциональными нарушениями: шумом в ушах, заложенностью, болевыми ощущениями вследствие механического давления воздуха на барабанную перепонку. Тренированные люди эту стадию переносят легко, без неприятных ощущений.

Пребывание в условиях повышенного давления обычно сопровождается легкими функциональными нарушениями: урежением пульса и частоты дыхания, снижением максимального и повышением минимального артериального давления, понижением кожной чувствительности и слуха.

В зоне повышенного атмосферного давления происходит насыщение крови и тканей организма газами воздуха (сатурация), главным образом азотом. Это насыщение продолжается до уравнивания парциального давления азота в окружающем воздухе с парциальным давлением азота в тканях.

Быстрее всего насыщается кровь, медленнее - жировая ткань. В то же время жировая ткань насыщается азотом в 5 раз больше, чем кровь или другие ткани. Общее количество азота, растворенного в организме при повышенном атмосферном давлением, может достигать 4-6 л против 1 л азота, растворенного при нормальном давлении.

В период декомпрессии в организме наблюдается обратный процесс - выведение из тканей газов (десатурация). При правильно организованной декомпрессии растворенный азот в виде газа выделяется через легкие (за 1 мин 150 мл азота). Однако при быстрой декомпрессии азот не успевает выделяться и остается в крови и тканях в виде пузырьков, причем наибольшее количество их скапливается в нервной ткани и подкожной клетчатке. Отсюда и из других органов азот поступает в кровеносное русло и вызывает газовую эмболию (кессонная болезнь). Опасность газовой эмболии возникает тогда, когда парциальное давление азота в тканях будет выше парциального давления азота в альвеолярном воздухе более чем в 2 раза. Характерным признаком этого заболевания являются тянущие боли в области суставов и мышц. При эмболии кровеносных сосудов ЦНС наблюдаются головокружение, головная боль, расстройство походки, речи, судороги. В тяжелых случаях возникают парезы конечностей, расстройство мочевыделения, поражаются легкие, сердце, глаза и т.д. Для предупреждения возможного развития кессонной болезни важны правильная организация декомпрессии и соблюдение рабочего режима.

Барометрическое давление для Беларуси определяется в 740-745 мм рт. ст. Суточные колебания атмосферного давления в 3-5 мм рт. ст. не оказывают существенного влияния на организм здорового человека. При снижении функциональных возможностей организма чувствительность к перепадам барометрического давления повышается.

Электрическое состояние воздушной среды. Под термином «атмосферное электричество» обычно понимают целый комплекс явлений, включающий в себя ионизацию воздуха, электрические и магнитные поля атмосферы.

Ионизация воздуха . Физическая сущность ионизации воздуха заключается в действии на молекулы воздуха различных ионизирующих факторов: радиоактивных элементов, космического, УФ-излучения, электрических, грозовых разрядов, баллоэлектрического эффекта, применение аэроионизаторов.

Под ионизацией воздуха понимают распад молекул и атомов с образованием аэроионов. В результате происходит отрыв электрона от молекулы и она становится положительно заряженной, а оторвавшийся свободный электрон, присоединившись к одной из нейтральных молекул, сообщает ей отрицательный заряд. Поэтому в атмосфере образуется пара противоположно заряженных частиц - отрицательные и положительные ионы.

Молекулярные комплексы (10-15 молекул) с одним элементарным зарядом называют нормальными, или легкими, ионами. Они имеют размер 10-8 см и обладают сравнительно большой подвижностью. Сталкиваясь с постоянно присутствующими в атмосфере более крупными частицами, легкие ионы оседают на них и сообщают им свой заряд. Возникают вторичные ионы, включающие средние (10-6 см) и тяжелые (10-5 см) аэроионы.

Ионный состав воздуха является важным гигиеническим показателем. Воздействие на человека легких отрицательных аэроионов является благоприятным биологическим фактором. Наоборот, чрезмерно высокие концентрации ионов положительного знака, особенно тяжелых, свидетельствуют о низком гигиеническом качестве воздуха.

Отношение числа тяжелых ионов к числу легких ионов определяет ионизационный режим воздушной среды. Для характеристики ионизации воздуха используется коэффициент униполярности (q), показывающий отношение числа положительных ионов к числу отрицательных. Чем более загрязнен воздух, тем выше этот коэффициент.

Количество легких ионов зависит от географических, геологических условий, погоды, уровня радиоактивности окружающей среды, загрязнения атмосферного воздуха. С увеличением влажности воздуха возрастает число тяжелых ионов из-за рекомбинации ионов с каплями влаги. Понижение атмосферного давления способствует выходу из почвы эманации радия, что приводит к увеличению количества легких ионов. Ионизирующее действие распыляемой воды проявляется в усилении ионизации воздуха, что особенно заметно у фонтанов, по берегам бурных рек, у водоемов.

Электрическое поле . Земля в целом имеет свойства отрицательного заряженного проводника, а атмосфера - положительно заряженного. В результате происходит перемещение ионов обоих знаков и возникает вертикальный электроток. С увеличением атмосферного давления, уменьшением прозрачности воздуха и образованием туманов электрическое поле может возрастать в 2-5 раз. Естественно, что столь большие изменения могут оказывать отрицательное влияние на самочувствие больных, ослабленных людей.

Магнитное поле. Быстрое изменение магнитного поля (магнитные возмущения и бури) возникает в связи с усилением притока заряженных частиц с поверхности Солнца в период повышения его активности. Установлено, что эти изменения могут оказывать влияние на функциональное состояние ЦНС, вызывая усиление процессов торможения. В период магнитных бурь резко возрастает частота обострений нервно-психических заболеваний.

Солнечная радиация является важнейшим фактором существования жизни на Земле. С физической точки зрения солнечная энергия представляет собой поток электромагнитных излучений с различной длиной волны. Спектральный состав излучения солнца колеблется в широком диапазоне от длинных до ультракоротких волн. В гигиеническом отношении особый интерес представляет оптическая часть солнечного спектра, которая разделяется на три диапазона: инфракрасные лучи с длиной волн от 28 000 до 760 нм, видимая часть спектра - от 760 до 400 нм и УФ-часть - от 400 до 10 нм.

Установлено, что солнечная радиация оказывает мощное биологическое действие: стимулирует физиологические процессы в организме, изменяет обмен веществ, улучшает самочувствие человека, повышает его работоспособность.

Радиоактивность воздушной среды. Естественная радиоактивность атмосферы зависит от наличия в ней таких газов, как радон, актинон и торон, являющихся продуктом распада радия, актиния и тория. В воздухе содержатся углерод-14, аргон-41, фтор-18, сера-32 и ряд других изотопов, образующиеся в результате бомбардировки атомов азота, водорода и кислорода потоками частиц космического излучения.

Искусственное радиоактивное загрязнение биосферы обусловлено проведенными испытаниями атомного оружия, авариями на атомной электростанции, широким использованием источников ионизирующих излучений в промышленности, сельском хозяйстве, медицине и др. отраслях науки и техники.

Как сказываются метеоусловия на организме, зависит от его адаптивных способностей: кто-то на них реагирует, кто-то совсем не замечает, а есть и такие, кто по самочувствию может предсказывать погоду. Считается, что особенно явно подвержены зависимости от погодных условий люди с неуравновешенной нервной системой - меланхолики и холерики. У сангвиников и флегматиков она чаще всего проявляется либо на фоне ослабления иммунитета, либо при хроническом заболевании. Впрочем, метеочувствительность как диагноз характерна как раз для тех, кто уже страдает какой-то болезнью. Как правило, это патологии дыхательной и сердечно-сосудистой систем, заболевания нервной системы, ревматоидный артрит.

Какие погодные факторы воздействуют на наше самочувствие? Заведующий отделением неврологии 122-й клинической больницы профессор Александр Ельчанинов относит к наиболее значимым метеотропным факторам: температуру воздуха, влажность, скорость ветра и барометрическое (атмосферное) давление. На организм человека влияют и гелиофизические факторы - магнитные поля.

Температура воздуха

Она оказывает самое заметное влияние на самочувствие человека в сочетании с влажностью воздуха. Самым комфортным считается сочетание температуры 18-20С° и влажности 40-60 %. При этом колебания температуры воздуха в пределах 1-10°С считаются благоприятными, 10-15С° - неблагоприятными, а выше 15С°- весьма неблагоприятными. -, объясняет профессор Ельчанинов. - Комфортная температура для сна - от 16°С до 18°С.

От температуры воздуха напрямую зависит содержание кислорода в воздухе. При похолодании он насыщается кислородом, а при потеплении, наоборот, разрежается. Как правило, в жаркую погоду еще и снижается атмосферное давление, и в результате страдающие заболеваниями дыхательной и сердечно-сосудистой систем плохо себя чувствуют.

Если же на фоне высокого давления температура воздуха понижается и сопровождается холодными дождями, то особенно тяжело это переживают гипертоники, астматики, люди с почечнокаменной и желчнокаменной болезнями. Резкие перепады температуры (8-10 °С в сутки) опасны для аллергиков и астматиков.

Экстремальные температуры

Как утверждает директор Государственного научно-исследовательского центра профилактической медицины Сергей Бойцов, при аномальной жаре лучше всего себя чувствуют люди с нормальным механизмом терморегуляции, в котором активно участвует сердечно-сосудистая система, усиливающая циркуляцию крови непосредственно под кожей. Но если температура воздуха превышает 38 гра-дусов, она уже не спасает: внешняя температура становится выше внутрен-ней, возникает риск тромбообразовани-я на фоне централизации кровотока и сгуще-ния крови. Поэтому в жару велика опасность возникновения инсульта . Врачи советуют при аномальной жаре как можно больше на-ходиться в помещении с кондиционе-ром или хотя бы вентилятором, избегать солнца, лишних физических нагрузок. Остальные рекомендации зависят от состояния здоровья человека.

Антициклон - это повышенное атмосферное давление, которое несет с собой безветренную, ясную погоду, без резких перепадов температуры и влажности.

Циклон - это сниженное атмосферное давление, которое сопровождается облачностью, повышенной влажностью, осадками и повышением температуры воздуха.

В экстремально морозную погоду организм может переохлаждаться за счет увеличения теплоотдачи. Особенно опасно сочетание низкой температуры с высокой влажностью и высокой скоростью движения воздуха. Причем, за счет рефлекторных механизмов ощущение холода возникает не только в области его воздействия, но и в, казалось бы, далеких от нее частях тела. Так, если у вас замерзли ноги, неминуемо замерзнет и нос, ощущение холода возникнет и в горле, в результате чего развиваются ОРВИ , заболевания лор-органов. Кроме того, если вы замерзли, скажем, в ожидании общественного транспорта, задействуется другой рефлекторный механизм, при котором возникает спазм сосудов почек, возможны также расстройства кровообращения, снижение иммунитета. Как правило, экстремально низкие температуры вызывают реакции спастического типа. Справиться с ними помогают любые процедуры и действия, усиливающие кровообращение: гимнастика, горячие ванны для ног, сауна, баня, контрастный душ.

Влажность воздуха

При высокой температуре влажность воздуха (насыщение воздуха парами воды) снижается, а в дождливую погоду она может достигать 80-90 %. Во время отопительного сезона влажность воздуха в наших квартирах снижается до 15-20 % (для сравнения: в пустыне Сахара влажность - 25%). Часто именно сухость домашнего воздуха, а не повышенная влажность на улице, становится причиной склонности к простудным заболеваниям: слизистые носоглотки высушиваются, снижая ее защитные функции, что позволяет легко «приживаться» респираторным вирусам. Чтобы избежать повышенной сухости в носоглотке, аллергикам и часто болеющим лор-заболеваниями рекомендуется делать промывания раствором слабосоленой или негазированной минеральной воды.

При повышенной влажности больше других опасности заболеть подвержены страдающие болезнями дыхательных путей, суставов и почек, особенно если влажность сопровождается похолоданием.

Колебания показателей влажности от 5 до 20 % оцениваются как более или менее благоприятные для организма, а от 20 до 30 % - как неблагоприятные.

Ветер

Скорость движения воздуха - ветер воспринимается нами как комфортный или некомфортный в зависимости от влажности и температуры воздуха. Так, в зоне термического комфорта (17-27С°) при тихом и легком ветре (1-4 м/с) человек чувствует себя хорошо. Однако как только температура повышается, аналогичные ощущения он будет испытывать, если движение воздуха станет более быстрым. И наоборот, при низких температурах большая скорость ветра усиливает ощущения холода. Суточную периодику имеет как горно-долинный ветер, так и другие ветровые режимы (бриз, фен). Важное значение имеют межсуточные колебания ветрового режима: разница в скорости движения воздуха в пределах 0,7 м/с благоприятна, а 8-17 м/с - неблагоприятна.

Атмосферное давление

Метеочувствительные люди уверены, что главную роль в их реакции на погоду оказывает атмосферное давление. Это и так и не так. Потому что в основном оно воздействует на наш организм в комплексе с другими природными явлениями. Общепризнано, что метеостабильное состояние отмечается при атмосферном давлении около 1013 мбар, то есть 760 мм рт. ст., - говорит профессор Александр Ельчанинов.

Если при понижении атмосферного давления содержание кислорода в атмосфере резко снижается, растет влажность и температура, у человека падает артериальное давление и снижается скорость кровотока, как следствие затрудняется дыхание, появляется тяжесть в голове, нарушается работа сердечно-сосудистой системы. Когда атмосферное давление падает, хуже всего себя чувствуют гипотоники, что проявляется выраженной пастозностью (отечностью) тканей, тахикардией, тахипноэ (частым дыханием), то есть симптомами, характеризующими углубление гипоксии (кислородного голодания), вызванной пониженным атмосферным давлением. У гипертоников такая погода улучшает самочувствие: снижается артериальное давление и лишь при нарастающей гипоксии появляется сонливость, утомляемость, одышка, сердечные боли ишемического характера, то есть те же симптомы, что испытывают в такую погоду гипотоники сразу. Когда при повышении атмосферного давления температура понижается, в воздухе увеличивается содержание кислорода, плохо чувствуют себя гипертоники, потому что у них растет артериальное давление и увеличивается скорость кровотока. Гипотоникам же в такую погоду живется хорошо, они чувствуют прилив сил.

Солнечная активность

Мы - дети солнца, если бы его не было, не было бы жизни. Благодаря пресловутому солнечному ветру и изменениям солнечной активности меняется магнитное поле Земли, проницаемость озонового слоя, стандарты метеорологических условий. Именно солнце влияет на цикличность работы организма человека, который работает в соответствии с временами года. В нас заложена врожденная потребность в определенном количестве солнечных лучей , солнечного света и тепла. Недаром при коротком зимнем световом дне практически все страдают гипосолярным синдромом: повышенной сонливостью, утомляемостью, депрессией, апатией, снижением работоспособности и внимания. Можно сказать, что число солнечных дней в году для организма гораздо важнее, чем изменение, скажем, атмосферного давления. Поэтому жителям приморских, например средиземноморских стран, или высокогорий, жить комфортнее, чем петербуржцам или полярникам.

Погода - в доме

Повлиять на погодные условия мы не можем. Но можем снизить риски для здоровья, связанные с влиянием внешней среды. Главное помнить - метеочувствительность не проявляется как самостоятельная проблема, она как вагон за паровозом, следует за определенным заболеванием, чаще всего хроническим. Поэтому прежде всего надо его выявить и лечить. В случае обострения болезни на фоне плохой погоды, следует принимать лекарства, выписанные врачом по основной патологии (мигрень , вегетососудистая дистония , панические атаки, неврозы и неврастении). А кроме того, в соответствии с прогнозом погоды надо выработать для себя определенные правила поведения. Например, «сердечники» остро реагируют на высокую влажность воздуха и приближение грозы, значит, надо в такие дни избегать физических нагрузок и обязательно принимать выписанные врачом лекарства.

• Всем, у кого при изменении климатических условий меняется самочувствие, важно более бережно в такие дни относиться к своему здоровью: не переутомляться, высыпаться, избегать употребления спиртных напитков, а так же физических нагрузок. Отложите, например, ежеутреннюю пробежку, иначе, скажем, в жаркую погоду можно, убегая от инфаркта, прибежать к инсульту. Любые эмоциональные и физические нагрузки в условиях непогоды - это стресс, способный привести к сбоям вегетативной регуляции, нарушению ритма сердца, скачкам артериального давления, обострению хронических заболеваний.
• Следите за атмосферным давлением, чтобы понимать, как контролировать артериальное. Например, при низком атмосферном гипертоникам надо сократить прием препаратов, снижающих артериальное давление, а гипотоникам - принимать адаптогены (женьшень, элеутерококк, лимонник), выпить кофе. И вообще, следует помнить, что летом в теплую и жаркую погоду происходит перераспределение крови от внутренних органов к кожным покровам, поэтому артериальное давление летом ниже, чем зимой.
• Жители Петербурга, как и любого другого мегаполиса, большую часть жизни проводят в помещении. А чем больше времени мы «прячемся» в комфорте от внешних климатических факторов, тем больше нарушается равновесие между организмом человека и внешней средой, снижаются его адаптивные возможности. Нам следует повышать устойчивость организма к неблагоприятным изменениям погоды. Поэтому, если нет противопоказаний, тренируйте вегетативную нервную и сердечно-сосудистую системы. В этом вам помогут контрастный или холодный душ, русская баня, сауна, пешеходные прогулки, лучше перед сном.
• Организуйте себе физические нагрузки - при них повышается артериальное давление, снижается уровень кислорода в тканях, усиливается обмен веществ, теплообразование и теплоотдача. Хорошо тренируют сердечно-сосудистую и дыхательную системы быстрая ходьба в течение 1 часа, легкий бег, плавание. Тренированные люди легко переносят изменения погоды, которые оказывают аналогичное воздействие на организм.
• Спать рекомендуется с открытой форточкой. Причем сон должен быть достаточным - проснувшись, вы должны чувствовать, что выспались.
• Следите за уровнем влажности и искусственной освещенности в квартире.
• Одевайтесь «по погоде», чтобы телу было комфортно при любых погодных условиях.
• Если вы заметили, что чувствуете зависимость от погоды, забудьте о поездках в дальние страны «из зимы в лето» или «из лета в зиму». Срыв сезонной адаптации опасен даже для практически здоровых.

Ирина Донцова

Доктор Питер

Под атмосферным давлением подразумевается давление толщи атмосферного воздуха на поверхность Земли и предметы, расположенные на ней. Степень давления соответствует весу атмосферного воздуха с основанием определённой площади и конфигурации.

Основной единицей измерения атмосферного давления в системе СИ выступает Паскаль (Па). Помимо Паскалей также используются другие единицы измерения:

• Бар (1 Ба=100000 Па);
• миллиметр ртутного столба (1 мм рт. ст.= 133,3 Па);
• килограмм силы на квадратный сантиметр (1 кгс/см 2 =98066 Па);
• техническая атмосфера (1 ат=98066 Па).

Приведённые выше единицы измерения используются в технических целях, за исключением миллиметров ртутного столба, который служит для прогнозов погоды.

В роли основного прибора для измерения атмосферного давления выступает барометр. Устройства делятся на два типа - жидкостные и механические. Конструкция первых основана на колб, заполненной ртутью и погружённой открытым концом в сосуд с водой. Вода в сосуде передаёт давления столба атмосферного воздуха ртути. Его высота и выступает в роли показателя давления.

Механические барометры более компактны. Принцип их работы заключен в деформации металлической пластины под действием атмосферного давления. Деформирующаяся пластина давит на пружину, а та, в свою очередь, приводит в движение стрелку прибора.

Влияние атмосферного давления на погоду

Атмосферное давление и его влияние на состояние погоды разнится в зависимости от места и времени. Оно меняется в зависимости от высоты над уровнем моря. Более того, существуют динамические изменения, связанные с движением областей высокого (антициклоны) и низкого давления (циклоны).

Изменения в погоде, связанные с атмосферным давлением, возникают из-за движения воздушных масс между областями с разным давлением. Перемещение воздушных масс образуют ветер, скорость которого зависит от разницы давлений в локальных областях, их масштабов и удаления друг от друга. Кроме того, движения воздушных масс приводят к изменению температуры.

Стандартное атмосферное давление равняется 101325 Па, 760 мм рт. ст. или 1,01325 бар. Однако человек может спокойно переносить широкий спектр давления. К примеру, в городе Мехико, столице Мексике с населением в почти 9 млн. человек, средний показатель атмосферного давления составляет 570 мм рт. ст.

Таким образом, величина стандартного давления определена точно. А комфортное давление имеет значительный диапазон. Эта величина достаточно индивидуальна и полностью зависит от условий, в которых родился и проживал конкретный человек. Так, резкое перемещение из зоны с относительно высоким давлением в область более низкого может отразиться на работе кровеносной системы. Однако при длительной акклиматизации негативное влияние сходит на нет.

Повышенное и пониженное атмосферное давление

В зонах высокого давления погода носит спокойный характер, небо безоблачно, а ветер умеренный. Высокое атмосферное давление летом приводит к жаре и засухам. В зонах низкого давления погода носит преимущественно облачный характер с ветром и осадками. Благодаря таким зонам летом настаёт прохладная облачная погода с дождём, а зимой случаются снегопады. Высокая разность давления в двух областях выступает одним из факторов, приводящих к образованию ураганов и штормовых ветров.