Физика природных факторов и их влияние на показатели функционирования основных систем организма человека

        Воздух, образующий  атмосферу Земли – это макросистема, состоящая из огромного количества  микротел – молекул. Как и  любая макросистема, воздух характеризуется  температурой. Её называют атмосферной температурой.

 

 

2.2. Влияние  изменений атмосферной температуры  на человека.

 

        Атмосферная  температура окружающего воздуха  не остается постоянной, она изменяется (рис. 2), более того, амплитуда изменений  атмосферной температуры бывает  достаточно большой.

        Влияние изменений  (перепадов) атмосферной температуры  на организм человека наблюдались  и исследовались в различных  регионах земного шара. Так анализировалась  смертность за 1976–1992 гг. среди людей  50 лет и старше юго–востоке  Англии при перепадах атмосферной температуры от 0° С до -15° С. Дню, когда температура резко снижалась, предшествовали теплые дни. В первый день снижения температуры смертность от сердечно-сосудистых заболеваний, респираторных заболеваний была невысокой. Но в последующие холодные дни смертность повышалась. Анализ смертности в шести штатах США за период с 1921-1985 годы показал, что каждое понижение температуры воздуха в июле на 1° F (&) сопровождалось ростом смертности на 0,6 %, а такое же понижение температуры воздуха в январе, сопровождалось ростом смертности до 2,4 %. Причиной значительного неожиданного повышения уровня смертности в Бельгии, в период с 27 июня по 7 августа 1994 г. явилась высокая дневная температура (самая высокая с 1833 г.).

        Повышение или понижение температуры воздуха, вызывает перестройку обмена веществ и многих других физиологических функций. Это связано с тем, что при резком понижении температуры воздуха, температура и скорость крови понижаются, что приводит к переохлаждению организма, а при повышении температуры воздуха – перегреву организма. Кровеносные сосуды не успевают сужаться или расширяться, нарушается обмен веществ и функционирование основных систем организма. Таким образом, в выработке устойчивости организма человека к перепадам атмосферной температуры решающая роль принадлежит реакциям кровеносных сосудов всего тела. Поэтому для повышения устойчивости к температурным воздействиям окружающей среды ведущее место отводится закаливанию. Наиболее важным является закаливание к холоду, так как переохлаждение самая частая причина острых респираторных заболеваний (ОРЗ). При закаливании под влиянием систематического действия холодного воздуха усиливается обмен веществ, повышается иммунитет – способность быстро мобилизовать защитные силы. Сердечная деятельность становится более интенсивной, ускоряется движение крови по сосудам. В кожу поступает более согретая внутри тела кровь, что предохраняет поверхность организма от переохлаждения. Закаливание обеспечивает тренировку этих процессов, их более четкое отлаженное управление.

        У закаленных  людей расширение и сужение  кровеносных сосудов происходит  быстрее. При изменении температуры  окружающей среды организм сразу  же приспосабливается к новым  условиям: сосуды кожи сужаются, обмен веществ повышается. Поэтому закаленные люди мало подвержены простудам, они более выносливы. Охлаждение у таких людей вызывает не угнетение защитных сил, а наоборот, их активизацию.

        С температурой тесно связана еще одна характеристика воздуха – его влажность. Влияет ли она на жизнедеятельность человека?

 

3. Влажность  воздуха и её влияние на  жизнедеятельность человека.

 

        В атмосфере нашей планеты вследствие всевозможных испарений содержится огромное количество водяных паров, особенно в ближайших к Земле слоях. Наличие водяных паров в воздухе является необходимым условием существования жизни.

        Величину, измеряемую количеством водяного пара (в граммах), содержащегося в 1 м³ воздуха, называют абсолютной влажностью воздуха. Иными словами, абсолютную влажность воздуха «rA» измеряют плотностью водяного пара, находящегося в нем.

        В метрологии абсолютной влажностью воздуха принято называть парциальное давление водяного пара, содержащегося в нем при данной температуре (они мало отличаются по величине, а последнее измерять гораздо проще).

        Но, зная абсолютную влажность воздуха, еще нельзя определить, насколько он сух или влажен, поскольку последнее зависит от температуры. Если температура низкая, то данное количество водяного пара в воздухе может оказаться очень близким к насыщению, то есть воздух будет сырым. При более высокой температуре то же количество водяного пара далеко от количества водяного пара далеко от насыщения, и воздух будет сухой.

        Для суждения о степени влажности воздуха важно знать, близок или далек водяной пар, находящийся в нем, от состояния насыщения. С этой целью в физике введено понятие относительной влажности.

        Относительной влажностью воздуха называют величину, измеряемую отношением абсолютной влажности к количеству пара, необходимого для насыщения 1 м³ воздуха при данной температуре. Относительная влажность воздуха показывает, какой процент составляет абсолютная влажность «rA» от плотности водяного пара «rHAС», насыщающего воздух при данной температуре: 

 

        В метрологии относительной влажностью называют величину, измеряемую отношением парциального давления водяного пара, содержащегося в воздухе, к давлению водяного пара, насыщающего воздух при той же температуре.

        Относительная влажность воздуха зависит не только от абсолютной влажности, но и от температуры воздуха – от атмосферной температуры. Если количество водяных паров в воздухе не меняется, то с понижением температуры относительная влажность  возрастает, так как чем ниже температура, тем ближе водяной пар к насыщению. Следовательно, перепады температуры сопровождаются изменением относительной влажности воздуха.

        Норма относительной влажности воздуха для человека колеблется в пределах 30-70%, а оптимальная 50-60% при температуре 18-19°С. Сухие микроклиматические условия с низкой (8-30%) относительной влажностью менее нагрузочны для организма человека, чем влажные паровые, при одной и той же температуре. Объясняется это тем, что высокое парциальное давление пара, образуемое в подобных микроклиматических условиях, блокирует частично или полностью испарение пота с поверхности кожи человека, принимающего жаровоздушную процедуру. Такой микроклимат обуславливает  образование так называемого парникового эффекта. В результате резко замедляется или прекращается совсем  теплоотдача, путем испарения пота с поверхности кожи и ткани человека быстро и глубоко прогреваются. Влажные микроклиматические условия в термокамере оказывают выраженное нагрузочное тепловое действие на различные системы организма, особенно на сердечно-сосудистую и эндокринную, на органы дыхания, термо- и теплорегуляцию обмен веществ.

 

4. Влияние солнечной активности на здоровье человека.

 

        В настоящее время наукой признается, что большое влияние на организм человека оказывает солнечная активность.

        Наиболее изучены ритмические  колебания солнечной активности с периодом  около 11 лет. В годы активного Солнца на Земле происходят климатические нарушения, снижаются защитные и резервные силы организма, часто возникают эпидемии.

        Но в последние годы все больше и больше ученых и медиков волнуют участившиеся солнечные вспышки, вызывающие геомагнитные бури, сильно влияющие на здоровье человека.

        Какова природа солнечных вспышек?

        Мы знаем, что жизнь на Земле существует благодаря ядерным превращениям в недрах Солнца. Огромная масса Солнца и действие силы тяжести создают внутри его давление возрастающее к его центру. В глубине ядра Солнца давление достигает 3,4 × 1016 Па. При столь высоком давлении возникают колоссальные силы сжатия, и выделяется огромное количество тепла, повышающее температуру до 15000000° С. При такой высокой температуре вещество, а на Солнце это 74%  водорода, 25%  гелия, 1% других элементов, может находиться только в плазменном состоянии. Следовательно, основная масса солнца – протоны, скорость которых настолько велика, что они могут сильно сближаться, преодолевая электростатическое отталкивание. На расстояниях порядка 10^–14 – 10^-15 м вступают в действие ядерные силы, происходит реакция ядерного синтеза или термоядерная реакция. При этом освобождается энергия. Эта энергия удивительно постоянна. Существуют небольшие изменения, но они никогда не превышают 1%. Такое постоянство – одно из главных условий устойчивости жизни на Земле.

        Солнечная вспышка – это взрыв, вызванный внезапным сжатием солнечной плазмы под давлением магнитного поля. При этом мощность энерговыделения 1 граммом вещества в области вспышки в среднем в 10¹² раз больше, чем мощность энерговыделения 1 граммом вещества всего Солнца. Детально физические процессы, приводящие к возникновению вспышек, охватывающие все слои солнечной атмосферы, еще не изучены, но ученым ясно, что они имеют электромагнитную природу.

        В области вспышки генерируются (возникают) потоки энергичных протонов, которые через несколько часов вторгаются в атмосферу Земли, вызывая сильные возмущения (изменения) магнитного поля Земли – геомагнитные бури.

        Как влияют на здоровье человека геомагнитные бури? Исследуя эту проблему, группа московских геофизиков и врачей получила следующие результаты. Установлено, что не менее 75% всех магнитных бурь сопровождается ростом числа госпитализированных людей с сердечно-сосудистыми и нервными заболеваниями, в среднем в 1,5 раза. Речь идет об инфарктах миокарда, поражениях сосудов головного мозга, покушениях на самоубийство.

        Подобный эффект может наблюдаться за сутки до наступления магнитной бури и продолжаться в течении двух суток по её окончании. Весьма интересными оказались результаты исследования крови пациентов. Её вязкость во время магнитной бури резко возросла: в некоторых случаях почти вдвое, эритроциты слипались, а кровоотток замедлялся. Тем самым доказано, что магнитная буря увеличивает риск развития патологий сердечно-сосудистой системы.

        Впрочем реагируют на изменение геомагнитной обстановки не только больные люди, но и абсолютно здоровые, если они находятся в каких-то экстремальных условиях, например космонавты на орбите. Проверка показала, что магнитные бури вызывают у них сбой сердечного ритма. Врачи считают, что таким образом организм пытается выйти из стресса – ищет наилучший вариант.

        Так же, как и у больных, пик недомоганий у космонавтов приходился на второй день прохождения бури, и для восстановления сердечного ритма им требовались лекарства.

        Сейчас все больше появляется доказательств связи нарушений сердечно-сосудистой системы с гелиофизическими процессами, когда увеличивается количество гипертонических кризов и приступов стенокардии, учащаются случаи инфаркта миокарда и инсульта. Возможно, все эти заболевания связаны с  воздействием солнечной активности свертываемость крови.

        Чтобы обезопасить себя от вредного влияния геомагнитных бурь, надо позаботиться о внутренних резервах организма. Методы известны: разумная физическая нагрузка, правильное питание, закаливание, полноценный сон. А в неблагоприятные дни – снижение всех нагрузок: и умственной, и физической, и психологической. В такие дни отдыхать надо больше, а нервничать – поменьше.

        Но прогноз геомагнитных возмущений не стоит воспринимать как предсказание плохого самочувствия. Если вы будете ждать критических дней, настаиваться на них, самовнушение может сыграть с вами злую шутку. Нужно придерживаться противоположной логики. При плохом самочувствии загляните в календарь неблагоприятных дней, и если вы увидите, что степень геомагнитного возмущения высока, скажите себе: да, сегодня день плохой, но завтра ситуация изменится, и мне станет легче. Кроме того, исходя из этой информации, вы можете перестроиться. Хотя бы вдвое уменьшить свой рацион, одно это уже помогает.

  

5. Оценка реагирования  человека на изменения погодных и геофизических факторов.

 

Одинаково ли реагируют  люди на изменения погодных, геофизических  факторов?

На этот вопрос дают ответ  исследования, проведенных нашими учеными  и медиками в 1979-1986 годах.

Люди реагируют на изменения геофизических и метеорологических условий по-разному. Здоровый организм за счет высокого запаса резервных возможностей своевременно перестраивает свои внутренние процессы в соответствии с  изменившимися условиями внешней среды. Активизируются все гомеостатические системы (табл. 1): усиливается иммунная защита, улучшаются  обменные процессы; соответственно перестраиваются нервные реакции и эндокринная система; сохраняется или даже увеличивается работоспособность.

Таблица 1

Показатели	Здоровье	Больные
Выносливость	+6 -7	-5 -10
Работоспособность	+4 -5	-10 -15
Холестерин	+5 -10	+24 -31
Билирубин общий	-4 -8	+30 -35
Сахар крови	-6 -12	+15 -22
Инсулин	-2 -4	+75 -150
Т-лимфоциты	+15 -25	-20 -35
Циркулирующие иммунные комплексы	-8 -14	+60 -140
Скорость простой сенсомоторной  реакции	+3 -8	-6 -7

 

Показатели функционирования основных гомеостатических систем организма  у здоровых и больных людей  в периоды геофизических и  погодных возмущений (в % к норме).