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.

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

Атмосферный воздух – это среда, которая окружает человека постоянно, через которую удовлетворяются его первейшие жизненные потребности. Роль воздуха в возникновении и лечении болезней подчеркивал Гиппократ. Ф.Ф. Эрисман отмечал, что любые изменения физических или химических свойств воздуха легко отражаются на самочувствии человека, нарушая гармоническое равновесие нашего организма, т.е. здоровья.

Экологическая роль воздушной среды для человека заключается в следующем:

1. воздух доставляет организму кислород;

2. принимает углекислый газ и газообразные продукты обмена;

3. влияет на терморегуляцию;

4. через воздух на организм действуют солнечные лучи;

5. воздух – резервуар вредных газов, взвешенных веществ и микробов, действующих на человека.

В этой теме мы рассмотрим воздействие на здоровье человека физических факторов воздуха: температуры (Т), влажности, атмосферного давления, скорости движения воздуха, ионизации и солнечной радиации. Необходимо сразу отметить, что физические факторы, в отличие от химических факторов, действуют на организм только комплексно .

Физические свойства атмосферного воздуха – температура (Т), влажность, атмосферное давление и скорость движения составляют метеорологические факторы воздуха . Измерение их физических параметров осуществляется специальными приборами: температура – с помощью термометра, влажности - психрометра и гигрометра, скорости воздуха – анемометра (в атмосфере) и кататермометра – в жилище, атмосферного давления – барометром. Гигиеническая оценка метеорологических факторов проводится по степени их воздействия на организм, для чего используются интегральные показатели: температурная реакция – изменения Т кожи лба (норма - 33-34 о С) и кистей рук (30-31 о С), величиной испарения пота (изменение веса), частота пульса, дыхания, АД и субъективными ощущениями человека, например, на температурные изменения - по 5-бальной шкале: холодно, прохладно, хорошо, тепло, жарко; на свет - яркость, блескость.

Температура воздуха зависит от времени года, климатического пояса, времени суток, интенсивности солнечного свечения и подстилающей поверхности земли. Солнечные лучи, проходя через атмосферу, не нагревают ее. Нагрев воздуха происходит от теплоотдачи почвы, поглощающей солнечные лучи. Нагретый воздух подымается вверх, уступая место холодному, – это перемещение называется конвекцией - она способствует перемещению воздушных масс и равномерному прогреву приземных слоев атмосферы. Гигиеническое значение температуры воздуха заключается в ее влиянии на теплообмен организма. Причем, гигиеническое значение имеют не только абсолютные величины температуры воздуха, но и амплитуды ее колебаний. У человека тепло образуется в результате окислительных процессов в клетках и тканях и нормальное существование его возможно при постоянной температуре тела. Благодаря сложному механизму терморегуляции с окружающей средой (у детей до 7-8 лет он несовершенен), организм поддерживает тепловой баланс. Наиболее благоприятна для самочувствия человека Т– 18-22 о С (для мужчин – 20 о С, для женщин – 22 о С) и амплитуда ее колебаний – 2-4 о С в течение дня.

Влажность воздуха - это количество водяных паров в воздухе. Зависит от климатического пояса, сезона года и близости водных бассейнов: в морском климате влаги больше, чем в континентальном или пустынном. Степень влажности воздуха определяется тремя показателями: абсолютной, максимальной и относительной влажностью. Абсолютная влажность – количество водяных паров в граммах в 1 м 3 воздуха при данной температуре. Максимальная влажность – сколько максимально может содержаться в воздухе водяных паров при данной температуре, измеряется в г на м 3 . Относительная влажность – это отношение абсолютной влажности к максимальной, измеряется в %. Оптимальные параметры для здоровья относительной влажности - 30-60%. Гигиеническое значение влажности – в ее влиянии на потоотделение человека, которое, воздействуя на температуру тела, сохраняет ее постоянство. С повышением влажности – в тепле человеку становится жарко, на холоде – холодно, зябко.

Атмосферное давление – это давление атмосферного столба воздуха в результате земного притяжения. На уровне моря давление постоянно: на 1 см 2 – 1,033 кг или 760 мм ртутного столба. Гигиеническое значение атмосферного давления – в поддержании артериального давления (АД). Повышение или понижение давления отражается на физиологию человека. Для здорового человека эти изменения незаметны, а для больного они чувствительны: об изменениях давления сигнализирует самочувствие. При повышении давления увеличивается парциальное давление кислорода (% его остается тем же): урежается пульс и частота дыхания, уменьшается максимальное АД и повышается минимальное АД, возрастает жизненная емкость легких, понижается кожная чувствительность и слух, появляется ощущение сухости слизистых оболочек (во рту), усиливается перистальтика кишечника и выход газов; кровь и ткани лучше усваивают кислород, из-за чего улучшаются работоспособность и самочувствие. При искусственном повышении давления (у водолазов) увеличивается растворение атмосферного азота, который хорошо растворяется в жирах, нервной ткани и подкожной клетчатке, откуда при декомпрессии медленно выходит. При быстром подъеме водолаза с глубины азот закипает и закупоривает мелкие сосуда мозга, от чего наступает смерть водолаза, что требует медленного извлечения его с глубин. Но даже при обычных режимах работы водолазам не удается избежать эмболии азотом сосудов – у них болят суставы и часты кровоизлияния.

Понижение давления вызывает снижение парциального давления кислорода, а при подъеме в горы и снижение его концентрации. Наступают симптомы «высотной болезни»: сонливость, повышение максимального АД и понижение минимального АД, тяжесть в голове, головные боли, апатия, депрессия; действует выходящий в кровь растворенный азот в виде болей в суставах и зуда. В городе атмосферное давление ниже, чем за городом или на равнине, и меньше парциальное давление кислорода. Это определяет проявление симптомов «высотной болезни» у переезжающих в город с дачи или с сельской местности: наступает одышка, сердцебиение, головокружение, тошнота, носовое кровотечение.

Движение воздуха - определяется скоростью его движения и направлением ветра. Скорость ветра измеряется в м/сек. Хорошее самочувствие сохраняется при перемещении воздуха со скоростью 0,1-0,3 м/сек – это норма для жилых помещений. Нижняя граница движения воздуха с гигиенической стороны определяется необходимостью сдувать обволакивающий человека

СВ С

откуда он движется, и называется румбо м. Графическое изображение повторяемости ветра в данной местности по направлению частей света называется розой ветров. Например, на рис. №1 изображена роза ветров с преобладающим СВ ветром.. Розу ветров обязательно учитывают архитекторы при строительстве жилых кварталов и промышленных предприятий: жилые кварталы следует располагать с наветренной стороны по отношению к промышленным предприятиям.

Кроме метеорологических факторов качество воздушной среды характеризуется ионизацией воздуха и солнечной радиацией.

Ионизация воздуха образуется под влиянием электрических разрядов, радиоактивных элементов, УФ- и космических лучей. В чистом воздухе преобладают легкие отрицательные ионы, в загрязненном – тяжелые положительные. Загрязненный воздух городов менее ионизирован, чем в сельской местности и курортной зоне. В жилище отрицательные ионы поступают с улицы, причем уже в проеме окна они составляют лишь 20% уличной концентрации. В многоэтажных домах они активно поглощаются бетоном стен, пылью, СО 2 , влагой, более высокой температурой воздуха. При этом вместо отрицательных ионов возрастает число положительных. Человеку душно, кажется «мало воздуха», а в действительности – мало отрицательных ионов. Поэтому уровень ионизации жилища является показателем чистоты воздуха. Гигиеническая роль отрицательных ионов - отрицательно заряжают эритроциты, они лучше поглощают и отдают кислород, лучше идут обменные процессы в тканях, снижается ацидоз – улучшается умственная работа, повышается работоспособность, отступает старость. Мышки в 5-литровой банке, в которую подается окружающий воздух, пропущенный через электроды, погибают через 2 часа, в то время как контрольные с обычным воздухом живут. Поэтому в жилищах используются ионизаторы воздуха типа лампы Чижевского. В лечебных целях ионизация воздуха используется для лечения гипертонии и бронхиальной астмы. Поэтому для ЗОЖ людям целесообразно чаще бывать на свежем воздухе, а не отсиживаться в квартире.

Солнечная радиация. Солнцу мы обязаны жизнью – это источник тепла и света. Солнечный свет – это поток электромагнитных колебаний, который, проходя через атмосферу Земли, частично поглощается, рассеивается и только 43% достигает почвы. Солнечный свет действует на организм всеми частями своего спектра. Видимая часть оказывает общебиологическое действие на организм, на орган зрения, ЦНС и через нее на все органы. Но разные участки видимого света действуют по разному: красные лучи – возбуждают; желтые, зеленые – успокаивают; фиолетовые – угнетают. При недостатке света напрягается и ухудшается зрение (острота и быстрота различения). Большая яркость – слепит и утомляет, а при продолжительном воздействии (снег) вызывает воспаление сетчатки. Невидимая часть света: инфракрасная и ультрафиолетовая - очень биологически активны. Инфракрасная радиация делится на 1) длинноволновую и 2) коротковолновую. Длинноволновая поглощается поверхностным слоем кожи и вызывает прогревание ее, ощущается жжение. Коротковолновая не ощущается и проникает в глубокие слои кожи, вызывая ожоги и общий перегрев организма. На производстве коротковолновая радиация вызывает изменения роговицы глаза вплоть до катаракты. В полдень преобладает коротковолновая радиация, поэтому загорать в это время опасно. УФЛ обладают наибольшей биологической активностью. Весной под их воздействием повышается обмен веществ, иммунитет, работоспособность. Они оказывают противорахитическое действие, т.к. под их влиянием в коже синтезируется витамин Д, улучшающий обмен кальция и кроветворение, стойкость капилляров. Без УФЛ у детей возникает рахит, а у взрослых – остеопороз: обеднение костей кальцием, приводящее к их ломкости, разрушаются зубы (кариес). Это состояние называется «световым голоданием» - часто оно профессионального происхождения: у шахтеров, у лиц, командированных на Север, а также у людей, мало бывающих на свежем воздухе. Профилактика гиповитаминоза Д: пребывание на солнце, облучение УФЛ-лампами, прием кальциферола. УФЛ еще обладают бактерицидным действием – убивают микробов, что используется в медицине для их уничтожения с помощью УФЛ-ламп.. Стекла окон ослабляют УФЛ, поэтому их надо чаще мыть от пыли. УФЛ вредно действуют на глаза, вызывая их воспаление (фотофтальмию) - профессиональное заболевание сварщиков, а также у альпинистов, жителей горных и арктических районов. Профилактика: использование защитных щитков, черных очков и др.

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

Состав газовый	Объемная концентрация, %
Кислород
Углекислый газ
Закись азота
Двуокись серы	От 0 до 0,0001
	От 0 до 0,000007 летом, от 0 до 0,000002 зимой
Двуокись азота	От 0 до 0,000002
Окись углерода

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

Геометрическая высота (м)	Температура		Барометрическое давление			Парциальное давление кислорода (мм рт. ст.)
				мм рт. ст.

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.