Какое давление на высоте 9000 метров

Как с высотой изменяется атмосферное давление. Формула, график

Не все знают, что на разной высоте давление атмосферы отличается. Существует даже специальный прибор для измерения и давления, и высоты. Называется он барометр-альтиметр. В статье мы подробно изучим, как с высотой изменяется атмосферное давление и при чем тут плотность воздуха. Рассмотрим эту зависимость на примере графика.

Давление атмосферы на разных высотах

Атмосферное давление зависит от высоты. При ее увеличении на 12 м давление уменьшается на 1 мм ртутного столба. Этот факт можно записать с помощью такого математического выражения: ∆h/∆P=12 м/мм рт. ст. ∆h — это изменение высоты, ∆P — изменение атмосферного давления при изменении высоты на ∆h. Что из этого следует?

Из формулы видно, как с высотой изменяется атмосферное давление. Значит, если мы поднимемся на 12 м, то АД уменьшится на 12 мм ртутного столба, если на 24 м — то на 2 мм ртутного столба. Таким образом, измеряя атмосферное давление, можно судить о высоте.

Миллиметры ртутного столба и гектопаскали

В некоторых задачах давление выражается не в миллиметрах ртутного столба, а в паскалях или гектопаскалях. Запишем вышеприведенное соотношение для случая, когда давление выражено в гектопаскалях. 1 мм рт. ст. =133,3 Па =1,333 гПа.

Теперь выразим соотношение высоты и атмосферного давления не через миллиметры ртутного столба, а через гектопаскали. ∆h/∆P=12 м/1,333 гПа. После вычисления получим: ∆h/∆P=9 м/гПа. Выходит, что когда мы поднимаемся на 9 метров, то давление уменьшается на один гектопаскаль. Нормальное давление — это 1013 гПа. Округлим 1013 до 1000 и примем, что на поверхности Земли именно такое АД.

Если мы поднимаемся на 90 м, как с высотой изменяется атмосферное давление? Оно уменьшается на 10 гПа, на 90 м — на 100 гПа, на 900 м — на 1000 гПа. Если на земле давление в 1000 гПа, а мы поднялись на 900 м вверх, то атмосферное давление стало нулевым. Так что, получается что атмосфера заканчивается на девятикилометровой высоте? Нет. На такой высоте есть воздух, там летают самолеты. Так в чем же дело?

Связь плотности воздуха и высоты. Особенности

Как с высотой изменяется атмосферное давление вблизи поверхности Земли? На этот вопрос уже ответила картинка выше. Чем больше высота, тем меньше плотность воздуха. Покуда мы находимся недалеко от поверхности земли, изменение плотности воздуха незаметно. Поэтому на каждую единицу высоты давление уменьшается примерно на одно и тоже значение. Два записанные нами ранее выражения нужно воспринимать как правильные, только если мы находимся недалеко от поверхности Земли, не выше 1-1,5 км.

График, показывающий как атмосферное давление изменяется с высотой

Теперь перейдем к наглядности. Построим график зависимости давления атмосферы от высоты. При нулевой высоте P=760мм рт. ст. Из-за того, что с ростом высоты давление уменьшается, атмосферный воздух будет менее сжат, его плотность станет меньше. Поэтому на графике зависимость давления от высоты не будет описываться прямой линией. Что это значит?

Как с высотой изменяется атмосферное давление? Над поверхностью земли? На высоте 5,5 км оно уменьшается в 2 раза (Р/2). Оказывается, что если мы поднимемся еще на такую же высоту, то есть на 11 км, давление уменьшится еще вдвое и будет равно Р/4 и т. д.

Соединим точки, и мы увидим, что график — это не прямая, а кривая. Почему, когда мы записывали соотношение зависимости, складывалось впечатление, что на высоте 9 км атмосфера заканчивается? Мы считали, что график является прямой на любых высотах. Это было бы так, если бы атмосфера была жидкой, то есть если бы ее плотность была постоянной.

Важно понимать, что этот график является лишь фрагментом зависимости на малых высотах. Ни на какой точке этой линии давление не снижается до нуля. Даже в глубоком космосе существуют молекулы газов, которые, правда, не имеют отношение к земной атмосфере. Ни в одной точке Вселенной не существует абсолютного вакуума, пустоты.

Источник

Влияние высоты на организм человека

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

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

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

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

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

• Первой реакцией организма на понижение давления является учащение пульса, повышение кровяного давления и гипервентиляция лёгких, наступает расширение капилляров в тканях. В кровообращение включается резервная кровь из селезёнки и печени (7 — 14 дней).

• Вторая фаза акклиматизации заключается в повышение количества производимых костным мозгом эритроцитов практически вдвое (от 4,5 до 8,0 млн. эритроцитов в мм3 крови), что приводит к лучшей переносимости высоты.

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

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

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

Источник

Причины и признаки высотной болезни у человека — лечение и профилактика

На высоте в несколько километров человек начинает чувствовать недостаток кислорода в крови – у него возникает высотная или горная болезнь. Опытные альпинисты предупреждают – это не шутка! Кислородное голодание может привести к необратимым последствиям для здоровья, поэтому, собираясь в горы, не забудьте об аптечке и средствах безопасности. Интересно, но обнаружить этот недуг можно не только по плохому самочувствию, но и по изменению поведения. Но обо всем по порядку.

Что такое горная болезнь

Между собой альпинисты называют высотную болезнь ласковыми прозвищами: горняшка или акклимуха. Однако уменьшительно-ласковое название на сленге не делает заболевание менее опасным. Высотная болезнь представляет собой гипоксию (кислородное голодание тканей организма) при поднятии на высоту от 2,5 тысяч метров. Эта проблема проявляется и недостатком углекислого газа (гипокапния) и в других изменениях органов человека. Собираясь покорять очередную вершину, возьмите в группу профессионального высотника и медицинского работника. Эти люди могут спасти вам жизнь.

На какой высоте начинается кислородное голодание

Повышенное давление на высоте 3000 метров – это первый симптом высотной болезни по статистике, который может наступить раньше — от 2000 метров над уровнем моря, здесь все зависит от индивидуальных условий (физическая форма альпиниста, хронические заболевания, скорость восхождения, погодные условия и другие факторы). Первые признаки можно почувствовать на высоте от 1500 метров, свыше 2500 метров кислородное голодание проявляет себя в полную силу.

Симптомы

Рассмотрим симптомы кислородного голодания при подъеме на высоту. В зависимости от количества пройденных метров признаки горной болезни усиливаются. Сначала человек списывает все на усталость, однако, чем выше, тем сложнее игнорировать симптоматику высотной болезни. На высоте 1500 метров пульс учащается, отмечается небольшое поднятие артериального давления. При этом уровень кислорода в крови сохраняется в допустимых границах.

Свыше 2500 метров симптомы начинают быстро «набирать обороты», особенно если речь идет о скоростной акклиматизации. Если поднятие в горы производится в сжатые сроки до 4 дней, то альпинисты говорят о технически сложном маршруте. На этом этапе у участников наблюдаются проблемы с нервной системой. Человек может испытывать раздраженность, повышенную агрессию к другим участникам.

Если имеется изменение в поведении, рекомендуется проверить сердечно-сосудистую систему. Пульс при этом окажется повышенным до 180 ударов в минуту и более. Сердце работает интенсивно, пытаясь снабдить организм необходимым объемом кислорода. На этой высоте начнутся проблемы с дыханием. Количество вдохов при акклиматизации за одну минуту превысит 30 раз. Наличие таких симптомов говорит о диагностировании высотной болезни.

Признаки

На высоте более 3500 метров признаки кислородного голодания будут усиливаться. Начнутся проблемы со сном: патологически редкое дыхание, вызванное гипокапнией. При этом недостаток углекислоты будет провоцировать уменьшение количества вдохов во сне, а это приводит к росту гипоксии. В результате во сне могут наблюдаться кратковременное удушье, остановка дыхания. Неврологические нарушения будут увеличиваться, альпинист начнет видеть галлюцинации, пребывать в состоянии эйфории.

Симптомы высотной болезни могут усиливаться при высокой физической нагрузке. Однако небольшие нагрузки могут быть полезны в условиях гипоксии. Они усиливает обменные процессы в организме, тем самым уменьшая кислородное голодание. На высоте свыше 5800 метров организм начинает страдать от недостатка воды – наступает обезвоживание, дефицит калия, магния и других микроэлементов. Если добавить к этому климатические условия, такие как сильный ветер, резкие перепады температуры, то длительное пребывание здесь невозможно для неподготовленных людей.

Если подняться в горы на 8 км, то без акклиматизации здесь находиться более двух суток опасно. Это касается даже опытных тренированных альпинистов, которые не растеряли по пути свои резервы. Отметка в 8000 метров называют «зоной смерти». Это означает, что расход энергии превышает ее поступление в организм через еду, воздух, сон. Без запаса сил человек умирает. Подтверждением смерти от высоты в медицине подтверждено разгерметизацией самолета на высоте от 10 км: без дополнительного кислорода пассажиры гибли.

Причины горной болезни

Причиной высотной болезни является недостаток кислорода и углекислого газа, который сопровождается тяжелыми походными условиями. Дыхание альпиниста становится более учащенным и глубоким. Сердце в этот период претерпевает повышенную нагрузку: оно увеличивает количество циклов крови за определенный промежуток времени. Результат: увеличение пульса. Печень, костный мозг и другие органы начинают выброс эритроцитов, что приводит к повышению гемоглобина. В мышцах тоже происходят изменения из-за нагрузки на капилляры.

Недостаток кислорода ведет к плохой работе мозга. Отсюда – помутнение сознания, галлюцинации, нарушение поведения и т.д. Гипоксия влияет и на желудочно-кишечный тракт. Альпинисты теряют аппетит, страдают рвотой и болями в животе. Нарушение работы печени приводит к лихорадке. При температуре тела в 38 градусов, организму требуется вдвое больше кислорода, которого и так не хватает. В этом случае члена экспедиции нужно срочно эвакуировать вниз.

Стадии

Развитие высотной болезни и механизма проявления симптоматики условно делят на стадии. Во многом такая классификация зависит от высоты подъема, физической подготовки альпиниста, времени нахождения на той или иной высоте, региона и даже от пола альпиниста. Например, высота в Гималаях в 7 км по ощущениям переносится как 5 км на Эльбрусе. Интересно, но гипоксию легче переносят женщины. Условно высотники делят высотную болезнь на следующие стадии:

• 1 стадия. Появляются первые симптомы. Это происходит на низкой высоте в 2000-3000 метров. Появляется расстройство желудка, перепады настроения, ухудшения сна, одышка. Альпинист теряет аппетит. Если в конце дня появляется желание съесть все запасы, значит, происходит акклиматизация. Это хорошая реакция на высоту.
• 2 стадия. Высота – 4-5,5 км. Высотная болезнь проявляется в пульсирующей головной боли, сильной тошнотой, рвотой. Отмечается забывчивость, помутнение сознания, теряется концентрация, наступает сонливость, ухудшение зрения, потеря жидкости в организме.
• 3 стадия. Высота – 5,5-6 км. Продолжает мучать головная боль, которая не подавляется даже сильнодействующими анальгетиками. Рвота не прекращается, но добавляется новый симптом: кашель. Альпинист теряет ориентацию и координацию движений.
• 4 стадия. Высота за 6 км. Подъем чреват отеком мозга и легких. Срочный спуск вниз!

Разновидности

Высотная болезнь у каждого альпиниста может протекать со своими симптомами. Индивидуальные особенности дают знать о себе на разной высоте. Особенно это касается высот от 5000 метров. Поэтому без опытного альпиниста и медика эту черту лучше не пересекать. Учтите, что летальный исход от высотной болезни наступает очень быстро, поэтому вестись на «крючок азарта» может быть опасным для жизни.

Лечение горной болезни

Неопытные альпинисты, столкнувшись с акклиматизацией на высоте, могут получить отек легких и мозга, что особенно опасно без надлежащей медицинской помощи в горной местности. Помните, что вылечить острую высотную болезнь можно только путем спуска, а избавить от симптомов помогут такие средства:

• Имодиум или его аналоги от расстройства кишечника;
• Ацетазоламид или Диакарб для снижения давления;
• анальгетики от головной боли;
• крепкий чай, который снимает сонливость.

Лечение отека легких

Что делать если случилось самое страшное – отек легких? Срочно госпитализировать больного вниз, иначе летального исхода не избежать. В пути каждые полчаса давайте ему под язык таблетку нитроглицерина, сделайте укол Лазикса. При наличии лихорадки можно использовать любой препарат, снижающий температуру. Пить давайте по одному глотку, не давайте соленой пищи, держите больного в вертикальном положении.

Лечение отека головного мозга

Избежать последствий отека головного мозга можно, только начав незамедлительный быстрый спуск. В дороге больному нужно выпить две таблетки Диакарба, далее – по одной таблетки два раза в сутки. Потребуется сделать укол Дексаметазона (3 мл), инъекции которого нужно повторять каждые 6 часов. От температуры подойдет любое подходящее средство, например, Парацетамол. Не давать много пить, не класть­ в горизонтальное положение.

Профилактика

Альпинисты, которые собираются покорить очередную высоту, должны пройти подготовку к подъему. Риск возникновения симптомов снизит профилактика горной болезни, состоящая из следующих мероприятий:

• хорошая физическая и психологическая подготовка;
• обучение;
• качественная экипировка;
• продуманный план поднятия и произведение акклиматизации.

Источник