В книгах по метеорологии атмосфера Земли часто описывается как огромный воздушный океан, в котором мы все живем. Различные диаграммы изображают нашу планету в окружении огромного атмосферного моря высотой в несколько сотен километров, разделенным на несколько различных слоев. Но тот слой нашей атмосферы, который поддерживает всю жизнь, в действительности, чрезвычайно тонкий — толщиной всего чуть более 5 км. Часть же нашей атмосферы, которая может быть измерена с некоторой степенью точности, поднимается примерно до 40 километров. Кроме того, дать точный ответ о том, где атмосфера в конечном итоге заканчивается, почти невозможно; где-то между 400 и 500 км существует неопределенная область, где воздух постепенно разрежается и в конечном итоге растворяется в космическом вакууме.
Так что слой воздуха, окружающий нашу планету, в конце концов, не такой уж и большой. Как красноречиво выразился один известный ученый-метеоролог: «Земля не висит в море воздуха — она висит в море космоса, и на ее поверхности есть чрезвычайно тонкий слой газа».
И этот газ — наша атмосфера.
Если человек поднимется на высокую гору, например, такую как Мауна-Кеа на острове Гавайи, вершина которой достигает 4206 метров над уровнем моря, высока вероятность заболевания высотной болезнью (гипоксией). Перед восхождением на вершину посетители останавливаются в промежуточном лагере, расположенном на высоте 2804 м, где должны пройти акклиматизацию к высоте, прежде чем идти дальше на гору. «Ну, конечно, — можете сказать вы, — всем известно, что количество доступного кислорода на такой большой высоте значительно меньше по сравнению с тем, что есть на уровне моря».
Но, делая такое заявление, вы ошибаетесь!
Фактически, 21% атмосферы Земли состоит из живительного кислорода (78% — это азот, а оставшийся 1% — другие газы). И это соотношение в пропорциях практически одинаково как на уровне моря, так и высоко в горах.
Большая разница не в количестве присутствующего кислорода, а скорее, в его плотности и давлении.
Часто воздух сравнивают с океаном, используя термин «воздушный океан», и это верно, поскольку все мы буквально плывем в воздухе. А теперь представьте себе такое: высокое пластиковое ведро до краев заполнено водой. Теперь проделайте отверстие в верхней части ведра. Вода будет медленно стекать. Теперь сделайте еще одну дыру внизу около дна. Что произойдет? Из нижнего отверстия вода будет стремительно вытекать сильной струей. Причина в разнице давления. Давление, оказываемое весом воды внизу у дна ведра, больше, чем вверху, поэтому вода сильней «выдавливается» из отверстия снизу.
Точно так же давление всего воздуха над нами — это сила, которая заталкивает воздух в наши легкие тем самым поставляя кислород в кровоток. Как только это давление снижается (например, когда мы поднимаемся на высокую гору), в легкие поступает меньше воздуха, следовательно, меньше кислорода достигает нашего кровотока, что приводит к гипоксии; опять же, не из-за уменьшения количества доступного кислорода, а из-за уменьшения атмосферного давления.
Что такое атмосферное давление?
Атмосферное давление, также называемое барометрическим давлением, — это давление газовой оболочки нашей планеты, атмосферы, действующее на все объекты, находящиеся в ней, а также на земную поверхность. Давление соответствует силе, действующей в атмосфере на единицу площади. В покоящейся стационарной атмосфере давление равно отношению веса вышележащего столба воздуха к площади его поперечного сечения.
Проще говоря, это сила, с которой повсюду окружающий нас воздух воздействует на поверхность Земли и предметы.
Атмосферное давление выражается в нескольких различных системах единиц измерения: миллиметры (или дюймы) ртути, дины (dyn) на квадратный сантиметр, миллибары (mb), стандартная атмосфера или паскали (Па). Стандартное давление на уровне моря, по определению, равно 760 мм ртутного столба (29,92 дюйма), 1013,25 × 103 дин на см2, 1013,25 миллибар, одна стандартная атмосфера, или 101,325 килопаскалей. 1 мм ртутного столба соответствует примерно 133 Па.
Стандартная атмосфера США
«Стандартная атмосфера США, 1976 г. является идеализированным представлением земной атмосферы в статическом состоянии от поверхности до высоты 1000 км». Модель основана на существующих международных стандартах и, в основном, использует методологию, принятую в Международной стандартной атмосфере (ISA). Уравнения модели были приняты Комитетом по расширению стандартной атмосферы США (United States Committee on Extension to the Standard Atmosphere, COESA), который представлял 29 научных, правительственных, военных и инженерных организаций США. В модели атмосфера разделяется на семь слоев до максимальной высоты 86 км. Главным отличием Стандартной атмосферы США от Международной стандартной атмосферы является предложенное распределение температур на больших высотах, которое данный в данном калькуляторе не рассматривается.
Почему возникает атмосферное давление
В ходе многих экспериментов было доказано, что воздух отнюдь не невесом. На воздух действует сила притяжения Земли, которая способствует образованию давления.
Масса воздуха вокруг земного шара не одинакова. Поэтому колеблется и уровень атмосферного давления. В областях с большей массой воздуха наблюдается более высокое давление. Если воздуха меньше (в таких случаях его еще называют разреженным), то давление ниже.
Почему меняется вес атмосферы? Секрет этого явления заключается в нагревании воздушных масс. Дело в том, что воздух нагревается не непосредственно от солнечных лучей, а за счет нагрева от земной поверхности. Вблизи нее воздух нагревается, расширяется и, становясь легче, поднимается вверх. В это время охлаждаемые потоки становятся тяжелее и спускаются вниз. Этот процесс происходит постоянно. Воздух перемещается из районов высокого давления в области низкого давления. Результатом является ветер, который оказывает большое влияние на погоду и климат.
Температура воздуха и гипертония
Перечислим, какие процессы происходят внутри человека во время жары:
- Вначале под влиянием нагрева кровеносные сосуды расширяются, артериальное давление падает. Но ненадолго.
- Организм начинает потеть — теряется жидкость. Вместе с потерей жидкости сгущается кровь, сосуды сужаются, давление увеличивается и сохраняется постоянно высоким. Напряжение сосудов и сердечной мышцы поддерживается до тех пор, пока кровь сохраняется вязкой. На фоне сгущения крови и снижения артериального давления формируются сгустки (тромбы).
- При потении организм теряет минеральные соли (калий, магний).
Если гипертоник пьёт воду – его кровь разжижается, давление снижается и приходит в норму. Для больного гипертонией необходимо не только пить жидкость, но также восполнять запас минералов (принимать аптечные комплексы с калием, магнием).
Выводы: Гипертоник может переносить жару без осложнений и кризов. Необходимо часто пить воду и поддерживать водный и электролитический баланс организма.
Измерение атмосферного давления
Чтобы измерить атмосферное давление, метеорологи используют барометр.
Различают барометры двух типов:
- жидкостные;
- механические (барометр-анероид).
Жидкостные барометры заполняются ртутью. Данный прибор изобрел итальянский ученый Эванджелиста Торричелли. В 1643 году он доказал, что атмосферу можно взвесить, используя столбик ртути. Этот прибор был самым первым барометром. Открытый конец стеклянной трубки помещают в открытую чашу с ртутью. Атмосферное давление вынуждает ртуть подниматься вверх по трубке. На уровне моря столбик ртути поднимется (в среднем) на высоту 760 миллиметров.
А почему бы не использовать воду вместо ртути? Дело в том, что ртуть в 13,6 раза плотнее воды. Атмосферное давление может удерживать на месте вертикальный столб воды примерно в 13,6 раза выше ртутного столба. И для того, чтобы сделать водяной барометр, потребуется стеклянная трубка длиной более 10 м!
Эванджелиста Торричелли — итальянский математик и физик, ученик Галилея. Известен как автор концепции атмосферного давления и продолжатель дела Галилея в области разработки новой механики.
С другой стороны, ртуть является самым тяжелым веществом, которое остается жидким при обычной температуре. Это позволяет сделать инструмент более удобным в использовании.
Чаще встречаются барометры-анероиды. Конструкция такого устройства включает в себя металлическую коробку с разреженным воздухом внутри. Когда давление падает, коробка расширяется. С увеличением давления коробка сжимается и воздействует на прикрепленную пружину. Пружина приводит в движение стрелку, которая показывает на шкале уровень давления.
Нужны ли медпрепараты при горной болезни?
В ходе многоразовых восхождений на большую высоту организм вырабатывает собственные адаптационные механизмы выживания, а применение медицинских препаратов в разумных количествах только ускоряет эту адаптацию.
Во время треккинга в Гималаях обязателен приём поливитаминов (лучше с комплексом микроэлементов). Эти вещества как катализаторы входят в состав ферментов и участвуют в окислительно-восстановительных процессах. Важны витамины группы В, С, РР и фолиевая кислота, оказывающие выраженное влияние на увеличение количества эритроцитов и гемоглобина. Вместе с витаминами следует принимать комплекс ферментов, улучшающих пищеварение и ускоряющих процесс энергообразования: «Панкреотин», «Мезим» и т.д.
На эффективность процессов адаптации к гипоксии оказывают влияние эубиотики. Это препараты полезных живых бактерий, которые являются крайне необходимыми для тех, находится в условиях кислородной недостаточности. Начиная принимать за две недели до восхождения «Линекс», «Бифиформ» или их аналог, можно восстановить микрофлору и получить больше кислорода для организма.
Много хороших отзывов о таком средстве для ускорения акклиматизации как диакарб. Он эффективно снижает внутричерепное давление, но для профилактики его не рекомендуется принимать. Кроме того, туристы, имевшие аллергию на сульфаниламидные препараты, могут иметь аллергию на диакарб. Поэтому перед применением любых медицинских препаратов требуется консультация врача.
Горная болезнь в походах в горы и восхождениях — это не шутка! Не каждый турист может легко справиться с ней. Рекомендуем вам ходить в походы в большие горы и совершать восхождения только под руководством опытных гидов!
x (x)
Увеличение и уменьшение давления
Когда давление превышает отметку 760 мм рт. ст., его называют повышенным, а когда уровень меньше нормы — пониженным.
В течение 24 часов происходит несколько изменений атмосферного давления. Утром и вечером оно поднимается, а после 12 часов дня и ночью уменьшается. Это происходит из-за того, что температура воздуха меняется и, соответственно, его потоки движутся.
Зимой самое высокое атмосферное давление отмечается над материковой частью Земли, потому что здесь воздух имеет низкую температуру и очень плотный. Летом наблюдается обратная ситуация — наблюдается минимальное давление.
В более глобальном масштабе давление также зависит от температуры. Поверхность земли нагревается неравномерно: планета имеет геоидную (а не идеально круглую) форму и вращается вокруг Солнца. Одни участки планеты нагреваются сильнее, другие – слабее. Из-за этого атмосферное давление распределяется зонально по поверхности планеты.
Пояса атмосферного давления
Существуют 3 пояса, где преобладает низкое давление, и 4 пояса с преобладающим высоким давлением. Экваториальная зона прогревается сильнее всего, поэтому легкий теплый воздух поднимается вверх и у поверхности образуется низкое давление.
У полюсов все наоборот: холодный воздух оседает вниз, поэтому здесь фиксируется высокое давление. Если вы посмотрите на схему распределения давления по поверхности планеты, то заметите, что пояса низких и высоких давлений чередуются.
Кроме того, нужно помнить о неравномерном нагреве обоих полушарий Земли на протяжении всего года. Это приводит к некоторому смещению поясов низкого и высокого давления. Летом они сдвигаются к северу, а зимой — к югу.
Как пить воду в жару гипертонику
Вода необходима гипертонику при любой уличной температуре. Часто в жару её не хватает, и тогда человеку становится плохо. Для того чтобы вода усваивалась без отёков, надо соблюдать следующие правила питья:
- Основную часть воды – пить утром и вечером (до наступления жары и после её ухода).
- Меньшую часть — днём.
- Для питья во время жары воду слегка подсаливают.
- После еды – нельзя сразу пить воду, можно пить через полчаса.
- Избегать контрастов – не пить воду из морозилки. Резкое охлаждение вызывает сужение и спазм сосудов. После – их сильное расширение. Такие скачки и перепады для гипертоника нежелательны.
Что ещё важно для гипертоника в жару?
- Избегать алкоголя (приём ядов усиливает обезвоживания, забирает имеющуюся воду для детоксикации, вывода яда).
- Избегать курения (табак сгущает кровь, замедляет её текучесть, повышает давление).
- Избегать тяжёлой пищи (жареного, жирного, копчёного, сильно солёного) – лишняя соль задерживает воду и снижает теплоотдачу (потение).
- Традиционное питание в жару заменить свежими сочными фруктами (арбузы, дыни). Горячие блюда заменить холодными.
- По возможности – ходить босиком (чтобы улучшить циркуляцию крови и обеспечить дополнительный теплообмен – хождение босиком охлаждает).
Для больного гипертонией важно, чтобы отдых на юге проходил в климатических зонах с небольшой влажностью. Тогда риск осложнений и вероятность кризов будут сведены к минимуму. Почему повышенная влажность для гипертоника – плохо?
Атмосферное давление, нормальное для человека
Нормальное атмосферное давление составляет 760 мм рт. ст. или 101 325 Па при 0 ℃ на уровне моря (45° широты). В этом случае на каждый квадратный сантиметр земной поверхности атмосфера воздействует с силой 1,033 кг. Ртутный столбик высотой 760 мм уравновешивает массу этого столба воздуха.
Почти все Мальдивы — островное государство в Индийском океане, — расположены практически на уровне моря. Это делает Мальдивы самой «самой низкой» страной в мире, находящейся под постоянной угрозой повышения уровня моря. Страна надеется купить землю в Индии, Шри-Ланке или Австралии, чтобы иметь возможность эвакуировать жителей Мальдив, если острова начнут уходить под воду.
Вышеупомянутый Торричелли в ходе эксперимента также заметил, что когда колба заполняется ртутью, в верхней ее части остается незаполненное пространство — пустота. Со временем это явление стали называть «торричеллиевой пустотой». Тогда ученый еще не знал, что в ходе своего эксперимента он создал вакуум — то есть пространство, свободное от каких-либо веществ.
При стандартном давлении 760 мм рт. ст. человек чувствует себя наиболее комфортно. Воздух давит на человека с силой около 16 тонн, но мы этого не замечаем. Почему же мы не чувствуем этого давления?
Дело в том, что внутри нашего тела тоже есть давление. Не только люди, но и представители животного мира приспособились к атмосферному давлению. Каждый орган формировался и развивался под влиянием этой силы. Когда атмосфера действует на тело, эта сила равномерно распределяется по всей поверхности. Таким образом, наше внутреннее давление уравновешивается со внешним, и мы его не чувствуем.
Нормальное атмосферное давление не следует путать с климатической нормой. В каждом регионе существуют свои стандарты для определенного времени года. К примеру, во Владивостоке среднегодовое атмосферное давление практически равно норме — 761 мм рт. ст.
А вот в населенных пунктах, расположенных в горных районах (например, в Тибете), обычно давление намного ниже — 413 мм рт. ст. Это сопряжено с высотой около 5000 м.
Панорамный вид на город Пуно рядом с озером Титикака, в перуанских Андах, недалеко от Боливии. Пуно — столица провинции Пуно с населением около 150 000 человек. Город расположен на высоте 3812 метров над уровнем моря. Атмосферное давление на такой высоте составляет около 483 мм рт. ст.
Какое необходимо питание на высоте?
В профилактике горной болезни огромное значение имеет полноценное и сбалансированное питание: разнообразное и сытное, содержащее достаточное количество белков, углеводов, жиров, минеральных солей и витаминов. Рекомендуется питаться не всухомятку, а горячей пищей. Во время всего подъёма обязательно должен быть горячий сладкий чай. А алкогольные напитки следует полностью исключить из пищевого рациона. Утверждение о том, что будто бы алкоголь ускоряет кровоток и вселяет бодрость – ошибочно. После употребления алкогольных напитков наступает временное возбуждение, которое через некоторое время сменяется упадком сил и потерей способности к вниманию, что очень вредно в условиях высокогорья.
На высотах, превышающих 5000 м, количество потребляемой жидкости должно быть не менее 4-5 л в сутки. Это способствует выведению токсинов и позволяет избежать обезвоживания организма. Также следует повысить калорийность пищи до 5000 ккал в сутки. По возможности блюда должны быть «острыми», чтобы повысить выделение пищеварительного сока. В процессе адаптации к большим высотам затрудняется окисление жирных кислот. Из-за этого в организме накапливаются кетоны — недоокисленные продукты жирового обмена, которые могут вызывать такие симптомы «горной болезни» как тошнота и рвота.
Оправдано включение в рацион увеличенного на 10% количества углеводов в виде сахарозы и глюкозы, так как они подавляют образование кетонов и тем самым предотвращают появление неприятных симптомов гипоксии. В процессе адаптации к горной болезни рекомендованы быстрорастворимые и легко усвояемые молочные белки, а также специально созданные для этой цели белковые продукты (белковый шоколад, белковое печенье), сублимированные мясо — и рыбопродукты. Непальцы советуют для борьбы с «горной болезнью» пить простоквашу, которая частично восстанавливает кислотно-щелочное равновесие в тканях и улучшает самочувствие.
Влияние атмосферного давления на человека
Долгое время медицина не признавала связи между погодными явлениями и здоровьем. Только за последние 50 лет благодаря всестороннему изучению влияния погодных условий на организм человека доказано — атмосферное давление и здоровье человека тесно связаны, и на любые погодные изменения люди реагируют осложнением в самочувствии. Ситуация, когда погодные условия влияют на физическое состояние человеческого организма, называется метеопатией.
Метеопаты — это люди, организм которых реагирует даже на минимальные отклонения атмосферного давления от нормы. Также к ним относятся люди с некоторыми хроническими заболеваниями (в частности, сердечно-сосудистыми, нервной системы и т. д.).
В год атмосферное давление колеблется в пределах 30 мм рт. ст. В течение дня значения могут колебаться от 1 до 3 мм рт.ст. Здоровый человек не ощущает этих изменений, но метеозависимые люди с любыми проблемами со здоровьем эти отклонения могут ощущать.
Гипертония и гипотония — вот два основных заболевания, для которых характерна метеорологическая зависимость.
Высокое атмосферное давление крайне небезопасно для гипертоников, людей с сердечной патологией. Всем, у кого имеется гипертония и чувствительность к переменам погоды придется столкнуться с такими симптомами: сердце бьется быстрее, на фоне чего растет артериальное давление (АД); кожа начинает краснеть; наблюдается слабость; в ушах появляется шум, перед глазами – мушки, в голове – пульсация.
Сильно ощущают перемены погоды люди с гипертонической болезнью в пожилом возрасте. Их организм ослаблен возрастными изменениями, накопленными болезнями, в результате возникает риск гипертонического криза, поражения сердца и сосудов.
Падение атмосферного давления в первую очередь влияет на здоровье людей с гипотонией и патологиями органов дыхания. В воздухе повышается процент углекислого газа, а кислорода – наоборот, уменьшается. Такие изменения погодных условий из-за недостатка кислорода у гипотоников вызывает недомогания: циркуляция крови замедляется и слабеет пульс, кровь хуже поступает к органам, падает АД; дыхание затрудняется; появляется сонливость и быстрая утомляемость, головокружение и тошнота; внутричерепное давление растет, на фоне этого возникают спазмы, превращающиеся в головные боли.
Зависимость самочувствия людей от атмосферного давления касается не только скачков артериального давления. У людей с психическими расстройствами усиливается проявление навязчивых состояний, страхов и различных фобий.
При болезнях суставов повышается вероятность болевых приступов в местах переломов и там, где существуют проблемы.
Значительные отклонения от нормы почувствует абсолютно любой человек, даже здоровый. Это относится как к высокому, так и к низкому давлению.
Влияние пониженного атмосферного давления на самочувствие человека, находящегося, например, в горах, проявляется в учащении дыхания и пульса, головных болях, приступах удушья и носовых кровотечениях. Симптомы проходят по мере привыкания человека к окружающим условиям. Часто возникает необходимость в медицинской помощи людям, имеющим признаки кислородного голодания.
Альпинисты при восхождении на горные вершины, во избежание смерти от недостатка кислорода, вынуждены брать с собой кислородные баллоны.
Восхождение на Эверест
При повышенном давлении пульс у человека замедляется, а дыхательная функция угнетается. Кроме того, повышается свертываемость крови и происходит сокращение стенок кишечника. Влияние внешнего давления на самочувствие человека увеличивается пропорционально расстоянию, на которое человек спускается. Наиболее подвержены воздействию повышенного давления люди, выполняющие работы на глубине. Количество растворенных газов в крови достигает максимального значения, повышается работоспособность и концентрация. Однако, в то же время, большое количество кислорода оказывает токсическое действие и провоцирует возникновение заболеваний легких. Подъем рабочих с глубины осуществляется специальным образом в соответствии с принятыми методиками. В случае нарушения скорости подъема пузырьки газа закупоривают кровеносные сосуды, и может наступить смерть.
Континентальный климат: средняя полоса России
Лето гипертоникам лучше проводить в континентальном климате. В это время здесь устанавливается тёплая сухая погода. Отсутствие повышенной влажности и резких температурных перепадов гарантирует гипертонику комфортные ощущения.
При выборе города летнего проживания учтите: в умеренной полосе возможна жара, в северных территориях – жары не будет, вы получите только приятное летнее тепло.
Тёплый юг: Анапа или Сочи
Сочи – популярный климатический курорт. Здесь царствует влажный субтропический климат, с температурами от 0 до +30°C. Влажность в течение года удерживается на показателях 70-80%. Поэтому лучшее время для посещения Сочи гипертониками – прохладный сезон (начало весны, зима, осень).
Летом субтропики становятся слишком влажными. На фоне жары у больных гипертонией возможны кризовые состояния. Поэтому не стоит ехать в Сочи в июне, июле, августе.
Летом можно посетить северное Черноморское побережье – от Анапы до Туапсе. Здесь – полусухой средиземноморский климат. Он отличается небольшим количеством летней влажности и повышенной концентрацией влаги — зимой.
Поэтому летний отдых в Анапе – то, что можно гипертоникам.
Морское побережье
Также по причинам высокой влажности гипертоники ощущают себя неважно во многих прибрежных городах. Часто гипертония усиливается в Мурманске, Владивостоке, Питере. И ослабевает после переезда вглубь материка.
Поэтому если с возрастом вы почувствовали «не климат», придётся менять место жительства.
Крым
Побережье Крымского полуострова отличается от Сочи и Адлера более сухим климатом. Здесь – тёплое сухое лето и влажная зима. Поэтому именно в Крыму гипертоники чувствуют себя комфортно в течение всех летних месяцев.
Можно ли гипертонику на юг
Южный климат отличается значительным подъёмом температур. Как жара влияет на организм человека? Какие изменения происходят в крови гипертоника при температуре выше +30°C?
Циклоны и антициклоны
В атмосфере существуют два основных типа систем давления: циклоны и антициклоны. Циклоны и антициклоны — это ветровые системы, имеющие противоположные характеристики.
Циклон – это совокупность ветров, циркулирующих в системе низкого давления. Он вращается против часовой стрелки в Северном полушарии и по часовой стрелке в Южном. Обычно он ассоциируется с сырой и штормовой погодой.
Антициклон — то тип ветра, который циркулирует в системе высокого давления. Он вращается по часовой стрелке в Северном полушарии и против часовой стрелки в Южном. Обычно он ассоциируется с сухой и ясной погодой.
Для того, чтобы лучше понять, чем отличаются эти два явления, рассмотрим их более подробно.
Циклон — это область низкого давления, где воздушные массы поднимаются ввысь. Обычно это указывает на плохую погоду, например, на дождь или облака. Ветры в циклонах дуют против часовой стрелки в северном полушарии и по часовой стрелке в южном полушарии. В циклоне воздух у земли вытесняется к центру циклона с низким давлением, а затем поднимается вверх, расширяясь и охлаждаясь при движении. По мере охлаждения поднимающийся воздух становится более влажным, что приводит к облачности и высокой влажности внутри циклона. Основные последствия тропических циклонов включают проливной дождь, сильный ветер, сильные штормовые нагоны вблизи берега и торнадо. Разрушение от тропического циклона, такого как ураган или тропический шторм, в основном зависит от его интенсивности, размера и местоположения.
Циклоны бывают двух типов:
1. Тропические циклоны. Это циклоны, образующиеся над теплыми тропическими океанами, называются еще тропическими штормами или тропическими депрессиями. Отличаются относительно небольшими размерами. Однако им свойственна огромная, разрушительная сила ветра.
Основные бассейны тропических циклонов включают Северную Атлантику (включая Карибский бассейн), восточную часть Тихого океана, западную часть Тихого океана, северную часть Индийского океана, юго-Западную часть Индийского океана, южную часть Тихого океана и Австралийский регион. Обычно тропические циклоны развиваются в пределах между 5 и 30 градусов широты, так как для их образования требуется океанская вода с температурой 27 °С или около того.
Терминология, связанная с тропическими циклонами, весьма запутанная, потому что в разных частях мира люди называют эти опасные штормы разными именами. В Северной Атлантике и Карибском бассейне, а также в северо-восточной части Тихого океана их обычно называют «ураганами». В северо-западной части Тихого океана — самом активном бассейне тропических циклонов в мире – это “тайфуны”, в то время как в Индийском океане и Южной части Тихого океана они просто “тропические циклоны” или “циклоны». «Торнадо» – гораздо меньшие по размеру и более локализованные, чем тропические циклоны, но способные генерировать еще более высокие скорости ветра – иногда в просторечии называют “циклонами”, хотя это совершенно разные штормы.
Особенно сильные грозы, генерирующие большинство самых сильных торнадо в мире, образуют вращающиеся восходящие потоки, называемые мезоциклонами. В Соединенных Штатах ежегодно происходит около 1700 мезоциклонов, причем примерно 50 процентов из них превращаются в торнадо.
Зарождение огромного торнадо
Циклоны относятся к числу наиболее опасных и разрушительных стихийных бедствий, которые могут произойти. Они были причиной 1,9 миллиона смертей во всем мире за последние два столетия. Согласно некоторым оценкам, ежегодно от этих штормов погибают до 10 000 человек. Наибольший ущерб циклоны, как правило, наносят прибрежным районам.
Последствия циклона «Идай» — самого смертоносного тропического циклона среди циклонов в юго-западной части Индийского океана существовавшего с 4 по 21 марта 2021 года. Порывы ветра достигали скорости 280 км/ч. Циклон затронул государства Мозамбик, Мадагаскар, Зимбабве и Малави, вызвал сильные наводнения в затронутых территориях, приведшие к многочисленным жертвам. По меньшей мере погибло 1297 человек, сотни тысяч оказались нуждающимися в помощи, а экономический ущерб в этих регионах в сумме превысил 2 млрд долларов США.
Последствия тропического циклона «Кеннет» в Мозамбике. Циклон обрушился на северную часть Мозамбика 25 апреля 2021 года с ливнями и ветром со скоростью до 220 км/ч. В результате стихии погибло более 40 человек. На Коморских островах циклон уничтожил почти 80 % ферм и более 60 % сельскохозяйственных культур, а также свыше 3800 домов. Ранее Мозамбик серьезно пострадал от тропического циклона «Идай».
2. Внетропические или среднеширотные циклоны. Развиваются вдоль фронтальных границ в средних широтах. Эти циклоны, которые, в отличие от их тропических аналогов, развиваются там, где существуют резкие температурные градиенты между соседними воздушными массами, могут быть намного больше, чем ураганы, хотя их ветры, как правило, слабее. Достигают нескольких тысяч километров в диаметре.
3. Полярные циклоны, они же «Арктические ураганы» — иногда формируются над арктическими и антарктическими морями, обусловленные влиянием холодного воздуха, движущимся над несколько более теплыми океанскими водами. В Северном полушарии метеорологи иногда называют полярные циклоны “арктическими ураганами”, потому что их источник энергии – теплопередача от воды к воздуху и скрытое тепло, выделяемое при конденсации облаков, а также потому, что их спиральные облачные полосы несколько похожи на тропические циклоны. Полярные циклоны часто формируются быстро, иногда менее чем за 24 часа, и их трудно заранее спрогнозировать.
Антициклон представляет собой область высокого давления, где воздушные массы опускаются к земле. Обычно это указывает на хорошую погоду. Ветры в антициклоне дуют по часовой стрелке в северном полушарии и против часовой стрелки в южном полушарии. Воздушные массы в центре антициклона двигаются вниз, заменяясь нисходящим потоком воздуха с больших высот. По мере движения вниз воздух сжимается и нагревается, что снижает его влажность и приводит к уменьшению количества облаков внутри антициклона, сухой и безоблачной погоде.
Как известно, ветры дуют из системы высокого давления в систему низкого. В случае антициклона ветер дует и расходится от центра системы высокого давления. Однако он не течет прямо наружу. Благодаря вращению Земли воздух имеет тенденцию двигаться по спирали. В Северном полушарии воздушные потоки в области высокого давления движутся по часовой стрелке, а в Южном — против. Эта закономерность гарантирует, что ветры к востоку от антициклона в Северном полушарии принесут холодный воздух с севера, в то время как ветры к западу принесут теплый воздух с юга. В Южном полушарии эта картина обратная.
Антициклон приносит стабильные погодные условия, соответствующие времени года. Летом стоит безветренная жаркая погода, зимой — морозная. Для него характерно небольшое количество облаков или их полное отсутствие.
Антициклоны формируются на определенных участках. Например, чаще всего они встречаются над большими массивами льда: в Антарктиде, Гренландии и Арктике. Также иногда бывают и в тропиках.
Антициклоны также несут в себе опасность и неприятные последствия. Они могут способствовать возникновению пожаров, продолжительной засухе. При длительном отсутствии ветра в крупных городах накапливаются вредные вещества и газы, что особенно актуально для людей с респираторными заболеваниями.
Смог в Китае. В некоторых городах без маски здесь практически невозможно выйти на улицу. Смог даже виден из космоса. Ученые посчитали, что погулять по улицам без маски равносильно выкуренной пачке сигарет.
Как с высотой изменяется атмосферное давление?
Атмосферное давление напрямую связано с высотой. Чем выше, тем ниже давление и наоборот. Если подняться на 12 м над уровнем моря, то столбик ртути в барометре уменьшится на 1 мм.
Вблизи поверхности Земли давление уменьшается с высотой со скоростью около 3,5 миллибар на каждые 30 метров. Однако в случае с холодным воздухом снижение давления может быть намного быстрее, потому что его плотность больше, чем у более теплого воздуха.
На уровне моря атмосферное давление составляет около 1000 мб (100 кПа). На вершине Эвереста (8848 метров) – давление падает примерно до 300 мб (30 кПа).
Давление на высоте 270 000 метров составляет 10-6 мб, что сравнимо с давлением в лучшем из когда-либо искусственно созданных человеком вакуумов. На высотах от 1500 до 3000 метров давление настолько низкое, что может вызвать горную болезнь и серьезные физиологические проблемы, если не будет предпринята тщательная акклиматизация.
Давление чаще всего отображают в гектопаскалях (1 гПа = 102 Па), а не в миллиметрах ртутного столба: 1 мм рт. ст.= 133,3 Па = 1,333 гПа. Связь между высотой и давлением несложно получить с помощью простой формулы:
∆h /∆P = 12 м/мм рт. ст. или ∆h/∆P = 9 м/гПа,
где ∆h — изменение высоты,
∆P- изменение давления.
Таким образом, при подъеме на 9 метров уровень давления снижается на 1 гПа (100 Па). Этот показатель называется барической ступенью. Стандартное атмосферное давление — 1013 гПа (можно округлить до 1000).
Как рассчитать изменение давления на другой высоте, используя эти данные? Например, при подъеме на 90 м давление снизится на 10 гПа. В этом случае получается, что при подъеме на 900 м давление упадет до 0.
Но, так как плотность воздуха также меняется с высотой, то когда речь идет о большем расстоянии (начиная с 1,5-2 км), все расчеты должны проводиться с учетом этого параметра.
График соотношения высоты и давления
График изменения атмосферного давления с высотой наглядно отображает все вышесказанное. Он имеет вид вид изогнутой линии, а не прямой. Из-за того, что плотность атмосферы не одинакова, с увеличением высоты давление начинает снижаться все медленнее. Однако оно никогда не достигнет нулевой отметки, потому что везде есть какое-то количество частиц вещества — во Вселенной нет абсолютного вакуума.
Какие признаки горной болезни?
К основным симптомам горной болезни относится: повышенное сердцебиение, одышка, головная боль, головокружение, учащённый пульс, шум в ушах, мышечная слабость, нарушение сердечной деятельности. По мере подъёма на высоту у туриста снижается острота зрения и нарушается правильность определения расстояния. Сухость горного воздуха, потеря жидкости при усиленной вентиляции легких и выделении пота приводит к обезвоживанию организма. В обычных условиях человек теряет около 3 л жидкости, а на треккинге в Непале потеря влаги достигает 8-10 л в сутки в зависимости от набранной высоты и степени физической нагрузки.
Недостаточное насыщение крови кислородом приводит к кислородному голоданию самых нуждающихся в кислороде клеток головного мозга, вызывая психические нарушения. Кроме того, наблюдаются изменения в терморегуляции организма и уменьшение болевой чувствительности. В связи с этим при заболевании горной болезнью возникает риск быстро получить обморожение или воспаление лёгких.
Горная болезнь в походах в горы и восхождениях может проявляться как внезапно — при чрезмерном перенапряжении в условиях кислородной недостаточности, так и постепенно. Её можно распознать по первым признакам — по усталости, сонливости, головокружению, плохому аппетиту. В случае продолжения набора высоты нарушается ритм дыхания, возникают тошнота и рвота, появляются озноб, лихорадка. Кроме того, развивается цианоз — усиливается бледность кожных покровов, особенно лица, синеют губы. При отсутствии должной акклиматизации продолжают нарастать головная боль и сонливость. Резко выражена одышка, могут быть кровотечения из носа и лёгких. Сухость в горле вызывает кашель и постоянное желание пить.
В высокогорье нередки нарушения психики. С развитием горной болезни даже незначительное умственное напряжение вызывает сильную головную боль. Кровоток мозга нарушается, поэтому резко снижается внимание и объём памяти, наблюдаются своеобразные изменения характера. У одних эти изменения выражаются в безразличии, вялости, слабоволии, а у других — в возбуждении. В выраженных случаях период возбуждения (эйфории) сменяется резким угнетением психики и в дальнейшем переходит в общее разлитое торможение. Наряду с этим, изменяется механизм самоконтроля и возрастает риск принятия неадекватных или совершенно абсурдных решений. На больших высотах у альпинистов могут возникнуть галлюцинации. Из-за этого им представляются какие-то видения. Они слышат голоса и начинают разговаривать с собой. В редких случаях возможна потеря сознания. Сон делается тревожным, люди засыпают с трудом и часто просыпаются от удушья.
Дальнейший подъём на высоту участников с симптомами горной болезни может привести к развитию серьёзных патологий. В том числе — к очаговым поражениям сердца, печени, острой почечной недостаточности, острому воспалению лёгких, переходящему в отёк лёгких, а также кровоизлиянию в головном мозге (инсульту) и отёку мозга.
Атмосферное давление в горах
В горах атмосферное давление так или иначе будет ниже, чем у кромки моря. То, как человек при этом будет себя чувствовать, зависит от высоты и некоторых дополнительных условий. Например, при нормальной влажности восхождение на 3000 м может вызвать слабость и снижение дееспособности. Это происходит из-за недостатка кислорода.
Во влажном климате подобные ощущения возникают уже на высоте 1000 м. Дело в том, что молекулы воды вытесняют молекулы кислорода — во влажном воздухе кислорода меньше. А в сухом климате можно подняться на 5000 м почти без проблем.
Температура и давление земной атмосферы меняются с высотой. Температура, обозначенная желтой линией, падает с высотой в одних зонах, но повышается в других. Давление, обозначенное черной линией справа, сильно уменьшается с высотой. Encyclopædia Britannica, Inc.
Влияние различных высот на человека:
— 5 км — ощущается нехватка кислорода;
— 6 км — это наибольшая высота, на которой существуют постоянные поселения людей;
— 8,9 км — высота Эвереста. Вода на такой высоте кипит при температуре + 68 ℃. Опытные, подготовленные альпинисты могут недолго находиться на такой высоте;
— 13,5 км — безопасно здесь можно находиться только с запасом чистого кислорода. Это максимально допустимая высота, на которой можно находиться без специального снаряжения;
— 20 км — это высота, неприемлемая для человека. Безопасно, если только находиться в герметично закрытой кабине.
Альпинист стоит на вершине горы Эверест, Непал. Гора Эверест настолько высока, что количество кислорода там слишком мало для дыхания. Чтобы благополучно добраться до вершины многим альпинистам необходимы кислородные баллоны.
Атмосферное давление сегодня:
Какие человеческие факторы влияют на развитие горной болезни?
Индивидуальная устойчивость людей к недостатку кислорода
Совершая горный поход в Гималаях, можно заметить, что даже в самых высоких горах постоянно живут люди. Поселившись однажды в этих районах, горцы на генетическом уровне выработали в себе устойчивость к гипоксии. Например, они имеют смуглую кожу, малочувствительную к жгучим солнечным лучам. У них увеличенный объём лёгких. Благодаря наличию особого гена EPAS1, у жителей высокогорья уровень эритроцитов в их крови не повышается, и кровь остаются жидкой. Более того, их организм производит больше окиси азота, позволяющей сосудам не сужаться и поддерживать увеличенную скорость потока крови. Такая физиология позволяет горцам получать из разреженного воздуха больше кислорода, чем жителям равнин. В отличие от них рядовым треккерам требуется время для того, чтобы организм приспособился к горному воздуху.
В в этой связи важно отметить, что часть людей генетически не имеет возможности адаптации к пребыванию на высоте более 2500 м. В их организме нет генов, отвечающих за синтез дыхательных ферментов, без которых кислород не может транспортироваться в мозг. И даже при эффективном внешнем дыхании тканевое дыхание в организме не осуществляется. Люди, которые впервые идут в поход в горы и не знают своих возможностей адаптации к высоте, относятся к группе высокого риска. Из-за нарушений функции мозга они могут получить серьёзнейшие осложнения в организме.
Пол и возраст
По наблюдениям горных гидов, треккинг на большой высоте легче переносят женщины и люди старшего возраста. При недостатке кислорода тяжелее всего людям, имеющим склонность к скачкам давления, и молодым мужчинам крупного телосложения, с объёмной мышечной массой. История восхождений знает случаи, когда тренированные атлеты вынуждены вернуться в лагерь, не завершив подъёма, а пятидесятилетний поджарый инструктор благополучно доводит девушек до вершины.
Физическое состояние, уровень тренированности
Хорошая физическая подготовка, и особенно разработанные лёгкие, значительно повышает устойчивость к нагрузке на высоте, хотя и не защищает от развития горной болезни. Уровень тренированности будет намного выше, если за несколько месяцев до начала треккинга начать заниматься фитнесом, делать многокилометровые пробежки, бегать вверх по лестнице многоэтажного дома, зимой совершать лыжные кроссы, а летом – велосипедные. Вместе с тем, тренировки и нагрузки должны быть разумными. Не следует изматывать себя до поездки в горы.
Высотный опыт
По возвращению с гор акклиматизация к высоте исчезает также быстро, как и возникает. Организм не нуждается в переизбытке кислорода и начинает восстанавливать прежний режим работы. Этим объясняется плохое самочувствие альпинистов в первые дни жизни после спуска с большой высоты. На реакклиматизацию потребуется около недели. За это время гемоглобин упадет до обычной нормы, и самочувствие улучшится. Поэтому неправильно говорить, что человеческий организм может долго сохранять устойчивость к гипоксии. В действительности речь идёт о приобретении высотного опыта, что не одно и то же.
По мнению учёных, высотный опыт имеет две составляющие: подсознательную и осознанную. Подсознательная составляющая – это память организма о порядке запуска приспособительных реакций и правильного поведения в условиях кислородной недостаточности. Благодаря ей человек быстрее и эффективнее акклиматизируется к высоте. Осознанная составляющая представляет собой приобретенные человеком знания о реакции его организма на гипоксию. Зная об индивидуальных симптомах, предшествующих обострению горной болезни, человек более мягко проводит акклиматизацию и не допускает перегрузок при подъёме на высоту.
