Влияние атмосферного давления на здоровье человека

Муниципальное общеобразовательное учреждение

средняя общеобразовательная школа № 2

 «Влияние атмосферного давления

на здоровье человека»

Научно-исследовательская  работа

                                                                         Выполнили:

                                                        ученики 8б класса

                                                         Смирнов Евгений,

                                                           Кадиров Виктор

                                                                                    Научный руководитель:

                                                                                            учитель физики

Ковалева Елена Николаевна

Хвалынск

2013 г

Оглавление

1. Цели исследования…………………………………………………………  3

1.1. Введение……………………………………………………………………4

2. Основная часть………………………………………………………………5

2.1.Механические свойства газов……………………………………………..5

2. 2. Атмосфера и ее строение………………………………………………    5

2.3. Давление атмосферы………………………………………………………7

2.4. Научно-практическое исследование……………………………………...7

2.5. Влияние атмосферного давления на здоровье человека ……….....        8

3.  Выводы и рекомендации………………………………………………….  10

4.Список используемой литературы…………………………………………. 12

Цели исследования:

1. Рассмотреть, что такое атмосфера и ее строение.

2. Провести исследование и сделать вывод о влиянии атмосферного давления на человека.

3. Найти информацию о влиянии изменения атмосферного давления на человека.

1. Введение

Жизнь на Земле возможна до тех пор, пока существует земная атмосфера – газовая оболочка, защищающая живые организмы от вредного воздействия космических излучений и резких колебаний температуры. Атмосферным воздухом дышат все аэробные организмы. И когда люди хотят подчеркнуть важное значение чего-либо, они говорят: “ Необходим как воздух”. Это словосочетание можно объяснить тем, что человек не может прожить без воздуха больше пяти минут. Следовательно, атмосфера Земли играет очень важную роль в жизни людей.

 Факторов воздействия природы на человека много, к одному из них относится атмосферное давление. Связь между ним и человеком установлена давно, но это явление до сих пор слабо изучено. Общие признаки этого явления: при изменении атмосферного давления у человека болит голова, плохое самочувствие, сонливость и т.д. При изменении давления меняется растворимость газов в жидкостях (кессонная болезнь у водолазов). Давление на человека в горах зависит от высоты его месторасположения, уменьшение атмосферного давления имеет как положительные, так и отрицательные стороны, например: концентрация кислорода в воздухе и соответственно в крови человека уменьшается (кислородное голодание) – это нежелательное явление; замедление процессов окисления приводит к увеличению продолжительности жизни – это положительное явление. Однако при подъеме на значительную высоту происходят серьезные функциональные расстройства жизнедеятельности организма. На высоте 8 км над уровнем моря человек может находиться без дыхательного аппарата не более трех минут.

          Целью этой научно-исследовательской работы является проведение эксперимента по выявлению воздействия атмосферного давления на человека. Эта работа основывается на теоретических исследованиях, анкетировании и на практическом эксперименте. В роли исследуемых - группа учащихся и учителей средней школы № 2 г.Хвалынска.

Значимость этой работы заключается в том, что этот эксперимент - практическая проверка взаимосвязи Человек и Природа, в которой используются знания, полученные в школе. При подготовке эксперимента были использованы работы следующих авторов: А.Е. Гуревича, Д.А. Исаева, Л.С. Понтака, А.А. Пинского, В.Г. Разумовского, Н.К. Гладышева, Г.С. Ландсберга, И.Н. Беляева,  Г. Роуэллса и Поля Брэгга, Д.В. Колесова, Р.Д. Маш и других авторов.

2. Основная часть

          Большинство людей имеют очень слабое представление о силе воздействия молекул воздуха. Почему же газ оказывает давление на человека, а он не чувствует или наоборот? Ответ, кажется прост. Существует равная и противоположная сила со стороны молекул воздуха как изнутри человека, так и снаружи, две силы взаимно уравновешиваются.

2.1. Механические свойства газов

              Давлением        газа       называется,      как    и        в     случае   жидкостей, отношение силы давления, действующей со стороны газа на какой-нибудь участок поверхности соприкасающегося с ним тела, к площади этого участка. Как и в жидкостях, давление газа в данной точке не зависит от ориентации участка поверхности, на который оно действует. Для газов справедлив также закон Паскаля: давление, создаваемое поверхностными силами, передается без изменения в каждую точку газа.

          Однако в механических свойствах газа и жидкостей имеются и существенные различия. Плотность газов в обычных условиях примерно в тысячу раз меньше плотности жидкости.

          Например, масса кубического метра воздуха равна всего 1,3 кг, а масса кубического метра воды  равна одной тонне.

          В отличие от жидкости, плотность газа зависит от давления. Очень важным отличием газов, от жидкостей является отсутствие у газов определенного собственного объема. Газы сжимаемы в тысячи раз больше, чем жидкости. /Таким образом, в отличие от жидкостей, плотность газов нельзя считать независимой от давления/.

2.2. Атмосфера

          Самый важный для нас газ – это воздух. Земля окружена атмосферой – слоем воздуха, представляющего собой смесь целого ряда газов (азота, кислорода, аргона, углекислого газа, паров воды и других газов). В дальнейшем мы, однако, не будем учитывать то, что воздух имеет сложный состав: в интересующих нас механических явлениях это играет не столь важную роль.

           Атмосфера удерживается вблизи земной поверхности силой притяжения Земли. Если бы Земля не притягивала воздух, то вся атмосфера, расширяясь, рассеялась бы в окружающем Землю пространстве. Масса всей атмосферы равна примерно одной миллионной массы Земли.

           При температуре 0°С и давлении 760 мм рт. ст. плотность сухого воздуха равна 1,293 кг/м³.

          Атмосфера (от. др.-греч.  — пар и  — шар) — газовая оболочка (геосфера), окружающая планету Земля. Внутренняя её поверхность покрывает гидросферу и частично кору, внешняя граничит с околоземной частью космического пространства.

       Совокупность разделов физики и химии, изучающих атмосферу, принято называть физикой атмосферы. Атмосфера определяет погоду на поверхности Земли, изучением погоды занимается метеорология, а длительными вариациями климата — климатология.

Тропосфера

        Её верхняя граница находится на высоте 8—10 км в полярных, 10—12 км в умеренных и 16—18 км в тропических широтах; зимой ниже, чем летом. Нижний, основной слой атмосферы, содержит более 80 % всей массы атмосферного воздуха и около 90 % всего имеющегося в атмосфере водяного пара. В тропосфере сильно развиты турбулентность и конвекция, возникают облака, развиваются циклоны и антициклоны. Температура убывает с ростом высоты со средним вертикальным градиентом 0,65°/100 м. За «нормальные условия» у поверхности Земли приняты: плотность 1,2 кг/м3, барометрическое давление 101,34 кПа, температура плюс 20 °C и относительная влажность 50 %. Эти условные показатели имеют чисто инженерное значение.

Стратосфера

      Верхняя граница — на высоте 50—55 км. Температура с ростом высоты увеличивается до уровня около 0 °C. Малая турбулентность, ничтожное содержание водяного пара, повышенное по сравнению с ниже — и вышележащими слоями содержание озона (максимальная концентрация озона на высотах 20-25 км).

Мезосфера

       Верхняя граница — на высоте 80—85 км Температура с высотой понижается со средним вертикальным градиентом (0,25—0,3)°/100 м. Основным энергетическим процессом является лучистый теплообмен. Сложные фотохимические процессы с участием свободных радикалов, колебательно возбуждённых молекул и т. д. обусловливают свечение атмосферы.

Термосфера

        Верхний предел — около 800 км. Температура растёт до высот 200—300 км, где достигает значений порядка 150 К (423°С), после чего остаётся почти постоянной до больших высот. Под действием ультрафиолетовой и рентгеновской солнечной радиации и космического излучения происходит ионизация воздуха («полярные сияния») — основные области ионосферы лежат внутри термосферы. На высотах свыше 300 км преобладает атомарный кислород.

Экзосфера

        Внешний слой атмосферы, из которого быстро движущиеся лёгкие атомы водорода могут вылетать (ускользать) в космическое пространство.
Температура достигает уровня более 3000 К. На больших расстояниях от Земли (2—3 тыс. км и более) нейтральную экзосферу образуют почти исключительно атомы водорода, на более низких высотах заметную долю составляют атомы гелия, а ещё ниже — также и атомы кислорода.

2.3. Давление атмосферы

          Давление воздуха вблизи поверхности Земли обусловлена его собственным весом; он сжат этим весом подобно тому, как сжата своим весом вода на дне океана. Давление воздуха вблизи поверхности Земли (точнее, над уровнем моря) равно приблизительно одной атмосфере. Если бы плотность воздуха на любой высоте была такая же, как вблизи поверхности Земли, то толщина атмосферы составила бы около 8 километров. В действительности плотность воздуха быстро убывает с расстоянием от поверхности Земли, так что атмосфера простирается на сотни километров от поверхности Земли (за орбиты ближайших искусственных спутников); на такой высоте плотность воздуха составляет ничтожную долю его плотности у Земли. Давление атмосферы Земли (атмосферное давление) рассматривается как вес столба воздуха высотой несколько сотен километров, действующий на единицу площади. Нормальное атмосферное давление составляет около 760 мм рт. ст. (101325 Па).

2.4.  Научно-практическое исследование

          Мы провели анкетирование среди учащихся и учителей нашего класса с вопросами об их самочувствии в зависимости от атмосферного давления.

В анкетировании приняли участие 29 человек, из них 13 девочек, 14 мальчиков и двое учителей.

Результаты анкетирования

1. Пол

        Ж - 16 чел (55,2%)

        М - 13 чел (44,8%)

2. Возраст

        <20 лет - 27 чел (93,1%)

        21-30 - 0 чел

        31-40 - 0 чел

        41-50 - 1 чел (3,45%)

        >50    - 1 чел (3,45%)

3. Давление

        - норма - 23 чел (79,3%)

        -повышенное - 4 чел (13,8%)

        -пониженное - 2 чел (6,9%)

4. Самочувствие на момент анкетирования

        - очень плохое - 0 чел (0%)

        - плохое  - 4 чел (13,8%)

        - нормальное - 14 чел (48,3%)

        - отличное - 11 чел (37,9%)

5. Самочувствие с переменами погоды?

        - затрудняюсь ответить - 5 чел (17,2%)

        - не зависят - 11 чел (37,9%)

        - скорее всего, да - 7 чел (24,1%)

        - определенно да - 6 чел (20,8%)

      Мы решили провести эксперимент, чтобы выяснить влияние атмосферного давления на здоровье человека. Для этого выбрали 15 учеников школы и 3 учителей и в течение 18 дней наблюдали  за ними.

          Порядок эксперимента: ежедневно по показаниям приборов отслеживали атмосферное давление в мм рт. ст., одновременно измеряли в определенное время (11.20) - давление, пульс и температуру участников эксперимента. На основании полученных результатов провели соответствующие расчеты и построили графики.

Приборы, используемые для проведения эксперимента.

1. Барометр-анероид служит для определения атмосферного давления в мм рт. ст.
2. Тонометр «OMRON M1» – прибор, с помощью которого, измеряют артериальное давление и частоту пульса человека.
3. Медицинский термометр  служит для измерения температуры тела человека в ºС и т.д.

          В результате проведенного исследования можно заметить, что артериальное давление участников эксперимента изменяется в зависимости от атмосферного  давления. Большинство испытуемых старше 40 лет сильно подвержены изменениям окружающей среды. Более молодые люди менее чувствительны к перепадам атмосферного давления.

2.5. Влияние атмосферного давления на здоровье человека

       Влажность, температура, атмосферное давление, направление и скорость ветра, освещенность, насыщенность воздуха озоном, кислородом, пылью, химическими веществами — все это влияет на организм. Почему даже у веселых, оптимистично настроенных людей в пасмурные дни ухудшается самочувствие? Да потому, что организм любого из нас при переменах погоды перенастраивает все свои биологические системы. При падении атмосферного давления падает давление в артериях. Если же атмосферное давление поднимается, подскакивает и артериальное. Именно поэтому, кстати, в ясную погоду, когда обычно бывает высокое атмосферное давление, у многих болит голова.

       Атмосферное давление незаметно для нас механически раздражает рецепторы кожи и слизистых оболочек. Когда же оно возрастает, то раздражение рецепторов кожи и слизистых оболочек тоже увеличивается. В результате в крови уменьшается содержание кислорода. А это вызывает обострение  сердечно-сосудистых заболеваний.
Понижение же атмосферного давления ухудшает самочувствие тех, кто страдает заболеваниями желудочно-кишечного тракта. Находящиеся в нем газы при этом расширяются, вызывают вздутие живота, диафрагма поднимается и становится трудно дышать. В такие дни не следует, есть продукты, вызывающие вздутие живота: горох, фасоль, картофель, капусту.

Установлено, что при изменении атмосферного давления происходит ряд физиологических сдвигов, ведущим патогенетическим звеном которых является реакция барорецепторов кожи на внешние раздражители.

       На самочувствие человека, достаточно долго проживающего в определённой местности, обычное, т.е. характерное давление не должно вызывать особого ухудшения самочувствия.

       Пребывание в условиях повышенного атмосферного давления почти ничем не отличается от обычных условий. Лишь при очень высоком давлении отмечается небольшое сокращение частоты пульса и снижение минимального кровяного давления. Более редким, но глубоким становится дыхание. Незначительно понижается слух и обоняние, голос становится приглушенным, появляется чувство слегка онемевшего кожного покрова, сухость слизистых и др. Однако все эти явления относительно легко переносятся

        При пониженном атмосферном давлении отмечается учащение и углубление дыхания, учащение сердечных сокращений (сила их более слабая), некоторое падение кровяного давления, наблюдаются также изменения в крови в виде увеличения количества красных кровяных телец. В основе неблагоприятного влияния пониженного атмосферного давления на организм лежит кислородное голодание. Оно обусловлено тем, что с понижением атмосферного давления понижается и парциальное давление кислорода, поэтому при нормальном функционировании органов дыхания и кровообращения в организм поступает меньшее количество кислорода.

       Более неблагоприятные явления наблюдаются в период изменения атмосферного давления — повышения (компрессии) и особенно его снижения (декомпрессии) до нормального. Чем медленнее происходит изменение давления, тем лучше и без неблагоприятных последствий приспосабливается к нему организм человека.

       Повлиять на погоду мы не в состоянии. Но вот помочь своему организму пережить этот тяжелый период совсем несложно. При прогнозе значительного ухудшения погодных условий, а следовательно и резких перепадов атмосферного давления, прежде всего следует не паниковать, успокоиться, максимально снизить физическую нагрузку, а для тех у кого адаптация протекает довольно сложно, необходимо посоветоваться с врачом о назначении соответствующих лекарственных средств.

Рекомендации

• сегодня +15, завтра -10, послезавтра – магнитные бури. Организм просто не успевает приспосабливаться к температурным перепадам.
  Чтобы предупредить метеорологический стресс, при появлении первых симптомов выпей крепкий ароматный чай с медом. Можешь добавить в него шиповник, боярышник или другие полезные растения. Это улучшит самочувствие и поможет снять напряжение. Чай с душистой мелиссой очищает сосуды, снижает давление. Хорошо сочетается с липой;

• при резком потеплении понижается атмосферное давление и в воздухе уменьшается количество кислорода. Те, кто страдает сердечнососудистыми, лёгочными заболеваниями, в это время должны подольше гулять на свежем воздухе. Очень полезно также выполнять дыхательные упражнения 2-3 раза в день. Принимай тонизирующие средства, витамины С, РР, группы В.

• В такие дни твой желудок работает не в полную силу (выработка пищеварительных ферментов снижена). В первую очередь тебе будут полезны соки из свежих овощей, фруктов, минеральная вода без газа. Полюби морепродукты, свежее молоко, компоты из кураги и изюма, блюда из бобовых, яблоки и морковь. Лучшее решение при недомогании – тушёные овощи, приготовленные на пару. Избегай шумных вечеринок и откажись от вредной, «тяжёлой» пищи (жирного мяса, сладкой сдобы, чипсов, копчёностей).
• Закаляйся! Контрастный душ приучит тебя к холодам и повысит иммунитет. Кстати, прохладный душ – отличное средство от мигрени;

•  учитывай погоду: постарайся не планировать на этот  день ничего важного, а накануне – хорошо выспаться. Чрезмерные физические нагрузки тебе сейчас противопоказаны, но пятнадцатиминутная гимнастика будет только на пользу. В течение дня попытайся не переутомляться и беречь себя от стрессов. Если это выходной, позволь себе вздремнуть после обеда.

Заключение

         Тема показалась мне очень интересной, поскольку проблема влияния атмосферного давления на человека очень меня волнует.

Климат также оказывает серьезное воздействие на самочувствие человека, воздействуя на него через погодные факторы. Погодные условия включают в себя комплекс физических условий: атмосферное давление, влажность, движение воздуха, концентрацию кислорода, степень возмущенности магнитного поля Земли, уровень загрязнения атмосферы.

При резкой смене погоды снижается физическая и умственная работоспособность, обостряются болезни, увеличивается число ошибок, несчастных и даже смертных случаев.

Хочется верить, что наши потомки не будут  так подвержены негативным факторам окружающей среды, как в настоящее время.

Литература

1. А.Е. Гуревич. «Атмосфера и ее строение». Москва. 1986 г.

2. И.Н. Беляева,  Г. Роуэллса и Поля Брэгга. «Научно-популярный журнал». 1996 г

3. Н.К. Гладышева. «Занимательная физика». Москва. 1992.г.

4. Д.А. Исаева. «Роль атмосферного давления на человека». Москва. 1989 г.

5. Г.С. Ландсберга. «Элементарный учебник по физике». Москва. «2009 г.

6. А.А. Пинский. «Элементарный учебник по физике». Москва. «2009 г.

7. В.Г. Разумовский. «Методика преподавания физики». Москва. 1983 г.