Давление в космосе: «Какое давление в космосе? Как и чем измеряют космический вакуум? В космосе действительно абсолютный вакуум?» — Яндекс Кью

8 вещей, которые произойдут с человеческим телом в космосе

6 сентября 2021Жизнь

Вопреки тому, что нам показывают в кино, шансы выжить есть.

Поделиться

0

Краткую версию статьи можно послушать. Если вам так удобнее, включайте подкаст.

В голливудских фильмах судьба персонажей, погибающих в космосе, зрелищна и драматична. Астронавт, которого угораздило оказаться там без скафандра, обращается в ледяную статую, или лопается как воздушный шарик, или и то и другое сразу — на что хватит фантазии сценариста.

Но реальность, как это зачастую бывает, немного банальнее и скучнее. Вот что действительно произойдёт с каким‑нибудь невезучим малым в бездне Вселенной.

1. Сильный отёк

Фрагмент фильма «Чужбина»

Когда мы находимся в атмосфере^{Manual of the ICAO standard atmosphere calculations by the NACA / NTRS Земли, она давит на нас средней силой в 100 килопаскалей — это примерно 1 кг на 1 см². Но поскольку организм состоит из несжимаемых жидкостей и обладает собственным внутренним давлением, силы уравновешиваются, и мы не замечаем нагрузки.}

Но в космическом вакууме атмосфера попросту отсутствует, так что внутреннее давление начнёт играть против астронавта. Примерно через 10 секунд нахождения в вакууме<sup>1. Bioastronautics Data Book: Second Edition / NASA
2. Lost In Space Without a Spacesuit? Here’s What Would Happen / Space.com
3. G. A. Landis. Human Exposure to Vacuum кожа и мышцы отекут и разбухнут, потому что жидкость в них начнёт расширяться.</sup>

Это больно, потому что отёки будут сопровождаться множественными разрывами капилляров и микрогематомами. А ещё кожа посинеет.

Чего точно не случится

Вопреки распространённому заблуждению^{The human body in space: distinguishing fact from fiction / Harvard University Press, в вакууме человек не взорвётся, разлетевшись на части. Кожа достаточно прочна и эластична, чтобы выдержать давление в одну атмосферу.}

Космонавт чудовищно раздуется, испытает сильную боль, и ему будет тяжело пошевелиться. Но лопнуть он не сможет.

В 1960 году во время испытательного стратосферного прыжка с парашютом у капитана ВВС США Джозефа Киттинджера разгерметизировалась^{T. R. Czarnik. Ebullism at 1 million feet: Surviving rapid / explosive decompression / Washington State University правая перчатка. Его рука распухла и стала совершенно бесполезной. Но парашютист успешно приземлился, и пока он спускался, конечность постепенно пришла в норму.}

2. Солнечные ожоги

Кадр из фильма «Пекло»

Когда мы находимся на поверхности родной планеты, озоновый слой оберегает нас от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. Но в космосе такой защиты не предвидится, поэтому загорать без скафандра люди станут куда быстрее.

Это будет не то же самое, что полёживать на пляже.

Человек, оказавшийся в открытом космосе без специальной экипировки, получит<sup>1. Bioastronautics Data Book: Second Edition / NASA
2. K. Wolff, R. Allen Johnson, A. P. Saavedra, E. K. Roh. Fitzpatrick’s Color Atlas and Synopsis of Clinical Dermatology
3. What Really Happens When You Get Blown Out of an Airlock / Gizmodo серьёзные солнечные ожоги на открытых участках кожи. Это тоже будет весьма болезненно. Хотя от ультрафиолетового излучения хорошо защищает и обычная одежда — скафандр тут необязателен. А если астронавт находится в тени планеты, Солнце ему вовсе не навредит.</sup>

Чего точно не случится

Вспыхивать, гореть или обугливаться, как в фильме «Пекло», человек не будет даже под прямыми солнечными лучами. Кожа банально сильно покраснеет и покроется волдырями. Спустя некоторое время могла бы наступить смерть от перегрева, но до этого астронавт успеет просто задохнуться.

3. Слепота

Фильтр ультрафиолета на шлеме. Изображение: Wikimedia Commons

Ещё одна опасность, которая угрожает в открытом космосе, — ослепительное воздействие яркого солнечного света.

В научно‑фантастических фильмах, например в блокбастере «Гравитация», астронавты в скафандрах перекидываются друг с другом сквозь тьму космоса многозначительными взглядами — это сделано, чтобы мы узнавали актёров. Но если вы посмотрите на настоящий шлем, то увидите на нём жёлтый поляризационный фильтр, защищающий глаза от ультрафиолета. Из‑за него лица в шлеме не видно вовсе.

Если же выбраться в космос без защиты глаз, повреждение сетчатки ультрафиолетовым^{Radiation (Solar) / University of Washington излучением Солнца будет более чем вероятно. И это приведёт к неизлечимой слепоте.}

Чего точно не случится

Кадр из фильма «Вспомнить всё»

В отличие от того, что мы видели в фильме «Вспомнить всё», в реальности глаза из орбит в космосе не вылезут. Они сидят достаточно прочно, чтобы выдержать противостояние вакуума и внутричерепного давления. В 1965 году это было проверено^{Survival in Space Unprotected Is Possible — Briefly / Scientific American на собаках во время испытания барокамер на базе ВВС Брукс в Техасе.}

Бедняги, как отмечено в отчётах учёных, сильно опухали, но глаза и прочие органы у них оставались на месте. И если воздействие вакуума было недолгим (до 90 секунд), спустя 10–15 минут после извлечения из камеры животные приходили в себя.

4. Обморожение глаз, рта и носа

Фрагмент фильма «Пекло»

Вообще в космосе проще умереть от перегрева, чем замёрзнуть. Дело в том, что вакуум плохо передаёт тепло и является отличным термоизолятором. Поэтому астронавты перед выходом в открытый космос надевают^{K. S. Thomas, H. J. McMann. U. S. Spacesuits под скафандр специальный костюм с водяным охлаждением.}

Однако покрытые жидкостью части тела в вакууме, напротив, становятся холодными очень и очень быстро.

Вода испаряется и при этом уносит с собой тепло. Так что открытые слизистые — глаза, рот и ноздри — быстро охладятся^{Survival in Space Unprotected Is Possible — Briefly / Scientific American и могут даже покрыться инеем. Это вызовет повреждение роговицы и, опять‑таки, слепоту, если вовремя не зажмуриться.}

Чего точно не случится

Охлаждение происходит только на покрытых влагой поверхностях. Из‑за того, что конвекция^{G. A. Landis. Human Exposure to Vacuum в открытом космосе затруднена, превратиться в хрупкую ледяную статую, как это показывают в фантастических фильмах, у человека не выйдет.}

Астронавт недолго будет испытывать холод, но это пройдёт, как только пот с кожи испарится. Дальше тело будет только нагреваться под солнечным светом. Если же разгерметизация корабля произойдёт очень далеко от Солнца, то тело пострадавших действительно остынет. Но на это уйдут часы — никакого мгновенного оледенения.

5. Повреждения внутренних органов

Испытание вакуумного насоса на птице. Эксперимент, проведённый Робертом Бойлем в 1660 году. Картина Джозефа Райта, 1768 год. Изображение: Public Domain

При выходе в открытый космос без скафандра не следует набирать воздух в грудь, хотя такое действие и кажется довольно естественным.

Дело в том, что из‑за резкого падения давления жертва разгерметизации неизбежно испытает баротравмы^{Flight Training Handbook / US Flight Standards Service различной степени тяжести. С высокой степенью вероятности будут повреждены барабанные перепонки и носовые пазухи. Кроме того, если не выдохнуть перед декомпрессией, можно получить разрыв лёгких.}

Газы в кишечнике и желудке тоже станут причиной внутренних травм, которые будут сопровождаться^{Survival in Space Unprotected Is Possible — Briefly / Scientific American спонтанными дефекацией, рвотой и мочеиспусканием — это тоже было проверено на собаках.}

В общем, при разгерметизации космического корабля следует как можно оперативнее выдохнуть и прочистить кишечник.

Это уменьшит вероятность внутренних травм.

Чего точно не случится

В отличие от нежных и деликатных внутренних органов, конечностям, по крайней мере, опасность не угрожает. Они останутся при человеке, что бы там ни придумывали писатели‑фантасты. Например, в рассказе Рэя Брэдбери «Калейдоскоп» оказавшегося вне ракеты недотёпу лишило сначала руки, а потом ноги пролетавшим мимо метеоритным дождём.

Однако в реальности^{P. Jenniskens. Meteor Showers and their Parent Comets. Cambridge University Press из‑за того, что метеориты в потоке разделяет огромное расстояние, натолкнуться даже на один из них крайне маловероятно, а уж на два сразу — и вовсе как в лотерею выиграть. Хотя вряд ли кому‑то нужен такой выигрыш.}

6. Вспенивание слюны

Кипение воды в вакууме. Примерно то же самое случится во рту человека, находящегося в открытом космосе

Из‑за отсутствия внешнего давления жидкости в вакууме начинают бурлить и испаряться, хотя при тех же температурах на поверхности Земли они ведут себя нормально. Посмотрите на видео выше, как действует вода: она идёт пузырями, хотя банку не нагревали.

Уже упомянутый парашютист‑испытатель Джозеф Киттинджер рассказывал^{T. R. Czarnik. Ebullism at 1 million feet: Surviving rapid / explosive decompression / Washington State University, что во время разгерметизации в стратосфере — перед тем, как потерять сознание — он успел почувствовать, как на его языке закипела слюна. Это были не опасные, но очень неприятные ощущения.}

Что вряд ли случится

В отличие от слюны, кровь попавшего в вакуум человека, по крайней мере, не вспенится^{G. A. Landis. Human Exposure to Vacuum, как это изображают в шокирующих научпоп‑видео.}

Эластичные стенки кровеносных сосудов способны поддерживать^{G. A. Landis. Human Exposure to Vacuum достаточно высокое давление, чтобы точка кипения крови (примерно 46 °С) даже в космическом пространстве была выше, чем температура тела — 37 °С.}

Впрочем, хотя кровь и не закипит, отдельные небольшие пузырьки газа в ней всё равно будут образовываться^{J. P. Cooke, R. W. Bancroft. Some cardiovascular responses in anesthetized dogs during repeated decompressions to a near‑vacuum / USAF School of Aerospace Medicine technical report. Всему виной эбуллизмT. R. Czarnik. Ebullism at 1 million feet: Surviving rapid / explosive decompression / Washington State University — эффект, схожий с тем, что испытывают резко всплывающие с большой глубины аквалангисты. И если один такой пузырёк попадёт в мозг, то вызовет инсульт, а в сердце — ишемию миокарда.}

7. Облучение

Лабораторная симуляция магнитосферы Земли, Кристиан Биркеланд. Изображение: Wikimedia Commons

Вакуум и нагрев солнечным светом не единственные факторы, которые пытаются прикончить вас в космосе. Ещё одна опасность — радиация.

Ею щедро делится с окружающим миром Солнце, а также другие звёзды, ядра галактик, квазары и чёрные дыры. Они регулярно^{Magnetic shielding for spacecraft / The Space Review посылают в сторону нашей многострадальной планеты «потоки добра».}

Это называется общим термином «космические лучи».

На поверхности Земли её обителей защищает мощное магнитное поле планеты. В космосе же такого не предвидится. Марс, например, такого поля лишён, поэтому построить там колонию будет той ещё задачкой.

Оказавшийся без защиты астронавт рискует получить серьёзное радиационное облучение, попав под бомбардировку субатомными частицами. Так что даже если вывалившегося в открытый космос беднягу оперативно затащить на борт корабля, откачать и вернуть на Землю, есть риск, что он вскоре умрёт от радиационного отравления, или от рака несколько позднее.

Что всё-таки может случиться

Вполне возможно, что радиация не нанесёт существенного вреда астронавту. Конечно, голым он получит большую дозу, чем в скафандре, потому что тот задерживает альфа- и бета‑частицы. Однако гамма‑излучение никакой защитный костюм, если он не свинцовый, всё равно не остановит.

Если во время вынужденной прогулки по околоземному пространству солнечных вспышек не происходило, смертельной дозы радиации пострадавший не наберёт.

Так, многие члены экспедиций «Аполлон» прожили довольно долго. В среднем они получали^{The Deadly Van Allen Belts? / Space Math за 12‑дневный полёт столько же облучения, сколько и при рентгене грудной клетки. Так что радиация — это не главное, о чём стоит переживать, болтаясь в космосе без скафандра.}

8. Гипоксия

Самая большая в мире вакуумная камера NASA, Техас. Изображение: NASA / Robert Pearlman

После того как астронавт без скафандра окажется за бортом корабля, примерно 10 секунд он будет сохранять сознание, трезвый ум и (возможно) присутствие духа. Но после этого начнёт страдать от гипоксии, то есть кислородного голодания. У него потемнеет в глазах, он испытает судороги, затем паралич, и отключится.

В атмосфере Земли люди способны^{Is It Safe to Hold Your Breath? / WebMD не дышать примерно 1–2 минуты. Рекордсмен‑ныряльщик Алекс Вендрелл как‑то умудрился продержаться 24 минуты.}

Однако в вакууме дольше 9–11 секунд сознание сохранять не получится. Причина не в нехватке воздуха, а в отсутствии внешнего давления. Из‑за этого кислород из крови фактически<sup>1. What Really Happens When You Get Blown Out of an Airlock / Gizmodo
2. What happens to the unprotected human body in space? / CNET начинает высасываться через альвеолы обратно в лёгкие. Тут уж будет неважно, насколько умеешь задерживать дыхание.</sup>

После примерно полутора минут мозг астронавта умрёт от гипоксии. Так как бактерии, живущие в кишечнике, тоже вскоре умрут, тело не разложится. В зависимости от того, насколько близко источник тепла, то есть Солнце, останки либо мумифицируются, либо постепенно замёрзнут.

Если же крушение произошло вне гравитационного колодца Земли или другой планеты, астронавт будет дрейфовать в космосе миллионы лет.

Возможно, его даже найдёт и поместит в музей развитая инопланетная цивилизация.

Что всё-таки может случиться

Достаточно успеть вернуть пострадавшего из вакуума раньше, чем через 90 секунд, и его можно будет откачать. Это проверили<sup>1. G. A. Landis. Human Exposure to Vacuum
2. T. R. Czarnik. Ebullism at 1 million feet: Surviving rapid / explosive decompression / Washington State University на собаках и обезьянах специалисты NASA. Нормализация давления, вентиляция лёгких кислородом и ударные дозы пентоксифиллина (препарат, улучшающий эффективность эритроцитов) поставят беднягу на ноги.</sup>

Читайте также 🧐

• 10 фото из космоса, от которых захватывает дух
• 10 заблуждений о космосе, в которые стыдно верить
• Что произойдёт с вашим телом на разных объектах Солнечной системы

Что будет с человеком без скафандра в открытом космосе? А Голливуд-то врёт! / Оффтопик / iXBT Live

Сколько сможет человек прожить в открытом космосе без скафандра? В «Стражах Галактики» Звёздный Лорд прыгнул в космос за Гаморой и спас её.   Ну это Звёздный Лорд. А что будет с обычным человеком?

Предупреждение. Сценарий происходящего откровенно умозрителен. Если вы считаете что что-то пойдет иначе, пишите в комментариях как вы видите происходящее.

Итак, злобные космические пираты захватили ваш корабль и решили по доброте душевной отпустить вас на все 4 стороны (скорее уж 6, коли верх и них в космосе весьма субъективны).  Скафандр, разумеется, никто не предоставит — к чему такое расточительство.

Содержание

• Космический холод
• Вакуум

Первое, что приходит в голову — холод. Температура вакуума порядка абсолютного ноля. Я не стану рассматривать вариант где вас ссаживают на 101км от хромосферы ближайшей звезды, пусть это будет классическое черное безмолвие какого-то ближайшего войда. Тишины мы не боимся, пусть её боятся только фанаты Звёздных Войн, которым нужно «пиу-пиу» дуэлей на лазерных лучах. Темнота? Уже сейчас есть по-настоящему мощные фонарики, даже недорогие (вот обзор хорошего). Что там дальше, холод? Да, начнём с него

Так вот, холод вас, безусловно, доканает. Вот только стоит напомнить, что вакуум означает отсутствие воздуха для теплопереноса от вас.  Предположу что, окажись вы в морозильной камере, то вам было бы холоднее, чем в космосе. Холодный воздух в камере напрямую касался бы вашего тела и остужал его,  всасывая всю разницу в тепле между ним и вашим телом. Именно вакуум в колбе термоса не даёт содержимому

быстро охлаждаться или нагреваться — нечему пронести это тепло. То же и с человеческим телом в космосе.  Единственным доступным для него способом постоянно худо-бедно отдавать в космос своё тепло будет не самое, прямо сказать, мощное тепловое излучение.  

Холод космоса будет фатален для человека, но, чтобы это почувствовать, нужен будет, скорее, скафандр с запасом воздуха и без подогрева.  Так что коченеющие за несколько секунд тела выкинутых за пределах космического корабля — это просто эффектные кадры в фильмах. 

Гораздо быстрее холода человека примучит низкое внешнее давление. Именно оно и будет вашим главным врагом в открытом космосе. Ах, пардон, я сказал низкое? Низкое оно будет где-то на Эвересте. А в космосе его не будет вообще.  И эта небольшая, всего в 1 атмосферу, разница между давлением в вашем теле и космосом и будет тем крутым склоном барического градиента, по которому бедолага-космонавт и соскользнёт в ладью Харона. 

Сначала моментально испарится вся влага с вашего тела. Вот тут, кстати, холод будет и стоит рассчитывать на резкое обморожение кожи. Слюна закипит, закипят и глаза. С кровью в этом плане ситуация будет лучше — она находится в относительно замкнутой системе внутри тела и стоит ожидать что давление внутри тела будет держать температуру кипения крови выше температуры тела.  Тут, разве что, сильно разбухнут прилежащие к коже вены.

В этот момент воздух в ваших лёгких будет делать все возможное, чтобы покинуть тело через все доступные пути — в первую очередь через открытый рот. Если вы найдёте силы его сдержать, то лёгкие начнут стремительно расширяться. Не думаю что в такой ситуации найдутся силы не закричать, так что воздух-таки выйдет сами быстрым путём, быстро уравнивая внутреннее и внешнее давления. Именно по этой причине чисто киношными будут кадры, где попадающий в космос человек (или какая-то опасная для человека дрянь) раздувается и взрывается.  Тело раздуется из-за закипания воды в тканях, но этот процесс займёт намного больше времени. Потом влага испарится и тело наоборот сильно усохнет. Если вы видели сублимированную пищу, то произойдет именно оно. 

Есть данные что американцы проводили в 1965г эксперимент по выживанию при нулевом давлении, испытуемый потерял сознание уже на 14 секунде. Если вернуться в обычные по температуре-давлению условия в пределах пары минут, то есть все шансы выжить, может быть даже без серьёзных травм.  

Собственно, на этом всё. 

Единственная серьёзная угроза в для человека без скафандра в космосе — низкое давление.

1. Не холод (вас могут высадить на орбите Меркурия, но это не поможет)
2. Не жёсткие излучения (смерть наступит задолго до того как организм получит какую-то весомую дозу облучения)
3. Ни отсутствие кислорода (можете дышать вдоволь через кислородную маску. ..если сможете вдохнуть, конечно)

В общем, не мог никак Звёздный Лорд не мог спасти Гамору. Будь он человеком, разумеется. Но как полукровка и сын богоподобного Целестиала, чтож…он вполне мог и устроить заплыв в одной кислородной маске. А вот явно кислорододышащая и теплокровная Гоморра никак не могла выжить. 

В общем, без скафандра — никуда

Кстати, все картинки для этого текста были созданы нейросетью Midjourney. Попробуйте, она рисует все, что вы попросите.  Это реально стоит того чтобы взглянуть

Новости

Публикации

Бренд GMNG уже известен в России как качественная компьютерная периферия для геймеров. Устройства под данным брендом затрагивают как сферы качественного звука,  так и направлены на повышение…

Удивительно, но ранее у Аэрофлота был свой флагман. Это громкое звание было не совсем официальным, но даже пилоты так отзывались о данном самолете. Речь идёт о модели Ту-114. Его внедрение в…

Соман Чайнани хотел стать режиссёром, но прославился на весь мир своими сказочными бестселлерами. Теперь его жизнь сделала виток и снова приблизилась к кино: 19 октября на платформе Netflix…

Абхазия в 2022 году удивила. Да, это страна по-прежнему гостеприимна, красива и предоставляет возможности для относительно бюджетного отдыха. Но такого количества отдыхающих в конце сентября,…

Велосипед — друг человека, и с момента своего изобретения помогает людям путешествовать. А что же современные электровелосипеды? Можно ли их использовать в велопутешествиях, или они катаются от…

Открыл для себя возможность путешествий, не вставая с дивана. Это безумно интересный виртуальный мир VR и интерактивного видео. С помощью доступной гарнитуры и смартфона вы можете посетить…

Что такое вакуум и где мы его используем

В самом строгом смысле вакуум — это область пространства, в которой полностью отсутствует материя. Этот термин представляет собой абсолютную пустоту, и главная его проблема заключается в том, что он описывает идеальное состояние, которое не может существовать в реальном мире.

Еще никто не нашел способа создать идеальный вакуум такого типа в земных условиях, и по этой причине термин также используется для описания пустых областей космоса. Но вакуум все же есть и в областях, находящихся чуть ближе к нашей повседневной жизни. Рассказываем, что это такое, простыми словами.

В большинстве случаев вакуум — это емкость, из которой максимально удалены все газы, в том числе воздух. Космическое пространство, действительно, наиболее близко к идеальному вакууму: астрономы считают, что пространство между звездами в некоторых случаях состоит не более чем из одного атома или молекулы на кубический километр.

Ни один вакуум, производимый на Земле, даже близко не подходит к этому условию

Чтобы поговорить о «земном вакууме», необходимо вспомнить о давлении. Давление возникает в результате воздействия молекул в газе или жидкости на их окружение, обычно на стенки вмещающего сосуда, будь то бутылка газировки или ваша черепная коробка. Величина давления зависит от силы ударов, которые молекулы «наносят» по определенной территории, и измеряется в «ньютонах на квадратный метр» — эта единица измерения имеет специальное название «паскаль».

Соотношение между давлением (p), силой (F) и площадью (A) определяется следующим уравнением: p = F / A — оно применимо независимо от того, низкое ли давление, как, например, в космосе, или же очень высокое, как в гидравлических системах.

В целом, несмотря на то что определение вакуума неточно, обычно под ним понимается давление ниже, а часто и значительно ниже атмосферного. Вакуум образуется при удалении воздуха из замкнутого пространства, в результате которого возникает перепад давления между этим пространством и окружающей его атмосферой. Если пространство ограничено подвижной поверхностью, атмосферное давление будет сжимать ее стенки вместе — величина удерживающей силы зависит от площади поверхности и уровня вакуума. По мере удаления все большего количества воздуха перепад давления увеличивается, и потенциальная сила вакуума также становится больше.

Поскольку удалить все молекулы воздуха из контейнера практически невозможно, невозможно добиться и идеального вакуума

В промышленных и домашних масштабах (например, если вы решили убрать в вакуумные пакеты зимний пуховик) эффект достигается за счет вакуумных насосов или генераторов разных размеров, которые и удаляют воздух.

Насос, состоящий из поршня в цилиндре, прикреплен к закрытой емкости, и с каждым ходом насоса часть газа из баллона удаляется. Чем дольше работает насос, тем лучше создается разрежение в емкости.

Каждый, кто когда-либо откачивал воздух из пакета для хранения одежды, отжимал крышку пластикового контейнера, чтобы выпустить воздух из емкости, или ставил банки (а также ходил на вакуумный массаж), сталкивался в своей жизни с вакуумом. Но, конечно, самый распространенный пример его использования — это обычный бытовой пылесос. Вентилятор пылесоса постоянно удаляет воздух из канистры, создавая частичный вакуум, а атмосферное давление снаружи пылесоса выталкивает воздух в канистру, забирая с собой пыль и грязь, взбалтываемые щеткой в ​​передней части пылесоса.

Еще один пример — это термос. Термос состоит из двух бутылок, вложенных друг в друга, и пространство между ними представляет собой вакуум. В отсутствие воздуха тепло не проходит между двумя бутылками так легко, как это было бы в нормальном состоянии.

В результате горячие жидкости внутри контейнера сохраняют тепло, а холодные жидкости остаются холодными, потому что тепло не может в них проникнуть.

Итак, уровень вакуума определяется перепадом давления между внутренним пространством и окружающей атмосферой. Двумя основными ориентирами во всех этих измерениях являются стандартное атмосферное давление и идеальный вакуум. Для измерения вакуума можно использовать несколько единиц, но общепринятая метрическая единица — миллибар, или мбар. В свою очередь, атмосферное давление измеряется барометром, который в простейшем варианте состоит из откачанной вертикальной трубки с закрытым верхним концом и нижним концом, находящимся в контейнере со ртутью, открытом для атмосферы.

Давление атмосферы действует на открытую поверхность жидкости, заставляя ртуть подниматься в трубку. «Нормальным» атмосферным давлением называется давление, равное весу ртутного столба высотой 760 мм, находящегося при температуре 0.0 °C, на широте 45° и на уровне моря.

Уровень вакуума можно измерить несколькими типами манометров:

• Манометр с трубкой Бурдона является компактным и наиболее широко используемым устройством — измерение основано на деформации изогнутой эластичной трубки при приложении вакуума к отверстию манометра.

• Электронным аналогом является вакуумный датчик. Вакуум или давление отклоняют эластичную металлическую диафрагму в датчике, и это отклонение изменяет электрические характеристики взаимосвязанной схемы — в итоге мы получаем электронный сигнал, который представляет уровень вакуума.

• Манометр с U-образной трубкой показывает разницу между двумя давлениями. В простейшем виде этот манометр представляет собой прозрачную U-образную трубку, наполовину заполненную ртутью. Когда оба конца трубки находятся под атмосферным давлением, уровень ртути в каждом колене одинаков. Приложение вакуума к одной стороне заставляет ртуть в ней подниматься и опускаться с другой стороны — разница в высоте между двумя уровнями и показывает уровень вакуума.

На шкалах большинства манометров❓Приборы для измерения давления газа и жидкостей в замкнутом пространстве. атмосферному давлению присвоено нулевое значение, следовательно, измерения вакуума всегда должны быть меньше нуля.

Анна Веселко

Теги

#наука

#давление

#космос

#пространство

#просто о сложном

#газ

#воздух

#вакуум

Что произойдет с человеческим телом в космическом вакууме?

Люди в космосе без скафандров долго бы не продержались. (Изображение предоставлено Джонатаном Ноулзом через Getty Images)

Представьте, что вы астронавт, исследующий бескрайние просторы космоса и — о-о! — вас случайно выбросило из шлюза вашего космического корабля. Что случилось бы с вашим телом, если бы вы оказались в космическом вакууме, если бы вы не были в скафандре?

Первое, что следует отметить, это то, что многие голливудские описания этого сценария преувеличены. На них изображены люди, незащищенные шлемами или скафандрами, взрывающиеся или мгновенно замерзающие насмерть. В действительности эффекты будут такими же, но менее преувеличенными.

Космонавт, плавающий в космосе без скафандра, не выживет, но его смерть произойдет в течение нескольких минут, а не секунд, и это будет ужасный выход с кипящими телесными жидкостями и почти замороженными носом и ртом.

Связанный: Почему космос вакуум?

Космос — это вакуум, лишенный воздуха. Это означает, что, в отличие от Земли, здесь нет атмосферы и давления, оказываемого молекулами воздуха. Атмосферное давление определяет температуру, при которой жидкости закипают и превращаются в газы. Если давление, оказываемое воздухом снаружи жидкости, велико, как это происходит на уровне моря на Земле, пузырькам газа труднее сформироваться, подняться на поверхность и уйти. Но поскольку в космосе практически нет атмосферного давления, температура кипения жидкостей значительно снижается.

«Как вы можете себе представить, учитывая, что 60% человеческого тела состоит из воды, это серьезная проблема», — сказал Live Science доктор Крис Ленхардт, ученый-элементщик Программы исследований человека в НАСА. При отсутствии давления жидкая вода в наших телах кипела бы, мгновенно переходя из жидкости в газ. «По сути, все ткани вашего тела, содержащие воду, начнут расширяться», — сказал он.

Некоторые люди действительно подверглись воздействию вакуума и выжили, чтобы рассказать об этом. В 1966 лет аэрокосмический инженер НАСА Джим Леблан помогал тестировать работу прототипов скафандров в массивной вакуумной камере. В какой-то момент испытания шланг, подающий сжатый воздух в его костюм, был отсоединен. «Когда я отшатнулся назад, я почувствовал, как слюна на моем языке начала пузыриться как раз перед тем, как я потерял сознание, и это последнее, что я помню», — вспоминал он в «Лунных машинах» 2008 года. Эпизод документального сериала «Скафандр».

Образование пузырьков газа в телесных жидкостях, известное как эбулизм, также происходит у глубоководных аквалангистов, которые всплывают слишком быстро, потому что они переходят из подводной среды с высоким давлением в низкое давление на поверхности воды. У астронавтов без скафандра кровь, текущая по венам, закипает медленнее, чем вода в тканях, потому что система кровообращения имеет собственное внутреннее давление, но массовый эбулизм в тканях тела может произойти быстро. Обзор 2013 года в журнале Aerospace Medicine and Human Performance (открывается в новой вкладке), в котором рассматривались предыдущие воздействия вакуума на животных и людей, показал, что они теряли сознание в течение 10 секунд. Некоторые из них затем потеряли контроль над своими мочевых пузырей и систем кишечника, а отек их мышц ограничивал приток крови к их сердцам и мозгам , поскольку их расширенные мышцы действовали как паровой замок.

СВЯЗАННЫЕ ЗАГАДКИ

«Ни один человек не может пережить это — смерть, скорее всего, наступит менее чем через две минуты», — сказал Ленхардт.

Согласно справочнику по биоастронавтике НАСА , космический вакуум также будет вытягивать воздух из ваших легких, заставляя вас задохнуться в течение нескольких минут. После первоначального выброса воздуха вакуум будет продолжать вытягивать газ и водяной пар из вашего тела через дыхательные пути. Непрерывное кипячение воды также будет производить охлаждающий эффект — испарение молекул воды будет поглощать тепловую энергию вашего тела и заставит части тела возле носа и рта почти замерзнуть. Остальная часть вашего тела также будет охлаждаться, но медленнее, потому что будет происходить не так много испарения.

Как сказал Forbes астрофизик Пол Саттер, температура — это мера того, сколько энергии атомов и молекул должны двигаться, а поскольку пространство почти пусто, в нем вообще нечего двигаться, что делает его «холодным». Это также означает, что не имеет значения в пространстве для передачи тепла (откроется в новой вкладке). Однако человек может замерзнуть из-за испарения воды своего тела и медленной потери тепла из-за излучения, исходящего от его тела.

Урок из всего этого? Всегда надевайте скафандр.

Примечание редактора: эта история была обновлена ​​в 12:45. EST 15 ноября, чтобы заявить, что доктор Крис Ленхардт является ученым-элементаристом в НАСА.

Первоначально опубликовано на Live Science.

Джеклин Кван — независимый журналист из Соединенного Королевства, который в основном освещает вопросы науки и техники. Она окончила Манчестерский университет со степенью магистра физики и в 2021 году получила диплом NCTJ золотого стандарта в области мультимедийной журналистики. Джеклин писала для Wired UK, Current Affairs и Science for the People.

Центральное венозное давление в космосе

Клинические испытания

. 1996 г., июль; 81 (1): 19–25.

doi: 10.1152/jappl.1996.81.1.19.

Дж. К. Баки мл. ¹ , Ф. А. Гаффни, Л. Д. Лейн, Б. Д. Левин, Д. Э. Уотенпо, С. Дж. Райт, К. В. Янси-младший, Д. М. Мейер, К. Г. Бломквист

Сотрудники, Принадлежности

Соавторы

• Ф. А. Гаффни ² , К. Г. Блумквист ³

Принадлежности

• ¹ Отделение внутренней медицины Юго-западного медицинского центра Техасского университета, Даллас 75235-9034, США.
• ² Вандербильт Ю., Нэшвилл, Теннесси
• ³ U TX Southwestern Med Ctr, Dallas

• PMID: 8828643
• DOI: 10. 1152/яппл.1996.81.1.19

Клинические испытания

J C Buckey Jr et al. J Appl Physiol (1985). 1996 июля

. 1996 г., июль; 81 (1): 19–25.

doi: 10.1152/jappl.1996.81.1.19.

Авторы

Джей Си Баки мл. ¹ , Ф. А. Гаффни, Л. Д. Лейн, Б. Д. Левин, Д. Э. Уотенпо, С. Дж. Райт, К. В. Янси-младший, Д. М. Мейер, К. Г. Бломквист

Соавторы

• Ф. А. Гаффни ² , К. Г. Блумквист ³

Принадлежности

• ¹ Отделение внутренней медицины Юго-западного медицинского центра Техасского университета, Даллас 75235-9034, США.
• ² Вандербильт Ю., Нэшвилл, Теннесси
• ³ U TX Southwestern Med Ctr, Даллас

• PMID: 8828643
• DOI: 10.1152/яппл.1996.81.1.19

Абстрактный

Гравитация значительно влияет на давление наполнения сердца и внутрисосудистое распределение жидкости. Большой центральный сдвиг жидкости происходит, когда все гидростатические градиенты исчезают при входе в микрогравитацию (микроG). Понимание динамики этого сдвига требует постоянного мониторинга давления наполнения сердца; Измерение центрального венозного давления (ЦВД) является единственным возможным средством достижения этой цели. Мы напрямую измерили ЦВД у трех субъектов: одного на борту космического корабля Spacelab Life Sciences-1 и двух на борту космического корабля Spacelab Life Sciences-2. Непрерывные измерения ЦВД с катетером 4 Fr начались за 4 часа до запуска и продолжались в микроГ. Среднее ЦВД составляло 8,4 см·ч30 в положении сидя перед полетом, 15,0 см·ч30 в положении лежа на спине с поднятыми ногами в челноке и 2,5 см·ч30 через 10 минут в микроГ. Хотя ЦВД снизился, конечно-диастолический размер левого желудочка, измеренный с помощью эхокардиографии, увеличился со среднего значения 4,60 см в положении лежа перед полетом до 4,9 см.7 см в течение 48 часов в микроГ. Эти данные согласуются с повышенным наполнением сердца на ранней стадии микроГ, несмотря на снижение ЦВД, предполагая, что взаимосвязь между ЦВД и фактическим трансмуральным давлением наполнения левого желудочка изменяется в микроГ.

Похожие статьи

• Центральное венозное давление у человека в условиях микрогравитации.

  Foldager N, Andersen TA, Jessen FB, Ellegaard P, Stadeager C, Videbaek R, Norsk P. Фолдагер Н. и др. J Appl Physiol (1985). 1996 г., июль; 81 (1): 408-12. doi: 10.1152/jappl.1996.81.1.408. J Appl Physiol (1985). 1996. PMID: 8828692 Клиническое испытание.

• Циркуляционное давление наполнения во время нестационарной микрогравитации, вызванной параболическим полетом.

  Латам Р.Д., Фэнтон Дж.В., Уайт К.Д., Верналис М.Н., Крисман Р.П., Кениг СК. Латам Р.Д. и соавт. Физиолог. 1993; 36 (1 Приложение): S18-9. Физиолог. 1993. PMID: 11537424

• Клинические аспекты контроля объема плазмы в условиях микрогравитации и при возврате к одной гравитации.

  Конвертино В.А. Конвертино В. А. Медицинские спортивные упражнения. 1996 г., 28 октября (дополнение 10): S45-52. doi: 10.1097/00005768-199610000-00033. Медицинские спортивные упражнения. 1996. PMID: 8897404 Обзор.

• Летные эксперименты Spacelab Life Sciences: комплексный подход к изучению сердечно-сосудистой недостаточности и ортостатической гипотензии.

  Гаффни Ф.А. Гаффни Ф.А. Акта Астронавт. 1987;15(5):291-4. doi: 10.1016/0094-5765(87)

  -9. Акта Астронавт. 1987. PMID: 11538833 Обзор.

• О ходе исследований изменений центрального венозного давления в условиях искусственной невесомости и микрогравитации.

  Ван Д.С., Сунь Л., Сян К.Л., Рен В. Ван Д.С. и соавт. Space Med Med Eng (Пекин). 1999 Декабрь; 12 (6): 459-63. Space Med Med Eng (Пекин). 1999. PMID: 12434816 Обзор. Китайский язык.

Посмотреть все похожие статьи

Цитируется

• Острые последствия постуральных изменений и положительного и отрицательного давления нижней части тела на глаза.

  Ван Акин М.П., ​​Ланц О.М., Товарищи А.М., Тутен-Кидд С., Зеганс М., Баки Дж.С., Андерсон А.П. Ван Акин, член парламента, и др. Фронт Физиол. 2022 31 авг;13:933450. doi: 10.3389/fphys.2022.933450. Электронная коллекция 2022. Фронт Физиол. 2022. PMID: 36117718 Бесплатная статья ЧВК.

• Внедрение противодействия физическим упражнениям во время космических полетов и аналоговых исследований в условиях микрогравитации: разработка протоколов противодействия постельному режиму у пожилых людей (BROA).

  Хедж Э.Т., Паттерсон К.А., Мастрандреа С.Дж., Соняк В., Хадж-Бутрос Г., Фауст А., Морайс Д.А., Хьюсон Р.Л. Хедж Э.Т. и др. Фронт Физиол. 2022 9 авг.;13:928313. doi: 10.3389/fphys.2022.928313. Электронная коллекция 2022. Фронт Физиол. 2022. PMID: 36017336 Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Теория того, почему развивается нейроглазной синдром, связанный с космическим полетом.

  Buckey JC, Lan M, Phillips SD, Archambault-Leger V, Fellows AM. Баки Дж. К. и др. J Appl Physiol (1985). 2022 1 мая; 132(5):1201-1203. doi: 10.1152/japplphysiol.00854.2021. Epub 2022 24 февраля. J Appl Physiol (1985). 2022. PMID: 35201930 Бесплатная статья ЧВК. Аннотация недоступна.

• Сердечно-сосудистая система в космосе: внимание к исследованиям in vivo и in vitro.

  Баран Р., Маршал С., Гарсия Кампос С., Ренберг Э., Табери К., Базелет Б., Вехланд М., Гримм Д., Баату С. Баран Р. и др. Биомедицины. 2021 28 декабря; 10 (1): 59. doi: 10.3390/биомедицина 10010059. Биомедицины. 2021. PMID: 35052739Бесплатная статья ЧВК. Обзор.

• Косвенное измерение абсолютного сердечного выброса во время упражнений в моделируемой измененной гравитации сильно зависит от метода.

  Уиттл Р.С., Стэплтон Л.М., Петерсен Л.Г., Диас-Артилес А. Уиттл Р.С. и др. J Clin Monit Comput. 2022 окт; 36 (5): 1355-1366. doi: 10.1007/s10877-021-00769-y. Epub 2021 22 октября. J Clin Monit Comput. 2022. PMID: 34677821

Просмотреть все статьи «Цитируется по»

Типы публикаций

термины MeSH

Разгерметизация космоса

Разгерметизация космоса

РАЗГРЕШЕНИЕ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ

ВВЕДЕНИЕ

Все пилотируемые космические корабли имеют секцию жизнеобеспечения, находящийся под давлением подходящего газа, обычно воздуха, чтобы обеспечить выживание его обитателей. Когда целостность этого регион нарушен, в результате удара или по другой причине, газ убегает изнутри космического корабля в космос. Скорость побега зависит от размера пролома, объем гермопространства, начальное давление и характер газа. В этой заметке исследуется время разгерметизации по отношению к этим параметрам.

ОСНОВЫ ФИЗИКИ

Есть два закона фундаментальной физики, которые нам нужны, чтобы исследовать проблему выхода газа через дыру из объема под давлением в космический вакуум. Одно из них — уравнение идеального газа, а другое — закон гидродинамики Бернулли.

ЗАЯВЛЕНИЕ

Схематическая диаграмма слева показывает ситуацию и переменные, к которым мы будем применять вышеуказанные законы. Объем жизнеобеспечения может составлять лишь часть общего объема космического корабля. Это та часть корабля, которая находится под давлением для обеспечения устойчивости экипажа и пассажиров, которых он может перевозить.

Мы рассматриваем линию тока, проходящую через отверстие, и применяем закон Бернулли к точке сразу внутри отверстия и второй точке сразу за отверстием. Будем считать, что на этом коротком расстоянии плотность газа остается постоянной. Это дает нам уравнение:

p _i + ½ρv _i ² = p _o + ½ρv _e ²

Отметив, что давление в космосе (p _o ) практически равно нулю, и что скорость газа (v _i ) внутри космического корабля намного меньше скорости убегания (v _e ) газа вне корабля (и, таким образом, им можно пренебречь по отношению к нему), мы имеем, что:

p _i = ½ρv _е ²

давая выражение для скорости убегания:

v _e = √( 2 p _i / ρ )

Мы можем рассматривать объем газа, выходящего каждую секунду, как имеющий цилиндрический объем с диаметром, равным диаметру отверстия, и длиной, равной расстоянию, пройденному газом за одну секунду. Тогда масса газа, выходящего за одну секунду, равна этому объему, умноженному на плотность газа. Это скорость потери массы в единицу времени и может быть записана как:

dm/dt = ρ A _h v _e

Подставляя в предыдущее выражение для скорости истечения, находим:

dm/dt = A _ч √(2 p _i ρ ) …[уравнение 1]

Заметим, что плотность ρ = M / V …[уравнение 2]

и мы используем уравнение идеального газа, чтобы найти связь между p _i и ρ:

p _i = ρ R T / μ … [уравнение 3]

Теперь мы можем использовать последние три пронумерованных уравнения для итеративного решения для временного изменения давления в кабине, массы и/или плотности.

РЕАЛИЗАЦИЯ

Алгоритм расчета изменения во времени атмосферных параметров салона задается следующим образом:

• Этап 1. Укажите начальное давление
• Шаг 2. Вычисление начальной плотности (уравнение 3), начальной массы (уравнение 2)
• Шаг 3. Расчет потери массы в единицу времени (уравнение 1)
• Шаг 4. Вычисление новой массы в новое время (Mnew = Mold — Massloss)
• Шаг 5. Вычисление новой плотности (уравнение 2), нового давления (уравнение 3)
• Шаг 6. Повторите шаг 3 при необходимости

В следующей таблице содержится код простой программы на языке Quick Basic, которая реализует описанный выше алгоритм, отображая таблицу давление газа, массу и плотность каждые 100 секунд.

'ВРЕМЯ РАЗГРУЗКИ КОСМИЧЕСКОГО КОРАБЛЯ С ОТВЕРСТИЯМИ CLS 'очистить экран mw = 0,029 'молекулярная масса газа (кг/моль) - воздух = 0,029 temp = 293 'temp в кельвинах (= 20 по Цельсию) Rg = 8,314 'Универсальная газовая постоянная (Дж/моль-К) давление = 100000 'давление в Паскалях (земное атмосферное давление = 101300 Па) press0 = нажмите «сохранить запись начального давления» vol = 30 'объем кабины космического корабля в кубических метрах Ah = 0,0001 'ударное отверстие в квадратных метрах tm = 0 'время начала (секунды) ПЕЧАТЬ, ИСПОЛЬЗУЯ "Разгерметизация космического корабля - Размер отверстия = #####. 3) Давление (кПа)" f1$ = " ####/###.# ###.# ##.## ###.##" 'вычислить начальную массу и плотность газа масса = пресс * объем * mw / Rg / temp 'начальная масса газа rho = масса / объем 'начальная плотность 'теперь вперед во времени ДЕЛАТЬ 'выводить параметры каждые 100 секунд ЕСЛИ tm MOD 100 = 0, ТО ПЕЧАТЬ, ИСПОЛЬЗУЯ f1$; тм; тм/60; масса; ро; пресс / 1000 КОНЕЦ ЕСЛИ tm = tm + 1 опережает время на одну секунду massloss = Ah * SQR(2 * press * rho) 'вычислить потерю массы за 1 секунду масса = масса - потеря массы 'вычислить новую массу rho = масса / объем 'вычислите новую плотность press = rho * Rg * temp / mw .вычислите новое давление LOOP WHILE press > press0 / 10 'do while pressure>10% начальное 93) Давление (кПа) 0/ 0,0 35,7 1,19 100,00 100/ 1,7 31,2 1,04 87,22 200/ 3,3 27,2 0,91 76,08 300/ 5,0 23,7 0,79 66,35 400/ 6,7 20,7 0,69 57,88 500/ 8,3 18,0 0,60 50,48 600/ 10,0 15,7 0,52 44,03 700/ 11,7 13,7 0,46 38,40 800/ 13,3 12,0 0,40 33,50 900/ 15,0 10,4 0,35 29,22 1000/ 16,7 9,1 0,30 25,48 1100/ 18,3 7,9 0,26 22,23 1200/ 20,0 6,9 0,23 19,39 1300/ 21,7 6,0 0,20 16,91 1400/ 23,3 5,3 0,18 14,75 1500/ 25,0 4,6 0,15 12,86 1600/ 26,7 4,0 0,13 11,22

ПОЛУЧЕННЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ

На следующем графике показано, как со временем снижается давление в кабине. Разные кривые указывают на разные размеры отверстий (по площади отверстия). На этих графиках предполагается, что объем кабины составляет 30 кубических метров, а начальное давление — 100 килопаскалей воздуха (20 % кислорода и 80 % азота). Среднее атмосферное давление на поверхности Земли составляет 101,3 кПа.

Мы видим, что отверстие размером в один квадратный сантиметр снизит давление в кабине на 50% за 500 секунд (8,3 минуты). Это значение масштабируется обратно пропорционально площади отверстия. Таким образом, дыре площадью 10 кв. см потребуется всего 50 секунд, чтобы вдвое уменьшить давление, тогда как дыре площадью 0,1 кв. см (10 квадратных миллиметров) потребуется 5000 секунд.

На следующем графике предполагается отверстие размером в один квадратный сантиметр, и показано, как давление в кабине изменяется со временем для различных объемов кабины. Наименьший объем (3 м ³ ) может соответствовать персональной спасательной капсуле, следующий (30 м ³ ) — многоместной спускаемой капсуле, а последние два — малой и большой космическим станциям соответственно.

В этом случае время снижения давления наполовину линейно зависит от размера кабины. Таким образом, в то время как кабина объемом 30 кубометров разгерметизируется на 50% за 500 секунд, космической станции объемом 300 кубометров потребуется 5000 секунд для снижения давления на 50%.

Теперь покажем, как различные газы и начальные давления влияют на время разгерметизации. Опять же, мы принимаем фиксированный размер отверстия в один квадратный сантиметр. Газы с более высокой молекулярной массой, чем воздух, имеют более длительное время для сброса давления, а газы с более низкой молекулярной массой — более короткое время. Чистому кислороду (ММ=0,032 кг/моль) требуется немного больше времени, чтобы покинуть кабину, чем воздуху (ММ=0,029). Смесь гелий-кислород (MW=0,0,10) требует меньше времени. Время разгерметизации линейно зависит от молекулярной массы газа.

Если бы в качестве атмосферы кабины использовался чистый кислород, он в любом случае обычно присутствовал бы при более низком начальном давлении. При начальном давлении 20 кПа (что соответствует парциальному давлению в 100 кПа воздуха) время сброса давления на 50% идентично времени сброса давления чистого кислорода при 100 кПа. Таким образом, мы видим, что начальное давление не влияет на время разгерметизации.

На всех трех приведенных выше графиках предполагается, что процесс разгерметизации является изотермическим (постоянная температура) с температурой в салоне 29°С.3 K. Это достаточно обоснованное предположение, поскольку кабина и окружающая среда будут иметь гораздо большую тепловую массу, чем воздух внутри. Указанная температура также будет близко к тому, что необходимо для комфортного проживания людей. Однако, интересно исследовать, как температура влияет на время сброса давления. На следующем графике показана зависимость времени от давление в кабине для температур 293 К (20 С) и 29 К (-244 С). Это последнее значение может быть температурой заброшенного корабля, который какое-то время находился за пределами Солнечной системы, прежде чем подвергнуться удару, в результате которого образовалась дыра площадью 1 кв. см.

Следует упомянуть еще два фактора, которые могут повлиять на время разгерметизации. Прежде всего заметим, что газ не может расширяться со скоростью, превышающей его скорость звука. В некоторых случаях это может уменьшить скорость выхода газа и, таким образом, увеличить время сброса давления. Во-вторых, если размер отверстия меньше толщины стенки, будет возникать сопротивление потоку через полученную трубу ненулевой длины из-за более медленного пограничного слоя на краях отверстия. Это также послужит для ограничения скорости эвакуации и увеличения времени сброса давления. Таким образом, время, показанное на графиках выше, следует рассматривать как минимальное время.

ЗНАЧЕНИЕ

Большинство людей живут в атмосфере, состоящей из 20% кислорода и 80% инертного газа (в основном азота) при общем давлении около 100 килопаскалей (кПа). Номинальное давление на уровне моря на Земле составляет 101,3 кПа, и оно уменьшается с высотой примерно на десять кПа на каждый километр, по крайней мере, на первые несколько километров.

У человека, привыкшего жить на Земле на уровне моря, первые симптомы гипоксии (недостатка кислорода) появляются около высота 3000 м. Нарушается зрительная система при слабом освещении (пилотам легких самолетов без дополнительного кислорода не рекомендуется летать выше 3000 м (10 000 футов) в ночное время). Одышка возникает при физической нагрузке, и она может быть более выраженной. трудно спать. На острове Гавайи много больших оптических телескопов на вершине Мауна-Кеа высотой 4200 м. Астрономы, работающие на этой горе, не проводят много времени на вершине, а размещаются на более низком уровне около 2700 м. На этой высоте также есть центр для посетителей, и любой, кто хочет подняться на вершине, чтобы увидеть телескопы и немного понаблюдать за звездами, рекомендуется провести несколько часов на этом уровне, чтобы акклиматизироваться, прежде чем идти на вершину.

Конечно, можно акклиматизироваться к большой высоте, и небольшие популяции людей живут выше 3000 м. Люди тоже разные и разные люди испытывают гипоксию при разном парциальном давлении кислорода.

Однако, как показывает практика, человек, привыкший дышать воздухом при давлении на уровне моря (100 кПа), имеет тенденцию терять сознание при давлении около 30 кПа, и способность выполнять полезную работу возникает до того, как будет достигнуто это давление.

Если мы используем значение 30 кПа как самое низкое давление воздуха, которое может поддерживать человеческое сознание, и заметим, что это давление достигается примерно за 30 секунд, когда кабина объемом один кубический метр, находящаяся под давлением 100 кПа, пробивает 1 квадратный сантиметр. отверстие, мы можем использовать упомянутые выше правила масштабирования, чтобы получить быструю формулу:

Срок службы (сек) = 30 * Объем кабины (м ³ ) / Размер отверстия (см ² )

Еще раз отметим, что это минимальное время. Другие факторы могут буквально обеспечить большее время дыхания, и, конечно же, человек не умирает сразу после потери сознания.

No related posts.