Процеси терморегуляції в організмі людини
Таким чином, одним з найважливіших впливів температури, вологості і рухливості повітря на організм людини є комплексний вплив цих фізичних факторів на терморегуляцію в організмі людини.
Терморегуляторних процеси в організмі людини здійснюються під контролем центральної нервової системи і полягають в хімічній і фізичної терморегуляції.
Хімічна терморегуляція визначається здатністю організму змінювати інтенсивність обмінних процесів. Наприклад, при високій температурі повітря окислювальні процеси в організмі знижуються, і вироблення тепла падає, при низькій температурі повітря відбувається зворотне.
Фізичний спосіб терморегуляції забезпечує збільшення або зменшення тепловіддачі. При високій зовнішній температурі шкірні судини розширюються, збільшується виділення води потовими залозами, підвищується температура шкіри і в результаті цього віддача тепла з поверхні тіла зростає. При низькій температурі шкірні судини звужуються, кров переміщується до внутрішніх органів, шкіра охолоджується і зменшується віддача тепла.
З поверхні шкіри в стані спокою віддається 90-95% тепла, решта витрачається на зігрівання вдихуваного повітря, їжі і втрачається з виділеннями.
При цьому розрізняють три основні шляхи віддачі тепла з поверхні шкіри:
1. Випромінюванням тепла до більш холодним навколишніх предметів, поверхонь (втрачається близько 45% тепла).
Між людиною і навколишніми предметами йде безперервний обмін променистим теплом. У разі різкого порушення радіаційного балансу спостерігається перегрівання або охолодження. Наприклад, в гарячих цехах можливо перегрівання робітників не тільки з-за високої температури повітря, а й в результаті інтенсивного потоку променистого тепла від нагрітих предметів, розпеченого металу і ін. Холодні стіни приміщення створюють умови для негативного радіаційного балансу. Людина охолоджується, інтенсивно випромінюючи тепло в сторону холодних поверхонь, споруд. Тому навіть при сприятливій температурі повітря людина часто відчуває тепловий дискомфорт.
2. Теплопроведение. т.зв. пошаровим нагріванням прилеглого повітря, що знаходиться в русі - конвекція, або шляхом дотику тіла людини з предметами (підлога, стіна) - кондукция. Втрата тепла конвекцією зростає при зниженні температури повітря (починаючи з 35-36 о С) і збільшенням вологості і швидкості руху повітря (втрачається близько 30% тепла).
3. Випаровування вологи (поту) з поверхні шкіри і слизових оболонок верхніх дихальних шляхів (втрата тепла становить близько 25%). При цьому повинна бути дотримана частка тепловіддачі за рахунок випаровування поту з поверхні шкіри (не більше 30%). В іншому випадку, за рахунок значної втрати організмом солей і води, можливий цілий ряд патологічних змін в організмі.
Нормальна життєдіяльність і висока працездатність людини зберігаються в тому випадку, якщо теплова рівновага, тобто відповідність між продукцією тепла і його віддачею в навколишнє середовище, досягається без напруги терморегуляції.
Іонізація повітря, електричне і геомагнітне поле Землі
Основний постійно діючої причиною іонізації приземних шарів повітря є космічні промені і випромінювання радіоактивних речовин. Іонізація повітря полягає в розщепленні газових молекул на електрони і позитивно заряджені залишки. Вільний електрон приєднується до одного з нейтральних атомів або молекул.
Таким чином, з'являється пара протилежно заряджених первинних легких атмосферних іонів. Осідаючи на механічних частинках, зважених в повітрі, легкі іони перетворюються в важкі. Дослідження показали, що негативні легкі іони, переважно іони кисню, впливають на організм. Легкі іони поглинаються в процесі дихання пилом, адсорбуються шкірою, одягом. З диханням в повітря приміщень виділяється багато важких іонів. Таким чином, співвідношення легких і важких іонів в повітрі є хорошим санітарним показником його чистоти.
Помірна підвищена концентрація негативних легких аероіонів викликає у людей сприятливі зміни в газовому та мінеральному обміні, стимулює обмінні процеси, прискорює загоєння ран.
У фізіотерапії штучна негативна іонізація повітря застосовується при лікуванні бронхіальної астми, гіпертонічної хвороби, безсоння, неврозів та інших захворювань.
Так як верхні шари атмосфери несуть позитивний електричний заряд, а Земля негативний заряд, то позитивні іони рухаються до земної поверхні. В результаті в атмосфері утворюється спрямований по вертикалі до землі струм.
Різниця напруженості електричного поля між головою і стопами дорослої людини становить 225 В. Ця різниця потенціалів не робить істотного впливу на організм. Разом з тим, досить часто виникають різкі апериодические коливання електричного поля. Це пов'язано з впливом метеорологічних умов і атмосферних забруднень на електропровідність повітря. Так, при туманах, сильному забрудненні атмосфери напруженість електричного поля може зрости в 4 рази, а при грозах - в сотні разів.
Встановлено, що атмосферну електрику впливає на організм і бере участь в розвитку метеотропних реакцій при різкій зміні погоди.
Геомагнітне поле Землі
Стан геомагнітного поля Землі залежить від сонячної радіації і тому періодично змінюється. Різкі апериодические зміни його називаються геомагнітними бурями. Причиною виникнення геомагнітних бур є великі спалахи на Сонці, слідом за якими починається деформація магнітного поля Землі і зміни в іоносфері.
Численними дослідженнями показано, що через два-три дні після великої спалахи на Сонці зменшується кількість еритроцитів і лейкоцитів в крові, підвищується її згортання, частішають гіпертонічні кризи, інсульти, інфаркти міокарда та ін.
Сонце для біосфери є джерелом енергії, тепла І світла.
Діаметр Сонця дорівнює 1 391 тис. Км, що в 109 разів перевищує діаметр Землі. Це обертається куля розпеченого газу з температурою в глибині 15-25 млн градусів Кельвіна, тиском 200 млн атм. і масою 1,99 х 1030 кг, що майже в 340 тисяч разів більша за масу Землі.
Сонце є джерелом корпускулярних випромінювань (електрони, протони, ядра гелію і ін.) І електромагнітних, хвильових випромінювань (інфрачервоного, видимого, ультрафіолетового, рентгенівського, гамма-випромінювання).
Корпускулярна частина сонячного випромінювання взаємодіє переважно з магнітосферою Землі, а електромагнітна - з шарами земної атмосфери. Розрізняють фізичний і хімічний взаємодія сонячного випромінювання з компонентами земної атмосфери. Сонячна енергія викликає повітряні течії і пов'язані з ними зміни погоди, визначає клімат місцевості, їй зобов'язана своїм існуванням вся органічна життя на Землі.
До процесів, що відбуваються в біологічних системах при поглинанні енергії сонячного випромінювання, відносяться так звані фотобіологічні процеси. Вони діляться на три основні групи: 1) фотосинтез вуглеводів, жирних кислот, амінокислот, пуринових і піримідинових основ, пігменту хлорофілу в зелених рослинах, водоростях; 2) процеси, за допомогою яких здійснюється регуляція росту та розвитку рослин, поведінка тварин, тобто сприймається інформація про навколишнє середовище (зір, фототаксис, фототропізм і фотопериодизм рослин); 3) процеси, результатом яких є ураження живої структури, деструкція біологічно важливих сполук і, як наслідок, придушення життєдіяльності організму.
Однією з головних хімічних реакцій, що відбуваються в атмосфері під впливом енергії випромінювання Сонця, є утворення озону. Озон утворюється в стратосфері під впливом короткохвильового сонячного випромінювання (# 955; <240 нм). Этот фотохимический процесс имеет огромное значение, так как в первую очередь, определяет поглощение большей части губительного ультрафиолетового излучения в диапазоне длин волн 200-290 нм. Таким образом, озон действует как защитный экран. Без него жизнь на Земле была бы быстро нарушена.
Що стосується інших короткохвильових електромагнітних сонячних випромінювань (рентгенівське і гамма-випромінювання), то вони повністю поглинаються киснем і озоном в верхніх шарах земної атмосфери.
Випромінювання з довжинами хвиль більше 700 нм (видиме і переважно інфрачервоне) вибірково поглинаються киснем у верхньому шарі атмосфери і водяною парою в навколоземному. Крім поглинання сонячне випромінювання ослабляється при розсіюванні на молекулах повітря, частинках пилу і водяних краплях.
Для інших довжин хвиль сонячного випромінювання 300-700 нм (видиме) земна атмосфера прозора.
Всі види сонячного випромінювання, що досягають поверхні Землі (інфрачервоне, видиме і ультрафіолетове випромінювання), мають однакову фізичну природу (електромагнітні хвилі), але відрізняються тільки довжиною хвилі. Саме ця різниця обумовлює особливості біологічної дії кожної складової сонячного потоку. Справа в тому, що між енергією квантів будь-якого електромагнітного випромінювання і частотою коливань або довжиною хвилі існує певна залежність, виражена формулою Планка: е = h f, де е - енергія кванта; f - частота коливань; h - квантова постійна.
З цієї формули випливає, що чим більше частота коливань (або чим менше довжина хвилі), тим більше буде виражена ступінь впливу (в тому числі шкідливої дії) такого випромінювання на організм. Різні енергії електромагнітних випромінювань визначають і відмінність в їх біологічну дію на організм.