Влияние атмосферного давления на живые организмы сообщение: Как от атмосферного давления зависит живые организмы живущие на земле?

Как влияет атмосферное давление на организм человека? | ВОПРОС-ОТВЕТ

За ответом на этот вопрос мы обратились не к врачам, а к физикам. Ведь именно физические законы заставляют различные вещества изменять свои свойства под влиянием внешних факторов. Оказывается, что именно с точки зрения физиков, реакция человека на изменения погоды вполне оправдана и предсказуема.

«С физической точки зрения человеческий организм представляет собой сосуд с водой. Наше тело более чем на 60% состоит из воды. Причем это не просто вода, а вода запертая в герметично закрытые колбы — каждая клетка организма как раз и является такой колбой. Естественно, что все законы, справедливые для жидкостей, справедливы и для тела человека», - говорит физик Николай Прохоров.

В каких органах больше всего воды:

  • легкие - 83%
  • почки - 79%
  • мышцы - 79%
  • кровь - 79%
  • мозг - 73%
  • сердце - 73%
  • печень - 71%
  • кожа - 64%
  • кости - 31%

Так что же происходит с организмом человека при изменение атмосферных условий? Оказывается, в организме человека происходят такие процессы, что они могли бы стать сюжетом для фильма ужасов.

«Помните простой опыт с воздушным шариком? Когда чуть-чуть надутый воздушный шарик помещают под стеклянный колокол и начинают откачивать из под него воздух? С падением давления шарик под колоколом начинает надуваться. То же самое происходит и в организме человека, где воздушный шарик, это живые клетки организма. При резком падении давления они начинают немного раздуваться. Конечно, ткани тела эластичны и компенсируют эти растяжения. Но ведь с годами эластичность теряется, появляются другие заболевания. Да и телу нужно время, чтобы компенсировать такие резкие изменения. Я думаю, что именно поэтому на изменения погоды жалуются именно пожилые люди, среди молодежи таких жалоб нет», - говорит ученый.

С кровью все не просто

С состоянием жидкостей в организме тоже реагируют на изменения погоды. Но тут влияние климата чрезвычайно многогранное. И учесть все факторы достаточно сложно.

«Жидкости тоже реагируют на изменения погоды. Например, при снижение атмосферного давления снижается температура кипения жидкости. Это только самая простая и очевидная зависимость. Существует еще много факторов, например, растворимость газов в крови. Все слышали про кессонную болезнь, которая поражает аквалангистов. Её причина в том, что при повышенном давлении на глубине в крови растворяется много азота, когда человек поднимается на поверхность давление падает и растворенный в крови азот превращается в газ. Кровь словно закипает. Образовавшиеся пузырьки азота тромбируют сосуды и происходят многочисленные кровоизлеяния. Чтобы этого не происходило, аквалангист поднимается с глубины медленно, тогда азот успевает безболезненно выйти из крови. Также влияет на состояние крови и температура окружающей среды. Некоторые из факторов могут менять вязкость крови. Система кровообращения человека, это, с точки зрения физики, гидравлическая система, где есть свои трубопроводы — сосуды и есть насос — сердце. При увеличении вязкости крови снижается пропускная способность сосудов и возрастает нагрузка на сердце. Еще не будем забывать о том, что кровь переносит кислород и процесс газообмена также зависит от физических факторов. Так что, если рассматривать человеческое тело с точки зрения физики, то можно определенно сказать — перепады погоды влияют. И хуже всего резкое понижение атмосферного давления, но это опять же с точки зрения физики. Думаю, эволюция позаботилась о том, чтобы переход с ясной погоды на дождливую не заканчивался полным вымиранием человечества», - говорит Николай Прохоров.

Врачи же утверждают, что лучшей профилактикой метеочувствительности являются длительные прогулки. В ходе многих исследований было установлено, что граждане, чья работа связана с постоянным пребыванием на свежем воздухе, почти не подвержены погодным изменениям.

Влияние атмосферного давления на организм человека

1 Белова В.Н. 1 Марков Д.С. 1

1 Шуйский филиал ФГБОУ ВПО «Ивановский государственный университет»

Атмосферное давление оказывает наиболее неопределённое влияние на самочувствие человека, которое характеризуется значительными не периодическими колебаниями. Факторами, противоречащими непосредственному влиянию атмосферного давления на самочувствие, является возникновение реакций до изменения давления, а так же отсутствие явных реакций при поездках по горным дорогам и на самолётах. Следует учитывать влияние атмосферного давления в комплексе с другими метеорологическими величинами.

Низкое атмосферное давление. Понижение атмосферного давления встречается не часто, но в некоторых условиях может привести к очень серьезным последствиям, получившем название «высотная болезнь», в основе которого лежит кислородное голодание тканей, при котором уровень углекислого газа, начинает катастрофически повышаться. Сосуды всех органов (за исключением сердца и мозга) реагируют на гиперкапнию (повышение концентрации оксида углерода) спазмом, существенно повышая давление в большом круге кровообращения.

Высокое атмосферное давление. Повышение атмосферного давления, при котором его влияние на организм становиться опасным для дальнейшей жизнедеятельности, чаще всего встречается на производстве в условиях, когда выполнение работы осуществляется в условиях замкнутого пространства, напрямую не сообщающегося с внешним миром: строительство подводных тоннелей, метро, при проведении водолазных работ и пр. Повышение атмосферного давления само по себе для организма не опасно и при соблюдении определенных правил безопасности, не вызывает даже дискомфорта, а все процессы сводятся к накоплению газов воздуха (главным образом азота) в тканях и крови (так называемая стадия компрессии).

Атмосферное давление имеет огромное значение для человеческого организма, вызывая ряд метеопатических реакций, возникающих вследствие колебания объема воздуха.

НИР выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ.


Библиографическая ссылка

Белова В.Н., Марков Д.С. Влияние атмосферного давления на организм человека // Успехи современного естествознания. – 2013. – № 8. – С. 72-72;
URL: https://natural-sciences.ru/ru/article/view?id=32692 (дата обращения: 08.08.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»

(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

Влияние атмосферного давления на организм человека



Влияние колебаний атмосферного давления на организм человека.

Для нормальной жизнедеятельности организма необходимо, чтобы атмосферное давление составляло не менее 750 мм. рт. столба.

При изменении атмосферного давления хотя бы на 10 мм происходит негативное воздействие на деятельность органов и систем органов человека.

Человек, находясь в области повышенного давления, например, в горах, взлете самолета, нередко испытывает боль в ушах и даже во всём теле. Наружное давление резко понижается и воздух внутри организма, начинает расширяться, производит давление на различные органы и вызывает боль.

Высота(км)

Зона иее характеристики

Более 8 км

Смертельная зона: человек может находиться на этой высоте без дыхания, около 3 минут.

6–8 км

Критическая зона: серьезные нарушения в жизнедеятельности организма.

4–5 км

Зона неполной компенсации: ухудшение состояния организма.

2–4 км

Зона полной компенсации: расстройства деятельности сердечно-сосудистой системы и органов чувств.

1,5–2 км

Безопасная зона: значительных изменений физиологического состояния организма не наблюдается.

При повышении давления происходит интенсивное поглощение газов, а при его уменьшении — выделение растворенных газов. При понижении давления из-за выделения газов, кровь закипает и это приводит к закупорке сосудов, нередко со смертельным исходом.

Что происходит при снижении атмосферного давления?

При уменьшении атмосферного давления повышается влажность воздуха, что может привести к осадкам и повышению температуры воздуха.

Первыми, кто ощущает, снижение атмосферного давления в воздухе ощущают люди с пониженным артериальным давлением — гипотоники и люди, имеющие заболевания сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Самыми распространенными симптомами являются общая слабость, затрудненный вдох, чувство нехватки воздуха, возникает одышка.

Наиболее сильно ощущают снижение атмосферного давления люди, имеющие повышенное внутричерепное давление. У них обостряются приступы мигрени. Изменения претерпевает пищеварительный тракт — появляется дискомфорт в кишечнике, за счет повышенного газообразования.

Влияние пониженного атмосферного давления на состояние организма.

При подъеме на высоту атмосферное давление понижается: чем выше над уровнем моря, тем ниже атмосферное давление.

При пониженном атмосферном давлении наблюдается учащение и углубление дыхания, учащение сердцебиения, падение кровяного давления, отмечаются изменения в крови в виде повышенного количества эритроцитов.

Пониженное атмосферное давление встречается достаточно редко, и в некоторых условиях может привести к довольно серьезным последствиям — к «горной болезни». В основе этой болезни лежит кислородное голодание тканей организма, при котором наблюдается увеличение уровня углекислого газа. Сосуды органа реагируют на повышение концентрации оксида углерода, который, значительно повышает давление в большом круге кровообращения.

Кислородное голодание затрагивает клетки головного мозга, что вызывает головокружение, тошноту, рвоту, расстройство координации движений, понижение памяти, а также сонливость. Недостаток кислорода выражается в мышечной слабости и быстрой усталости.

Основными мерами профилактики при работе в области пониженного давления являются использование фильтров для вдыхания чистого кислорода, а также использование теплой и удобной одежды.

Огромное значение имеет выбор профессии, связанные с работой в условиях низкого парциального содержания кислорода, регулярные медицинские осмотры, постоянной тренировкой в помещении с высоким содержанием кислорода в воздухе.

Рекомендации при пониженном атмосферном давлении.

  1. Нормализовать артериальное давление и поддерживать его на оптимальном уровне.
  2. Употреблять большое количество жидкости.
  3. Утром пить кофе.
  4. Принимать настойки женьшеня и лимонника.
  5. Принимать контрастный душ после рабочего дня.

Влияние повышенного атмосферного давления на состояние организма.

Повышение атмосферного давления само по себе для организма человека не опасно, и при соблюдении правил безопасности не вызывает дисфункции органов. Но если оно оказывается на производстве, в условиях замкнутого пространства, которое напрямую не сообщается с окружающей средой: строительство подводных тоннелей, метро, при проведении водолазных работ. Так отмечается небольшое сокращение частоты пульса и снижение минимального кровяного давления, более редким становится дыхание, понижается слух и обоняние, голос становится приглушенным, появляется чувство онемевшего кожного покрова, сухость слизистых оболочек, сжатие кишечных газов.

Рекомендации при повышенном атмосферном давлении.

  1. Нормализовать артериальное давление и поддерживать его на оптимальном уровне.
  2. Делать утреннюю зарядку.
  3. Принимать контрастный душ.
  4. Употреблять продукты, содержащие калий (творог, курага, бананы).
  5. Не переедать в течение дня.

Литература:

  1. Как атмосферное давление влияет на человека и организм. // SOVETS.NET. URL: https://sovets.net/15427-kak-atmosfernoe-davlenie-vliyaet-na-cheloveka.html (дата обращения: 11.05.2019).
  2. Влияние атмосферного давления на здоровье человека. // Studbooks.net.URL:https://studbooks.net/1851481/meditsina/vliyanie_atmosfernogo_davleniya_zdorove_cheloveka (дата обращения: 11.05.2019).
  3. Как атмосферное давление влияет на человека и организм // GAZATO.RU. URL: https://gazato.ru/ochen-vysokoe-atmosfernoe-davlenie-vliyanie-na-cheloveka-kak-atmosfernoe.html (дата обращения: 11.05.2019).
  4. Атмосферное давление // allbest. URL: https://revolution.allbest.ru/physics/00734056_0.html (дата обращения: 11.05.2019).
  5. Лоренц Э. Н. Природа и теория общей циркуляции атмосферы. Л.: Гидрометеоиздат, 1970. 260 с.

Научно-исследовательская работа "Влияние атмосферного давления на растения и живые организмы

Секция физики

Влияние атмосферного давления на растения

и живые организмы

Автор: Безлепкина Александра

МКОУ Барабо-Юдинская СОШ, 10 класс,

Чистоозерный район, с.Барабо-Юдино

Руководитель:

Стаченко Наталья Яковлевна

учитель физики

высшей квалификационной категории

Контактный телефон руководителя: 9831241457

Чистоозерный район, 2020

Оглавление

1.Введение. . . . . . . . . . . . . . . . 3

2.Основная часть

Глава 1. Цели и задачи. . . . . . . . . . . . 5

Глава 2. Обзор литературы. . . . . . . . . . 7

Глава 3. Методика и результаты исследования 11

3.Заключение. . . . . . . . . . . . . . . 23

4.Используемая литература . . . . . . . . . 24

Введение.

Раскрывающийся цветок – одно из самых любопытных и красивых явлений природы. Ученым–ботаникам известно около 400 видов растений, которые чутко реагируют на ближайшие изменения погоды и играют роль своеобразных барометров.

Ежегодно летом у меня во дворе цветет вьюнок садовый (рис 1), наблюдая за которыми я заинтересовалась: почему в течении суток цветки могут закрываться и раскрываться. Тоже самое наблюдается у полевых цветов.

Рис 1. Вьюнок садовый.

Мне захотелось изучить и подробнее разобраться в причинах этого явления.

Каким образом растения могут двигать лепестками цветков? Точно известно, что у растений нет мышц. Благодаря чему же они совершают свои движения?

Из литературы я узнала, что растения состоят из крошечных клеток. К тому же вода в клетках растений находится под некоторым давлением. Это давление называется тургором (это слово происходит от латинского turgor — «вздутие»). Благодаря тургору клетки растений немного напоминают наполненные водой резиновые шарики. Они упруги и поэтому прочны. В результате тургора содержимое клетки давит на ее оболочку, как в туго накачанном мяче камера давит на кожаную покрышку. За счет тургора клетки растений способны развивать нешуточное давление.

В зависимости от внешних условий клетки растений способны менять свое внутреннее давление. Если оно уменьшится сразу у большой группы клеток, растение изменит свою форму.

В связи с этим выдвинула гипотезу:

атмосферное давление влияет на рост растений и живых организмов.

Актуальность. Транспорт воды в растениях жизненноважный процесс, определяющий рост и продуктивность растений. Давление выполняет важную роль в регуляции роста и развития растений.

Изменение давления в клетках и тканях растений, вызванные изменением осмотическим и механическим стрессом, могут явится ответной реакцией растений на внешнее воздействие. В плазмалемме клеток обнаружены механочувствительные каналы, реагирующие на изменение внешнего давления. Актуальность обусловлена, во-первых, изменение внешнего давления оказывает влияние на прирост биомассы растений. Во-вторых, представляет интерес исследования адаптации растений к условиям, характерным для замкнутых систем жизнеобеспечения и естественному изменению климата. В-третьих, исследование фактора давления на рост клеток растяжением.

В реализации проекта были задействованы участники кружка по физике "Исследователь"

Время реализации проекта: июль - декабрь 2019 г.

Глава 1. Цели и задачи.

Цель: исследовать влияние внешнего давления на процессы в живых организмах.

Задачи:

  • Показать, что атмосферное давление меняется в течение короткого и длительного промежутка времени.

  • Исследовать действие атмосферного давления на ростовые процессы в растениях.

  • Исследовать скорость роста растений (кукурузы и пшеницы) при изменении внешнего давления.

  • Доказать, что изменение давления влияет на изменение клеток растений.

  • Исследовать влияние давления на почкование (размножение дрожжей) и рост грибов.

Вид проекта: исследовательская работа.

Методы исследования:

Объект исследования: атмосферное давление

Предмет исследования: биообъекты: растения кукурузы, пшеницы, дрожжи, грибы.

Новизна работы заключается в постановке цели работы и в применении оригинального технического подхода.

Практическая значимость работы: результаты исследования работы можно применять при повышении продуктивности растений, в том числе при выращивании в тепличных условиях.

Глава 2. Обзор литературы.

Известно около 400 видов растений, которые чутко реагируют на ближайшие изменения погоды и играют роль своеобразных барометров.

Эту особенность подметили еще в Древней Греции и Древнем Риме. В то далекое время люди высаживали на цветниках растения, цветки которых открывались и закрывались в определенное время суток. Получались живые часы! Такие «цветочные» часы можно сделать и в наше время. Известно ведь, например, что цветки шиповника открываются около 5 часов утра и закрываются в 7–8 часов вечера. Корзинки одуванчика при сухой погоде раскрываются между 5–6 часами утра и закрываются уже к обеду. Долго «просыпаются» ноготки — их цветки раскрываются только к 9 утра.

Первые исследования влияния атмосферного давления на рост растений были проведены в начале ХХ века. В.И. Палладин обнаружил, что растения лучше растут при отклонении атмосферного давления в большую или меньшую сторону от нормы. Высокое давление (81 атм) отрицательно влияло на прорастание семян. В настоящее время на Экспериментальной сельскохозяйственной станции штата Техас (Texas Agricultural Experiment Station) ученые создали специальные камеры, где воспроизводятся условия, характерные для Луны и Марса, и в которых выращивают культурные растения. Поскольку существует корневое давление, подающее воду в стебель на значительную высоту, изменение атмосферного давления влияет на продвижение воды по стеблю: при снижении атмосферного давления наблюдается гуттация и усиливается плач растений. При низком давлении, вероятно, передвижение воды является лимитирующим фактором, в результате чего возникает водный дефицит, и включаются гены, ответственные за реакцию на засуху. Видимо, увеличение содержания этилена и индукция генов, зависящих от АБК, является реакцией на водный дефицит.

Все организмы от бактерий до млекопитающих и растений, испытывают механические воздействия. Давление является важным термодинамическим параметром, действие которого на биологические объекты, в том числе на растения, привлекает внимание исследователей. Большую часть таких исследований проводят при высоких и сверхвысоких давлениях, преимущественно в биотехнологии. Например, в целях уничтожения микроорганизмов и бактерий при консервации пищевых продуктов, а также для стерилизации вакцин [5]. Длительное воздействие на биологические организмы давлений, значения которых выходят за диапазон физиологических, приводит к нарушению метаболизма, изменению ультраструктуры клеток, ингибированию роста и даже гибели [5]. В результате действия высоких давлений в 10-100 МПа наблюдаются нарушения в липидных слоях мембран [6].

Клетка растения более устойчива к барострессу из-за наличия воды. Все же испытывает некоторые виды стресса. Баростресс приводит к объемному сжатию (эластическая деформация, повреждающая деформация).

Исследования показали, что при низком давлении снижается интенсивность темнового дыхания, и это благоприятно для продукционного процесса [5]. Рост побега т корня растения салата, выращенных в гипобарических условиях (50 кПа) превышает рост растений в условиях нормального атмосферного давления (100 кПа).

В работе [6] импульсы давления использовались для инактивации бактерий Salmonella Enteritidis. В работах [3] с помощью импульсов давления амплитудой 30 МПа воздействовали на семена гречихи и других растений, обнаружив, что при определенных условиях, воздействие импульсным давлением вызывает повышение урожайности и устойчивости к солевому стрессу.

Обработка семян импульсным давлением (ИД) способствует появлению в дозовой зависимости зон стимуляции, переходного состояния и стресса. В первой зоне при ИД 5-20 МПа увеличение продуктивности растений на 15-25% было результатом накопления гормонов-активаторов. В стрессовом состоянии при ИД 26-35 МПа обнаружены изменения структуры опытной партии, нарушение динамики физиологических процессов, накопление ингибиторов, отток ассимилятов в плоды. Увеличение вариабельности признаков при ИД 20-26 МПа указывало на переходное состояние. Приведенные результаты показывают, что давление является важным фактором регуляции роста и развития растений.

Высокое атмосферное давление также оказывает влияние на рост и развитие растений. В Тимирязевской сельскохозяйственной академии — РГАУ на кафедре физиологии растений была создана пневматическая камера высокого давления. В опытах было показано, что развитие корней и проростков семян кукурузы находится в прямой зависимости от уровня пневматического давления, а рост проростков останавливается при давлении 1200 кПа. Кроме того, обнаружены сортовые различия в способности растений противостоять пневматическому давлению, что позволяет прогнозировать устойчивость растений к давлению среды.

Предпосевная обработка семян импульсным давлением (ИД) определенной дозы способствует повышению урожайности растений. Метод ударно-волновой обработки семян, в отличие от других способов воздействия (ультрафиолетовое, рентгеновское, гамма-излучение и т.д.) является экологически безвредным. Поэтому предпосевная обработка семян ИД с целью повышения урожайности может быть использована в сельском хозяйстве.

Перед посевом семена обрабатывали ИД, создаваемым ударной волной. Семена помещали в специальные кассеты, которые укладывали на дно стальной цилиндрической ампулы с водой. Взрывчатое вещество определенной массы устанавливали на заданном расстоянии. При детонации взрывчатого вещества возникала ударная волна высокого давления, которая передавалась через водную среду на семена. Каждое семя при этом испытывало объемное сжатие. Время прохождения ударной волны составляло 15-25 мксек. Семена подвергали действию изменения давления (ИД) в диапазоне от 8 МПа до 35 МПа. Контрольные семена помещали в воду на время, соответствовавшее пребыванию в воде семян при обработке ИД. Семена сушили при комнатной температуре до воздушно-сухого состояния. Проведены исследования продуктивности растений гречихи, ячменя, огурца и томатов, которые показали однотипность реакции растений разных видов на действие ИД.

Глава 3. Методика и исследование.

1.Изменение давления в течении суток, в течение месяца.

А) Чтобы понять, что изменение атмосферного давления может влиять на растения и живые организмы я решила убедиться с помощью барометра-анероида об изменении атмосферного давления в течении суток, в течении месяца.

Диаграмма 1. Изменение атмосферного давления в течение дня

(6.09.19г, 8.09.19г, 10.09.19г)

Из диаграммы видно, что в течение дня атмосферное давление меняется.

Б) При помощи барометра-анероида я наблюдала изменение атмосферного давления в течение месяца – сентябрь. Измерение проводила в одно и тоже время 11.00 час. Результаты в диаграмме 2.

Диаграмма 2. Изменение атмосферного давления в течение месяца – сентябрь 2019г.

Из диаграммы видно, что в течение месяца ежедневно в одно и то же время (11.00 ч) атмосферное давление разное.

2. Влияние атмосферного давления на цветы.

Используя барометр-анероид, я измеряла атмосферное давление, когда цветы распускались и закрывались.

Рис 2. Вьюнок садовый: цветы раскрываются, цветы закрываются.

Таблица 1. Вид цветка при различном атмосферном давлении.

атмосферное давление

мм.рт.ст.

вид цветка

14.08.19

7.00

22.00

760

755

раскрыты

закрыты

19.08.19

7.00

15.00

22.00

768

756

758

закрыты

раскрыты

закрыты

24.08.19

7.00

15.00

21.00

764

754

768

закрыты

открыты

закрыты

При понижении давления цветы раскрывались, закрывались при повышении давления (таблица 1).

Это происходит потому что, в клетках существуют механизмы регуляции давления. При их участии осуществляется транс-функция механического сигнала в универсальный химический сигнал. Поэтому целое растение реагирует на изменение давления.

3.Влияние давления на клетки растения.

При помощи насоса Камовского в колбе 1 повысили давление; в колбе 2, наоборот выкачали воздух.

Цветок на два часа поместили в колбу с высоким давлением и такой же цветок в колбу с низким давлением (рис 3). Рассмотрели в микроскоп (рис 4).

а) б)

Рис 3. а) цветок под высоким давлением, б) цветок в сосуде под низким давлением

а)б) в

Рис 4. Клетки при нормальном (а), пониженном (б) и повышенном давлении (в).

При пониженном давлении клетки как бы сжались (рис 4, б), при повышенном давлении (рис 4, в) наблюдается округление ядер.

В зависимости внешних условий клетки растений способны менять свое внутреннее давление. Если оно уменьшится сразу у большой группы клеток, растение изменит свою форму. Клетка внутри заполнена водой — трудно-сжимаемой жидкостью, поэтому при действии гидростатического давления ее объем почти не изменяется.

4. Влияние импульсного давления на всхожесть семян и рост кукурузы. Слегка проросшие семена кукурузы 30 мин находились под высоким давлением (рис 5), другие под низким давлением. После чего были высажены в грунт (рис 6).

Рис 5. Семена кукурузы 30 минут подвергались барострессу.

Рис 6. Всходы семян кукурузы после импульсного давления

1 - нормальное атм., 2- повышенное, 3 – пониженное давление.

Всходы семян, испытавших баростресс взошли раньше, что подтверждает научные данные: импульсное давление способствует зонам стимуляции и накоплению гармонов-активаторов.

Наблюдая за дальнейшим ростом кукурузы (рис 7)

Рис 7. Фото через три дня после всходов семян кукурузы.

(1 – не подвергались семена импульсному давлению, 2- повышенное давление, 3- пониженное давление)

Рис 8. Фото через последующие три дня.

Рис 9. Фото прорастания кукурузы на 25 день после всходов и на 30 день после всходов.

Изучение ростовых процессов кукурузы.

Зону роста отдельного органа растения определили методом маркировки. Нанесла метки на листки на одинаковых расстояниях. Измеряла через сутки.

Диаграмма 3. Наблюдение ростовых процессов кукурузы

(№1- семена при нормальном атмосферном давлении, №2 – семена подвергались барострессу - повышенное давление, №3 – пониженное давление)

В процессе роста ткани расстояния между метками увеличивались.

Чем интенсивнее рост участка стебля, тем сильнее раздвигаются на нем метки. Семя, испытавшее баростресс, приспосабливается к внешним условиям. Прирост кукурузы, семена которых испытали баростресс больше (диаграмма 3).

5. Влияние давления на ростовые процессы пшеницы.

Важным физиологическим показателем, реагирующим на изменения внешней среды и внешнего давления, является рост растений [5].

В условиях школьной лаборатории сельской школы провели исследование скорости роста пшеницы, в ответ на изменение внешнего давления.

Для анализа влияния давления на ростовые процессы, проростки пшеницы помещали в камеру высокого давления и подвергали воздействию давления в течение 5 часов. Контрольные образцы помещали в аналогичную камеру и оставляли при атмосферном давлении. Сразу после воздействия давлением и в последующем через каждые сутки производили измерение длины побега.

Таким образом, растения проявляют достаточно высокую устойчивость к такому стрессовому воздействию как повышение давления и гипоксия. Видимо снижение концентрации кислорода, при снижении давления не несет негативных для растения последствий, что также согласуется с литературными данными [5].

Рис 10. Рост пшеницы при изменении внешнего давления.

При повышенном давлении скорость роста сегментов выше скорости роста контрольных сегментов. В целом растения устойчивы к барострессу.

При низком давлении, вероятно, передвижение воды является лимитирующим фактором, в результате чего возникает водный дефицит, и включаются гены, ответственные за реакцию на засуху.

Высокое атмосферное давление также влияет на растения. Растения способны противостоять внешнему давлению, эта способность избирательна, что позволяет прогнозировать устойчивость растений к давлению среды.

6. Влияние изменения внешнего давления на клетки растения.

Клетка растения после двухчасового нахождения при повышенном и пониженном давлении (рис 11).

Рис 11. а) клетки растения в микроскоп (увеличение 500) при нормальном атмосферном давлении, б) клетки растения после 30 минут баростресса при увеличенном давлении.

В экспериментах по оптической микроскопии видно, что увеличение давления приводит к механической деформации сегментов и отдельных клеток. Учитывая эти данные и параметры прироста, можно заключить, что наблюдаемый эффект прироста связан с физиологическим ростом растяжением.

7. Влияние внешнего давления на образование плесени.

Свежие продукты со временем начинают портиться, поскольку на них действуют различные бактерии.

А) Поместила на хранение одинаковые кусочки белого хлеба в сосуды при нормальном атмосферном давлении, пониженном, повышенном давлении.

а) б)

Рис 12. а) кусочки хлеба (нормальное давление, пониженное, повышенное) в первый день

б) кусочки хлеба на четвертый день.

Таблица 2. Наблюдение образование плесени.

плесень увеличилась

7

плесень увеличилась

появилась спора плесени

кусочек хлеба весь заплесневел

Рис 13. Образование плесени на кусочке белого хлеба при различных внешних условиях.

Б) Вареную морковь поместила в сосуд (рис 14) с нормальным атмосферным давлением №1, пониженным давлением №2, повышенным давлением №3.

Рис 14. Вареная морковь при нормальном, пониженном, повышенном давлении

Более всего сохраняются продукты при пониженном давлении.

Чтобы сохранить продукты свежими не один день нужно лишить доступа кислорода, благодаря которому они размножаются. Поэтому принцип, когда продукты избавляют от доступа кислорода, положен в основу работы вакуумного оборудования.

8. Влияние внешнего давления на почкование (размножение дрожжей)

В работе Shimada etal.,1993 показано: высокое давление 400 МПа начинает вызывать изменение в мембранах ядер дрожжевых клеток Saccharamyces cervisias, а еще при более высоком 500 МПа клеточная стенка начинает разрушаться.

Наблюдала за ростом дрожжей используя муку и воду, поместив жидкое тесто в сосуды при нормальном, пониженном, повышенном давлении. Наблюдала за ростом дрожжей с течением времени (рис15), делая замеры. Результаты в таблице №3.

Рис 15. Рост дрожжей со временем.

Таблица 3. Изменение роста дрожжей со временем.

10.40

1,5

1,5

1,5

10.45

2,3

2,6

2,4

10.50

2,6

2,9

2,6

10.55

3,4

5,8

3,2

11.00

3,6

6,2

3,4

По фото (рис 16) и по результатам измерения (таблица 3) следует: при пониженном давлении резко увеличивается рост дрожжей, при повышенном давлении рост дрожжей меньше чем нормальном атмосферном давлении.

Это объясняется в научной литературе тем, что в плазмолемме клеток дрожжей и бактерий обнаружены механочувствительные ионные каналы, реагирующие на гидростатическое давление.

Высокое давление вызывает инактивацию и гибель разнообразных микроорганизмов, бактерий и вирусов. Давление в 100 МПа начинает вызывать изменения в мембранах ядер дрожжевых клеток, мембраны разрушаются.

Заключение

На основании результатов данного исследования можно сделать

вывод:

  • Убедились, что атмосферное давление меняется в течение короткого времени (в течении дня), в течении длительного времени (например, месяца).

  • Доказали, что рост и развития растений зависит от давления окружающей среды. Рост растений увеличивается при гипербарических условиях.

  • Убедились, что внешнее давление является важным фактором регуляции и влияет на протекание отдельных внутренних процессов растений.

  • Доказали, что механизмы рецепции давления существуют в клетках и при их участии целое растение реагирует на изменение давления. При понижении давления сворачиваются цветки, при повышенном давлении распускаются.

  • Исследовали влияние внешнего давления на дрожжи и грибы. При пониженном давлении повышается рост дрожжей и понижается рост плесени.

В ходе данного исследования

  • В ходе данного исследования подтвердили влияние внешнего давления на растения и живые организмы. Узнали про газоустойчивость растений - способность растений выносить повышенное давление, повышенное содержание газов.

Данные исследования можно использовать:

  • как дополнительный материал на уроках физики, биологии;

  • результаты исследования работы можно применять при повышении продуктивности растений, в том числе при выращивании в тепличных условиях;

  • учитывать при создании условий хранения продуктов.

Используемая литература

1.Барышева Г.А, Нехорошев Ю.С. Российское сельское хозяйство. Разд. 36.

2.Ванбург Э. Курс опытной физики. –М.-Л.: Советская энциклопедия, 1963- 624с.

3.Лысак В.И., Нефедьева Е.Э. исследование возможностей применения предпосевной обработки семян огурца импульсным давлением для повышения урожайности растений // Аграрный вестник. -2009. №4, С. 70-74.

4.Коновалов Д.П. Осмос. –Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона, 1890-1907 (82 т. и 4 доп.).

5.Павлова В.А., Васичкина Е.В., Нефедьева Е.Э. Влияние обработки импульсным давлением на продуктивность урожая. Гл. 2-4.

6.Третьяков Н.Н. Использование камер давления для изучения реакции растений на изменение условий среды корнеобитания // Известия ТСХА. – 1991. - №6. – с. 204-210.

7.Физический энциклопедический словарь. Т.З.М: Советская энциклопедия, 1963. – 624с.

8.Якушина Н.И. Физиология растений (текст)/ Н.И.Якушкина, Е.Ю.Бахтенко,-М.:Изд.Владос,2005.-463 с.

Атмосферное давление

Понятие об атмосферном давлении

Любой газ, входящий в состав атмосферы, характеризуется плотностью, температурой и давлением. Если заключить его в сосуд, то он будет давить на стенки этого сосуда, потому что молекулы газа двигаются и создают давление, действуя на стенки сосуда с определенной силой. Скорость движения молекул в сосуде можно увеличить при повышении температуры, тогда увеличится и давление. Любая точка атмосферы или поверхности Земли характеризуется определенной величиной атмосферного давления. Эта величина будет равна весу вышележащего столба воздуха.

Определение 1

Атмосферное давление – это напор атмосферы на единицу площади земной поверхности.

Единицей измерения атмосферного давления являются граммы на кв. см, а нормальным считается давление, равное $760$ мм рт. столба или $1, 033$ кг/см кв. Эту величину принято считать за одну атмосферу.

Замечание 1

В результате постоянного движения масса воздуха в том или ином месте меняется и там, где воздуха больше, давление повышается. Движение воздуха связано с изменением температуры – нагретый от земной поверхности воздух расширяется и поднимается вверх, растекаясь в стороны. Результатом является понижение давления у поверхности Земли.

Воздух над холодной поверхностью охлаждается, уплотняется, становится тяжелым и опускается вниз – давление возрастает. Земная поверхность нагревается неодинаково, а это приводит к образованию разных областей атмосферного давления, которые имеют строго широтную зональность в распределении.

Материки и океаны на Земле расположены неравномерно, они по-разному получают и отдают солнечное тепло, поэтому пояса высокого и низкого давления распределены над поверхностью не ровными полосами. Кроме этого в результате наклона земной оси к плоскости орбиты Северное и Южное полушария получают разное количество тепла.

Готовые работы на аналогичную тему

Эти особенности привели к тому, что на планете сформировалось несколько поясов атмосферного давления:

  • Низкое давление на экваторе;
  • Высокое давление в тропиках;
  • Низкое давление над умеренными широтами;
  • Высокое давление над полюсами.

Распределение давления на поверхности показано на географических картах специальным условным знаком, который называется изобара.

Определение 2

Изобары – это линии, соединяющие точки земной поверхности с одинаковым давлением.

С атмосферным давлением очень тесно связаны погода и климат той или иной местности. Безоблачная, безветренная, сухая погода характерна для высокого атмосферного давления и, наоборот, низкое давление сопровождается облачностью, осадками, ветрами, туманами.

Открытие атмосферного давления

То, что воздух давит на наземные предметы, люди замечали еще в глубокой древности. Давление вызывало ветер, который двигал парусные суда и вращал крылья ветряных мельниц. Но, доказать, что воздух имеет собственный вес, долго не удавалось и только в $ XVII$ весомость воздуха была доказана с помощью опыта, поставленного итальянцем Э. Торричелли. Опыту предшествовал случай во дворце герцога Тосканского в $1640$ г, задумавшего устроить фонтан. Вода для фонтана должна была поступать из озера, расположенного неподалеку, но выше $32$ футов, т.е. $10,3$ м она не поднималась. Торричелли провел целую серию долгих опытов, в результате которых было доказано, что воздух имеет вес, а давление атмосферы уравновешивается столбом воды в $32$ фута.

В $1643$ г. Торричелли совместно с В. Вивиани проводит опыт по измерению атмосферного давления с помощью трубки, запаянной с одного конца и наполненной ртутью. Трубка опускалась в сосуд, где тоже была ртуть, не запаянным концом вниз и столб ртути в трубке падал до отметки $760$ мм – это был уровень ртути в сосуде.

В сосуде остается свободная поверхность, на которую действует атмосферное давление. После снижения столбика ртути в трубке над ртутью остается пустота – давление столба ртути в трубке на уровне поверхности ртути в сосуде должно равняться атмосферному давлению. Высота столба в миллиметрах над свободной поверхностью ртути измеряет давление атмосферы прямо в миллиметрах ртутного столба. Трубка Торричелли, стала первым ртутным барометром для измерения давления атмосферы.

Столб воздуха от уровня моря до верхней границы атмосферы давит на площадку в один сантиметр с такой же силой, как гиря весом $1 \ кг \ 33 г. $ Все живые организмы этого давления не ощущают, потому что оно уравновешивается их внутренним давлением. Внутреннее давление живых организмов не изменяется.

Изменение атмосферного давления

С высотой атмосферное давление изменяется, оно начинает падать. Происходит это, потому что газы сильно сжимаемы. Сильно сжатый газ имеет большую плотность и сильнее давит. С удалением от поверхности Земли сжатость газов ослабевает, плотность уменьшается, а, следовательно, и давление, которое они могут производить. Давление уменьшается на $1$ миллиметр ртутного столба при подъеме на каждые $10,5$ м.

Пример 1

Атмосферное давление на высоте $2200$ м над уровнем моря составляет $545$ мм ртутного столба. Определить давление на высоте $3300$ м. Решение: с высотой атмосферное давление понижается на $1$ мм ртутного столба через каждые $10,5$ м, поэтому Определим разницу высот: $3300 – 2205 = 1095$ м Находим разницу атмосферного давления: $1095 \ м \div 10,5 = 104,3$ мм рт. столба Определяем атмосферное давление на высоте $3300 \ м\div 545 \ мм \ – 104,3 \ мм \ = 440,7$ мм рт. столба. Ответ: атмосферное давление на высоте $3300$ м составляет $440,7$ мм ртутного столба.

Атмосферное давление изменяется и в течение суток, т.е. имеет свой суточный ход. При максимальной температуре днем атмосферное давление понижается, а в ночное время, когда температура воздуха становится ниже – давление увеличивается. В этом ходе давления просматривается два максимума (около $10$ и $22$ часов) и два минимума (около $4$ и $16$ часов). Очень четко эти изменения проявляются в тропических широтах, где суточные колебания составляют $3$-$4$ мбар. Нарушение правильности суточного хода давления в тропиках, говорит о приближении тропического циклона.

Замечание 2

Изменение давления в течение суток связано с температурой воздуха и зависит от её изменений. Годовые изменения зависят от нагревания материков и океанов в летний период и их охлаждения в зимнее время. Летом область пониженного давления создается на суше, а область повышенного давления над океаном.

Влияние атмосферного давления на организм человека

Процессы, происходящие в атмосфере, оказывают значительное влияние на организм человека, который вынужден перенастраивать свои биологические системы. Значительная часть людей сильно реагируют на изменение атмосферного давления, с понижением которого падает давление в артериях человека. С ростом атмосферного давления – растет давление артериальное, поэтому часто в ясную, сухую, жаркую погоду, многие испытывают головную боль.

Здоровые люди годовые колебания атмосферного воздуха переносят легко и незаметно, а у больных ухудшается самочувствие, наблюдаются приступы стенокардии, чувство страха, нарушение сна.

На атмосферное давление реагирует кожа и слизистые оболочки. С ростом давления увеличивается раздражение их рецепторов и в результате уменьшается содержание кислорода в крови. С повышенным атмосферным давлением связывают обострение бронхиальной астмы. Быстрое снижение атмосферного давления может привести к развитию патологических явлений в организме человека, связанных с кислородным голоданием тканей и, прежде всего, головного мозга.

Человек не может повлиять на погоду, но помочь себе пережить этот период совсем не сложно. При резких перепадах атмосферного давления необходимо максимально снизить физическую нагрузку на свой организм и использовать соответствующие лекарственные препараты.

Атмосферное давление – внеурочная деятельность (конкурсная работа) – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

  • Участник: Вертушкин Иван Александрович
  • Руководитель: Виноградова Елена Анатольевна  
         Тема : "Атмосферное давление"
  

Введение

Сегодня за окном идёт дождь. После дождя уменьшилась температура воздуха, увеличилась влажность и уменьшилось атмосферное давление. Атмосферное давление является одним из основных факторов, определяющих состояние погоды и климата, поэтому знания об атмосферном давлении необходимы в прогнозировании погоды. Большое практическое значение имеет умение измерять атмосферное давление. И его можно измерить специальными приборами-барометрами. В жидкостных барометрах при изменении погоды столбик жидкости понижается или повышается.

Знания об атмосферном давлении необходимы в медицине, в технологических процессах, жизнедеятельности человека и всех живых организмов. Существует прямая связь между изменениями атмосферного давления и изменениями погоды. Рост или понижение атмосферного давления может служить признаком изменения погоды и влияет на самочувствие человека. 

Описание трёх взаимосвязанных физических явлений из повседневной жизни:

  • Связь между погодой и атмосферным давлением.
  • Явления, лежащие в основе работы приборов для измерения атмосферного давления.
  • Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах.

Актуальность работы

Актуальность выбранной темы состоит в том, что во все времена люди, благодаря своим наблюдениям за поведением животных могли предугадать изменения погоды, стихийные бедствия, избежать людских жертв.

Влияние атмосферного давления на наш организм неизбежно, резкие изменения атмосферного давления влияют на самочувствие человека, особенно страдают метеозависимые люди. Конечно, уменьшить влияние атмосферного давления на здоровье человека мы не в силах, но помочь собственному организму можем. Правильно организовать свой день, распределить время между трудом и отдыхом может помочь умение измерять атмосферное давление, знание народных примет, использование самодельных приборов.

Цель работы: выяснить, какую роль в повседневной жизни человека играет атмосферное давление.

Задачи:

  • Изучить историю измерения атмосферного давления.
  • Установить, есть ли связь между погодой и атмосферным давлением.
  • Изучить виды приборов, предназначенных для измерения атмосферного давления, изготовленных человеком.
  • Изучить физические явления, лежащие в основе работы приборов для измерения атмосферного давления.
  • Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах.

Методы исследования

  • Анализ литературы.
  • Обобщение полученной информации.
  • Наблюдения.

Область исследования: атмосферное давление

Гипотеза: атмосферное давления имеет важное значение для человека.

Значимость работы: материал данной работы может быть использован на уроках и во внеурочной деятельности, в жизни моих одноклассников, учеников нашей школы, всеми любителями исследований природы.

План работы

I. Теоретическая часть (сбор информации):

  1. Обзор и анализ литературы.
  2. Интернет-ресурсы.

II. Практическая часть:

  • наблюдения;
  • сбор информации о погоде.

III. Заключительная часть:

  1. Выводы.
  2. Презентация работы.

История измерения атмосферного давления

Мы живем на дне огромного воздушного океана, называемого атмосферой. Все изменения, которые происходят в атмосфере, непременно оказывают влияние на человека, на его здоровье, способы жизнедеятельности, т.к. человек является неотъемлемой частью природы. Каждый из факторов, определяющих погоду: атмосферное давление, температура, влажность, содержание в воздухе озона и кислорода, радиоактивность, магнитные бури и др. оказывает прямое или косвенное воздействие на самочувствие и здоровье человека. Остановимся на атмосферном давлении.

Атмосферное давление — это давление атмосферы на все находящиеся в ней предметы и Земную поверхность.

В 1640 году великий герцог Тосканский решил устроить фонтан на террасе своего дворца и приказал для этого подвести воду из ближайшего озера с использованием всасывающего насоса. Приглашенные флорентийские мастера сказали, что это невозможно, потому что воду нужно было всасывать на высоту более 32 футов (более 10 метров). А почему вода не всасывается на такую высоту, объяснить не могли. Герцог попросил разобраться великого ученого Италии Галилео Галилея. Хотя ученый уже был стар и болен и не мог заняться экспериментами, он все-таки предположил, что решение вопроса лежит в области определения веса воздуха и его давления на водную поверхность озера. За разрешение этого вопроса взялся ученик Галилея Эванджелиста Торричелли. Для проверки гипотезы своего учителя он провел свой знаменитый опыт. Стеклянную трубку длиной 1 м, запаянную с одного конца, заполнил полностью ртутью, и плотно закрыв открытый конец трубки, перевернул ее этим концом в чашку с ртутью. Часть ртути из трубки вылилась, часть осталась. Над ртутью образовалось безвоздушное пространство. Атмосфера давит на ртуть в чашке, ртуть в трубке тоже давит на ртуть в чашке, так как установилось равновесие, то эти давления равны. Рассчитать давление ртути в трубке означает рассчитать давление атмосферы. Если атмосферное давление повышается или понижается, то столбик ртути в трубке соответственно повышается или понижается. Так появилась единица измерения атмосферного давления – мм. рт. ст. – миллиметр ртутного столба. Наблюдая за уровнем ртути в трубке, Торричелли заметил, что уровень меняется, значит, он не является постоянным и зависит от изменения погоды. Если давление повышается, погода будет хорошей: холодной – зимой, жаркой – летом. Если давление резко понижается, значит, ожидается появление облачности и насыщение влагой воздуха. Трубка Торричелли с приставленной линейкой представляет собой первый прибор для измерения атмосферного давления – ртутный барометр. (Приложение 1)


Ртутный барометр

Создавали барометры и другие ученые: Роберт Гук, Роберт Бойль, Эмиль Марриот. Водяные барометры сконструировал французский ученый Блез Паскаль и немецкий бургомистр города Магдебурга Отто фон Герике. Высота такого барометра составляла более 10 метров.

Для измерения давления пользуются различными единицами: мм ртутного столба, физическими атмосферами, в системе СИ – Паскалями.

Связь между погодой и атмосферным давлением

В романе Жюль Верна «Пятнадцатилетний капитан» заинтересовало описание о том, как понимать показания барометра.

«Капитан Гуль, хороший метеоролог, научил его понимать показания барометра. Мы вкратце расскажем, как надо пользоваться этим замечательным прибором.

  1. Когда после долгого периода хорошей погоды барометр начинает резко и непрерывно падать это верный признак дождя. Однако если хорошая погода стояла очень долго, то ртутный столбик может опускаться два-три дня, и лишь после этого произойдут в атмосфере сколько-нибудь заметные изменения. В таких случаях чем больше времени прошло между началом падения ртутного столба и началом дождей, тем дольше будет стоять дождливая погода.
  2. Напротив, если во время долгого периода дождей барометр начнет медленно, но непрерывно подниматься, можно с уверенностью предсказать наступление хорошей погоды. И хорошая погода удержится тем дольше, чем больше времени прошло между началом подъема ртутного столба и первым ясным днем.
  3. В обоих случаях изменение погоды, происшедшее сразу после подъема или падения ртутного столба, удерживается весьма непродолжительное время.
  4. Если барометр медленно, но беспрерывно поднимается в течение двух-трех дней и дольше, это предвещает хорошую погоду, хотя бы все эти дни и лил, не переставая, дождь, и vice versa. Но если барометр медленно поднимается в дождливые дни, а с наступлением хорошей погоды тотчас же начинает падать, хорошая погода удержится очень недолго, и vice versa
  5. Весной и осенью резкое падение барометра предвещает ветреную погоду. Летом, в сильную жару, оно предсказывает грозу. Зимой, особенно после продолжительных морозов, быстрое падение ртутного столба говорит о предстоящей перемене направления ветра, сопровождающейся оттепелью и дождем. Напротив, повышение ртутного стол ба во время продолжительных морозов предвещает снегопад.
  6. Частые колебания уровня ртутного столба, то поднимающегося, то падающего, ни в коем случае не следует рассматривать как признак приближения длительного; периода сухой либо дождливой погоды. Только постепенное и медленное падение или повышение ртутного столба предвещает наступление долгого периода устойчивой погоды.
  7. Когда в конце осени, после долгого периода ветров и дождей, барометр начинает подниматься, это предвещает северный ветер в наступление морозов.

Вот общие выводы, которые можно сделать из показаний этого ценного прибора. Дик Сэнд отлично умел разбираться в предсказаниях барометра и много раз убеждался, насколько они правильны. Каждый день он советовался со своим барометром, чтобы не быть застигнутым врасплох переменой погоды.»

Я провел наблюдения за изменением погоды и атмосферным давлением. И убедился, что существует эта зависимость.

Дата

Температура, °С

Осадки,

Атмосферное давление, мм рт.ст.

Облачность

28.01.2017

-3


765

ясно

29.01.2017

-6


761

пасмурно

30.01.2017

-4


767

ясно

31.01.2017

-5

 

763,5

пасмурно

01.02.2017

-6

 

751

пасмурно

02.02.2017

-12


758

пасмурно

03.02.2017

-12


753

пасмурно

04.02.2017

-5


754

ясно

05.02.2017

-16

 

755

ясно

06.02.2017

-23

 

764

ясно

07.02.2017

-21

 

769

ясно

08.02.2017

-15

 

765

пасмурно

09.02.2017

0

 

768

ясно

10.02.2017

0

 

764

пасмурно

Приборы для измерения атмосферного давления

Для научных и житейских целей нужно уметь измерять атмосферное давление. Для этого существуют специальные приборы – барометры. Нормальным атмосферным давлением называют давление на уровне моря при температуре 15 °C. Оно равно 760 мм рт. ст. Нам известно, что при изменении высоты на 12 метров атмосферное давление изменяется на 1 мм рт. ст. Причём, при увеличении высоты атмосферное давление понижается, а при уменьшении – повышается.

Современный барометр сделан безжидкостным. Он называется барометр-анероид. Металлические барометры менее точны, но не столь громоздки и хрупки.

Барометр-анероид – очень чувствительный прибор. Например, поднимаясь на последний этаж девятиэтажного дома, из-за различия атмосферного давления на различной высоте мы обнаружим уменьшение атмосферного давления на 2-3 мм рт. ст.


Барометр может служить для определения высоты полета самолета. Такой барометр называется барометрический высотомер или альтиметр. Идея опыта Паскаля легла в основу конструкции альтиметра. Он определяет высоту подъема над уровнем моря по изменению атмосферного давления.

При наблюдении погоды в метеорологии, если необходимо зарегистрировать колебания атмосферного давления в течение некоторого промежутка времени, пользуются самопишущим прибором – барографом.


Штормгласс (Storm Glass) (штормглас, нидерл. storm — «буря» и glass — «стекло»)— это химический или кристаллический барометр, состоящий из стеклянной колбы или ампулы, заполненных спиртовым раствором, в котором в определённых пропорциях растворены камфора, нашатырь и калийная селитра.


Этим химическим барометром активно пользовался во время своих морских путешествий английский гидрограф и метеоролог, вице-адмирал Роберт Фицрой, который тщательно описал поведение барометра, это описание используется до сих пор. Поэтому, штормгласс также называют "Барометром Фицроя". В 1831–36 Фицрой возглавлял океанографическую экспедицию на корабле "Бигл", в которой участвовал Чарльз Дарвин.

Барометр работает следующим образом. Колба герметически запаяна, но, тем не менее, в ней постоянно происходит рождение и исчезновение кристаллов. В зависимости от грядущих изменений погоды, в жидкости образуются кристаллы различной формы. Штормгласс настолько чувствителен, что может предсказывать резкое изменение погоды за 10 минут до такового. Принцип работы так и не получил полного научного объяснения. Барометр лучше работает находясь у окна, особенно в железобетонных домах, вероятно в этом случае барометр не так сильно экранируется.


Бароскоп – прибор для наблюдения за изменением атмосферного давления. Можно сделать бароскоп своими руками. Для изготовления бароскопа требуется следующее оборудование: Стеклянная банка объемом 0,5 литра.


  1. Кусок пленки от воздушного шарика.
  2. Резиновое кольцо.
  3. Легкая стрелка из соломы.
  4. Проволока для крепления стрелки.
  5. Вертикальная шкала.
  6. Корпус прибора.

Зависимость давления жидкости от высоты столба жидкости в жидкостных барометрах

При изменении атмосферного давления в жидкостных барометрах изменяется высота столба жидкости (воды или ртути): при уменьшении давления – уменьшается, при увеличении увеличивается. Значит, существует зависимость высоты столба жидкости от атмосферного давления. Но и сама жидкость давит на дно и стенки сосуда.

Французский ученый Б. Паскаль в середине XVII века эмпирически установил закон, названный законом Паскаля:

Давление в жидкости или газе передается во всех направлениях одинаково и не зависит от ориентации площадки, на которую оно действует.

Для иллюстрации закона Паскаля на рисунке изображена небольшая прямоугольная призма, погруженная в жидкость. Если предположить, что плотность материала призмы равна плотности жидкости, то призма должна находиться в жидкости в состоянии безразличного равновесия. Это означает, что силы давления, действующие на грани призмы, должны быть уравновешены. Это произойдет только в том случае, если давления, т. е. силы, действующие на единицу площади поверхности каждой грани, одинаковы: p1 = p2 = p3 = p.


Давление жидкости на дно или боковые стенки сосуда зависит от высоты столба жидкости. Сила давления на дно цилиндрического сосуда высоты h и площади основания S равна весу столба жидкости mg, где m = ρghS – масса жидкости в сосуде, ρ – плотность жидкости. Следовательно p = ρghS S

Такое же давление на глубине h в соответствии с законом Паскаля жидкость оказывает и на боковые стенки сосуда. Давление столба жидкости ρgh называют гидростатическим давлением.

Во многих устройствах, встречающихся нам в жизни, используются законы давления жидкости и газов: сообщающиеся сосуды, водопровод, гидравлический пресс, шлюзы, фонтаны, артезианский колодец и т.д.

Заключение

Измеряют атмосферное давление для того, чтобы с большей вероятностью предсказать возможное изменение погоды. Существует прямая связь между изменениями давления и изменениями погоды. Рост или понижение атмосферного давления с некоторой вероятностью может служить признаком изменения погоды. Надо знать: если давление падает, то ожидается пасмурная, дождливая погода, если же повышается — сухая погода, с похолоданием зимой. Если давление падает очень резко – возможна серьёзная непогода: шторм, сильная гроза или буря.

Еще в древности врачи писали о влиянии погоды на организм человека. В тибетской медицине есть упоминание: «боли в суставах усиливаются в дождливое время и в период больших ветров». Знаменитый алхимик, врач Парацельс отмечал: «Тому, кто изучил ветры, молнию и погоду, известно происхождение болезней».

Для того, чтобы человеку было комфортно, атмосферное давление должно быть равно 760 мм. рт. ст. Если атмосферное давление отклоняется, хоть на 10 мм, в ту или иную сторону, человек чувствует себя не комфортно и это может сказаться на его состоянии здоровья. 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.

"Атмосферное давление и жизнь на Земле"

Задачи урока.

  • Выяснить возможные способы измерения атмосферного давления, добиться усвоения учащимися опыта Торричелли.
  • Продолжить формирование умений применять формулу для расчета давления внутри жидкости, сравнивать давление жидкостей и газов.
  • В целях развития научного мировоззрения учащихся показать роль физического эксперимента в физике.
  • В воспитательных целях познакомить учащихся с практическим использованием атмосферного давления, осветить роль ученых из Италии: Г. Галилея и Э. Торричелли, из Германии – Отто Герике, из России – М.В. Ломоносова в изучении данного вопроса.

Данный урок-конференция был проведен при изучении нового материала. Ребята были разбиты на 5 групп:

1 группа – сотрудники лаборатории «История изучения физических явлений».

2 группа – сотрудники экспериментальной лаборатории (показывали опыты, подтверждающие существование атмосферного давления).

3 группа – сотрудники лаборатории по изучению практического применения данного физического явления.

4 группа – работники музея «Физика вокруг нас».

5 группа – корреспонденты, выпускающие газету «Атмосферное давление и жизнь на Земле».

6 участник - библиотекарь, выступающий с обзором книг, статей по данному вопросу.

В каждой группе был выбран руководитель, который отвечал за содержание материала, за подготовленность группы, распределял обязанности внутри группы и т.д.

Конференция проводится в виде деловой игры.

Оформление

1. Газета «Атмосферное давление и жизнь на Земле»

2. Слова – призывы:

а) «Молодой человек моей Родины! Первое – это настойчиво овладевай всей широтой имеющихся знаний… Учиться всегда, учиться упорно – вот второе, что я хочу тебе посоветовать. Умей работать в коллективе. Без умения работать в большом коллективе не может быть ученого. В учебе, в труде, в науке, в беззаветном служении своему народу, ты найдешь свое счастье». Академик Н.Д.Зелинский

б) «Тысячи неразгаданных тайн таят в себе науки, и без вас, без вашей молодости, смелости, энтузиазма, они не будут разгаданы. Наука ждет вас, друзья!» Академик А.Н. Несмеянов

в) «Нам необыкновенно повезло, что мы живем в век, когда еще можно делать открытия». Р.Фейман

3. Таблицы (самодельные):

а) Строение атмосферы Земли.
б) Действие присосок.

4. Диафильм «Атмосферное давление».

5. Выставка книг.

6. Диапозитивы «Выход в открытый космос», «Восход» и т.д.

Ход урока:

Вступительное слово директора института: Уважаемые участники конференции, ее организаторы рады приветствовать вас. Наш институт работает над проблемой «Атмосферное давление и жизнь на земле».

В природе все происходит сообразно ее законам; нет случайных событий, нет сверхестественных. Еще римский поэт Лукреций Кар, живший в 1 веке до н.э. в своей поэме «О природе вещей» писал:

«Из ничего не творится ничто по божественной воле
И от того только страх всех смертных объемлет,
Что много видят явлений они на земле и на небе нередко,
Коих причины никак усмотреть и понять не умеют,
И полагают, что все это божьим веленьем творится,
Если же будем мы знать, что ничто не способно возникнуть
Из ничего, то тогда мы гораздо яснее увидим
Наших заданий предмет: и откуда являются вещи
И каким образом все происходит без помощи свыше…»

Сегодня мы заслушаем отчеты лабораторий института о результатах их работы по данному вопросу и подведем итоги, наметим план на будущее.

Руководитель НИИ: В настоящее время всем известно, что воздух имеет вес, поэтому он оказывает давление на все окружающие нас предметы, но до 17 века даже ученые об этом не знали. Об этом сообщение из лаборатории «История изучения физических явлений».

Руководитель группы: Вообразите, что вы присутствуете на уроке в школе …1600 года:

Сценка (учитель, 3 ученика)

На столе: весы, два воздушных шара, трубка с поршнем, указка.

Учитель: Помолимся, отроки мои (становятся на колени). Начнем урок (садятся на стулья). Четыре стихии известны нам: Земля, Вода, Огонь, Воздух. Какими же свойствами обладает воздух? Имеет ли он вес?

1-й ученик: Великий греческий ученый Аристотель доказал, что воздух веса не имеет (показ кадра из диафильма, или демонстрация опыта).

Учитель: Теперь поговорим о воде. Все знают, что вода тяжелая. Почему же она поднимается за поршнем насоса, приводящим в действие наш городской фонтан? (Показ опыта: за поршнем поднимается вода).

2-й ученик: Вода поднимается потому, что природа не терпит пустоты, боится пустоты. Когда мы тянем вверх поршень, под ним образуется пустота и вода устремляется в эту пустоту.

Учитель: Достойный ответ. Хорошо, отроки мои. Урок окончен.

Руководитель группы: Вы заметили, что движение жидкости за поршнем объясняется тем, что «природа боится пустоты». Но истинная причина этого явления – давление атмосферы.

Сообщение сотрудников лаборатории «История открытия атмосферного давления»: «Опыт Торричелли» (сообщения демонстрируются кадрами из диафильма).

Руководитель группы: Итак, нормальное атмосферное давление 760 мм рт. ст. Это значит, что оно может удержать ртутный столб высотой 0,76 м. Плотность воды в 13,6 раза меньше плотности ртути, следовательно, атмосферное давление может поднять водяной столб в 13,6 раза больше, чем ртутный, т.е. на высоту 10,3 м.

Сообщение сотрудника: 8 мая 1654 года со всех немецких городов собиралась знать, чтобы посмотреть, как в торжественной обстановке бургомистр г. Магденбурга Отто фон Герике продемонстрирует опыт. С пышной свитой прибыл даже император Фердинанд III. Когда выкачали воздух из пространства между сложенными вместе медными полушариями, то оторвать их друг от друга смогли только две упряжки лошадей по четыре в каждой.

Демонстрируется опыт с полушариями.

Руководитель группы: Итак, об атмосферном давлении и его особенностях люди узнали благодаря работам физиков из Италии – Г.Галилея и Э.Торричелли, Германии – Отто Герике, России – М.В.Ломоносова.

Руководитель НИИ: Слово представляется группе экспериментаторов.

Руководитель группы: В нашей лаборатории было поставлено много экспериментов, подтверждающих существование атмосферного давления.

Опыт №1. Стакан, лист, вода.

Опыт №2. Я могу вынуть монету из воды, не замочив руки. Для этого я кладу монету и наливаю воду. Вырезаю из картофеля призму, со вставленными в нее спичками. Ставлю ее на тарелку, зажигаю спички и накрываю призму стаканом. Вся вода собирается под стаканом. Почему? (вопрос к учащимся)

Опыт №3. Фонтан. Откачивают воздух из колбы, опускают конец резиновой трубки, соединенный с колбой, в сосуд с подкрашенной водой. Наблюдается фонтан. Почему? (вопрос к учащимся)

Опыт №4. Яйцо в кефирной бутылке. Лист бумаги сворачивают в гармошку, поджигают и опускают в бутылку. На горлышко кладут сваренное вкрутую и очищенное яйцо. Горение прекращается, и яйцо втягивается в бутылку. Почему? (вопрос к учащимся)

Опыт №5. Подносим воронку к листу бумаги. Втягиваем воздух из воронки в себя, лист бумаги удерживается воронкой и поднимается вместе с ней. Почему? (вопрос к учащимся)

Опыт №6. В банке из-под пасты отверстия в дне, а на крышке -всего одно. Откроем отверстие – вода льется, закроем –нет. Почему? (вопрос к учащимся)

Руководитель НИИ: А как живые организмы приспосабливаются к атмосферному давлению? Об этом отчет сотрудников лаборатории по изучению влияния атмосферного давления на жизнь на земле.

1-ый сотрудник: Как мы дышим? Механизм дыхания заключается в следующем: мышечным усилием мы увеличиваем объем грудной клетки, при этом давление воздуха внутри легких уменьшается, и атмосферное давление вталкивает туда порцию воздуха. При выдыхании происходит обратное явление.

Как мы пьем? Приставив стакан к губам, начинаем тянуть жидкость в себя. Втягивание жидкости вызывает расширение грудной клетки, воздух в легких и полости рта разрежается, и атмосферное давление «загоняет» туда очередную порцию жидкости. Так организм человека приспосабливается к атмосферному давлению и использует его.

2-ой сотрудник: Атмосферное давление сказывается на передвижении по болотистой местности. Под ногой, когда мы ее поднимаем, образуется разреженное пространство и атмосферное давление препятствует вытаскиванию ноги (но это только одна из причин). Если по трясине передвигается лошадь, то твердые копыта ее действуют как поршни. Сложные же копыта свиней и жвачных животных, состоящие из нескольких частей, при вытаскивании ноги сжимаются (вследствие неравенства давлений снизу и сверху) и пропускают воздух в образовавшееся углубление. В этом случае ноги животных свободно вытягиваются из почвы.

Многие живые организмы, например, глисты, спруты, черви-сосальщики, пиявки и т.д. имеют присоски, при помощи которых они могут прилипнуть к любому предмету. Пиявки пользуются присосками для передвижения по дну водоема, осьминоги для схватывания добычи (демонстрируется самодельная таблица).

Происходит это так. Присоски увеличиваются в объеме, внутри них образуется разреженное пространство, и наружное давление воздуха прижимает их к какому-либо предмету.

3-ий сотрудник: Тело человека приспособлено к атмосферному давлению и плохо переносит его понижение. При подъеме на высокие горы (? с 4000 м) многие люди чувствуют себя плохо, появляются приступы «горной болезни», становится трудно дышать, как бы не хватает воздуха, из ушей и носа нередко идет кровь, можно даже потерять сознание.

Так как благодаря атмосферному давлению суставные поверхности плотно прилегают друг к другу, то высоко в горах, где атмосферное давление резко падает, действие суставов расстраивается, руки и ноги плохо «слушаются», легко получаются вывихи.

Для защиты космонавта от влияния пониженного давления, которое существует на тех высотах, где летают современные космические корабли, и недостатка кислорода кабины кораблей делаются герметическими, и в них создаются и поддерживаются нормальное барометрическое давление и влажность, а также обеспечиваются приток свежего воздуха и необходимые температурные условия. Например, в кабине корабля «Восход-2» во время полета давление равнялось 1 атм, а температура была 180С. Прежде, чем выйти в открытый космос, космонавт должен облачиться в специальный скафандр, который полностью должен обезопасить космонавта от воздействия низкого давления, кислородного голодания, смягчить влияние резких температурных колебаний. (Демонстрируются диапозитивы «Корабль «Восход», «Первый выход человека в космос» и т.д.)

4-ый сотрудник: Организм людей, живущих на больших высотах, приспосабливается к пониженному давлению. Например, в Андах Южной Америки, в Тибете и в некоторых других местах встречаются постоянные людские поселения на высотах около 5000 м. Экспедиция англичан на Эверест в 1924 году обнаружила на высоте 5200 м жилье тибетского отшельника. В Тибете на высоте 5000 м существовали копи, где люди добывали золото. Однако человек и большинство животных не живут на больших высотах, т.к. все-таки они плохо переносят низкое давление. Только некоторые птицы могут залетать туда. Так птица кондор водится в Андах на высотах до 7000м, а может подниматься на высоту до 9000м. Во время экспедиции на Эверест в 1924 г за людьми следовали горные галки до высшего пункта подъема 8200м. Гриф и ястреб свободно поднимаются до высоты 6000-7000м. Орел поднимается до высоты 5000м, остальные птицы держатся на высоте не более 4000м.

На магнитной доске: Картина «Горы» с отметкой высот и птиц, вырезанных из бумаги. 8200м – горные галки, 5000м – орел, 5200м – отшельник, 7000-9000м – кондор, 6000-7000м – гриф, ястреб, 4000 – остальные птицы.

Руководитель НИИ: По инициативе сотрудников нашего института был создан музей «Физика вокруг нас». Мы приглашаем посетить этот музей. Слово – директору музея.

Директор музея: На каждом шагу нас окружают множество вещей и приспособлений, которыми мы пользуемся, но очень редко задумываемся о том, какие физические явления положены в основу их действия. Наш музей помогает осознать это. Он состоит из двух разделов: «Физика в медицине», «Физика в быту». Слово предоставляется экскурсоводам раздела

«Атмосферное давление в медицине». (Экспонаты выставлены заранее, с описанием устройства и принципа действия)

  1. Как действует медицинский шприц?
  2. Как действуют медицинские банки?
  3. Как действует пипетка, клизма?
  4. Как действует ливер?

(по демонстрации принципа действия пипетки, шприца и ливера – фронтальный эксперимент, действие медицинской банки демонстрирует экскурсовод)

Директор музея: Слово предоставляется экскурсоводам раздела «Физика в быту»

(Выставлены экспонаты).

  1. Как действует мыльница на присосках?
  2. Принцип действия вантуза.
  3. Почему с помощью пластмассовых крышек можно закрыть герметично банку?
  4. Автопоилка (самодельный прибор демонстрируется учащимся).
  5. Пылесос.

Руководитель НИИ: Для чего же нужно наблюдать за изменением атмосферного давления? Об этом следующее сообщение.

Сотрудник 3 группы: Атмосферное давление о многом может поведать. Прежде всего, оно помогает предсказывать погоду. А ее знание необходимо людям разных профессий - летчикам, агрономам, радистам, полярникам, медикам, ученым. Если атмосферное давление повышается, то погода будет хорошей: холодной – зимой, жаркой – летом; если резко падает, то можно ожидать появления облачности, насыщения воздуха влагой. Понижение давления летом предвещает похолодание, зимой – потепление. Объяснить это можно примерно так.

Атмосферное давление увеличивается, если будут происходить перемещения масс воздуха вниз (нисходящие потоки). Опускается с больших высот сухой воздух, поэтому погода будет хорошей, без осадков. Понижается же атмосферное давление при восходящих потоках воздуха. Вверх поднимается воздух, обильно насыщенный водяными парами. Вверху он охлаждается, что приводит к появлению облачности, выпадению осадков – погода при этом ухудшается. Резкие изменения атмосферного давления могут привести в медленное и плавное колебательное движение поверхность воды в бухте или в большом заливе и даже целого района моря; иногда они способны вызвать шторм и в океане.

Библиотекарь делает обзор книг и статей по данному вопросу.

Руководитель НИИ: Итак, можно подвести итог нашей конференции. Из сообщений следует, что достигнуты определенные успехи в изучении данного вопроса. Теперь мы переходим к следующему этапу наших исследований: «Способы определения атмосферного давления».

Исследование фона низких и умеренных уровней геомагнитной активности

Эффекты небольших колебаний атмосферного давления (APF) в двух диапазонах периодов, которые в основном связаны с дальним инфразвуком (3–120 с) и внутренними гравитационными волнами (120–120 с). 1200 с) на поведение человека, связанное с возникновением травм, с интервалом в один год. Особый интерес вызывает анализ комбинированных эффектов APFs и геомагнитной активности (GMA), относимых к низким и умеренным уровням.Связь между ежедневным количеством аварийных транспортных событий из-за спортивных травм (EEI) и среднесуточными интегральными амплитудами APF в двух диапазонах (DHAI и DHAG, соответственно) вместе с планетарным геомагнитным индексом Ap анализируется с использованием регрессионных моделей на основе по категоризации. Как показано, высокий уровень DHAI является довольно сильным метеоротропным фактором, имеющим отношение к увеличению частоты спортивных травм. Высокий DHAG имеет противоположный смысл на фоне низкого DHAI, способствуя снижению числа EEI.Рассмотрение комбинированных эффектов APF и GMA показывает, что отрицательные эффекты высокого DHAI более выражены в сочетании с низким уровнем Ap. Результаты обсуждаются с точки зрения необходимости дальнейших медико-метеорологических исследований с использованием баз данных наиболее нарушенных геофизических условий.

1. Введение

Многочисленные исследования в области медицинской метеорологии показывают, что резкие суточные колебания атмосферного давления (AP) являются важным метеоротропным фактором, оказывающим неблагоприятное воздействие на здоровье и различные виды человеческой деятельности.Однако другим биоэффективным физическим характеристикам АП уделяется недостаточное внимание.

Известно, что различные атмосферные явления заставляют давление колебаться в очень широком диапазоне периодов. Особый интерес представляют метеоротропные особенности колебаний атмосферного давления (ФДД) в инфразвуковом диапазоне частот (0,003 Гц < f <1 Гц), связанные с естественными шумами в атмосфере [1–3]. Самым мощным источником НПФ в штормовую погоду являются хаотические турбулентные потоки воздуха, вызванные сильным ветром [4, 5].Помимо акустических волн, создаваемых сжимаемостью воздуха, внутренние гравитационные волны (ВГВ), генерируемые вертикальной стратификацией плотности, вносят значительный вклад в атмосферный шум. Их периоды у поверхности Земли находятся в пределах от минуты до нескольких часов [2, 4, 6]. Ниже частоты 0,003 Гц атмосферные волны преобразуются в почти чистый ВГВ. Считается, что ВГВ с периодами от 1 до 40 минут имеют отношение к реакциям человека [7]. Различное количество источников генерирует ВГВ на более низких уровнях атмосферы, включая конвективную и фронтальную активность, сдвиг ветра и топографию.Суровые погодные условия, такие как фронтальная активность, муссоны, грозы и ураганы, а также более интенсивные погодные явления (тайфуны, торнадо, циклоны и т. Д.) Сопровождаются генерацией акустических и акустико-гравитационных волн.

Важной особенностью APF является то, что они проникают в здания [3, 7] и, следовательно, могут быть причиной симптомов погодной чувствительности не только на открытом воздухе, но и в помещении. Когда-то Мезерницкий [8] подчеркивал, что быстрые «микропульсации» атмосферного давления способны самым худшим образом воздействовать на человеческий организм.Неблагоприятное воздействие инфразвуковых волн, вызванных сильной штормовой активностью, на отдельные виды человеческого поведения, в частности рост числа автомобильных аварий, сообщили Грин и Данн [1].

Также предполагалось, что повышенный уровень тревожности у людей с психическими расстройствами увеличивает количество самоубийств, а более частые случаи сердечной аритмии в дни с сильным ветром, вероятно, по крайней мере частично, связаны с некоторой биологической реакцией на ветер. -генерированные быстрые возмущения атмосферного давления [2, 9, 10].Влияние горных ветров на умственную деятельность человека, характеризуемую такими параметрами, как время реакции и / или продолжительность активного внимания, а также косвенные признаки, такие как поведение, приводящее к дорожно-транспортным происшествиям, рассматривалось в ряде исследований [11–13]. ]. Ли и Гарравей [14] обнаружили значительное влияние силы ветра на риск спортивных травм.

Наше предыдущее исследование выявило метеоротропные эффекты высокого APF в дальнем инфразвуковом диапазоне у людей с заболеваниями системы кровообращения [3].Целью этого исследования является изучение того, может ли высокий APF в дальнем инфразвуке и в диапазоне периодов IGW влиять на поведение человека, связанное с возникновением травм. Выбрана спортивная деятельность, так как это область с высоким риском травм из-за чрезвычайного внутреннего напряжения, превышающего пределы человеческих возможностей. Таким образом, возможные отношения APF в двух диапазонах периодов (3–120 с и 120–1200 с) с ежедневным количеством аварийных транспортных событий из-за спортивных травм (EEI) анализируются с учетом смешивающего воздействия основных метеорологические параметры.Кроме того, проверена возможная связь эффектов АПП со скоростью ветра. Особый интерес вызывает анализ комбинированных эффектов APF и геомагнитной активности (GMA), поскольку появляется все больше свидетельств, указывающих на биологические эффекты геомагнитных условий.

2. Материалы и методы
2.1. Данные о НПФ и соответствующих природных физических переменных

Исследование проводилось в г. Киев (Украина). Непрерывные измерения атмосферного давления каждые 0.5 с стандартным высокочувствительным (1 Па) микробарометром (Атмосфера-1, Производственный научно-технический кооператив «Добрый шлях») на открытом воздухе в тот же годичный период (с 1 июля 2005 г. по 30 июня 2006 г.), что и в нашем предыдущем исследование [3], представляют собой базу данных для анализа. Спектральные параметры APF и среднечасовая интегральная амплитуда (HA) в двух диапазонах периодов (HAI: 3–120 с и HAG: 120–1200 с) рассчитывались с помощью специальной компьютерной программы, разработанной нами с использованием программного обеспечения Matlab. Согласно известным определениям [4, 6, 9], периоды APF связаны, в первую очередь, с дальним инфразвуком в первом диапазоне (далее I-диапазон) и с IGW во втором диапазоне (затем G-диапазоне).

Трехчасовые метеорологические данные о температуре, относительной влажности, скорости ветра и атмосферном давлении были получены от Киевской геофизической обсерватории. Данные о планетарной геомагнитной активности (Ap-индекс) доступны в Интернете (World Data Center for Geomagnetism, Kyoto).

2.2. База данных по спортивному травматизму, ее обработке и статистическому анализу

База данных по суточному количеству EEI по правилам кодирования ICD-10 получена от Киевской станции экстренной помощи и медицины катастроф.База данных включает только общее количество EEI, связанных с профессиональным и любительским спортом, независимо от вида спортивной деятельности или степени тяжести травм.

При предварительной обработке годовой базы данных EEI все праздничные дни были исключены из данных. Поскольку данные об EEI и атмосфере за несколько дней были недоступны, всего для анализа было использовано 345 дней, когда имело место 1533 EEI. Число EEI оказалось больше по субботам, чем в другие дни недели, хотя значительная разница для EEI была выявлена ​​только между субботой и средой (<0.05). Эффект дня недели контролировался фиктивными переменными.

Число EEI летом было значительно меньше, чем для других сезонов года (<0,00001), для которых числа EEI сопоставимы. Уменьшение числа EEI летом, по-видимому, связано с особенностями социального расписания (т. Е. С сезоном отпусков, когда занятия любительским спортом и школьными видами спорта сведены к минимуму). Число последовательных дней в течение года (ND) было включено в модель в качестве потенциальной смешивающей переменной для контроля временного тренда годовой модели EEI.Введенная переменная ND позволяет учитывать не только эффекты сезонных изменений естественных физических условий среды, но и особенности социального фона (например, обязательные расписания, характерные для занятий спортом, летнего отдыха и т. Д.).

Число EEI было связано со средним дневным значением HAI (DHAI) и HAG (DHAG). Поскольку APFs причинно связаны с турбулентностью, индуцированной ветром, был проведен дополнительный анализ возможной связи эффектов DHA со скоростью ветра (WV).Возможная связь между EEI и геомагнитной активностью (GMA), а также комбинированные эффекты APF и GMA были изучены с использованием суточного планетарного геомагнитного Ap-индекса [15]. Этот параметр широко используется в биомедицинских исследованиях. Согласно предыдущим исследованиям, Ap-индекс является эффективным параметром психофизиологических и вегетативных реакций человека [16–18]. С другой стороны, индекс Ap считается подходящим критерием для определения степени GMA в средних широтах, описывая спокойный (0

Среднесуточные значения температуры, относительной влажности и атмосферного давления рассматривались как потенциально искажающие метеорологические переменные.

Полиномиальное приближение использовалось для визуальной оценки функциональной формы взаимосвязи между EEI и независимой переменной. Модели регрессии, основанные на категоризации [3, 20], были применены для изучения отношений EEI с независимыми переменными.Преимущество такого подхода перед параметрической регрессией заключается в возможности выявить пороговые эффекты, в то время как строгое предположение о взаимосвязях не требуется. Сначала значения независимых переменных были разделены на квартили. Если достоверно разные значения EEI выявлялись только между двумя группами квартилей, то значения независимых переменных разделялись только на две категории. Из-за восприимчивости категориальных методов к изменению границ категорий количество дней для этих двух категорий было определено как n1 и n2 соответственно, как только проверенная граница между ними выявила наиболее значительную разницу для номер EEI.Непараметрические процедуры сглаживания (метод Лесса) использовались для устранения (пошаговым образом) искажающих паттернов переменных в данных EEI.

Все независимые переменные, а также номер EEI обычно не распределяются. Поэтому применялись непараметрические оценки (критерий Манна-Уитни U и критерий ранговой корреляции Шермана). Статистический анализ выполнялся с помощью Matlab 6.6 (Curve Fitting Toolbox), Statistica 6 и MS Excell.

3. Результаты
3.1. Естественные физические характеристики

Описательная статистика переменных DHA, WV и Ap (таблица 1) указывает на умеренный уровень атмосферной активности в течение анализируемого годичного интервала. Этот интервал также соответствует низкой солнечной активности, что приводит к более низким уровням GMA, измеряемым значением Ap.


95% ДИ Максимум Минимум

DHAI (Па) 2.65–3,06 11,07 0,70
DHAG (Па) 2,27–2,50 10,34 0,88
WV (м / с) 2,15–2,37 5,50 0,00
Ap 8,74–11,23 101,87 0,00

Согласно расчетам, корреляция между годовыми профилями DHAI и значениями DHAG высока (𝑟 = 0.7, 𝑃 <0,000001). Существуют также значительные сезонные различия в уровнях как DHAI, так и DHAG, поскольку они значительно выше зимой и весной по сравнению с летом и осенью (<0,0009 и <0,05 для DHAI и DHAG, соответственно). Между тем, значения DHAI и DHAG для лета и осени сопоставимы (то же самое верно для зимы и весны).

Годовая динамика DHAI и DHAG выявила выраженную корреляцию с WV (<0,00001), которая была выше для DHAI (𝑟 = 0.72), чем для DHAG (= 0,49). Это связано с более выраженными причинно-следственными связями между WV и APF в I-диапазоне их периодов, чем в G-диапазоне. Однако соотношение DHA и Ap довольно слабое (= -0,16, 𝑃 = 0,003 и 𝑟 = -0,14, 𝑃 = 0,008 для DHAI и DHAG, соответственно).

3.2. Связь между EEI и естественными физическими переменными

Полиномиальный график (рисунок 1 (a)) показывает нелинейное увеличение числа EEI по всем дням исследуемого интервала, если они отсортированы по значениям DHAI в возрастающем порядке (см. Также график значений DHAI, показанных аналогичным образом на (Рисунок 1 (b)).Число EEI оказалось значительно больше в четвертом квартиле DHAI (с наивысшими значениями DHAI) по сравнению с тремя другими квартилями (равно 0,0002, 0,008 и 0,02 для первого, второго и третьего квартилей соответственно). Сами цифры EEI для этих трех квартилей сопоставимы (> 0,13). Пороговый эффект DHAI считался реалистичным, поскольку значительная разница была обнаружена только на границе между двумя группами квартилей: четвертой и тремя другими.Таким образом, все дни были разделены на две категории, которые определялись как низкий уровень DHAI и высокий уровень DHAI (таблица 2).

0,032

(a)
Параметр Низкий DHAI CI ( n 1 = 254) Высокий DHAI CI ( n 2 = 91) P Значение

DHAI (Па) 1,81–2,00 5,15–5,85
EEI / 0 3.83–4,48 4,81–5,95 0,0002
EEI / 4 4,08–4,57 4,42–5,32 0,028
EEI / 4G 4,10–4,57 4,42–5,28

(b)
Параметр Low DHAG CI ( n 1 = 214) High DHAG CI ( n 2 = 131) P Значение

DHAG (Па) 1.73–1,82 3,18–3,58
EEI / I 4,36–5,01 3,70–4,53 0,039
EEI / 4I 4,37–4,89 3,86–4,54 0,032

P - значимость разницы в числе EEI между двумя категориями (низкой и высокой) значений DHAI и DHAG.

После ступенчатой ​​корректировки четырех потенциальных смешивающих переменных (ND, температура, относительная влажность и атмосферное давление), число EEI оставалось значительно выше в дни с высоким уровнем DHAI по сравнению с днями с низким DHAI- категория (Таблица 2), указывающая на независимый вклад высокого DHAI в увеличение числа EEI.Однако величина эффекта (определяемая как процент относительного увеличения EEI при сравнении этих двух категорий) высокого DHAI уменьшилась более чем в два раза из-за сопутствующих эффектов этих четырех переменных. Фактически, размер эффекта составляет 29,6% (95% ДИ: от 25,6 до 32,8) и 12,7% (от 8,3 до 16,4) для необработанных и скорректированных данных соответственно.

DHAG не обнаружил влияния на взаимосвязь между EEI и DHAI. Фактически, высокий размер эффекта DHAI после дополнительной корректировки для DHAG остался более или менее таким же, с 11.7% (от 7,8 до 15,5).

При применении того же анализа к переменной DHAG не было обнаружено значимой связи между EEI и DHAG для необработанных данных и данных, скорректированных для четырех переменных. Однако связь очевидна после корректировки либо для DHAI, либо для четырех переменных и DHAI. Соответствующие графики для числа EEI, скорректированного для DHAI или для четырех переменных и DHAI (как полиномиальная функция), и значений DHAG, полученных аналогичным образом (как в случае для DHAI, рисунки 1 (a) и 1 (b)) представлены на рисунках 2 (а) и 2 (б) соответственно.Число EEI значительно меньше в дни с высоким DHAG, чем в дни с низким DHAG (Таблица 2). Процентное уменьшение числа EEI после корректировки для четырех переменных и DHAI составляет -9,3% (от -7,2 до -11,7).

Возможное искажающее влияние высокого уровня DHAI на соотношение EEI и DHAG было доказано повторными расчетами после удаления всех дней с высоким DHAI из данных. Значительное снижение числа EEI (<0,034) в дни с высоким DHAG (CI: 2,94–3,85 Па, n 2 = 45) по сравнению с днями с низким DHAG (CI: 1.73–1,84 Па, n 1 = 209) было подтверждено еще до внесения поправки на DHAI. Величина эффекта высокого DHAG после корректировки для четырех переменных и DHAI составляет -15,7% (от -9,7 до -22,7). Похоже, что высокий уровень DHAG благоприятен для уменьшения числа EEI в дни с низким DHAI (не в дни, когда отрицательные эффекты DHAI сильны и преобладают).

В дни с высоким DHAI значения WV также были очень высокими (CI: 3,02–3,38 м / с, n 2 = 91) при сравнении с этими (CI: 1.83–2,04 м / с, n 1 = 254, 𝑃 <0,000001) в дни с низким DHAI. Следовательно, повышенное число EEI может быть связано как с высоким WV, так и с высоким DHAI. Фактически, это увеличение оказывается незначительным (> 0,13) после поправки на WV, что указывает на связь между WV и высокими эффектами DHAI. Эти результаты соответствуют высокой корреляции между этими двумя атмосферными переменными из-за их причинно-следственных связей, упомянутых выше.

Существенная, хотя и менее выраженная корреляция между DHAG и WV также упоминалась выше.Однако эффект высокого DHAG (при корректировке на высокий DHAI) оказывается независимым от WV, поскольку он остается значительным (<0,01) после корректировки на WV.

Тот же анализ, что и для DHA, был применен к переменной Ap, и он показал, что связь между EEI и Ap также является нелинейной, что подразумевает пороговый эффект более высоких значений Ap. Выявлена ​​достоверная разница в количестве EEI между двумя категориями значений Ap. Первая категория (CI: 5.00–5.65, n 1 = 253) соответствует двум самым низким степеням GMA (тихий и неурегулированный), при этом все значения Ap меньше 12. Следовательно, эта категория определяется как низкая Ap. Такие значения преобладают на примерно 3/4 анализируемого интервала. Более высокие значения Ap во второй категории (CI: 19,40–26,25, n 2 = 92) соответствуют в основном третьей степени GMA (активным геомагнитным условиям), которые не превышают 30. Поскольку это значение принято считать умеренным. активности [15], эта категория фактически относится к умеренной Ар.Тем не менее, некоторые более высокие значения (упомянутые выше), включая две наибольшие магнитуды (101 и 102), немного превышающие степень сильных штормовых условий, относятся к этой категории. Эффект умеренного Ap на число EEI оказывается противоположным эффекту высокого DHAI. С другой стороны, это похоже на эффект высокого DHAG. Для необработанных данных число EEI значительно снижалось (ДИ: 3,34–4,43, = 0,013) в дни с умеренным Ар по сравнению с днями (ДИ: 4,36–5,03) в дни с низким Ар, с величиной эффекта умеренного Ар. быть −17.4% (от -11,9 до -23,4). Это уменьшение может быть связано с сопутствующими эффектами четырех потенциальных смешивающих переменных, поскольку оно было более выражено для исходных данных, чем после корректировки для этих четырех переменных (𝑃 = 0,037, размер эффекта: -10,0% (от -6,4 до -13,9) ).

Что касается возможных комбинированных эффектов переменных DHA и Ap, высокие уровни DHAI (= 91) и высокие уровни DHAG (= 131) чаще наблюдались в сочетании с низкими значениями Ap (= 76 и 𝑛 = 102, соответственно). Между тем, умеренные значения Ap (= 92) в основном сопровождались низкими DHAI и DHAG (= 77 и 𝑛 = 63, соответственно.). Слабая обратная корреляция между Ap и DHAG, а также между Ap и DHAI упоминалась выше.

Согласно этим комбинациям, увеличение числа EEI, выявленное в дни с высоким DHAI, может быть связано с комбинированными эффектами высокого DHAI и низкого Ap. Точно так же комбинированные эффекты умеренного Ap и низкого DHAI могут быть ответственны за снижение числа EEI, наблюдаемое в дни с умеренным Ap. Фактически, эти комбинированные эффекты подтверждаются тем фактом, что увеличение числа EEI в дни с высоким DHAI после дополнительной корректировки для Ap, а также уменьшение числа EEI в дни с умеренным Ap после дополнительной корректировки для DHAI становится меньше. значительный (𝑃 = 0.047 и 𝑃 = 0,045 соответственно). Более значительное увеличение числа EEI показано в дни с одновременно высоким DHAI и низким Ap, особенно по сравнению с комбинацией умеренного Ap и низкого DHAI (= 78, <0,005). В такие дни процентное увеличение составляет 20,2% (с 20,0 до 20,9) после корректировки четырех переменных и DHAG.

Между тем, высокий DHAG и умеренный Ap, которые способствовали снижению числа EEI, регистрировались в основном в отдельные дни. Следовательно, это снижение оказывается не менее значительным в дни с умеренным Ар после дополнительной корректировки на DHAG (<0.026), а также в дни с высоким уровнем DHAG после дополнительной корректировки для Ap (при контроле высоких эффектов DHAI <0,012), что указывает на независимость друг от друга эффектов этих двух переменных.

4. Обсуждение

Результаты этого исследования предоставляют новые доказательства метеротропных эффектов высоких APF в далеком диапазоне частот инфразвука, а именно их значимость с точки зрения повышенного риска спортивных травм. Более того, новая информация о чувствительности человека к APF с периодами внутренних гравитационных волн (G-диапазон) получена с использованием базы данных по спортивным травмам.

Согласно нашему анализу, разумно разделить все дни изучаемого годичного интервала на две категории с низким и высоким DHAI, причем их подинтервалы встречаемости составляют примерно 3/4 и 1/4 всех рассматриваемых дней, соответственно. Увеличение числа EEI было зарегистрировано для высокого уровня DHAI. Однако, несмотря на довольно широкий диапазон низких значений DHAI, число EEI остается низким без значительных изменений, что указывает на адекватную адаптацию людей к таким низким уровням APF в I-диапазоне, как к обычному и обычному атмосферному шуму.Между тем, высокий APF в I-диапазоне является довольно сильным атмосферным фактором, приводящим к дополнительной нагрузке на механизмы адаптации человека. Как следствие, вероятен сбой адекватной поведенческой реакции во время занятий спортом, что приводит, например, к увеличению числа EEI. Нелинейная связь между EEI и DHAI, проявляющаяся пороговым эффектом для высокого DHAI, очевидна. Аналогичная связь была обнаружена между DHAI и событиями аварийного транспорта, кодируемыми как заболевания системы кровообращения, в предыдущем исследовании [3].Следовательно, высокий уровень DHAI, по-видимому, является своего рода предиктором увеличения числа чрезвычайных ситуаций из-за травм, а также заболеваний системы кровообращения.

Отношения EEI и DHAG оказались противоположными отношениям EEI и DHAI. Такая особенность эффектов для двух частотных диапазонов, вероятно, связана с частотно-зависимой чувствительностью человека, в результате чего возникает особый отклик. В соответствии с этим, APF с большими периодами, как в G-диапазоне, является скорее более слабым физическим фактором, чем APF в I-диапазоне с той же амплитудой.Похоже, что более высокий уровень DHAG оказывает активирующее и мобилизирующее действие, ведущее к более успешным спортивным результатам, и, как следствие, имеет место снижение числа EEI. Однако высокий положительный эффект DHAG не может происходить в условиях высокого DHAI, когда механизмы адаптации уже перенапрягаются этим дополнительным физическим фактором окружающей среды. Как выяснилось, сильный эффект DHAI преобладает и даже искажает соотношение EEI и DHAG. Это причина того, что высокий эффект DHAG определяется только в дни с низким DHAI или после корректировки переменной DHAI.

Интересны также возможные ассоциации влияния APF на число EEI с WV, поскольку сильная ветровая турбулентность является основным источником APF. Механизмы влияния сильного ветра на здоровье и поведение человека неизвестны. Некоторые авторы считают, что неблагоприятные последствия сильного ветра для здоровья человека связаны с негативным воздействием сопутствующих факторов окружающей среды, таких как температура окружающей среды, атмосферное давление, концентрация положительных ионов и т. Д. [21]. Наш анализ дает очевидную связь между высокими эффектами DHAI и WV, включая очевидное соответствие высокого DHAI и высокого WV, что подтверждает предположение о том, что высокие APF являются общим физическим агентом, провоцирующим биологический ответ на эти два атмосферных фактора.

Что касается реакции человека, то другие естественные физические переменные окружающей среды (например, вариации магнитного, электрического и гравитационного полей) могут способствовать комбинированному воздействию. А именно, переменная GMA, связанная с параметрами здоровья и поведения человека, изучается недавно [17, 19, 22]. Согласно их заключениям, адаптация здоровых людей к нормальным умеренным условиям GMA очевидна, хотя чрезвычайно высокие или чрезвычайно низкие уровни GMA вызывают неблагоприятные последствия для людей. Однако комбинированные эффекты GMA и APF, которые представляют собой изменчивый фон окружающей среды как на открытом воздухе, так и в помещении, ранее не рассматривались.

Изученный интервал соответствует низкой солнечной активности, и, как и следовало ожидать, GMA не выражена. Фактически преобладают в основном дни, соответствующие двум нижним градациям значений Ар. Между тем, категория умеренных значений Ap в основном соответствует третьей градации GMA, обозначенной как активное геомагнитное состояние (16

Согласно ряду исследований, только чрезвычайно высокие GMA, такие как условия сильной магнитной бури, представляют собой реальный риск неблагоприятных психофизиологических и вегетативных реакций здоровых людей.Однако в этом исследовании отсутствовали данные о высоких уровнях GMA. Помня о подавляющем воздействии сильных магнитных бурь [22], можно только предполагать, что одновременное влияние высоких APF и сильных магнитных бурь может вызвать неблагоприятные последствия для здоровья и поведения человека. Следовательно, необходимы дальнейшие исследования с использованием данных в интервалах высокой солнечной активности, а также данных, собранных в высокоширотных регионах, где условия GMA наиболее нарушены.

Считается, что естественный АПФ может воздействовать на человеческий организм через ухо [1].Некоторые авторы предположили, что особая область (а именно pars flaccida) в барабанной перепонке, содержащая эластиновые волокна, на самом деле является сенсорным механизмом колебаний давления в среднем ухе [23, 24]. В пользу этой точки зрения, экспериментальные исследования на животных продемонстрировали механические реакции pars flaccida в ответ на очень небольшие изменения давления в среднем ухе, а также на небольшие колебания давления в далеком инфразвуковом диапазоне [25, 26].

Мы предполагаем, что АПФ также может влиять на внутреннее ухо.Передача давления из наружного слухового прохода во внутреннее ухо хорошо изучена в отоларингологии. В частности, установлено, что существует линейная зависимость между амплитудами периодических изменений давления во внутреннем ухе и наружном слуховом проходе как минимум в пределах +/- 200 мм вод. Ст. ( 2000 Па) [27]. Некоторые авторы считают, что существует путь, по которому изменения давления передаются от среднего уха к внутреннему уху и влияют на активность отолитовых рецепторов.Эта активность, следовательно, влияет на скорость возбуждения вестибулярных афферентных волокон и нейронов вестибулярного ядра [28].

Также показано, что вестибулярная активность зависит от скорости изменения давления окружающей среды в среднем ухе. Он больше при более высоких скоростях изменения давления [29]. Возможно, выявленные в настоящем исследовании различные эффекты высоких АПФ в двух частотных диапазонах в той или иной степени связаны с этой особенностью вестибулярного ответа.

Вестибулярные реакции на APF были предложены в предыдущих экспериментальных исследованиях с использованием реплицированных колебаний атмосферного давления в инфразвуковом диапазоне частот.Компанец [30] задокументировал вестибуло-вегетативные расстройства и статокинетическую нестабильность в популяции авиаторов после часового воздействия колебаний давления в барометрической камере. В соответствии с этим в следующем исследовании сообщалось о повышении частоты сердечных сокращений в группе здоровых добровольцев после 15–30 минут воздействия имитируемых квазихаотических колебаний атмосферного давления [2]. Можно также предположить, что ухудшение параметров внимания при экспозиции колебаний давления, выявленное в обоих этих исследованиях, связано с влиянием восходящих вестибулярных волокон на ретикулярные активирующие системы ствола мозга и кору.

Высокие APF при неблагоприятных погодных условиях обычно сохраняются в течение многих часов и даже нескольких дней. Такое долгосрочное влияние высокого APF на вестибулярную систему может привести к вегетативным и двигательным расстройствам и способствовать неудачным спортивным результатам, что может привести к травмам.

В заключение, настоящее исследование предоставляет доказательства того, что APF в обоих частотных диапазонах является малоизвестным фактором, влияющим на реакцию человека на погодные условия. Похоже, что высокий уровень DHAI является сильным метеоротропным фактором, связанным с повышенным числом EEI, тогда как высокий уровень DHAG является адекватным для адаптации человека.Мы предполагаем, что противоположный смысл взаимосвязи DHAI и DHAG с числом EEI, выявленный в исследовании, по крайней мере частично, является результатом зависимости пороговой чувствительности человека и адаптационной способности от частотных диапазонов APF.

Полученные результаты подчеркивают важность более точного и детального анализа одновременного и комплексного влияния метеорологических и геофизических переменных, таких как APF в обоих диапазонах периодов и GMA. В частности, комбинированные эффекты DHAI и DHAG изменяют результирующий результат.Фактически, высокие неблагоприятные эффекты DHAI оказывают искажающее влияние на отношения между EEI и DHAG. Между тем, низкий GMA усугубляет неблагоприятные эффекты высокого DHAI, способствуя большему увеличению числа EEI. Согласно нашему анализу, существует значительная взаимосвязь между сильным ветром и высокими эффектами DHAI, чего нельзя сказать о сильных эффектах DHAG.

Это только поисковое исследование, ограниченное однолетним периодом с низкими уровнями GMA и географической зоной (Киевская область) с умеренными атмосферными условиями, где преобладает тихая или слегка ветреная погода.Следующим шагом является расширение анализа на более длительный период, включая временные интервалы с условиями сильной геомагнитной бури и сильными атмосферными возмущениями, а также другие географические районы для получения данных о высоких уровнях APF и штормовых уровнях GMA.

Благодарности

Это исследование было поддержано Программой НАТО «Безопасность через науку», грантом на сотрудничество № 98376, средствами Университета Антверпена (BOF-NOI) и Украинско-словацким совместным исследовательским проектом № 7-0810.Авторы выражают благодарность А. В. Вершигору и В. Т. Ерыгиной (Киевская станция экстренных служб и медицины катастроф) за предоставление данных о происшествиях на транспорте.

Атмосфера | Науки о Земле

Атмосфера Земли представляет собой тонкий слой газов и крошечных частиц, вместе называемых воздухом. Мы больше всего осознаем воздух, когда он движется и создает ветер. Все живые существа нуждаются в некоторых газах в воздухе для жизнеобеспечения. Без атмосферы Земля, вероятно, была бы просто еще одной безжизненной скалой.

Атмосфера Земли, наряду с обилием жидкой воды на поверхности Земли, является ключом к уникальному месту нашей планеты в Солнечной системе. Многое из того, что делает Землю исключительной, зависит от атмосферы. Давайте рассмотрим некоторые из причин, по которым нам повезло с атмосферой.

НЕОБХОДИМО ДЛЯ ЖИЗНИ НА ЗЕМЛЕ
Без атмосферы Земля была бы больше похожа на Луну. Атмосферные газы, особенно диоксид углерода (CO 2 ) и кислород (O 2 ), чрезвычайно важны для живых организмов.Как атмосфера делает жизнь возможной? Как жизнь меняет атмосферу?

В процессе фотосинтеза растений используют CO 2 и создают O 2 . Фотосинтез отвечает за почти весь кислород, который в настоящее время содержится в атмосфере. Создавая кислород и пищу, растения создали среду, благоприятную для животных. При дыхании животные используют кислород для преобразования сахара в пищевую энергию, которую они могут использовать. Растения также дышат и потребляют некоторые из производимых ими сахаров.


ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ ВОДНОГО ЦИКЛА
В рамках гидрологического цикла, который был подробно описан в главе «Пресная вода на Земле», вода проводит много времени в атмосфере, в основном в виде водяного пара. Все погодных условий происходят в атмосфере, практически все это происходит в нижних слоях атмосферы. . Погода описывает состояние атмосферы в определенное время и в определенном месте и может включать температуру, ветер и осадки. Погода - это изменение, которое мы испытываем изо дня в день.Климат - это долгосрочная средняя погода в определенном месте. Хотя погода в определенный зимний день в Тусоне, штат Аризона, может включать снег, климат Тусона, как правило, теплый и сухой.

ОЗОНОВЫЙ СЛОЙ ОБЕСПЕЧИВАЕТ ЖИЗНЬ
Озон представляет собой молекулу, состоящую из трех атомов кислорода (O 3 ). Озон в верхних слоях атмосферы поглощает высокоэнергетическое ультрафиолетовое (УФ) излучение , исходящее от Солнца. Это защищает живые существа на поверхности Земли от наиболее вредных лучей Солнца.Без озона для защиты на Земле могли бы жить только простейшие формы жизни.МОДЕРИРУЕТ ТЕМПЕРАТУРУ ЗЕМЛИ
Наряду с океанами, атмосфера поддерживает температуру Земли в приемлемом диапазоне. Парниковые газы улавливают тепло в атмосфере, помогая снизить глобальные температуры. Без атмосферы, содержащей парниковые газы, температура на Земле была бы низкой ночью и палящей днем. Важные парниковые газы включают двуокись углерода, метан, водяной пар и озон.


Атмосферные газы

СОСТАВ АТМОСФЕРЫ
Азот и кислород вместе составляют 99 процентов атмосферы планеты. Остальные газы - второстепенные, но иногда очень важные компоненты. Влажность - это количество водяного пара в воздухе. Влажность варьируется от места к месту и от сезона к сезону. Этот факт очевиден, если вы сравните летний день в Атланте, штат Джорджия, с высокой влажностью, с зимним днем ​​в Фениксе, штат Аризона, где влажность низкая.Когда воздух очень влажный, он кажется тяжелым или липким. Сухой воздух обычно кажется более комфортным. Где на земном шаре содержание водяного пара в атмосфере выше, а где ниже и почему? Более высокая влажность наблюдается в экваториальных регионах, потому что температура воздуха выше, а теплый воздух может содержать больше влаги, чем более холодный. Конечно, в полярных регионах влажность ниже, потому что температура воздуха ниже.

Часть того, что находится в атмосфере, не является газом. Частицы пыли, почвы, фекалий, металлов, соли, дыма, золы и других твердых веществ составляют небольшой процент атмосферы.Частицы служат отправными точками (или ядрами) для конденсации водяного пара и образования капель дождя. Некоторые частицы являются загрязнителями, которые обсуждаются в главе «Действия человека и атмосфера».


АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ И ПЛОТНОСТЬ
Атмосфера имеет разные свойства на разных высотах над уровнем моря или . Плотность воздуха (количество молекул в данном объеме) уменьшается с увеличением высоты. Вот почему люди, которые поднимаются на высокие горы, такие как Mt.Эверест, нужно разбить лагерь на разных высотах, чтобы их тела могли привыкнуть к пониженному воздуху. Почему плотность воздуха уменьшается с высотой? Гравитация притягивает молекулы газа к центру Земли. Тяготение сильнее ближе к центру на уровне моря. Воздух плотнее на уровне моря, где гравитационное притяжение больше. Газы на уровне моря также сжимаются под действием веса атмосферы над ними. Сила давления воздуха на единицу площади известна как его атмосферное давление .Причина, по которой мы не раздавлены этим весом, заключается в том, что молекулы внутри нашего тела выталкиваются наружу, чтобы компенсировать это. Атмосферное давление ощущается со всех сторон, а не только сверху.

На больших высотах атмосферное давление ниже и воздух менее плотный, чем на больших высотах. Если ваши уши когда-либо «хлопали», значит, вы испытали изменение давления воздуха. Молекулы газа находятся внутри и снаружи ваших ушей. Когда вы быстро меняете высоту, например, когда самолет снижается, ваше внутреннее ухо сохраняет плотность молекул на исходной высоте.В конце концов молекулы воздуха внутри вашего уха внезапно проходят через небольшую трубку в ухе, чтобы уравновесить давление. Этот внезапный порыв воздуха ощущается как ощущение хлопка.

Хотя плотность атмосферы меняется с высотой, состав остается неизменным с высотой, за одним исключением. В озоновом слое на высоте от 20 до 40 км над поверхностью концентрация молекул озона выше, чем в других частях атмосферы.


Слои атмосферы

Атмосфера слоистая, что соответствует тому, как температура атмосферы изменяется с высотой.Понимая, как температура изменяется с высотой, мы можем многое узнать о том, как устроена атмосфера. В то время как погода имеет место в более низких слоях атмосферы, интересные вещи, такие как красивое полярное сияние, происходят в более высоких слоях атмосферы.

Почему поднимается теплый воздух? Молекулы газа могут свободно перемещаться, и если они не удерживаются, как в атмосфере, они могут занимать больше или меньше места.

  • Когда молекулы газа холодные, они медлительны и не занимают столько места.При том же количестве молекул в меньшем пространстве и плотность воздуха, и давление выше.
  • Когда молекулы газа теплые, они энергично движутся и занимают больше места. Плотность и давление воздуха ниже.

Более теплый и легкий воздух обладает большей плавучестью, чем более холодный воздух над ним, поэтому он поднимается вверх. Затем более холодный воздух опускается вниз, потому что он плотнее, чем воздух под ним. Это конвекция, которая была описана в главе «Тектоника плит».

Самым разительным свойством, изменяющимся с высотой, является температура воздуха.В отличие от изменений давления и плотности, которые уменьшаются с высотой, изменения температуры воздуха нерегулярны. Изменение температуры с расстоянием называется температурным градиентом .

Атмосфера делится на слои в зависимости от того, как температура в этом слое изменяется с высотой, то есть температурного градиента слоя. Температурный градиент каждого слоя разный. В одних слоях температура увеличивается с высотой, а в других - уменьшается. Температурный градиент в каждом слое определяется источником тепла слоя.Большинство важных процессов в атмосфере происходит в двух нижних слоях: тропосфере и стратосфере.


ТРОПОСФЕРА
Температура тропосферы является самой высокой у поверхности Земли и уменьшается с высотой. В среднем градиент температуры тропосферы составляет 6,5 ° ° C на 1000 м (3,6 ° ° F на 1000 футов) высоты. Что является источником тепла для тропосферы? Поверхность Земли является основным источником тепла для тропосферы, хотя почти все это тепло исходит от Солнца.Скалы, почва и вода на Земле поглощают солнечный свет и излучают его обратно в атмосферу в виде тепла. Температура также выше у поверхности из-за большей плотности газов.
Обратите внимание, что в тропосфере более теплый воздух находится под более холодным воздухом. Как вы думаете, к чему это приведет? Это состояние нестабильно. Теплый воздух у поверхности поднимается вверх, а холодный воздух выше в тропосфере опускается. Итак, воздух в тропосфере сильно перемешивается. Это смешивание приводит к изменению температурного градиента во времени и в месте.Подъем и опускание воздуха в тропосфере означает, что вся погода на планете происходит в тропосфере.

Иногда бывает температура , инверсия , температура воздуха в тропосфере увеличивается с высотой, и теплый воздух располагается поверх холодного. Инверсии очень стабильны и могут длиться несколько дней или даже недель. Они образуют:

  • Над сушей ночью или зимой, когда земля холодная. Холодная земля охлаждает воздух, который находится над ней, делая этот низкий слой воздуха более плотным, чем воздух над ним.
  • Рядом с побережьем, где холодная морская вода охлаждает воздух над ней. Когда этот более плотный воздух движется вглубь суши, он скользит под более теплым воздухом над землей.

Поскольку температурные инверсии стабильны, они часто улавливают загрязнители и создают нездоровые условия воздуха в городах. В верхней части тропосферы находится тонкий слой, температура в котором не меняется с высотой. Это означает, что более холодный и плотный воздух тропосферы задерживается под более теплым и менее плотным воздухом стратосферы.Воздух из тропосферы и стратосферы смешивается редко.

СТРАТОСФЕРА
Пепел и газ от большого извержения вулкана могут прорваться в стратосферу , слой над тропосферой. Попав в стратосферу, он остается там в течение многих лет, потому что между двумя слоями очень мало перемешивания. Пилоты любят летать в нижних слоях стратосферы, потому что там нет турбулентности воздуха.В стратосфере температура увеличивается с высотой. Что является источником тепла для стратосферы? Непосредственным источником тепла для стратосферы является Солнце. Воздух в стратосфере стабилен, потому что более теплый и менее плотный воздух располагается над более холодным и более плотным воздухом. В результате внутри слоя происходит небольшое перемешивание воздуха. Озоновый слой находится в стратосфере на высоте от 15 до 30 км (от 9 до 19 миль). Толщина озонового слоя меняется в зависимости от сезона и широты.

Озоновый слой чрезвычайно важен, потому что газообразный озон в стратосфере поглощает большую часть вредного ультрафиолетового (УФ) излучения Солнца.Благодаря этому озоновый слой защищает жизнь на Земле. Ультрафиолетовый свет высокой энергии проникает в клетки и повреждает ДНК, что приводит к их гибели (что мы знаем как сильный солнечный ожог). Организмы на Земле не приспособлены к сильному ультрафиолетовому излучению, которое убивает или повреждает их. Без озонового слоя, отражающего ультрафиолетовое и ультрафиолетовое излучение, самая сложная жизнь на Земле не прожила бы долго.

МЕЗОСФЕРА
Температуры в мезосфере убывают с высотой. Поскольку в мезосфере мало молекул газа, способных поглощать солнечное излучение, источником тепла является стратосфера внизу.Мезосфера очень холодная, особенно в ее верхней части, около -90 градусов по Цельсию (-130 градусов по Фаренгейту).

Воздух в мезосфере имеет чрезвычайно низкую плотность: 99,9% массы атмосферы находится ниже мезосферы. В результате давление воздуха очень низкое. Человек, путешествующий по мезосфере, получит серьезные ожоги от ультрафиолета, поскольку озоновый слой, обеспечивающий защиту от ультрафиолета, находится в стратосфере ниже. Для дыхания кислорода почти не было. Что еще более странно, кровь незащищенного путешественника закипает при нормальной температуре тела из-за очень низкого давления.


ТЕРМОСФЕРА
Плотность молекул в термосфере настолько мала, что одна молекула газа может пройти около 1 км, прежде чем столкнется с другой молекулой. Поскольку передается так мало энергии, воздух кажется очень холодным. Внутри термосферы находится ионосфера . Ионосфера получила свое название от солнечного излучения, которое ионизирует молекулы газа, создавая положительно заряженный ион и один или несколько отрицательно заряженных электронов. Освобожденные электроны перемещаются в ионосфере в виде электрических токов.Из-за свободных ионов ионосфера имеет много интересных характеристик. Ночью радиоволны отражаются от ионосферы и возвращаются обратно на Землю. Вот почему ночью вы часто можете поймать AM-радиостанцию ​​далеко от ее источника. Радиационные пояса Ван Аллена представляют собой две кольцевидные зоны с сильно заряженными частицами, которые расположены за пределами атмосферы в магнитосфере . Частицы возникают в результате солнечных вспышек и летят на Землю с солнечным ветром. Попав в ловушку магнитного поля Земли, они следуют вдоль силовых линий поля.Эти линии проходят от экватора до Северного полюса, а также до Южного полюса, а затем возвращаются к экватору.

Когда массивные солнечные бури вызывают перегрузку поясов Ван Аллена частицами, в результате возникает самая впечатляющая особенность ионосферы - полярных сияний . Частицы вращаются по спирали вдоль силовых линий магнитного поля к полюсам. Заряженные частицы возбуждают молекулы кислорода и азота, заставляя их загораться. Каждый газ излучает свет определенного цвета.

Не существует реальной внешней границы для экзосферы , самого внешнего слоя атмосферы; молекулы газа в конце концов становятся настолько редкими, что в какой-то момент их больше нет. За пределами атмосферы - солнечный ветер. Солнечный ветер состоит из высокоскоростных частиц, в основном протонов и электронов, быстро движущихся от Солнца.


Не существует реальной внешней границы для экзосферы , самого внешнего слоя атмосферы; молекулы газа в конце концов становятся настолько редкими, что в какой-то момент их больше нет.За пределами атмосферы - солнечный ветер. Солнечный ветер состоит из высокоскоростных частиц, в основном протонов и электронов, быстро движущихся от Солнца.

В этом видео очень подробно обсуждаются слои атмосферы.

Атмосферная энергия, температура и тепло

ЭНЕРГИЯ
Энергия перемещается через пространство или материал. Это очевидно, когда вы стоите возле огня и чувствуете его тепло или когда берете ручку металлического горшка, даже если ручка не лежит прямо на горячей плите.Невидимые энергетические волны могут распространяться через воздух, стекло и даже космический вакуум. Эти волны обладают электрическими и магнитными свойствами, поэтому их называют электромагнитными волнами. Передача энергии от одного объекта к другому посредством электромагнитных волн называется излучением. Энергия разной длины создает разные типы электромагнитных волн.
  • Длины волн, которые могут видеть люди, известны как «видимый свет». Эти длины волн кажутся нам цветами радуги.Какие объекты излучают видимый свет? Два включают Солнце и лампочку.
  • Самые длинные волны видимого света кажутся красными. Инфракрасные волны длиннее видимого красного. Змеи могут видеть инфракрасную энергию. Мы ощущаем инфракрасную энергию как тепло.
  • Длины волн короче фиолетового называются ультрафиолетовыми.

Можете ли вы представить себе объекты, которые, кажется, излучают видимый свет, но на самом деле нет? Луна и планеты не излучают собственный свет; они отражают свет Солнца. Отражение - это когда свет (или другая волна) отражается от поверхности. Albedo - это показатель того, насколько хорошо поверхность отражает свет. Поверхность с высоким альбедо отражает большой процент света. Снежное поле имеет высокое альбедо.

Следует помнить один важный факт: энергию нельзя создать или уничтожить - ее можно только изменить из одной формы в другую. Это настолько фундаментальный факт природы, что это закон: закон сохранения энергии.

Например, при фотосинтезе растения преобразуют солнечную энергию в химическую энергию, которую они могут использовать.Они не создают новой энергии. При преобразовании энергии часть почти всегда становится теплом. Легко переносится тепло между материалами, от более теплых предметов к более холодным. Если больше не будет нагреваться, в конечном итоге весь материал достигнет одинаковой температуры.


ТЕМПЕРАТУРА
Температура - это мера того, насколько быстро колеблются атомы в материале. Высокотемпературные частицы вибрируют быстрее, чем низкотемпературные. Быстро колеблющиеся атомы сталкиваются друг с другом, в результате чего выделяется тепло.По мере охлаждения материала атомы колеблются медленнее и сталкиваются реже. В результате они выделяют меньше тепла. В чем разница между теплом и температурой?
  • Температура измеряет, насколько быстро колеблются атомы материала.
  • Тепло измеряет общую энергию материала.

Что имеет более высокую температуру, а какая - более высокую: пламя свечи или ванна с горячей водой?

  • Пламя имеет более высокую температуру, но меньше тепла, потому что горячая область очень мала.
  • Ванна имеет более низкую температуру, но в ней гораздо больше тепла, потому что в ней гораздо больше колеблющихся атомов. Ванна имеет большую общую энергию.

ТЕПЛО
Тепло поглощается или высвобождается, когда объект меняет состояние или переходит из газа в жидкость или из жидкости в твердое тело. Это тепло называется скрытой теплотой . Когда вещество меняет состояние, скрытое тепло выделяется или поглощается. Вещество, изменяющее свое материальное состояние, не меняет температуры.Вся высвобождаемая или поглощенная энергия направляется на изменение состояния материала.

Например, представьте кастрюлю с кипящей водой на плите: температура воды 100 градусов по Цельсию (212 градусов по Фаренгейту). Если увеличить температуру конфорки, в воду поступает больше тепла. Вода остается при температуре кипения, но дополнительная энергия идет на превращение воды из жидкости в газ. Чем больше тепла, тем быстрее вода испаряется. Когда вода превращается из жидкости в газ, она забирает тепло.Поскольку при испарении уходит тепло, это называется испарительным охлаждением. Испарительное охлаждение - недорогой способ охлаждения домов в жарких и сухих помещениях.

Вещества также различаются по удельной теплоемкости , количеству энергии, необходимому для повышения температуры одного грамма материала на 1,0 градус Цельсия (1,8 градуса F). Вода имеет очень высокую удельную теплоемкость, а это значит, что для изменения температуры воды требуется много энергии. Сравним, например, лужу и асфальт. Если вы идете босиком в солнечный день, что бы вы предпочли пройти - по мелкой луже или по асфальтовой стоянке? Из-за своей высокой удельной теплоемкости вода остается более холодной, чем асфальт, даже несмотря на то, что она получает такое же количество солнечного излучения.

Энергия Солнца

Земля постоянно пытается поддерживать энергетический баланс с атмосферой. Большая часть энергии, достигающей поверхности Земли, исходит от Солнца. Около 44% солнечного излучения находится в длинах волн видимого света, но Солнце также излучает инфракрасные, ультрафиолетовые и другие длины волн. При совместном рассмотрении все длины волн видимого света кажутся белыми. Но призма или капли воды могут разбить белый свет на волны разной длины, так что появляются отдельные цвета.

Из солнечной энергии, которая достигает внешней атмосферы, ультрафиолетовые волны обладают наибольшей энергией. Только около 7 процентов солнечной радиации приходится на ультрафиолетовые волны. Эти три типа:

  • UVC: ультрафиолет с наивысшей энергией, вообще не достигает поверхности планеты.
  • UVB: вторая по величине энергия, также в основном задерживается в атмосфере.
  • UVA: наименьшая энергия, проходит через атмосферу на землю.

Остающееся солнечное излучение - это самая длинноволновая часть инфракрасного излучения.Большинство объектов излучают инфракрасную энергию, которую мы ощущаем как тепло. Некоторые длины волн солнечного излучения, проходящего через атмосферу, могут быть потеряны, поскольку они поглощаются различными газами. Озон полностью удаляет UVC, большую часть UVB и часть UVA из падающего солнечного света. Кислород, углекислый газ и водяной пар также отфильтровывают волны некоторых длин.


Теплообмен в атмосфере

Тепло движется в атмосфере так же, как оно движется через твердую Землю (глава «Тектоника плит») или другую среду.Далее следует обзор того, как тепло течет и передается, но применительно к атмосфере.

Излучение - это передача энергии между двумя объектами с помощью электромагнитных волн. Тепло излучается от земли в нижние слои атмосферы.

В схеме проводимости тепло перемещается из областей с большим количеством тепла в области с меньшим количеством тепла при прямом контакте. Более теплые молекулы быстро вибрируют и сталкиваются с другими соседними молекулами, передавая свою энергию. В атмосфере проводимость более эффективна на более низких высотах, где плотность воздуха выше; передает тепло вверх туда, где молекулы расходятся дальше друг от друга, или переносит тепло вбок от более теплого места к более прохладному, где молекулы движутся менее энергично.

Теплообмен при движении нагретых материалов называется конвекцией . Тепло, исходящее от земли, вызывает в атмосфере конвекционные ячейки.

ТЕПЛО НА ПОВЕРХНОСТИ ЗЕМЛИ
Около половины солнечной радиации, попадающей в верхнюю часть атмосферы, отфильтровывается, прежде чем достигнет земли. Эта энергия может поглощаться атмосферными газами, отражаться облаками или рассеиваться. Рассеяние происходит, когда световая волна ударяет частицу и отскакивает в другом направлении.

Около 3% энергии, падающей на землю, отражается обратно в атмосферу. Остальное поглощается камнями, почвой и водой, а затем излучается обратно в воздух в виде тепла. Эти инфракрасные волны могут быть видны только инфракрасными датчиками. Поскольку солнечная энергия постоянно проникает в атмосферу Земли и на поверхность земли, становится ли планета горячее? Ответ - нет (хотя следующий раздел содержит исключение), потому что энергия с Земли уходит в космос через верхние слои атмосферы.Если количество, которое выходит, равно количеству, которое входит, то средняя глобальная температура остается неизменной. Это означает, что тепловой баланс планеты сбалансирован. Что произойдет, если энергии поступит больше, чем уйдет? Если уходит больше энергии, чем входит?

Сказать, что тепловой баланс Земли сбалансирован, игнорирует важный момент. Количество поступающей солнечной энергии на разных широтах разное). Как вы думаете, куда попадает больше всего солнечной энергии и почему? Где остается меньше всего солнечной энергии и почему? Разница в солнечной энергии, получаемой на разных широтах, вызывает атмосферную циркуляцию.

Экваториальные районы

Полярные регионы

Продолжительность дня
Почти одинаково круглый год

Ночь 6 месяцев

Угол Солнца
Высокий

Низкий

Солнечное излучение
Высокая

Низкий

Альбедо
Низкий

Высокая

ПАРНИКОВЫЙ ЭФФЕКТ
Исключение из того, что температура на Земле находится в равновесии, вызвано парниковыми газами.Но сначала необходимо объяснить роль парниковых газов в атмосфере. Парниковые газы нагревают атмосферу, улавливая тепло. Часть теплового излучения от земли задерживается парниковыми газами в тропосфере. Как одеяло на спящем человеке, парниковые газы действуют как изоляция для нашей планеты. Потепление атмосферы из-за изоляции парниковыми газами называется парниковым эффектом . Парниковые газы - это компонент атмосферы, который регулирует температуру Земли.Парниковые газы включают CO2, h3O, метан, O3, оксиды азота (NO и NO2) и хлорфторуглероды (CFC). Все это нормальная часть атмосферы, кроме ХФУ. В таблице ниже показано, как каждый парниковый газ попадает в атмосферу естественным образом.


Парниковый газ
Двуокись углерода (CO 2 )
Метан
Закись азота
Озон
Хлорфторуглероды (CFC)

Откуда взялось
Дыхание, извержения вулканов, разложение растительного материала; сжигание ископаемого топлива
Разложение растительного материала при определенных условиях, биохимические реакции в желудке
Производятся бактериями; сжигание ископаемого топлива
Атмосферные процессы, химические реакции в результате сжигания ископаемого топлива
Не возникают в природе; сделано людьми

Различные парниковые газы по-разному удерживают тепло.Например, одна молекула метана улавливает в 30 раз больше тепла, чем одна молекула CO 2 . Одна молекула CFC-12 (разновидность CFC) улавливает в 10600 раз больше тепла, чем одна молекула CO 2 . Тем не менее, CO 2 является очень важным парниковым газом, потому что его гораздо больше в атмосфере.

Деятельность человека значительно повысила уровни многих парниковых газов в атмосфере. Уровни метана примерно в 2 1/2 раза выше в результате деятельности человека. Углекислый газ увеличился более чем на 35%.ХФУ появились совсем недавно.

Как вы думаете, что произойдет при повышении уровня парниковых газов в атмосфере? Больше парниковых газов задерживает больше тепла и нагревает атмосферу. Увеличение или уменьшение содержания парниковых газов в атмосфере влияет на климат и погоду во всем мире.

атмосферное давление - Студенты | Britannica Kids

Британская энциклопедия, Inc.

Атмосфера, окружающая Землю, имеет вес и давит на все, что находится под ней. Вес воздуха над определенной областью поверхности Земли называется атмосферным давлением.Это важный фактор, влияющий на погоду и климат Земли. Атмосферное давление можно измерить с помощью прибора, называемого барометром, поэтому его также называют барометрическим давлением. Обычно он измеряется в миллибарах (мб) или килопаскалях (кПа).

Атмосферное давление изменяется на разных высотах. Наибольшее давление наблюдается на уровне моря и уменьшается с высотой. Воздух тяжелее всего на уровне моря, потому что молекулы воздуха сжимаются весом воздуха над ними. Чем дальше от поверхности Земли, тем легче воздух становится, поскольку молекулы воздуха разделяются большим пространством.По мере уменьшения веса воздуха уменьшается и давление воздуха. На уровне моря атмосферное давление составляет около 1000 мбар (100 кПа). На вершине горы. Эверест - высота 29 032 фута (8,85 км) - давление падает примерно до 300 мбар (30 кПа). На высоте 31 миля (50 км) воздух настолько разрежен, что оказывает давление всего 1 мбар (0,1 кПа). Даже на высоте 5000 футов (1500 метров) атмосферное давление достаточно низкое, чтобы вызвать у некоторых людей горную (высотную) болезнь и другие серьезные физические проблемы.

Неравномерный нагрев Солнцем вызывает разницу в атмосферном давлении Земли. Эти перепады давления влияют на движение атмосферы, поскольку воздух перемещается из областей с высоким давлением в области с низким давлением. В результате получается ветер, который очень сильно влияет на погоду и климат.

Метеорологи отслеживают изменения давления как один из признаков приближающихся погодных изменений. Падение давления обычно указывает на приближающуюся ненастную погоду. Повышение давления обычно указывает на приближение или продолжение ясной погоды.На погодных картах точки равного давления соединены изогнутыми линиями, называемыми изобарами.

Понижение барометрического давления вызывает активацию нейронов в верхнем вестибулярном ядре у мышей

Abstract

Предполагается, что изменения погоды, сопровождающиеся снижением атмосферного давления, вызывают метеоропатию, то есть боль, связанную с погодой. Ранее мы сообщали, что поведение крыс, связанное с невропатической болью, усугубляется снижением барометрического давления и что этот эффект устраняется поражениями внутреннего уха.Эти результаты предполагают, что механизмы, которые увеличивают активность вестибулярных нейронов, могут быть параллельны тем, которые способствуют возникновению метеоропатии. Однако остается неизвестным, активируют ли изменения барометрического давления активность вестибулярных нейронов. Чтобы решить эту проблему, мы использовали экспрессию белка c-Fos в качестве маркера нейронной активации. Самцов и самок мышей помещали в климатическую камеру, и барометрическое давление снижали на 40 гПа с 1013 гПа на 50 мин (стимуляция LP). Общее количество c-Fos-положительных клеток в вестибулярных ядрах подсчитывали с двух сторон после стимуляции LP.Мы также записали на видео поведение мышей и рассчитали общую оценку активности во время стимуляции LP. Стимуляция LP привела к значительной экспрессии c-Fos в верхнем вестибулярном ядре (SuVe) самцов и самок мышей. Эффект стимуляции LP на общую оценку активности не наблюдался. Эти данные показывают, что отдельные нейроны в SuVe отвечают на стимуляцию LP. Подобные механизмы могут способствовать возникновению метеоропатии у людей.

Образец цитирования: Сато Дж., Инагаки Х., Кусуи М., Йокосука М., Ушида Т. (2019) Снижение барометрического давления вызывает активацию нейронов в верхнем вестибулярном ядре у мышей.PLoS ONE 14 (1): e0211297. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0211297

Редактор: Чан-Цин Гао, Центральный Южный университет, Третья больница Сян Я, КИТАЙ

Поступила: 7 ноября 2018 г .; Одобрена: 10 января 2019 г .; Опубликовано: 25 января 2019 г.

Авторские права: © 2019 Sato et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.

Доступность данных: Все соответствующие данные находятся в рукописи и ее файлах с вспомогательной информацией.

Финансирование: Эта работа была поддержана грантом Университета Чубу (30AM17) (https://www3.chubu.ac.jp/main/english/) и Японским обществом содействия науке (JSPS). KAKENHI (номера грантов 235 и 15K08206) (http://www.jsps.go.jp/english/) JS. Финансирующие организации не играли никакой роли в дизайне исследования, сборе и анализе данных, принятии решения о публикации или подготовке рукописи.

Конкурирующие интересы: Авторы заявили, что никаких конкурирующих интересов не существует.

Введение

Долгое время считалось, что изменения погоды могут вызывать эпизоды метеоропатии, такие как головная боль и другие формы хронической боли [1–6]. Метеорологические факторы, влияющие на боль, включают атмосферное давление, влажность, ветер, осадки и температуру [6–9]. Ранее мы продемонстрировали, что снижение барометрического давления (на 5–27 гПа ниже атмосферного давления; стимуляция LP) с использованием климатической камеры приводит к усилению связанного с болью поведения у крыс с хронической суженной травмой (CCI) [10] и крыс с моноартритом [11]. .Мы также сообщали, что вызванное LP усиление поведения, связанного с болью, исчезает после вызванного лекарством разрушения внутреннего уха у крыс CCI [12]. В другом исследовании мы внеклеточно регистрировали нервную активность в вестибулярных ядрах с помощью стеклянного микроэлектрода и изучали эффект LP (40 гПа / 8 мин) на нормальных анестезированных крысах. Семь из 20 зарегистрированных вестибулярных нейронов увеличивали частоту разряда при стимуляции ЛП [13]. Эти результаты предполагают, что барометрический датчик / сенсорная система, влияющая на ноцицептивное поведение во время LP у крыс CCI, расположена во внутреннем ухе.Однако неизвестно, активируют ли изменения барометрического давления активность вестибулярных нейронов у мышей. Если это так, то механизмы, которые увеличивают активность вестибулярных нейронов, могут быть параллельны тем, которые способствуют развитию метеоропатии. Чтобы исследовать эту проблему, в этом исследовании мы использовали экспрессию гена c-Fos непосредственного раннего развития в качестве маркера нейрональной активности в вестибулярных ядрах и обнаружили, что отдельные вестибулярные нейроны действительно реагируют на стимуляцию LP.

Материалы и методы

Животные

В этом исследовании использовали

самцов (n = 18) и самок (n = 16) мышей C57BL / 6J (возраст 14 недель в начале экспериментов) (Charles River Laboratories Japan, Канагава, Япония).Мышей содержали в пластиковых клетках и содержали в регулируемой среде (23 ± 1 ° C; относительная влажность 50 ± 5%) с 12-часовым циклом свет-темнота (свет включается в 08:00). Пища (Oriental MF; Oriental Yeast Co., Токио, Япония) и водопроводная вода были доступны без ограничений. Все эксперименты проводились в соответствии с Руководством по экспериментам на животных Университета Тюбу и Медицинского университета Айти, а также Руководством Национального института здравоохранения США по уходу и использованию лабораторных животных. Все протоколы экспериментов на животных были одобрены Экспериментальным комитетом на животных Университета Чубу (No.3010074) и Медицинский университет Айти (№ 2018–43).

Понижение барометрического давления

В настоящем эксперименте мы использовали климатическую камеру с регулируемым давлением, которая способна понижать барометрическое давление с различными скоростями и диапазонами [14]. Используемая камера может поддерживать собственное барометрическое давление независимо от изменений атмосферного давления снаружи.

Перед экспериментами животных акклиматизировали в течение 60 мин в камере (барометрическое давление: 1013 гПа, температура окружающей среды: 22 ± 2 ° C, относительная влажность: 50 ± 10%) в течение 2 дней подряд.В день эксперимента мышей помещали в камеру с базальным барометрическим давлением (1013 гПа) на 60 мин (температура окружающей среды: 22 ± 2 ° C, относительная влажность: 50 ± 10%). Затем барометрическое давление снижалось на 40 гПа в течение 10 минут, поддерживалось на этом уровне в течение 30 минут, а затем возвращалось к нормальному уровню в течение 10 минут (стимуляция LP). После возвращения к уровню базального давления (1013 гПа) мышей помещали в камеру на 70 мин (рис. 1). Группу животных помещали в камеру при 1013 гПа без изменения давления на 180 мин и служили контрольной группой.

Деятельность животных

Мы проверили влияние стимуляции ЛП на активность животных. Поведение каждой мыши во время стимуляции LP регистрировали с помощью камеры (Webcam C500; Logicool, Tokyo, Japan). В качестве общей оценки активности мы рассчитали общее время, которое каждое животное потратило на ходьбу, взращивание, обнюхивание и уход за 30 минут до и 30 минут после начала LP-стимуляции. У контрольных животных общий балл активности рассчитывали в течение 60 минут без стимуляции LP.Исследователь, не знавший условий эксперимента, проанализировал поведение мышей.

Обработка животных и подготовка тканей

После стимуляции LP или 180-минутного наблюдения (контроль) мышей подвергали глубокой анестезии пентобарбиталом натрия и транскардиально перфузировали физиологическим раствором, а затем 4% параформальдегидом в 0,1 М фосфатно-солевом буфере (pH 7,4). Мозг удаляли, фиксировали в течение ночи в том же фиксирующем растворе при 4 ° C, а затем помещали в 30% сахарозу в 0.1 М фосфатно-солевой буфер (pH 7,4) для криозащиты.

Иммуноцитохимия c-Fos

На криостате вырезали последовательные корональные срезы (толщиной 40 мкм) каждого мозга. Каждые два среза, которые содержали вестибулярные ядра, использовали для иммуноцитохимии для обнаружения белка c-Fos (17–22 среза на мышь), а остальные срезы окрашивали крезиловым фиолетовым (1% в воде). Срезы для иммуноцитохимии промывали 0,1 М фосфатно-солевым буфером (PBS, pH 7,4), а затем обрабатывали 3% перекисью водорода в PBS в течение 15 мин.Затем их промывали PBS в течение 20 минут с одной заменой и промывали 0,3% Triton X-100 в 0,1 М фосфатном буфере (PBST, pH 7,4) в течение 20 минут с одной заменой; сайты неспецифического связывания блокировали инкубацией в 25% Block Ace (DS Pharma Biomedical, Осака, Япония) в PBST в течение 20 минут при комнатной температуре. Затем срезы инкубировали с антителом против c-Fos человека [кроличий моноклональный IgG: c-Fos (9F6) mAb кролика; Cell Signaling Technology, Беверли, Массачусетс, США] разбавляли в 10000 раз 10% Block Ace в PBST в течение примерно 40 часов при 4 ° C.После трех 10-минутных промываний PBST срезы инкубировали с биотинилированным вторичным антителом против кролика (BA-1000; Vector Laboratories, Burlingame, CA, USA), разведенным в 500 раз PBST в течение 2 часов при комнатной температуре, а затем обработали. с набором ABC (набор VECTASTAIN Elite ABC PK-6100; Vector Laboratories), соответствующим образом разбавленным PBST. За каждым этапом следовали три 10-минутных промывания PBST. После последней промывки срезы погружали в 0,175 М натрий-ацетатный буфер (pH 7,4) на 30 мин с двумя заменами, а затем соответствующим образом инкубировали с раствором хромогена [0.02% 3,3'-диаминобензидина, 0,0025% перекиси водорода и 0,25% гексагидрата хлорида никеля (II) в 0,175 М натрий-ацетатном буфере]. Реакцию останавливали переносом срезов в 0,175 М натрий-ацетатный буфер и, наконец, промыванием их PBS в течение 20 мин с одной заменой и размещением их на стеклянных предметных стеклах, покрытых желатином.

Количественная оценка иммунореактивности c-Fos

Общее количество c-Fos-иммунопозитивных клеток в верхнем (SuVe), латеральном (LVe), медиальном (MVe) и спинальном (SpVe) вестибулярных ядрах подсчитывалось экспериментатором, слепым к условиям эксперимента.c-Fos-положительные клетки подсчитывали в каждом ядре под микроскопом при 100-кратном увеличении, результаты выражали как общее количество c-Fos-положительных клеток в каждом ядре с обеих сторон. Каждое вестибулярное ядро ​​идентифицировали окрашиванием крезиловым фиолетовым срезов, соседних с теми, которые использовались для иммуноокрашивания c-Fos, согласно атласу мозга мыши [15].

Анализ данных

Данные отображаются как среднее значение ± стандартная ошибка (SE). Статистический анализ проводился с использованием двустороннего дисперсионного анализа (ANOVA) с последующим апостериорным тестом Тьюки-Крамера для определения влияния условий атмосферного давления и пола на количество c-Fos-иммунореактивных клеток в каждом вестибулярном ядре и на общую оценку активности.Критерий статистической значимости был установлен на уровне p <0,05 для всех сравнений.

Результаты

Мы исследовали, вызывает ли стимуляция LP активацию нейронов в вестибулярных ядрах. Для этого анализа вестибулярные ядерные сегменты были иммуногистологически исследованы на белок c-Fos, маркер нейрональной активации. Микрофотографии на рис. 2 были взяты из срезов SuVe и LVe с двух сторон (SuVe: A и B, LVe: C и D) от мышей-самцов, подвергшихся стимуляции LP (A1, B1, C1 и D1) или в контрольных условиях (A2 , B2, C2 и D2).Микрофотографии на фиг. 3 были взяты из срезов SpVe и MVe с двух сторон (A и B) от мышей-самцов, подвергшихся LP-стимуляции (A1 и B1) или в контрольных условиях (A2 и B2). Ткани обрабатывали для иммуноокрашивания c-Fos. Как показано на фиг. 2, мы обнаружили иммунореактивность c-Fos в некоторых клетках SuVe после стимуляции LP (A1 и B1), но в контрольных условиях (A2 и B2) иммунореактивность была незначительной или отсутствовала. Фиг.4 показывает среднее количество c-Fos-иммунопозитивных клеток для каждого вестибулярного ядра.Это число было значительно увеличено в SuVe мышей обоего пола, подвергнутых стимуляции LP. Двусторонний дисперсионный анализ показал значимое влияние барометрического давления (F1, 30 = 9,76, p <0,01), но не пола, и отсутствие значимого взаимодействия между двумя факторами. Апостериорный анализ показал, что стимуляция LP значительно увеличивала среднее количество c-Fos-положительных клеток в SuVe (p <0,01). В других вестибулярных ядрах, а именно в LVe, MVe и SpVe, количество c-Fos-иммунопозитивных клеток в каждом ядре не зависело от атмосферного давления или пола (двухфакторный дисперсионный анализ ANOVA, p> 0.05).

Рис. 2.

Микрофотографии верхнего вестибулярного ядра (SuVe) (A: слева и B: справа) и латерального вестибулярного ядра (LVe) (C: слева и D: справа) у самцов мышей через 2 часа после низкого воздействие давления (A1, B1, C1 и D1) и в контролируемых условиях (A2, B2, C2 и D2). Стрелки указывают на c-Fos-положительные клетки. Гистологические срезы показаны серыми квадратами на схематическом изображении продолговатого мозга (верхняя панель).

https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0211297.g002

Рис. 3.

Микрофотографии вестибулярного ядра спинного мозга (SpVe) и медиального вестибулярного ядра (MVe) (A: слева и B: справа) у самцов мышей через 2 часа после воздействие низкого давления (A1 и B1) и в контролируемых условиях (A2 и B2). Стрелки указывают на c-Fos-положительные клетки. Гистологические срезы показаны серыми квадратами на схематическом изображении продолговатого мозга (верхняя панель).

https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0211297.g003

Рис. 4. Количество c-Fos-положительных клеток в каждом вестибулярном ядре.

Количественная оценка c-Fos-положительных клеток в (а) верхнем вестибулярном ядре (SuVe), (b) латеральном вестибулярном ядре (LVe), (c) медиальном вестибулярном ядре (MVe), (d) спинальном вестибулярном ядре (SpVe) ), у самок ( n = 8 на группу) и самцов ( n = 9 на группу) мышей через 2 часа после стимуляции понижением барометрического давления (LP: 973 гПа) или в контрольных условиях (Con: 1013 гПа).Каждая полоса представляет собой среднее значение + стандартная ошибка; **, p <0,01 (двухфакторный дисперсионный анализ с последующим тестом Тьюки-Крамера).

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0211297.g004

В таблице 1 показаны средние значения общей активности самок и самцов мышей в течение 60 минут в контрольных условиях (без стимуляции LP) и во время 30 мин до и 30 мин после начала стимуляции LP. В контрольных условиях средние общие показатели активности мышей-самцов были относительно выше, чем у самок, но разница не была значимой (p = 0.06). Более того, не было значительного влияния стимуляции LP и секса на общие показатели активности.

Таблица 1. Суммарные показатели активности самок и самцов мышей.

Регистрировали поведение каждой мыши в течение 30 мин до и 30 мин после начала стимуляции LP (воздействие LP). У контрольных животных общую оценку активности рассчитывали в течение 60 мин без стимуляции LP (контрольные условия). Каждое число представляет собой среднее значение ± стандартная ошибка оценки активности.

https://doi.org/10.1371/journal.pone.0211297.t001

Обсуждение

Это первое исследование, в котором изучается влияние изменений атмосферного давления на активность нейронов вестибулярных ядер у мышей. Обоснование настоящего исследования состояло в том, чтобы изучить, могут ли изменения барометрического давления в пределах диапазона естественных погодных изменений влиять на активность нейронов второго порядка в вестибулярных ядрах мышей, особенно нейронов, получающих вестибулярный афферентный сигнал.Наши настоящие данные ясно демонстрируют, что отдельные нейроны в SuVe отвечают на стимуляцию LP. Эти данные согласуются с нашим предыдущим наблюдением, что некоторые вестибулярные нейроны у крыс увеличивают частоту разряда после стимуляции LP [13].

Нишихара и др. сообщили, что объем воздуха в полости среднего уха важен для передачи медленно изменяющегося атмосферного давления на перилимфу во внутреннем ухе [16]. Также сообщалось, что изменения давления в полости среднего уха вызывают разницу давлений между перилимфой и эндолимфой, и что эта разница вызывает увеличение активности вестибулярных нейронов [17-19].Эти результаты, хотя и получены с использованием гораздо большего и более быстрого изменения давления (200 мм вод. Ст. 2 O или -200 мм вод. относительное избыточное давление в полости среднего уха и, таким образом, приводит к активации вестибулярных ядер. Эта гипотеза подтверждается тем фактом, что уровни активности лабораторных мышей изменяются вместе с естественными колебаниями атмосферного давления [20], что указывает на то, что мыши могут ощущать такие изменения.Взятые вместе, наши настоящие данные предполагают, что барометрический датчик или сенсорная система, которая определяет атмосферное давление, присутствует во внутреннем ухе мышей.

Давно известно, что способность определять атмосферное давление может быть обычным явлением у диких позвоночных, особенно у небольших по размеру, для которых даже отдельные штормы могут быть опасными для жизни. Например, сообщалось, что птицы чувствуют снижение атмосферного давления и реагируют на него [21]. Кроме того, у этих животных отмечена чувствительность к небольшим изменениям барометрического давления на уровне 1-2 гПа [22].Птицы, вероятно, определяют атмосферное давление с помощью паратимпанального органа (ВОМ), расположенного в среднем ухе, который является механорецептивным [23]. Считается, что ВОМ действует как барометр и высотомер, помогая птицам обнаруживать изменения погоды и высоты во время миграции. У птиц ВОМ иннервируется лицевым нервом, проецируется на вестибулярные ядра [24] и может опосредовать барометрическое восприятие [25]. У людей в настоящее время не известно ни одной сопоставимой системы для определения небольших изменений атмосферного давления.Однако иногда было обнаружено, что быстрые и большие изменения давления во время ныряния или полета вызывают временное и обратимое головокружение (альтербарическое головокружение) [26,27]. О стойком альтеробарическом головокружении также сообщалось у пациентов с обструкцией носа и обструктивным апноэ во сне [28,29]. Ранее мы сообщали, что чувствительные к погодным условиям пациенты, страдающие от боли, демонстрируют пониженный порог восприятия собственного движения в ответ на гальваническую вестибулярную стимуляцию [30].

Настоящие результаты показывают, что стимуляция LP увеличивает иммунореактивность c-Fos в SuVe, но не в других вестибулярных ядрах, без существенных различий между самцами и самками мышей.Известно, что нейроны в SuVe получают входные данные в основном от ампул полукружных протоков [31–33], это указывает на то, что барометрический датчик или сенсорная система может располагаться в полукружных протоках у мышей обоих полов. Необходимы дальнейшие исследования, чтобы прояснить механизм измерения давления, лежащий в основе этой системы.

Каким образом вестибулярная нервная активность может быть пусковым фактором для эпизодов метеоропатии? Возможно, что влияние вестибулярной активации на вегетативные функции, которое происходит через модификацию вегетативных центров в стволе мозга, также влияет на активность симпатических нервов [34,35].Ранее мы показали, что LP увеличивает кровяное давление и частоту сердечных сокращений у крыс и мышей [36], а также у погодочувствительных пациентов [30]. Эти результаты показывают, что изменения атмосферного давления вызывают активацию симпатической нервной системы как у грызунов, так и у людей. Влияние активности симпатических нервов на ноцицептивные афференты после повреждения нерва хорошо документировано [37–39]. Кроме того, ранее мы показали, что симпатэктомия подавляет вызванное LP усиление механической гипералгезии у крыс с повреждением нерва, что предполагает участие в этом феномене активности симпатического нерва [10].Основываясь на этих предыдущих сообщениях, мы можем предположить, что активация вестибулярных нейронов, вызванная стимуляцией LP, усиливает боль из-за активности симпатических нервов. Другая возможность заключается в том, что вестибулярная нервная деятельность вызывает гормональные изменения. Эта гипотеза основана на исследованиях, сообщающих, что вестибулярные ядерные нейроны у крыс и людей проецируются в гипоталамус [40] [41], таким образом, возможно, модулируя ось гипоталамус-гипофиз-надпочечники (ось HPA), одну из основных систем стресса организма. Хорошо известно, что несколько состояний хронической боли связаны с осью HPA [42–44], и, таким образом, мы можем предположить, что гормоны высвобождаются из коры надпочечников в ответ на стимуляцию LP.Эти циркулирующие гормоны могут напрямую активировать периферические ноцицептивные волокна и вызывать сужение сосудов, тем самым усиливая боль. Более того, кожные ноцицептивные волокна, как сообщается, становятся чувствительными к адреналину и норадреналину после повреждения нерва [37,39,45].

В заключение, настоящее исследование показывает, что отдельные нейроны SuVe реагируют на изменения барометрического давления. Подобные механизмы могут способствовать развитию метеоропатии у людей, вызванной изменениями атмосферного давления.Каким образом конечные органы внутреннего уха чувствуют изменение атмосферного давления, еще предстоит выяснить.

Благодарности

Мы благодарим докторов наук. Ю. Омичи, М. Омичи, Х. Мидзогути и А. Сугиура за их техническую помощь. Мы хотели бы поблагодарить Editage (www.editage.jp) за редактирование на английском языке.

Ссылки

  1. 1. Guedj D, Weinberger A. Влияние погодных условий на ревматических больных. Ann Rheum Dis. 1990; 49: 158–159. pmid: 2322026
  2. 2.Hendler NH, Jamison RN, Morrison CH, Jenepher KP, Kahn Z. Взаимосвязь диагнозов и погодной чувствительности у пациентов с хронической болью. J Neuromusc Syst. 1995; 3: 10–15.
  3. 3. Джеймисон Р.Н., Андерсон К.О., Слейтер Массачусетс. Изменения погоды и боль: ощутимое влияние местного климата на жалобы на боль у пациентов с хронической болью. Боль. 1995. 61: 309–315. pmid: 7659442
  4. 4. Mitchell SW. Связь боли с погодой - исследование естественного течения травматической невралгии.Am J Med Sci. 1877; 146: 305–329.
  5. 5. Окума Х., Окума Ю., Китагава Ю. Исследование колебаний атмосферного давления, связанных с мигренью. Springerplus. 2015; 4: 790. pmid: 26702379
  6. 6. Вержес Дж., Монтелл Э., Томас Э., Кумеллес Дж., Кастанеда Дж., Марти Н. и др. Погодные условия могут влиять на ревматические заболевания. Proc West Pharmacol Soc. 2004. 47: 134–136. pmid: 15633634
  7. 7. Холландер JL, Йострос SY. Влияние одновременных колебаний влажности и атмосферного давления на артрит.Bull Am Meteorol Soc. 1963; 44: 389–393.
  8. 8. Сато Дж. Изменение погоды и боль: исследование влияния моделируемых метеорологических изменений на хроническую боль на животных. Int J Biometeorol. 2003. 47 (2): 55–61. pmid: 12647091
  9. 9. Scheidt J, Koppe C, Rill S, Reinel D, Wogenstein F, Drescher J. Влияние изменений температуры на возникновение мигрени в Германии. Int J Biometeorol. 2013. 57 (4): 649–654. pmid: 22895651
  10. 10. Сато Дж., Моримаэ Х., Сейно Й., Кобаяши Т., Судзуки Н., Мизумура К.Снижение барометрического давления усугубляет механическую аллодинию и гипералгезию на модели нейропатической боли у крыс. Neurosci Lett. 1999; 266: 21–24. pmid: 10336174
  11. 11. Сато Дж., Аояма М., Ямадзаки М., Окумура С., Такахаши К., Фунакубо М. и др. Искусственно созданные метеорологические изменения усиливают боль у крыс, страдающих артритом, вызванным адъювантом. Neurosci Lett. 2004; 354: 46–49. pmid: 14698479
  12. 12. Фунакубо М., Сато Дж., Хонда Т., Мизумура К. Внутреннее ухо участвует в ухудшении ноцицептивного поведения, вызванном снижением барометрического давления у крыс с повреждением нервов.Eur J Pain. 2010; 14: 32–39. pmid: 19318284
  13. 13. Фунакубо М., Сато Дж., Мизумура К. Существование нейронов, отвечающих на снижение барометрического давления в вестибулярных ядрах крыс. J Physiol Sci. 2009; 59 (Дополнение 1): 162.
  14. 14. Фунакубо М., Сато Дж., Обата К., Мизумура К. Скорость и величина изменения атмосферного давления, которые усугубляют связанное с болью поведение крыс с повреждением нервов. Int J Biometeorol. 2011. 55 (3): 319–326. pmid: 20574669
  15. 15.Паксинос Г, Франклин КБДж. Мозг мыши в стереотаксических координатах. 4-е изд. Лондон: Academic Press; 2013.
  16. 16. Нишихара С., Гио К., Янагихара Н. Передача изменения атмосферного давления наружного уха на перилимфу. Am J Otol. 1992. 13 (4): 364–368. pmid: 1415502
  17. 17. Судзуки М., Китахара М., Китано Х. Влияние изменений давления в среднем ухе на первичные вестибулярные нейроны у морских свинок. Acta Otolaryngol. 1994; 114 (sup510): 9–15.
  18. 18. Suzuki M, Kitano H, Yazawa Y, Kitajima K. Влияние скорости изменения давления на индуцированный давлением вестибулярный ответ у морских свинок. J Otolaryngol Jpn. 1995; 98: 820–824.
  19. 19. Судзуки М., Китано Х., Ядзава Ю., Китадзима К. Участие круглых и овальных окон в вестибулярной реакции на изменения давления в среднем ухе морских свинок. Acta Otolaryngol. 1998. 118 (5): 712–716. pmid: 9840510
  20. 20. Sprott RL. Колебания атмосферного давления: влияние на активность лабораторных мышей.Наука. 1967. 157 (3793): 1206–1207. pmid: 6038695
  21. 21. Бройнер CW, Спраг RS, Паттерсон SH, Вудс HA. Окружающая среда, поведение и физиология: используют ли птицы атмосферное давление для предсказания штормов? J Exp Biol. 2013. 216 (11): 1982–1990.
  22. 22. Крейтен М.Л., Китон В.Т. Обнаружение изменений атмосферного давления почтовым голубем Columba livia. J. Comp Physiol. 1974. 89: 73–82.
  23. 23. фон Бартельд К.С., Джаннесси Ф. Паратимпанический орган: барометр и высотомер в среднем ухе птиц? J Exp Zool B Mol Dev Evol.2011. 316 (6): 402–408. pmid: 21721119
  24. 24. фон Бартельд CS. Развитие и иннервация паратимпанального органа (Vitali organ) у куриных эмбрионов. Brain Behav Evol. 1990; 35: 1–15. pmid: 2340410
  25. 25. фон Бартельд CS. Функциональная морфология паратимпанального органа среднего уха птиц. Brain Behav Evol. 1994; 44: 61–73. pmid: 7953609
  26. 26. Лундгрен CE. Альтернобарическое головокружение - опасность ныряния. Br Med J. 1965; 2 (5460): 511–513.pmid: 14321224
  27. 27. Лундгрен CE, Мальм LU. Альтернобарическое головокружение у пилотов. Aerosp Med. 1966. 37 (2): 178–180. pmid: 59
  28. 28. Bluestone CD, Swarts JD, Furman JM, Yellon RF. Стойкое альтеробарическое головокружение на уровне земли. Ларингоскоп. 2012. 122 (4): 868–872. pmid: 22294503
  29. 29. Эндара-Браво А., Ахубим Д., Мезерхане Е., Абреу Р.А. Альтернобарическое головокружение у пациента, получающего терапию положительным давлением в дыхательных путях. J Clin Sleep Med. 2013. 9 (12): 1347–1348.pmid: 24340299
  30. 30. Сато Дж., Аоно С., Сакураи Х., Сайто А., Тода М., Ушида Т. Сниженный порог восприятия собственного движения для гальванической вестибулярной стимуляции у пациентов, страдающих от боли, связанной с погодой. 16-й Всемирный конгресс боли 2016 г., тезисы № 1643.
  31. 31. Имагава М., Ису Н., Сасаки М., Эндо К., Икегами Х., Утино Ю. Аксональные проекции утрикулярных афферентов на вестибулярные ядра и отводящее ядро ​​у кошек. Neurosci Lett. 1995. 186 (2–3): 87–90.pmid: 7777205
  32. 32. Имагава М., Граф В., Сато Х., Сува Х., Ису Н., Изуми Р. и др. Морфология одиночных афферентов саккулярной макулы у кошек. Neurosci Lett. 1998. 240 (3): 127–130. pmid: 9502220
  33. 33. Сато Ф., Сасаки Х., Ишизука Н., Сасаки С., Маннен Х. Морфология единичных первичных вестибулярных афферентов, исходящих из горизонтального полукружного канала у кошки. J Comp Neurol. 1989. 290 (3): 423–439. pmid: 2592621
  34. 34. Портер Дж. Д., Балабан CD.Связи между вестибулярными ядрами и областями ствола головного мозга, которые обеспечивают вегетативную функцию у крыс. J Vestib Res. 1997. 7: 63–76. pmid:
      60
    • 35. Yates BJ, Balaban CD, Miller AD, Endo K, Yamaguchi Y. Вестибулярные входы в латеральное тегментальное поле кошки: потенциальная роль в вегетативном контроле. Brain Res 1995; 689: 197–206. pmid: 7583323
    • 36. Сато Дж., Таканари К., Омура С., Мизумура К. Влияние снижения атмосферного давления на охранное поведение, частоту сердечных сокращений и кровяное давление в модели нейропатической боли на крысах.Neurosci Lett. 2001; 299: 17–20. pmid: 11166927
    • 37. Боссут Д.Ф., Perl ER. Влияние повреждения нерва на симпатическое возбуждение механических ноцицепторов A-дельта. J Neurophysiol. 1995; 73: 1721–1723. pmid: 7643179
    • 38. Девор М., Яниг В., Михаэлис М. Модуляция активности нейронов ганглия задних корешков симпатической активацией у крыс с повреждением нервов. J Neurophysiol. 1994; 71: 38–47. pmid: 8158237
    • 39. Сато Дж., Perl ER. Адренергическое возбуждение кожных болевых рецепторов, вызванное повреждением периферического нерва.Наука. 1991; 251: 1608–1610. pmid: 2011742
    • 40. Маркиа Б., Ковач З.И., Палковиц М. Проекции вестибулярных ядер в паравентрикулярное ядро ​​гипоталамуса: морфологические доказательства существования вестибулярного пути стресса в головном мозге крысы. Функция структуры мозга. 2008. 213 (1–2): 239–245. pmid: 18247051
    • 41. Jang SH, Lee MY, Yeo SS, Kwon HG. Структурная нейронная связь вестибулярных ядер в головном мозге человека: исследование с визуализацией тензора диффузии.Neural Regen Res. 2018; 13 (4): 727–730. pmid: 29722327
    • 42. Aloisi AM, Buonocore M, Merlo L, Galandra C, Sotgiu A, Bacchella L и др. Хроническая болевая терапия и нарушение системы гипоталамус-гипофиз-надпочечники. Психонейроэндокринология. 2011. 36 (7): 1032–1039. pmid: 21256679
    • 43. Эллер-Смит О.К., Никол А.Л., Кристиансон Дж. А. Возможные механизмы, лежащие в основе централизованной боли и новых терапевтических вмешательств. Front Cell Neurosci. 2018; 12:35 pmid: 29487504
    • 44.Generaal E, Vogelzangs N, Macfarlane GJ, Geenen R, Smit JH, Penninx BW и др. Снижение активности оси гипоталамус-гипофиз-надпочечники при хронической многоточечной скелетно-мышечной боли: частично маскируется депрессивными и тревожными расстройствами. BMC Musculoskelet Disord. 2014; 15: 227. pmid: 25007969
    • 45. О'Халлоран К.Д., Perl ER. Влияние частичного повреждения нерва на реакцию полимодальных ноцицепторов С-волокон на адренергические агонисты. Brain Res. 1997. 759 (2): 233–240. pmid: 9221942

Как плотность атмосферы экзопланеты может изменить шансы на инопланетную жизнь

На этой ранней стадии поиска внеземной жизни в нашей солнечной системе и за ее пределами упор делается на жидкую воду.

Там, где она может существовать, на поверхности планеты или луны, как мы полагаем, у жизни, какой мы ее знаем, есть шанс. Поэтому большая часть наблюдательных и теоретических работ в астробиологии касается «обитаемой зоны», орбитальной полосы вокруг звезд, где вода в скалистом мире не замерзает и не выкипает.

В качестве нового вклада в эти усилия, недавнее исследование рассматривало малоизученный фактор, влияющий на способность воды оставаться жидкостью на поверхности мира: атмосферное давление.[Обитаемые суперземли, идеальные для жизни (Галерея)]

«Атмосферное давление влияет на диапазон температур жидкой воды, который обычно используется для определения обитаемости планет», - сказал Джованни Владило из Астрономической обсерватории Триеста в Италии и ведущий автор опубликованной статьи. в Астрофизическом журнале. «Итак, если вы хотите оценить пригодность для проживания, вы должны явно учитывать давление в вашей проблеме».

На Земле пространство вокруг нас заполнено молекулами воздуха, которые вместе оказывают давление на наши тела.Хотя вы этого не чувствуете, атмосфера Земли давит вниз с силой один килограмм на квадратный сантиметр или 14,7 фунта на квадратный дюйм. Это давление составляет около тонны на квадратный фут. Наша земная биология эволюционировала, чтобы работать в этом давлении, которое, хотя и звучит поразительно, бледнеет по сравнению с телами подводных существ в глубоком сиденье, которые могут выдерживать десятки тонн на квадратный фут.

Атмосферное давление влияет на температуру кипения воды, когда она переходит из жидкости в газ.Любой, кто готовил на большой высоте, убедился, что вода там кипит при более низкой температуре, чем обычные 100 градусов по Цельсию (212 градусов по Фаренгейту). Причина: атмосферное давление на больших высотах ниже, чем на уровне моря; просто чем выше в горы, тем меньше давления давит. Более низкое давление - вот почему для приготовления макарон в Денвере высотой в милю требуется на несколько минут дольше, чем в Новом Орлеане, расположенном ниже уровня моря - макаронные изделия должны дольше впитываться и размягчаться в воде, чтобы стать альдентейн-Денвером, потому что вода кипит на уровне немного более низкая температура.

Владило объяснил, почему давление имеет такой эффект. «Температура является индикатором скорости молекулярных движений. Точка кипения возникает, когда молекулярные движения достаточно быстрые, чтобы позволить большинству молекул ускользнуть друг от друга» и, таким образом, превратиться в газ, - сказал он. «Давление удерживает молекулы плотно, поэтому чем выше давление, тем быстрее должны двигаться молекулы, то есть тем выше должна быть температура, чтобы произошло испарение».

В новой статье Владило он и его коллеги смоделировали планету, похожую на Землю по размеру и составу атмосферы.Они выполнили более 4000 компьютерных симуляций, которые изменили атмосферное давление на модельной планете от одной сотой до шести раз выше атмосферного давления Земли. Исследователи также изменили орбитальное расстояние виртуальной планеты от ее солнечной звезды от примерно двух третей расстояния Земля-Солнце до примерно дополнительной трети. Чтобы получить представление об этих орбитальных параметрах, первая немного теснее Венеры, а вторая - более чем на половину расстояния до Марса.

Модель исследователей оценила глобальную обитаемость этих земных экзопланет путем измерения степени широты планеты, на которой может находиться жидкая поверхностная вода.

При помощи моделирования Владило и его коллеги увидели, что жилая зона расширяется в ширину по мере увеличения атмосферного давления. При давлении в одну десятую атмосферного давления Земли внешний край обитаемой зоны достигал всего на два процента дальше, чем Земля; Другими словами, когда дело касается обитаемости, не так много места для маневра для земного мира с низким давлением. Но когда атмосферное давление увеличилось в три раза по сравнению с земным, зона обитаемости расширилась еще на 18 процентов.

Для того же интервала давлений, от низкого к высокому, внутренний край обитаемой зоны находился в диапазоне от 87 процентов расстояния Земля-Солнце до 77 процентов. В этой модели для планеты с атмосферным давлением, облачностью и влажностью Земли внутренний край обитаемой зоны находится прямо посередине этого диапазона, на 82% расстояния Земля-Солнце.

Результаты показывают, что экзопланета, похожая на Землю во всех других отношениях, но с более высоким атмосферным давлением, может считаться обитаемой примерно на пять процентов ближе к своей солнечной звезде.И наоборот, Земля с низким давлением не будет считаться пригодной для жизни, если не будет размещена на орбите на пять процентов дальше, чем Земля со стандартным давлением.

Движение тепла

Основным фактором расширения орбитального диапазона обитаемости при более высоких давлениях является то, что атмосферы с более высоким давлением более плотные. Более плотная атмосфера, в свою очередь, переносит тепло лучше, чем тонкая атмосфера, и способствует более сильному «парниковому эффекту», в результате чего атмосферные газы поглощают тепло.

Для экзопланет, находящихся дальше от своей звезды, чем Земля от нашего Солнца, и поэтому они получают меньше солнечного света, атмосфера с высоким давлением лучше улавливает тепло и распределяет большее тепло, полученное на экваторе.Полярные зоны, которые иначе замерзли бы, вместо этого содержат жидкую воду. Соответственно, планета с высоким давлением может оставаться теплее на более удаленных расстояниях от своей звезды.

Что касается миров с низким давлением - возвращаясь к аналогии с приготовлением пасты - вода кипит при более низких температурах, чем в мирах с более высоким атмосферным давлением. В сценарии низкого давления в мире, расположенном ближе к своей звезде, чем Земля, который в противном случае был бы широко обитаемым при атмосферном давлении Земли, вода выкипела бы.

Однако для более близких экзопланет с высоким атмосферным давлением выжженные солнцем экваториальные зоны не будут нагреваться до уровня кипения так же быстро, как при нормальном или низком давлении, и, таким образом, все еще могут быть обитаемыми.

Что там может жить

Крупный план теплолюбивых водорослей, обитающих в Йеллоустонском национальном парке. (Изображение предоставлено: J. Schmidt; 1977)

В дополнение к этим общим выводам, модель исследователей предлагает интригующие выводы.Например, большая часть увеличения выживаемости на более близкой к звезде стороне обитаемой зоны для миров с высоким давлением приходится на организм, который, по крайней мере, по нашим земным стандартам, является экстремальным.

Глобальные температуры этих внутренних краевых миров, сделанных пригодными для жизни благодаря высокому атмосферному давлению, будут слишком высокими для сложных форм жизни, таких как мы. Однако так называемые термофилы - бактерии, которые процветают при температурах выше 45 градусов по Цельсию (113 градусов по Фаренгейту) или около того и вплоть до значительно более высоких температур - могут найти такие подвергнутые тепловой обработке миры вполне комфортными.

В целом, зона обитания для таких существ, как мы, которым требуются относительно умеренные температуры, на самом деле несколько смещается наружу от звезды, похожей на Солнце, в сценариях с высоким давлением.

Атмосферное давление также может иметь сильное влияние на биоразнообразие. По сравнению с мирами с низким давлением, экзопланеты с высоким атмосферным давлением будут иметь довольно однородную глобальную температуру поверхности, опять же из-за эффективной передачи тепла между их широтами. На этих планетах с тяжелой атмосферой может быть довольно узкий круг форм жизни, поскольку все они будут адаптированы к одному и тому же тонкому температурному режиму.

А вот планеты с более низким атмосферным давлением, чем Земля, будут иметь даже более разные температуры, чем наша планета. Тогда эти жилища могут предоставить даже более широкий диапазон сред обитания, чем наш мир, с организмами, экзотически адаптированными к их значительно более разнообразным полярно-умеренно-тропическим зонам.

Откуда атмосфера?

Плотная туманная атмосфера Титана скрывает поверхность Луны. (Изображение предоставлено NASA / JPL-Caltech / Институт космических наук)

На данный момент исследования «обитаемой зоны, зависящей от давления», носят чисто академический характер, учитывая, что атмосферное давление не является свойством экзопланет, которое мы еще можем измерить.Но Владило считает, что работа с планетами, которые в несколько раз больше Земли, получившие название суперземли, может стать тем местом, где впервые могут быть применены данные об атмосферном давлении.

«В настоящее время наблюдения позволяют определить только некоторые свойства планетных атмосфер, такие как их химический состав, и в основном это касается планет-гигантов, а не земных», - сказал Владило. «Однако я уверен, что технологические усовершенствования позволят нам в некоторой степени охарактеризовать атмосферы суперземель, которые являются разумными кандидатами для изучения планетарной обитаемости.Если мы сможем оценить некоторые основные параметры планеты с помощью наблюдений, такие как планетное альбедо [количество света, отраженного поверхностью] и инфракрасный поток [количество излучаемого инфракрасного света], то наши модели будут достаточно ограничены, чтобы дать разумная оценка давления на поверхности планеты ».

Основной проблемой для оценки атмосферного давления экзопланет является тот факт, что формирование атмосфер и их плотность не совсем понятны.Например, спутник Сатурна Титан имеет плотную атмосферу с давлением примерно на 50 процентов выше, чем у Земли. Однако подобные тела во внешних областях Солнечной системы, такие как спутники Юпитера Ганимед и Каллисто, цепляются только за очень тонкие газовые оболочки.

«Стыдно, что мы почти не имеем представления об атмосфере и ее происхождении», - сказала Сара Сигер, профессор планетологии и физики Массачусетского технологического института, не участвовавшая в новом исследовании.«Это одна из тех вещей, на которые мы можем надеяться и ждать, чтобы узнать о них».

Что касается исследования Владило, Сигер сказал, что «приятно видеть, что широкий диапазон поверхностного давления может сделать поверхность пригодной для жизни».

Владило и его коллеги планируют несколько последующих действий со своей моделью. Другие тонкие аспекты экзопланетной обитаемости еще предстоит изучить в постоянно расширяющейся научной литературе, которая соответствует растущему энтузиазму по поводу возможного обнаружения инопланетной жизни в ближайшем будущем.

«Рост числа публикаций о планетарной обитаемости - явный признак того, что нас ждет впереди», - сказал Сигер.

Эта история была предоставлена ​​ Astrobiology Magazine , веб-публикацией, спонсируемой астробиологической программой NASA .

Связь между биометеорологическими факторами и количеством госпитализаций из-за астмы

  • 1.

    Глобальная инициатива по астме. Глобальная инициатива по астме , https: // ginasthma.org / (2020).

  • 2.

    IHME. Институт показателей и оценки здоровья , http://www.healthdata.org/.

  • 3.

    Холгейт, Т. С. и Томас, М. В книге Миддлтон «Основы аллергии » (ред. О’Хехир, Р. Э., Холгейт, С. Т. и Шейх, А.), гл. 7. С. 151–204 (Elsevier, 2017).

  • 4.

    Network, G.A. (Окленд, Новая Зеландия, 2018).

  • 5.

    Либхарт, Дж. и др. . Факторы распространенности и риска астмы в Польше: результаты исследования PMSEAD. J Исследование Allergol Clin Immunol 17 , 367–374 (2007).

    CAS PubMed Google Scholar

  • 6.

    Xu, Z. et al . Экстремальные температуры и госпитализация в отделение неотложной помощи по поводу детской астмы в Брисбене, Австралия. Occup Environ Med 70 , 730–735, https://doi.org/10.1136/oemed-2013-101538 (2013).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 7.

    Лиан, Х., Руань, Ю., Лян, Р., Лю, X. и Фан, З. Краткосрочное влияние температуры окружающей среды и риск инсульта: систематический обзор и метаанализ. Int J Environ Res Public Health 12 , 9068–9088, https://doi.org/10.3390/ijerph220809068 (2015).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 8.

    Ван У. Прогресс в воздействии загрязненных метеорологических условий на заболеваемость астмой. J Thorac Dis 8 , E57–61, https://doi.org/10.3978/j.issn.2072-1439.2015.12.64 (2016).

    Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 9.

    Мортимер, К. М., Неас, Л. М., Докери, Д. У., Редлайн, С. и Тагер, И. Б. Влияние загрязнения воздуха на детей из городских районов, страдающих астмой. Eur Respir J 19 , 699–705, https://doi.org/10.1183/0

    36.02.00247102 (2002).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 10.

    Дарчин М. Связь между качеством воздуха и качеством жизни. Науки об окружающей среде и исследованиях загрязнения 21 , 1954–1959 (2014).

    Артикул Google Scholar

  • 11.

    Guarnieri, M. & Balmes, J. R. Загрязнение атмосферного воздуха и астма. Ланцет 383 , 1581–1592, https: // doi.org / 10.1016 / S0140-6736 (14) 60617-6 (2014).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 12.

    Habre, R. et al . Влияние PM2,5 и его компонентов из внутренних и внешних источников на симптомы кашля и хрипов у детей с астмой. J Expo Sci Environ Epidemiol 24 , 380–387, https://doi.org/10.1038/jes.2014.21 (2014).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 13.

    Эпштейн Ю. и Моран Д. С. Температурный комфорт и индексы теплового стресса. Ind Health 44 , 388–398, https://doi.org/10.2486/indhealth.44.388 (2006).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 14.

    МакГрегор, Г. Р. Специальный выпуск: Универсальный индекс теплового комфорта (UTCI). Int J Biometeorol 56 , 419, https://doi.org/10.1007/s00484-012-0546-6 (2012).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 15.

    Blazejczyk, K., Epstein, Y., Jendritzky, G., Staiger, H. & Tinz, B. Сравнение UTCI с выбранными тепловыми индексами. Int J Biometeorol 56 , 515–535, https://doi.org/10.1007/s00484-011-0453-2 (2012).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 16.

    Фиала Д., Ломас К. Дж. И Сторер М. Компьютерная модель терморегуляции человека для широкого диапазона условий окружающей среды: пассивная система. J Appl Physiol (1985) 87 , 1957–1972, https://doi.org/10.1152/jappl.1999.87.5.1957 (1999).

    CAS Статья Google Scholar

  • 17.

    Фиала, Д., Ломас, К. Дж. И Сторер, М. Компьютерное прогнозирование терморегуляционных и температурных реакций человека в широком диапазоне условий окружающей среды. Int J Biometeorol 45 , 143–159, https://doi.org/10.1007/s004840100099 (2001).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 18.

    Фиала, Д., Хэвенит, Г., Броуд, П., Кампманн, Б. и Джендрицки, Г. Многоузловая модель UTCI-Фиала теплопередачи человека и регулирования температуры. Int J Biometeorol 56 , 429–441, https://doi.org/10.1007/s00484-011-0424-7 (2012).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 19.

    Хейнс А., Коватс Р. С., Кэмпбелл-Лендрам Д. и Корвалан К. Изменение климата и здоровье человека: воздействия, уязвимость и общественное здоровье. Общественное здравоохранение 120 , 585–596, https://doi.org/10.1016/j.puhe.2006.01.002 (2006).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 20.

    Гослинг, С. Н., МакГрегор, Г. Р. и Палди, А. Изменение климата и связанная с жарой смертность в шести городах, часть 1: построение модели и проверка. Int J Biometeorol 51 , 525–540, https://doi.org/10.1007/s00484-007-0092-9 (2007).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 21.

    Гослинг, С. Н., МакГрегор, Г. Р. и Лоу, Дж. А. Изменение климата и связанная с жарой смертность в шести городах. Часть 2: оценка модели климата и прогнозируемые воздействия изменений среднего и изменчивости температуры с изменением климата. Int J Biometeorol 53 , 31–51, https: // doi.org / 10.1007 / s00484-008-0189-9 (2009).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 22.

    Эби, К. Л. Здоровье в новых сценариях исследования изменения климата. Int J Environ Res Public Health 11 , 30–46, https://doi.org/10.3390/ijerph210100030 (2013).

    Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 23.

    Патерсон, Дж., Берри, П., Эби, К. и Варангу, Л. Медицинские учреждения, устойчивые к воздействиям изменения климата. Int J Environ Res Public Health 11 , 13097–13116, https://doi.org/10.3390/ijerph211213097 (2014).

    Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 24.

    D’Amato, G. et al . Метеорологические условия, изменение климата, новые возникающие факторы, а также астма и связанные с ней аллергические расстройства.Заявление Всемирной организации аллергии. World Allergy Organ J 8 , 25, https://doi.org/10.1186/s40413-015-0073-0 (2015).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 25.

    Кэмпбелл-Лендрам Д. и Прусс-Устун А. Изменение климата, загрязнение воздуха и неинфекционные заболевания. Bull World Health Organ 97 , 160–161, https://doi.org/10.2471/BLT.18.224295 (2019).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 26.

    Манн, Дж. К. и др. . Кратковременное влияние загрязнения воздуха на хрипы у детей-астматиков во Фресно, Калифорния. Environ Health Perspect 118 , 1497–1502, https://doi.org/10.1289/ehp.0

    2 (2010).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 27.

    Jacquemin, B. et al. . Загрязнение воздуха и контроль астмы в эпидемиологическом исследовании генетики и окружающей среды астмы. J Epidemiol Community Health 66 , 796–802, https://doi.org/10.1136/jech.2010.130229 (2012).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 28.

    Бери, Дж. Д. Климатические заболевания и заболевания органов грудной клетки. Br Med J 4 , 613, https://doi.org/10.1136/bmj.4.5840.613-c (1972).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 29.

    Уоллер Р. Э. Астма и погода. Ланцет 2 , 452, https://doi.org/10.1016/s0140-6736(83)

    -5 (1983).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 30.

    Гринбург, Л., Филд, Ф., Рид, Дж. И. и Эрхардт, К. Л. Астма и изменение температуры. II. Эпидемиологические исследования 1964 и 1965 годов посещений клиник неотложной помощи по поводу астмы в трех крупных больницах Нью-Йорка. Arch Environ Health 12 , 561–563, https: // doi.org / 10.1080 / 00039896.1966.10664433 (1966).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 31.

    Сазерленд, А. и Холл, И. П. Грозы и астма. Lancet 344 , 1503–1504, https://doi.org/10.1016/s0140-6736(94)

    -4 (1994).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 32.

    Фицджеральд, Э. Ф., Пантеа, К.И Лин, С. Холодные периоды и риск госпитализации по поводу астмы: Нью-Йорк, США, 1991–2006. Легкое 192 , 947–954, https://doi.org/10.1007/s00408-014-9645-y (2014).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 33.

    Soneja, S. et al . Воздействие экстремальной жары и осадков, связанных с повышенным риском госпитализации по поводу астмы в Мэриленде, США. Environ Health 15 , 57, https: // doi.org / 10.1186 / s12940-016-0142-z (2016).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 34.

    Каминский, Д. А., Бейтс, Дж. Х. и Ирвин, К. Г. Влияние стимуляции холодным сухим воздухом на периферическую механику легких при астме. Am J Respir Crit Care Med 162 , 179–186, https://doi.org/10.1164/ajrccm.162.1.9806079 (2000).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 35.

    Эптон, М. Дж. и др. . Климат и уровни аэроаллергенов при астме: 12-месячное проспективное исследование. Thorax 52 , 528–534, https://doi.org/10.1136/thx.52.6.528 (1997).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 36.

    Ehara, A. et al . Связаны ли высокое атмосферное давление, низкая влажность и суточное изменение температуры с появлением астматических симптомов? Pediatr Int 42 , 272–274, https: // doi.org / 10.1046 / j.1442-200x.2000.01228.x (2000).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 37.

    Аль-Рубайш, А. М. Бронхиальная астма, связанная с грозой: забытая, но очень существующая эпидемия. J Family Community Med 14 , 47–51 (2007).

    PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 38.

    Brode, P. et al .Определение порядка работы Универсального индекса термического климата (UTCI). Int J Biometeorol 56 , 481–494, https://doi.org/10.1007/s00484-011-0454-1 (2012).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 39.

    Пил, М. К., Финлейсон, Б. Л. и МакМахон, Т. А. Обновленная карта мира по классификации климата Кеппен-Гейгера. Hydrol. Earth Syst. Sci. 11 , 1633–1644, https: // doi.org / 10.5194 / hess-11-1633-2007 (2007).

    ADS Статья Google Scholar

  • 40.

    Всемирная организация здравоохранения. Руководство по качеству воздуха Глобальное обновление 2005 г. , https://www.who.int/phe/health_topics/outdoorair/outdoorair_aqg/en/ (2005).

  • 41.

    МакКуллаг А. и Нелдер Дж. А. Обобщенные линейные модели . (Чепмен и Холл, 1989).

  • 42.

    Пул, Дж. А. и др. .Воздействие погоды и изменения климата на качество воздуха в помещениях и на открытом воздухе при астме: отчет рабочей группы Комитета AAAAI по воздействию окружающей среды и респираторному здоровью. J Allergy Clin Immunol 143 , 1702–1710, https://doi.org/10.1016/j.jaci.2019.02.018 (2019).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 43.

    Шорака, Х. Р., Судеджани, М. Т., Абобакри, О. и Ханджани, Н. Связь между температурой окружающей среды и обострением астмы у детей: систематический обзор. J Lung Health Dis 3 , 2–9 (2019).

    Артикул Google Scholar

  • 44.

    Европейское агентство по окружающей среде. Отчет о качестве воздуха в Европе - 2017. Люксембург 2017 г. , https://www.eea.europa.eu/publications/air-quality-in-europe-2017 (2017 г.).

  • 45.

    Андерсон С. Д. и Давискас Э. Механизм астмы, вызванной физической нагрузкой, таков. J Allergy Clin Immunol 106 , 453–459, https: // doi.org / 10.1067 / mai.2000.109822 (2000).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 46.

    Коскела, Х.О. Респираторные симптомы, вызванные холодным воздухом: механизмы и лечение. Int J Circumpolar Health 66 , 91–100, https://doi.org/10.3402/ijch.v66i2.18237 (2007).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 47.

    Дизель, Д.А., Tucker, A. & Robertshaw, D. Изменения дыхания, вызванные холодом, как стратегия снижения потерь тепла через дыхательные пути. J Appl Physiol (1985) 69 , 1946–1952, https://doi.org/10.1152/jappl.1990.69.6.1946 (1990).

    CAS Статья Google Scholar

  • 48.

    Штурман-Эллштейн, Р., Зебаллос, Р. Дж., Бакли, Дж. М. и Сухрада, Дж. Ф. Благоприятное влияние носового дыхания на бронхоспазм, вызванный физической нагрузкой. Am Rev Respir Dis 118 , 65–73, https://doi.org/10.1164/arrd.1978.118.1.65 (1978).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 49.

    Леппалуото, Дж., Корхонен, И. и Хасси, Дж. Привыкание к тепловым ощущениям, температуре кожи и норэпинефрину у мужчин, подвергающихся воздействию холодного воздуха. J Appl Physiol (1985) 90 , 1211–1218, https://doi.org/10.1152/jappl.2001.90.4.1211 (2001).

    CAS Статья Google Scholar

  • 50.

    Cong, X. et al . Падение температуры и риск астмы: систематический обзор и метаанализ. Environ Sci Pollut Res Int 24 , 22535–22546, https://doi.org/10.1007/s11356-017-9914-4 (2017).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 51.

    Вандини, С., Бьяджи, К., Фишер, М.И Ланари, М. Воздействие риновирусных инфекций на детей. Вирусов 11 , https://doi.org/10.3390/v11060521 (2019).

  • 52.

    Romaszko, J. et al. . Применимость универсального индекса теплового климата для прогнозирования вспышек инфекций дыхательных путей: подход математического моделирования. Int J Biometeorol 63 , 1231–1241, https://doi.org/10.1007/s00484-019-01740-y (2019).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 53.

    Клиффорд Р. Л. и др. . Вдыхание выхлопных газов дизельного топлива и аллергена изменяет метилирование ДНК бронхиального эпителия человека. J Allergy Clin Immunol 139 , 112–121, https://doi.org/10.1016/j.jaci.2016.03.046 (2017).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 54.

    Брандт, Э. Б. и др. . Воздействие аллергена и частиц выхлопных газов дизельного топлива усиливает вторичные аллерген-специфические реакции памяти, повышая восприимчивость к астме. J Allergy Clin Immunol 136 , 295–303 e297, https://doi.org/10.1016/j.jaci.2014.11.043 (2015).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 55.

    Нел А. Атмосфера. Заболевания, связанные с загрязнением воздуха: воздействие частиц. Наука 308 , 804–806, https://doi.org/10.1126/science.1108752 (2005).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 56.

    Нел, А. Э., Диас-Санчес, Д., Нг, Д., Хиура, Т. и Саксон, А. Усиление аллергического воспаления за счет взаимодействия между частицами выхлопных газов дизельного двигателя и иммунной системой. J Allergy Clin Immunol 102 , 539–554, https://doi.org/10.1016/s0091-6749(98)70269-6 (1998).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 57.

    Kling, K. M., Lopez-Rodriguez, E., Pfarrer, C., Muhlfeld, C. & Brandenberger, C.Старение усугубляет вызванные острым повреждением легких изменения воздушного барьера, функции легких и воспаление у мышей. Am J Physiol Lung Cell Mol Physiol 312 , L1 – L12, https://doi.org/10.1152/ajplung.00347.2016 (2017).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 58.

    Lee, S. W. et al . Краткосрочное влияние множества факторов внешней среды на риск обострений астмы: анализ временных рядов с разбивкой по возрасту. J Allergy Clin Immunol 144 , 1542–1550 e1541, https://doi.org/10.1016/j.jaci.2019.08.037 (2019).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 59.

    Ziska, L. et al. . Недавнее потепление из-за широты связано с увеличением продолжительности сезона пыльцы амброзии в центральной части Северной Америки. Proc Natl Acad Sci USA 108 , 4248–4251, https://doi.org/10.1073/pnas.1014107108 (2011).

    ADS Статья PubMed Google Scholar

  • 60.

    Palczynski, C. et al . Позиционный документ Польского общества аллергологов об изменении климата, стихийных бедствиях, аллергии и астме. Postepy Dermatol Alergol 35 , 552–562, https://doi.org/10.5114/ada.2017.71273 (2018).

    Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 61.

    Богавски П., Грюлинг Л., Новак М., Смит М. и Джаковяк Б. Тенденции атмосферных концентраций пыльцы сорняков в контексте недавнего потепления климата в Познани (Западная Польша). Int J Biometeorol 58 , 1759–1768, https://doi.org/10.1007/s00484-013-0781-5 (2014).

    Артикул PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 62.

    Dales, R.E. et al . Влияние спор грибов в окружающей среде на неотложные обращения по поводу астмы в областную детскую больницу. Am J Respir Crit Care Med 162 , 2087–2090, https://doi.org/10.1164/ajrccm.162.6.2001020 (2000).

    CAS Статья PubMed Google Scholar

  • 63.

    Dales, R.E. et al . Роль спор грибов при грозовой астме. Сундук 123 , 745–750, https://doi.org/10.1378/chest.123.3.745 (2003).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • 64.

    Квон, Дж. У. и др. . Посещения отделения неотложной помощи при обострении астмы из-за погодных условий и загрязнения воздуха в Чхунчхоне, Корея: перекрестный анализ случаев. Allergy Asthma Immunol Res 8 , 512–521, https://doi.org/10.4168/aair.2016.8.6.512 (2016).

    CAS Статья PubMed PubMed Central Google Scholar

  • 65.

    Ли, К. К., Шеридан, С. С. и Лин, С. Связь типов погоды с госпитализацией по поводу астмы в штате Нью-Йорк. Ecohealth 9 , 427–439, https://doi.org/10.1007/s10393-012-0803-5 (2012).

    Артикул PubMed Google Scholar

  • Изменение климата | Amnesty International

    Назад к нашей работе

    Совершенно очевидно, что изменение климата уже оказывает влияние на права человека. И это влияние будет только усиливаться в ближайшие годы.

    Куми Найду, генеральный секретарь Amnesty International

    Миллионы людей уже страдают от катастрофических последствий экстремальных бедствий, усугубляемых изменением климата - от продолжительной засухи в Африке к югу от Сахары до разрушительных тропических штормов, захлестнувших Юго-Восточную Азию, Карибский бассейн и Тихий океан.В летние месяцы для северного полушария в 2018 году сообщества от Северного полярного круга до Греции, Японии, Пакистана и США испытали разрушительные волны тепла и лесные пожары, которые привели к гибели сотен людей.

    Хотя мы в основном понимаем изменение климата через воздействие, которое оно окажет на наш естественный мир, именно разрушения, которые оно вызывает и будет продолжать причинять человечеству, делают его насущной проблемой прав человека. Это усугубит и усилит существующее неравенство.И его последствия будут продолжать расти и ухудшаться со временем, создавая разрушения для нынешнего и будущих поколений. Вот почему неспособность правительств принять меры в связи с изменением климата перед лицом неопровержимых научных данных вполне может быть самым большим нарушением прав человека в истории человечества между поколениями.

    Что такое изменение климата?

    Климат планеты постоянно меняется в течение геологического времени со значительными колебаниями средних глобальных температур.

    Однако нынешний период потепления происходит быстрее, чем любые прошлые события.Стало ясно, что человечество вызвало большую часть потепления прошлого века, выбрасывая удерживающие тепло газы, обычно называемые парниковыми газами, для питания нашей современной жизни. Мы делаем это за счет сжигания ископаемого топлива, сельского хозяйства, землепользования и других видов деятельности, которые способствуют изменению климата. Уровень парниковых газов находится на самом высоком уровне за последние 800 000 лет. Этот быстрый рост представляет собой проблему, потому что он меняет наш климат со слишком быстрой скоростью, к которой живые существа не могут приспособиться.

    Изменение климата связано не только с повышением температуры, но и с экстремальными погодными явлениями, повышением уровня моря, изменением популяций и мест обитания диких животных и рядом других воздействий.

    Что вызывает изменение климата?

    Мы люди, которые хотят того же, чего хочет каждый - безопасного места для жизни на этой планете, которую мы называем своим домом. Таким образом, хотя наша работа должна и впредь быть беспристрастной и объективной, мы все чаще повышаем голос, внося ясный сигнал о том, что изменение климата реально, и люди несут ответственность за это, последствия серьезны, и мы должны действовать сейчас.

    КАТАРИН ХЕЙХО, КЛИМАТИЧЕСКИЙ УЧЕБНИК

    Существует подавляющее большинство ученых единодушно в том, что глобальное потепление в основном является результатом деятельности человека: 97% ученых-климатологов пришли к такому выводу.

    На сегодняшний день одним из основных факторов является сжигание ископаемых видов топлива - угля, газа и нефти - что привело к увеличению концентрации парниковых газов, таких как углекислый газ, в нашей атмосфере. Это, в сочетании с другими видами деятельности, такими как расчистка земель для сельскохозяйственных нужд, вызывает повышение средней температуры на нашей планете.Фактически, ученые столь же уверены в связи между парниковыми газами и глобальным потеплением, как и в связи между курением и раком легких.

    Это не недавний вывод. Научное сообщество собирало и изучало данные по этому поводу на протяжении десятилетий. Предупреждения о глобальном потеплении начали появляться в заголовках газет еще в конце 1980-х годов.

    В 1992 году 165 стран подписали международный договор - Рамочную конвенцию ООН об изменении климата (РКИК ООН). С тех пор они ежегодно проводят встречи (так называемые «Конференция сторон» или COP) с целью разработки целей и методов уменьшения изменения климата, а также адаптации к его уже видимым последствиям.Сегодня 197 стран подписали РКИК ООН.

    Каковы последствия изменения климата?

    Сообщество Уилмингтона, они в основном с низким доходом, поэтому волны тепла очень пагубны, потому что они не могут позволить себе кондиционирование воздуха. А поскольку они все еще находятся недалеко от нефтеперерабатывающих заводов и нефтедобычи, им приходится закрывать окна.

    Алисия Ривера, общественный организатор и климатический активист, США

    Последствия изменения климата ощущаются уже сейчас, но они будут ухудшаться.Глобальное потепление превысило доиндустриальный уровень примерно на 1 ° C. Каждая половина градуса (или даже меньше) глобального потепления имеет значение.

    Важно помнить, что ни один перечень последствий изменения климата не может быть исчерпывающим. Очень вероятно, что волны тепла будут возникать чаще и длиться дольше, а экстремальные осадки станут более интенсивными и частыми во многих регионах. Океаны продолжат нагреваться и закисляться, а средний глобальный уровень моря будет продолжать повышаться.Все это окажет и уже начинает оказывать разрушительное воздействие на человеческую жизнь.

    Срочная необходимость решения проблемы изменения климата стала еще яснее после выпуска в октябре 2018 года крупного доклада ведущего мирового научного органа по оценке изменения климата, Межправительственной группы экспертов по изменению климата (МГЭИК). МГЭИК предупреждает, что во избежание катастрофического глобального потепления мы не должны достигать 1,5 ° C выше доиндустриального уровня - или, как минимум, не превышать этого.В отчете указываются огромные различия между сценариями 1,5 ° C и 2 ° C.

    Работая над ограничением роста средних глобальных температур до 1,5 ° C, МГЭИК заявляет, что мы могли бы, например:

    • сократить количество людей, подверженных климатическим рискам и подверженных бедности, на несколько сотен миллионов к 2050 году;
    • защитить 10 миллионов человек от рисков, связанных с уровнем моря;
    • сокращает долю мирового населения, подвергающегося усилению нехватки воды, на 50%, или на одного человека из 25 человек на этой планете.

    Возможно, наиболее важным является то, что отчет IPCC дал миру четкий крайний срок, чтобы избежать катастрофы: выбросы парниковых газов должны быть сокращены вдвое по сравнению с уровнями 2010 года к 2030 году, чтобы не достигнуть 1,5 ° C. Поэтому наши правительства должны предпринять немедленные шаги прямо сейчас, чтобы изменить курс. Чем дольше мы это делаем, тем больше нам придется полагаться на дорогостоящие технологии, которые могут оказать пагубное воздействие на права человека.

    Генеральный секретарь ООН Антониу Гутерриш заявил, что к 2020 году они должны установить надежные цели, чтобы остановить рост выбросов, в противном случае «мы рискуем упустить момент, когда мы сможем избежать безудержного изменения климата с катастрофическими последствиями для людей и всех природных систем. поддержи нас.”

    Кто больше всего страдает от изменения климата?

    Вы говорите, что любите своих детей больше всего на свете, и все же крадете их будущее на их глазах.

    Грета Тунберг, климатический активист и основатель Climate School Strike

    Изменение климата наносит и будет продолжать наносить вред всем нам, если правительства не примут меры. Однако его последствия, вероятно, будут гораздо более выраженными для определенных групп - например, тех сообществ, которые зависят от средств к существованию в сельском хозяйстве или прибрежных районах, - а также для тех, кто в целом уже уязвим, находится в неблагоприятном положении и подвергается дискриминации.

    Вот некоторые из способов, которыми изменение климата может усугублять неравенство:

    • Между развитыми и развивающимися странами:

    На национальном уровне жители низинных малых островных государств и менее развитых стран будут и уже находятся в числе наиболее пострадавших. Люди на Маршалловых островах уже регулярно переживают разрушительные наводнения и штормы, разрушающие их дома и средства к существованию. Волна тепла в северном полушарии 2018 года попала в заголовки газет в Европе и Северной Америке, но некоторые из худших последствий также ощущались в таких местах, как Пакистан, где погибло более 60 человек - в основном рабочие, уже работавшие в условиях сильной жары, - когда температура поднялась выше 44 °. С.

    • Между представителями разных национальностей и классов:

    Последствия изменения климата и загрязнения, связанного с ископаемым топливом, также зависят от этнической принадлежности и класса. В Северной Америке в основном более бедные цветные сообщества вынуждены дышать токсичным воздухом, потому что их районы с большей вероятностью будут расположены рядом с электростанциями и нефтеперерабатывающими заводами. У них заметно более высокий уровень респираторных заболеваний и рака, а вероятность смерти афроамериканцев от загрязнения воздуха в три раза выше, чем у населения США в целом.

    Женщины и девочки непропорционально сильно страдают от изменения климата, что отражает тот факт, что во многих странах они с большей вероятностью окажутся в маргинальном и неблагоприятном положении. Это означает, что они более уязвимы к воздействию климатических явлений, поскольку они менее способны защитить себя от них и им будет труднее восстанавливаться.

    Последствия ухудшения будут для будущих поколений, если правительства не примут меры сейчас. Однако дети и молодые люди уже страдают из-за своего особого метаболизма, физиологии и потребностей развития.Это означает, например, что насильственное перемещение, с которым сталкиваются общины, затрагивающие целый ряд прав - от воды, санитарии и питания до надлежащего жилья, здравоохранения, образования и развития, - вероятно, будет особенно вредным для детей.

    Коренные народы относятся к сообществам, наиболее пострадавшим от изменения климата. Они часто живут на маргинальных землях и в хрупких экосистемах, которые особенно чувствительны к изменениям в физической среде. Они поддерживают тесную связь с природой и своими традиционными землями, от которых зависят их средства к существованию и культурная самобытность.

    Почему изменение климата является проблемой прав человека?

    Изменение климата - это проблема прав человека не только потому, что его разрушительные последствия сказываются на соблюдении прав человека, но и потому, что это антропогенное явление, которое правительства могут смягчить.

    Куми Найду, генеральный секретарь Amnesty International

    Права человека неразрывно связаны с изменением климата из-за его разрушительного воздействия не только на окружающую среду, но и на наше собственное благополучие.Изменение климата не только угрожает самому нашему существованию, но и оказывает пагубное воздействие на наши права на жизнь, здоровье, питание, воду, жилище и средства к существованию.

    Чем дольше правительства ждут принятия значимых действий, тем сложнее становится решить проблему и тем выше риск того, что выбросы будут сокращены с помощью средств, которые увеличивают неравенство, а не сокращают его.

    Вот некоторые из способов воздействия изменения климата на наши права человека:

    Право на жизнь - Все мы имеем право на жизнь и жить в условиях свободы и безопасности.Но изменение климата угрожает безопасности миллиардов людей на этой планете. Самый очевидный пример - экстремальные погодные явления, такие как штормы, наводнения и лесные пожары. Тайфун Иоланда на Филиппинах в 2013 году унес жизни почти 10 000 человек. Тепловой стресс является одним из самых смертоносных последствий. Летняя жара в Европе в 2003 году унесла жизни 35 000 человек. Однако есть много других, менее заметных способов, которыми изменение климата угрожает жизни. Всемирная организация здравоохранения прогнозирует, что изменение климата вызовет 250 000 смертей в год в период с 2030 по 2050 год из-за малярии, недоедания, диареи и теплового стресса.

    R Право на здоровье - Все мы имеем право на наивысший достижимый уровень физического и психического здоровья. По данным МГЭИК, основные последствия изменения климата для здоровья будут включать больший риск травм, болезней и смерти из-за более сильных волн тепла и пожаров; повышенный риск недоедания в результате сокращения производства продуктов питания в бедных регионах; и повышенный риск болезней, передаваемых через пищу и воду, а также трансмиссивных болезней. Дети, подвергшиеся травматическим событиям, таким как стихийные бедствия, усугубленные изменением климата, могут страдать от посттравматических стрессовых расстройств.Воздействие изменения климата на здоровье требует срочных ответных мер, поскольку явное потепление угрожает подорвать системы здравоохранения и подорвать основные цели глобального здравоохранения.

    Право на жилище - Все мы имеем право на достаточный уровень жизни для нас самих и наших семей, включая достаточное жилище. Однако изменение климата по-разному угрожает нашему праву на жилище. Экстремальные погодные явления, такие как наводнения и лесные пожары, уже разрушают дома людей, оставляя их без крова.Засуха, эрозия и наводнения также могут со временем изменить окружающую среду, в то время как повышение уровня моря угрожает домам миллионов людей во всем мире на низменных территориях.

    Права на воду и санитарию - Все мы имеем право на безопасную воду для личного и домашнего использования, а также на санитарию, которая гарантирует наше здоровье. Но сочетание таких факторов, как таяние снега и льда, уменьшение количества осадков, повышение температуры и повышение уровня моря, показывает, что изменение климата влияет и будет продолжать влиять на качество и количество водных ресурсов.Уже более миллиарда человек не имеют доступа к чистой воде, и изменение климата только усугубит ситуацию. Экстремальные погодные явления, такие как циклоны и наводнения, влияют на инфраструктуру водоснабжения и санитарии, оставляя после себя загрязненную воду и тем самым способствуя распространению болезней, передаваемых через воду. Также пострадают канализационные системы, особенно в городских районах.

    Кто несет ответственность за предотвращение изменения климата?

    После того, как подсудимые оказались в опасном для климата положении, обвиняемые продолжали действовать с сознательным безразличием к известной опасности, которую они помогли создать и усилить.Дестабилизированная климатическая система создает необычно серьезные риски причинения вреда жизни истца, его физической неприкосновенности и достоинству.

    Джулиана против правительства США, иск, поданный детьми против правительства США
    Штаты

    Государства обязаны смягчать вредные последствия изменения климата, принимая самые амбициозные меры по предотвращению или сокращению выбросов парниковых газов в кратчайшие сроки.В то время как богатые государства должны лидировать как внутри страны, так и в рамках международного сотрудничества, все страны должны предпринимать все разумные шаги для сокращения выбросов в полной мере, в которой они могут.

    Государства также должны предпринять все необходимые шаги, чтобы помочь каждому, кто находится под их юрисдикцией, адаптироваться к предсказуемым и неизбежным последствиям изменения климата, тем самым минимизируя воздействие изменения климата на их права человека. Это верно независимо от того, несет ли государство ответственность за эти последствия, потому что государства обязаны защищать людей от вреда, причиненного третьими сторонами.

    Государства должны предпринять шаги для решения проблемы изменения климата как можно быстрее и гуманнее. В своих усилиях по борьбе с изменением климата они не должны прибегать к мерам, прямо или косвенно нарушающим права человека. Например, нельзя создавать природоохранные зоны или проекты возобновляемой энергии на землях коренных народов без консультации с ними и получения их согласия.

    При любых мерах государства должны уважать право на информацию и участие всех пострадавших людей, а также их право на доступ к эффективным средствам правовой защиты от нарушений прав человека.

    Однако текущие обязательства, взятые правительствами по смягчению последствий изменения климата, совершенно неадекватны, так как они приведут к катастрофическому повышению средней глобальной температуры на 3 ° C по сравнению с доиндустриальным уровнем к 2100 году. Люди в странах, включая Францию, Нидерланды и Швейцарию подают на свои правительства в суд за неспособность установить достаточные цели и меры по смягчению последствий изменения климата.

    Корпорации

    Деловые круги также обязаны уважать права человека.Для выполнения этой обязанности компании должны оценивать потенциальные последствия своей деятельности для прав человека и принимать меры для предотвращения негативных воздействий. Они должны предавать гласности такие выводы и любые превентивные меры. Компании также должны принимать меры для исправления нарушений прав человека, которые они вызывают или которым они способствуют, либо сами по себе, либо в сотрудничестве с другими участниками. Такая ответственность распространяется на ущерб правам человека в результате изменения климата.

    Корпорации, и особенно компании, работающие с ископаемым топливом, также должны немедленно принять меры по минимизации выбросов парниковых газов, в том числе за счет смещения своего портфеля в сторону возобновляемых источников энергии, и обнародовать соответствующую информацию о своих выбросах и усилиях по их смягчению.Эти усилия должны распространяться на все основные дочерние компании, филиалы и организации в их цепочке поставок.

    Компании, работающие на ископаемом топливе, исторически были одними из самых ответственных за изменение климата - и это продолжается и по сей день. Исследования показывают, что всего 100 компаний, производящих ископаемое топливо, ответственны за 71% мировых выбросов парниковых газов с 1988 года.

    Появляется все больше свидетельств того, что крупные компании, производящие ископаемое топливо, десятилетиями знали о вредных последствиях сжигания ископаемого топлива и пытались подавить эту информацию и заблокировать усилия по борьбе с изменением климата.

    Почему нам нужно остановить изменение климата?

    Потому что все мы заслуживаем равной защиты.

    Мы все рождены с основными правами человека, но эти права находятся под серьезной угрозой из-за изменения климата. Хотя изменение климата тем или иным образом угрожает всей нашей жизни, люди, подвергающиеся дискриминации, относятся к числу тех, кто больше всего пострадает. Мы все в равной степени заслуживаем защиты от этой универсальной угрозы.

    Потому что от игры терять нечего, и все можно получить.

    Борьба с изменением климата дает нам возможность поставить благополучие людей на первое место, обеспечивая право на здоровую окружающую среду. Это даст нам возможность укрепить права человека, например, позволив большему количеству людей получить доступ к более чистым и дешевым энергетическим ресурсам и создать возможности для трудоустройства в новых секторах.

    Потому что у нас есть знания, сила и способность остановить изменение климата.

    Многие люди уже работают над творческими, вдохновляющими и новаторскими решениями для решения проблемы изменения климата.Во всем мире есть люди, от граждан до компаний и городов, которые активно работают над политикой, кампаниями и решениями, которые защитят людей и планету. Коренные народы и общины меньшинств на протяжении веков выработали устойчивые способы жизни с окружающей средой, которую они называют своим домом. Мы можем учиться у них и, с их согласия, извлекать выгоду из их ноу-хау для информирования наших собственных усилий по поиску другого способа взаимодействия с нашей планетой.

    Что делает Amnesty для решения проблемы изменения климата?

    Настоятельно необходимо поставить людей и права человека в центр разговоров об изменении климата.Для Amnesty International и других правозащитных организаций это означает привлечение к ответственности государств, которые не принимают мер в связи с изменением климата, так же, как мы поступаем с другими нарушениями прав человека.

    Кьяра Лигуори, советник по политике, Amnesty International

    Работа Amnesty International в области изменения климата включает отстаивание прав человека в соответствии с Парижским соглашением об изменении климата, внесение вклада в более строгие стандарты прав человека в отношении изменения климата и поддержку экологических групп, выдвигающих аргументы в пользу прав человека.

    Учитывая безотлагательность этого вопроса, мы будем углублять наше участие, играя стимулирующую роль в сообществе правозащитников, поскольку оно показывает, как изменение климата влияет на права людей и как люди реагируют на реальность и угрозу изменения климата.

    Amnesty будет работать с различными группами в ключевых странах, чтобы усилить давление на правительства и корпорации, которые препятствуют прогрессу. Amnesty поддержит молодых людей, а также коренные народы, профсоюзы и пострадавшие общины, чтобы они потребовали быстрого и справедливого перехода к экономике с нулевым выбросом углерода, которая никого не оставит позади.Судебные разбирательства и использование национальных и региональных механизмов защиты прав человека станут дополнительными инструментами для сдерживания давления.

    Amnesty International будет развивать свою работу по поддержке защитников окружающей среды, чтобы способствовать работе тех, кто защищает землю, продукты питания, сообщества и людей от климатических воздействий, добычи и распространения ископаемых видов топлива и обезлесения. Защита гражданского пространства для информации, участия и мобилизации также будет способствовать продвижению более прогрессивной климатической политики.

    Наши требования

    Amnesty призывает правительства:

    • Сделайте все возможное, чтобы остановить повышение глобальной температуры более чем на 1,5 ° C.
    • Сократить выбросы парниковых газов до нуля не позднее 2050 года. Более богатые страны должны делать это быстрее. К 2030 году глобальные выбросы должны сократиться вдвое по сравнению с 2010 годом.
    • Как можно скорее прекратите использование ископаемого топлива (уголь, нефть и газ).

    Leave a Reply

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *