Исследования последних лет позволили обнаружить и определить приближенные границы двух радиационных поясов,  {10}  расположенных один над другим (рис. 1.4). Максимальная толщина поясов, имеющих вид концентрических тороидов, наблюдается в экваториальных широтах, к полюсам Земли она сужается почти до нуля.

Радиационные пояса Земли представляют собой скопление заряженных частиц, удерживаемых магнитным полем Земли. Заряженные частицы образуются вследствие вторичных ядерных превращений, обусловленных первичными космическими излучениями. Основные характеристики указанных ионизирующих излучений даны в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Источник радиации	Частицы	Диапазон энергии, эв	Частота излучений	Мощность дозы, рад/час.	Интенсив- ность, частиц см2·сек
Космические лучи (галактического происхождения)	Протоны	До 1012	Постоянно	0,001	2
Солнечные лучи высокой энергии	Протоны	До 1010	Одна вспышка в четыре года	50	—
Солнечные лучи низкой энергии	Протоны	До 105	Одна вспышка в месяц	—	—
Внутренний радиационный пояс	Протоны	До 108	Постоянно	100	104
Внешний радиационный пояс	Электроны	До 105	Постоянно	104	108—1010

§ 1.2. КОМПЛЕКС ФАКТОРОВ, ОКАЗЫВАЮЩИХ ВЛИЯНИЕ
НА ЖИЗНЕДЕЯТЕЛЬНОСТЬ ЭКИПАЖА В УСЛОВИЯХ
ВЫСОТНОГО ПОЛЕТА

Для того чтобы правильно понять и учесть влияние факторов высотного полета на организм человека, рассмотрим вначале некоторые физиологические показатели человека, характеризующие его жизнедеятельность. Знание этих показателей организма человека позволяет наиболее полно сформулировать физиолого-гигиенические требования к системам обеспечения жизнедеятельности экипажей летательных аппаратов.

Дыхание и кровообращение. В результате обмена веществ в клетках организма и в крови происходит процесс постоянного образования углекислого газа и расходования кислорода. Жизненный процесс поддержания газообмена между окружающей средой и человеком осуществляется дыханием и кровообращением.

Дыхание человека делится на внешнее и внутреннее. Внешнее дыхание определяет газообмен между окружающим воздухом и  {11}  кровью человека. Внутреннее дыхание обусловливает обмен газов в крови и тканях человека.

При внешнем дыхании воздух, вдыхаемый человеком, проходит через верхние дыхательные пути (нос или рот, гортань и трахею), затем через бронхи и, распространяясь по бронхиолам, попадает в легкие, состоящие из множества маленьких пузырьков — альвеол. Тонкие стенки альвеол обвиты густой сетью капиллярных сосудов с настолько малым диаметром, что красные кровяные тельца — эритроциты — могут проходить через них только поодиночке. Через стенки альвеол по законам диффузии происходит обмен газов между легкими и кровью.

---

При внутреннем дыхании процесс газообмена в крови и тканях организма происходит следующим образом. Согласно схеме кровообращения, показанной на рис. 1.5, насыщенная кислородом кровь при работе сердца поступает в левое предсердие и оттуда в левый желудочек сердца, а затем под действием сокращения сердечной мышцы желудочка артериальная кровь поступает в аорту и по сети артерий доходит до капилляров тканей организма, где кислород по законам диффузии переходит из крови в ткани.

В результате обмена веществ в клетках организма артериальная кровь превращается в венозную кровь, обогащенную углекислым газом. Венозная кровь из капилляров, соединяющихся в вены, поступает в правое предсердие. Рассмотренный путь крови называется большим кругом кровообращения.

Перешедшая из правого предсердия в правый желудочек сердца кровь поступает по легочным артериям в легкие и оттуда, обогатившись кислородом, по легочной вене возвращается опять в левое предсердие. Такое движение крови происходит по малому кругу кровообращения.

Непосредственным переносчиком кислорода крови являются эритроциты, содержащие в себе гемоглобин Hb, обладающий способностью легко соединяться с кислородом, образуя неустойчивое химическое вещество — оксигемоглобин НbO₂. Оксигемоглобин в крови распадается и, отдавая тканям кислород, опять становится гемоглобином.

Эритроциты составляют 41—46% объема крови и представляют собой плоские диски диаметром 0,007 мм, их количество равно 2,5 · 10¹² в общем количестве крови человека, которое равно приблизительно 5 л.

Скорость крови поддерживается на нужном уровне работой сердца, перекачивающего около 250 л крови в час.

Таким образом, вся циркулирующая в теле человека кровь проходит через легкие за 72 сек. Рассмотренный процесс газообмена в организме человека определяется величиной парциального давления кислорода в газовой среде (парциальное давление — давление, приходящееся на какую-либо компоненту газовой смеси — воздуха).

Парциальное давление кислорода во вдыхаемом воздухе с учетом  {12}  упругости водяных паров в трахее человека определяется следующей формулой:

pO2 = αO2 pH – pH2O 100  ,

(1.2)

Рис. 1.5. Схема кровообращения и газообмена в организме человека

где α_O2 — процентное содержание кислорода в атмосфере;

р_H — барометрическое давление, мм рт. ст.;

p_H2O = 47 мм рт. ст. — парциальное давление водяных паров в трахее (при температуре 37°С).  {13} 

При нормальных условиях α_O2 = 21% и p_O2 = 150 мм рт. ст.

Парциальное давление кислорода в альвеолах легких рассчитывается по формуле

p'O2 = α'O2 pH – pH2O 100  ,

(1.3)

где α'_O2 — процентное содержание кислорода в альвеолах легких, зависящее от физической нагрузки человека.

---

При нормальных условиях p'_O2 = 105–110 мм рт. ст.

Процесс усвоения организмом кислорода происходит по закону диффузии, т. е. лишь в том случае, если парциальное давление кислорода во вдыхаемом (или альвеолярном) воздухе больше парциального давления кислорода в венозной крови, притекающей по капиллярным кровеносным сосудам к альвеолярным стенкам легких. Для удаления углекислого газа из организма необходимо иметь обратное соотношение парциальных давлений углекислого газа.

Нормальный газообмен человека с окружающей средой обитания характеризуется приведенными в табл. 1.4 значениями парциальных давлений кислорода O₂ и углекислого газа CO₂.

Таблица 1.4

Компоненты, участвующие в газовом обмене	pO2, мм рт. ст.	pCO2, мм. рт. ст.	αO2, % объема	αCO2, % объема
Вдыхаемый воздух (трахеальный) ...	150	0,23	20,95	0,03
Альвеолярный воздух	105—110	40	14,00	5,6
Артериальная кровь . .	90—98	35—39	18,5—20	43—53
Венозная кровь . . . .	40—60	42—46	8—18	45—60
Ткани . . . .	10—20	55—60	—	—

Примечание. Атмосферное давление 760 мм рт. ст.

Поступление воздуха в легкие и удаление его из них обусловливаются механическими движениями грудной клетки, межреберных мышц и грудобрюшной диафрагмы. В обычных условиях человек делает 15—20 вдохов в минуту.

При нормальном вдохе объем вдыхаемого воздуха приблизительно равен 0,5—0,6 л. При усиленном вдохе, следующем после нормального вдоха, дополнительно вводится в легкие до 1,5 л воздуха; кроме того, в легких всегда имеется резервный воздух. Общая сумма составляющих объемов определяет жизненную емкость легких (0,5—0,6 л — нормальный вдох; 1,5—2,5 л — усиленный вдох; 1,0—2,9 л — резервный воздух), которая приблизительно равна V_л ≈ 3,6 л.  {14} 

Объемный расход воздуха в единицу времени W_л принято называть легочной вентиляцией. Ориентировочные значения легочной вентиляции, частоты и глубины дыхания, а также выделений продуктов дыхания в зависимости от физической нагрузки и человека приведены в табл. 1.5.

Таблица 1.5

Физическая нагрузка	Легочная вентиляция л/мин	Частота дыхания вдохов/мин	Глубина дыхания л	Поглоще- ние кис- лорода л/час	Выделение продуктов дыхания
					H2O, г/час	CO2, л/час	тепло, ккал/час
Покой ....	7,5	15	0,5	15	35	10	60
Средняя ....	30	20	1,5	25	50	20	130
Тяжелая . . .	45	—	—	50	75	45	250

Изменение частоты и глубины дыхания, иначе регуляция дыхания, происходит под действием внешних или внутренних возбуждающих сигналов, поступающих через центральную нервную систему организма человека к дыхательному мозговому центру.

---

В живом организме наблюдаются две регуляции дыхания — рефлекторная и химическая. Рефлекторная регуляция дыхания обусловливается внешними факторами в виде внезапных толчков, ударов, резкого звука и др. Внешние факторы возбуждают нервные окончания (рецепторы) и через центральную нервную систему — дыхательный центр; последний посылает управляющий сигнал к двигательным межреберным мышцам. Под действием импульса изменяется частота и амплитуда сокращения двигательных межреберных мышц. При химическом регуляции дыхания возбудителем дыхательного центра является углекислота. С увеличением физической нагрузки количество углекислого газа СO₂ в крови человека возрастает. В итоге происходит возбуждение дыхательного центра и, как следствие, изменяются частота и амплитуда сокращений двигательных межреберных мышц.

Зрение. Органы зрения человека являются самым тонким и совершенным анализатором пространственной ориентации. Основными функциями зрительного анализатора являются:

1. Светочувствительная функция, которая обеспечивает распознавание формы, цвета и размера предмета. Светочувствительным рецептором глаза являются палочки и колбочки, состоящие из светочувствительного материала. Колбочки распознают цвет и детали предмета в дневное время и поэтому являются дневным рецептором. Ночным рецептором, являются палочки, которые не обладают способностью определять цвет предмета. Под влиянием световой энергии в палочках и колбочках происходят фотохимические реакции, которые дают начало импульсам, идущим  {15}  через проводниковую часть зрительного анализатора к его центральному корковому отделу.

2. Аккомодация — способность глаза ясно различать предметы, находящиеся на разном удалении от глаза.

С возрастом аккомодация глаза понижается, вследствие чего минимальное расстояние фокусировки для рассматриваемого предмета увеличивается (табл. 1.6). Сила аккомодации выражается в диоптриях, которая является обратной величиной минимального расстояния фокусировки, выраженного в метрах.

Таблица 1.6

Возраст	10	20	35	40	45	60	75
Среднее минимальное расстояние фокуси- ровки, мм	70	100	170	220	330	1000	—

Скорость аккомодации определяется временем перевода взгляда с одного предмета на другой, которые находятся на различном расстоянии от глаза. Примерные величины скорости аккомодации в зависимости от расстояния до предметов даны в табл. 1.7.

Таблица 1.7

Расстояние до предмета, м		Скорость аккомодации при переводе взгляда, сек
ближнего	дальнего	от дальнего	от ближнего
0,1	18	1,18	0,84
0,16	18	0,64	0,46
0,4	18	0,3	0,29
0,64	18	0,2	0,15

---

3. Адаптация — изменение чувствительности глаза от воздействия на него световых раздражителей. Для приспособления глаза к темноте необходимо не менее 18—20 мин. Практически адаптация происходит за меньший промежуток времени. Человек после взгляда на яркий свет уже примерно через 6 сек может в темноте различать предметы.

4. Острота зрения — способность глаза различать детали предметов. Острота зрения зависит от уровня освещенности. При  {16}  пониженной остроте зрения необходима большая освещенность. Для лиц с нормальным зрением освещенность должна быть в пределах 100—300 лк (люкс), а с пониженным зрением должна быть порядка 320—400 лк. Острота зрения дает возможность судить о пространственном соотношении предметов. Острота зрения оценивается минимальным углом, при котором две точки еще воспринимаются раздельно. Угол зрения, равный одной угловой минуте, соответствует остроте зрения, равной единице.

5. Поле зрения — предельный угол обзора окружающего пространства в зависимости от направления движения глаз. Количественная оценка поля зрения в угловых градусах приведена в табл. 1.8.

Таблица 1.8

Направление движения глазного яблока	Вверх	Наружу	Вниз	Внутрь
Предельный угол от- клонения, град . . .	37	43,5	53	46
Предельный угол обзо- ра, град	50—60	94—105	70—75	60-62

Слух. Органы слуха человека способны воспринимать звуки разной интенсивности и определять направление источника звука. Пределы слуха для человека лежат в диапазоне звуковых частот 16—20000 гц (герц). Весь диапазон слышимых звуков содержит примерно 10 октав (когда частота меняется вдвое). Восприятие интенсивности звука зависит от звукового давления. Звуковое давление — это разность давлений между непрерывно меняющимся фактическим давлением под действием звуковой волны и постоянным атмосферным давлением. Физическая величина его характеризуется давлением, оказываемым звуковой волной на барабанную перепонку уха. Величина звукового давления для пороговой слышимости равна р₀ = 2 · 10^–4 бар. Уровень звукового давления измеряется в децибелах и может быть определен по формуле

L = 20 lg  p  р0 ,

(1.4)

где р — измеряемое звуковое давление, бар;

р₀ — звуковое давление на пороге слышимости в области средних частот, бар.

Оценка органов слуха человека может быть произведена по величине потери слуха, выражаемой в децибелах (табл. 1.9).

{17}

Таблица 1.9

Потеря слуха, дб	Расстояние, м
	Обычный шепот	Тихая речь	Голос средней силы	Громкий голос
0	12	67	376	2120
10	3,8	21	118	667
20	1,2	6,7	38	212
30	0,38	2,1	12	67
40	0,12	0,67	3,8	21
50	0,038	0,21	1,2	6,7
60	—	0,067	0,38	2,1
70	—	0,021	0,12	0,67
80	—	—	0,038	0,21
90	—	—	—	0,067

---

Смотрите также файлы

• 149835_kestelman_v_n_fedorov_a_v_mehanizmy_upravleniya_samoletom.pdf

• Bezopasnost_vzleta_v_uslovijah_obledenenija.pdf

• dorfman_pogovorim_o_shassi.pdf

• Панель_3.pdf

• Панель_3-1.pdf