С удалением от земной поверхности плотность воздуха уменьшается. Это происходит потому, что давление в верхних слоях атмосферы ниже, чем у земли.
Какая связь между давлением воздуха и его плотностью?
Плотность газа прямо пропорциональна его давлению. Зависимость плотности воздуха от давления описывает уравнение Клапейрона: для идеального газа
,
где ? — плотность воздуха, p — абсолютное давление, R — удельная газовая постоянная для сухого воздуха (287,058 Дж?(кг·К)) , T — абсолютная температура в Кельвинах.
Для вычисления плотности воздуха ? на определенной высоте над уровнем моря h используются следующие формулы:
, где 
Здесь
p — стандартное атмосферное давление на уровне моря (101325 Па);
T— стандартная температура на уровне моря (288,15 K);
g — ускорение свободного падения над поверхностью Земли (9,8 м?сек 2 );
L — скорость падения температуры с высотой, в пределах тропосферы (0,0065 K?м);
R — универсальная газовая постоянная (8,31447 Дж?(Мол·K) );
M — молярная масса сухого воздуха (0,0289644 кг?Мол).
Это понятно и интуитивно: нижние слои воздуха находятся под наиболее сильным давлением, чем верхние.
А что значит пониженное давление и пониженная плотность воздуха? Это означает, что такой разреженный воздух содержит меньше молекул, в том числе и молекул кислорода. Вот почему на большой высоте тяжело дышать.
При 0°С масса одного кубометра (1 м 3 ) воздуха составляет:
- у поверхности земли — 1, 293 килограмма;
- на высоте 12 км — 319 грамма;
- на высоте 40 км — 4 грамма.
Так (а ещё акклимухой или по-научному горной болезнью) называют сбой в работе организма при длительном пребывании на большой высоте. Попробуем разобраться, что происходит в это время.
Почему и как развивается горная болезнь
Так вышло, что лучше всего человек себя чувствует, находясь на уровне моря. Атмосферное и парциальное давление О₂ позволяют крови насыщаться кислородом и питать весь организм. По мере увеличения высоты, влажность и давление убывают, концентрация О₂ меняется незначительно. Чем выше в горы, тем воздух становится суше и разрежённее. Чтобы человек мог полноценно дышать в таких условиях, возникают реакции акклиматизации. Впрочем, приспособительные возможности организма удивляют даже современных учёных.
У людей, постоянно проживающих в высокогорных районах, увеличивается полезный объём легких, размер и количество кровяных клеток, переносящих молекулы кислорода, ускоряется кровоток. Эти изменения позволяют горцам без проблем переносить нагрузки на большой высоте
Простой пример покажет, насколько внешние условия влияют на развитие плохого самочувствия. В Гималаях с их сухим и морозным воздухом проявления акклиматизации настигают большинство путников на высоте 4000-5000м, на Кавказе – на 3000м, а во влажных Альпах уже на 2500м.
Симптоматика и высота
Предсказать точно, как поведёт себя организм, впервые оказавшись в зоне высокогорья, — почти невозможно. Кого-то полощет уже на сочинских подъёмниках, кто-то бодро вышагивает непальские треки наравне с местными. Опасность горной болезни заключается в том, что её проявления маскируются под другие заболевания – простуду, расстройство пищеварения, бессонницу или даже плохо настроение. Это связано с тем, что от гипоксии страдают и сбоят абсолютно все системы организма.
Самое высокогорное в мире поселение – перуанская Ла-Риконада, расположенная на 5100м над уровнем моря. Для сравнения, на 5364м находится базовый лагерь Эвереста, который используется для акклиматизации и отдыха перед восхождением.
Поскольку горная болезнь прикрывает себя признаками иных типичных для походников расстройств, основным диагностическим критерием должно стать нахождение на высоте.
Этот грустный параграф нужен не для того, чтобы запугать, а чтобы предостеречь будущих восходителей. Если (тьфу-тьфу) вы видите в горах человека с подобным набором симптомов – шутки в сторону, речь идёт о спасении жизни, а счёт на часы.
Отёк мозга – происходит из-за сдавления его проникающей из сосудов жидкостью. Типичные симптомы – распирающие головные боли, частая рвота, нарушение координации, ориентации в пространстве и личности, спутанность сознания. При прогрессировании состояния у пострадавшего отмечается неадекватное поведение, вплоть до отказа от помощи и агрессии.
Без оказания квалифицированной мед.помощи, сброса высоты и терапии кислородом, смерть наступает в течение суток.
Чтобы не допустить развития тяжёлых форм горной болезни и подготовиться к нахождению в горах, к походу необходимо готовиться, а, находясь на маршруте, прислушиваться к самочувствию и адекватно оценивать свои силы.
По-хорошему, подготовка к горам должна начинаться минимум за полгода до поездки. За этот срок дыхательная, сердечно-сосудистая и другие системы организма привыкнут к нагрузкам, выработается выносливость. Про физподготовку в нашем блоге есть отдельная статья, напомним только, что помимо аэробных упражнений необходимо подключать анаэробные тренировки (бег по пересечённой местности или с интервальными ускорениями). Это приучит мышцы справляться в условиях нехватки О₂. И помните, что фанатизм до добра не доводит – не стоит устраивать забеги по вагону поезда, который везёт вас в горы. За неделю-две до отъезда необходимо сделать паузу, чтобы дать организму отдохнуть и восстановиться.
Не менее физической подготовленности, важен психологический настрой. Эмоции – штука тонкая, но постарайтесь убедить себя в том, что погода в горах не даёт 100% гарантии успеха восхождения, и что инструктора придётся слушаться, даже если хочется сделать как лучше. А вообще, доброжелательность, позитив и отсутствие завышенных ожиданий – и ваш поход удастся в любом случае.
Внимательно отнеситесь к выбору маршрута и программы акклиматизации. Да, в групповом туре это – головная боль инструкторов, но, если не хотите мучиться от собственной, не поддавайтесь на обещания подняться на Эльбрус за 3-5 дней. Спешка может обернуться не только неудачей в восхождении, но и проблемами со здоровьем.
Золотое правило акклиматизации – ходи высоко, спи низко. При этом высота ночёвки должна быть больше предыдущей максимум на 400-600м.
Подбор снаряжения – камень преткновения начинающих восходителей. Ваши одежда, обувь и экипировка должны быть удобными, исправными и защищать от холода. Без шуток, потеря или отсутствие даже одной варежки для участника означает конец восхождения.
Нелишним будет перед походом пройти медосмотр и уделить внимание больным зубам, хроническим болячкам. Покупая туристическую страховку, обратите внимание на то, действует ли она в условиях высокогорья и при занятии опасными видами спорта. Полис должен включать эвакуацию вертолётом.
В сети полно историй о том, как люди закидывались горстями лекарств и доходили до вершины даже при откровенно плохом самочувствии. Не будем лукавить, такой вариант возможен, но инструктор постарается отговорить вас от него.
Инструктору нужно без ложной скромности рассказать обо всех особенностях здоровья и хронических заболеваниях. Это убережёт вас и его от неприятных сюрпризов на пути. Любая проблема или изменение состояния на пути – повод доложить инструкторам. Стеснение в этом вопросе может стоить здоровья и успеха восхождения не только вам, но и другим участникам.
Если же состояние ухудшается, а поведение пострадавшего становится странным, реально поможет только спуск. Надеемся, что вы не просто доставите заболевшего товарища на равнину, но передадите его в руки медиков для диагностики и наблюдения.
Другие статьи
По Европе пешком. Куда и зачем идти в поход
Начало года – лучшее время для планирования нового походного сезона. Если родные просторы изучены, а перелёт в Азию или Южную Америку кажется слишком утомительным, самое время отправиться в Европу. Здешние треккинговые маршруты.
Экотуризм и экопоходы
Научные исследования говорят, что туризм увеличивает выброс углекислого газа в атмосферу на 8%. Эта цифра складывается из выбираемого туристами транспорта, отходов от производства еды в путешествии, работы отелей и магазинов. К тому же.
Куда сходить на треккинг в Непале: 8 маршрутов для всех и каждого
Недавно мы рассказывали о непальских красотах и местах, обязательных к посещению. Но этот высокогорный край знаменит именно треккинговыми маршрутами с видами на восьмитысячники. Активный туризм здесь настолько развит, что главным вопросом.
Как выбрать горелку для похода
Поход любого уровня сложности предполагает организацию горячего питания на маршрутах. Как выбирать горелки для путешествия? Для туризма уже давно и активно применяются компактные и легкие устройства различных систем. Надёжность горелок.
Точнее сказать, в горах тяжело надышаться. Происходит это потому, что плотность воздуха там тем ниже, чем выше вы находитесь над уровнем моря. Поэтому дышать приходится часто, а надышаться сложно. Выход только один, медленные размеренные движения, хотя можно и кислородный баллон на спину повесить.
Это обще распространенное заблуждение, что якобы в горах трудно дышать из-за недостатка кислорода.
Вовсе не из-за этого!
Чем выше, тем больше энергии — солнечной — фотонов.
А накапливает их кислород.
Кислород поставляет энергию во время дыхания — эти самые фотоны.
Потому то и воздух разреженнее, что энергии на атомах больше. Вспомните, чем вещество более нагрето, тем больше оно расширяется. Вот и воздух расширяется.
Так вот представьте — в горах мы дышим более нагретым воздухом — т.е. несущим больше энергии.
Наш организм реагирует соответственно — он ограничивает дыхание и кровообращение, чтобы не перегреть организм. Мы это ощущаем как одышку и слабость сердца.
Вспомните жару. В жару очень трудно дышать.
В горах,пропорционально высоте, снижается парциальное давление кислорода. То есть, чем выше Вы забредёте в горы, тем труднее кислороду попасть в Вашу кровь. У Вас, как у «равнинного жителя» просто не хватит количества гемоглобина в крови для переноса кислорода ко всем тканям организма. Типичнейшие ощущения «равнинника» не то что в горах, а даже в среднегорье — тяжесть во всех мышцах, одышка и повышенное сердцебиение. Иногда помутнение сознания и обморок. Единственное «противоядие» — прожить достаточное количество времени в горах, что бы адаптировались все системы, органы и системы органов к изменившимся условиям. У взрослого и здорового организма это занимает примерно две недели.