Физические факторы воздуха: давление, температура, влажность, скорость движения.

К факторам окружающей среды, оказывающим постоянное воздействие на человека, относятся физические факторы воздуха – температура, влажность, движение, атмосферное давление, ионизирующее излучение.
Солнце, посылая на землю свои лучи, нагревает ее. Нагревание воздуха происходит за счет теплоотдачи почвы, поглощающей и трансформирующей солнечную радиацию. Температура атмосферного воздуха изменяется в зависимости от климатической зоны, сезона, времени суток; оказывает большое влияние на тепловой обмен между человеком и окружающей средой. Колебания температуры воздуха существенным образом отражаются на изменении условий теплоотдачи; высокая температура ограничивает возможность отдачи тепла телом, низкая – повышает ее. Нормальная жизнедеятельность организма и высокая работоспособность возможны лишь в том случае, если в нем сохраняется тепловое равновесие без значительного напряжения механизмов терморегуляции, т. е. если сохраняется соответствие между продукцией тепла и его отдачей во внешнюю среду. Теплоотдача происходит разными путями: основной путь – через кожу. Через кожу организм может отдавать тепло проведением, излучением и испарением.
Путем проведения, или конвекции, организм теряет тепло на нагревание окружающей среды, а именно – окружающего воздуха. Потеря тепла конвекцией прямо пропорциональна разности между температурой кожи человека и температурой воздуха. Чем ниже температура воздуха, тем больше теплоотдача конвекцией. Если же температура возрастает, то потеря тепла конвекцией уменьшается, а при температуре, равной 35-36 °С, совсем прекращается.Потеря тепла излучением связана с температурой окружающих человека предметов. Количество излучаемого тепла возрастает с повышением температуры тела человека. 11о лому человек излучает больше лучистого тепла, чем получает от окружающих его предметов, если их температура ниже 35. °С, и в итоге теряет тепло. Таким образом, отдача тепла излучением повышается с увеличением разности между температурой тела человека и температурой находящихся на расстоянии от него окружающих предметов. В условиях открытой атмосферы потеря тепла излучением зависит от интенсивности солнечной радиации, температуры почвы, стен зданий.Теплоотдача испарением зависит от количества влаги (пота), испаряющейся с поверхности тела. При комнатной температуре с поверхности кожи человека испаряется около 0,2 л влаги в сутки. С повышением температуры воздуха и стен потеря тепла излучением и конвекцией понижается и увеличивается теплопотеря испарением. Если температура внешней среды выше температуры тела человека, то единственный путь отдачи тепла – испарение.Таким образом, в соответствии с температурой окружающей среды вступает в действие как механизм выработки тепла, так и механизм, регулирующий его потерю.

Атмосфера, окружающая Землю, имеет определенную массу: 1 м3 сухого воздуха при стандартных условиях весит 1294 г. Давление атмосферы, которое уравновешивает столб ртути высотой 760 мм при температуре 0. °С на уровне моря и широте 45°, принято считать нормальным. При этом атмосфера давит на 1 см2 поверхности Земли с силой 1 кг (точнее 1,0333 кг), что равно давлению 1013,1 гПа.‘ Колебания атмосферного давления за сутки незначительны (13-26 гПа) и не отражаются на здоровье человека. Подобные изменения в комплексе с изменениями других метеорологических факторов могут оказывать неблагоприятное влияние только на метеочувствительных людей.
Значительное понижение давления воздуха отмечается при подъемах на высоту (работа в горных районах, расположенных на высоте 2500-3000 м, воздушные полеты и т. д.). Понижение атмосферного давления вызывает высотный метеоризм, обусловленный расширением газов в пищевом канале, что влечет за собой ряд функциональных расстройств: высокое стояние диафрагмы, ограничение глубины дыхания, затруднение притока крови к правому предсердию, повышение артериального давления. Высотный метеоризм усугубляет действие кислородной недостаточности (параллельно снижению атмосферного давления снижается и парциальное давление кислорода). Поэтому при полетах на высоте, превышающей 2500-3000 м, необходимо применять кислородные приборы.
Резкие изменения атмосферного давления при быстром подъеме или спуске самолета вызывают столь же резкое изменение давления воздуха в полости среднего уха и в околоносовых пазухах. Неприятные ощущения заложенности и ушах и боли наблюдаются, прежде всего, у тех лиц, у которых в слуховой трубе или околоносовых пазухах имеются воспалительные процессы, препятствующие выравниванию давления наружного воздуха в этих полостях.

Неравномерное нагревание земной поверхности является причиной движения воздуха. Передвижение воздушных слоев в горизонтальном направлении называется ветром. Скорость движения воздуха (ветер) выражается в метрах в секунду. Движение воздуха со скоростью более 1 м/с воспринимается как ветер, а менее 1 м/с не ощущается организмом человека. При скорости более 5-7 м/с проявляется раздражающее действие ветра.
Влияние движения воздуха на тепловой обмен выражается в увеличении отдачи тепла организма, прежде всего за счет конвекции, так как движущийся воздух относит от тела нагретые, прилегающие слои воздуха, а на их место приходят более холодные. Причем такая смена воздуха за счет его движения в летний период играет положительную роль, так как, предупреждает перегревание, а зимой – отрицательную, способствует переохлаждению организма. Ветер рефлекторно усиливает и процессы обмена веществ: повышается теплопродукция по мере понижения температуры и увеличения скорости движения воздуха.
Наиболее благоприятной скоростью движения воздуха в летнее время считается 1-4 м/с. В жилых помещениях принято считать нормальной скорость движения воздуха, равную 0,2-0,4 м/с, большая скорость вызывает неприятное ощущение сквозняка, а меньшая указывает на недостаточный воздухообмен. В спортивных залах допускается скорость движения воздуха, равная 0,5-0,6 м/с, а в горячих цехах – до 1 -1,5 м/с.
Движение воздуха характеризуется еще и направлением, которое определяется той частью горизонта, откуда воздух движется, и обозначается румбами (С – север, Ю – юг, В – восток, 3 – запад). Направление ветра учитывается при планировке и строительстве населенных мест. При этом необходимо знать господствующее в данной местности направление ветра. Для этого учитывают все направления ветров в течение года или сезона, и по ним строят график, получивший название розы ветров. Таким образом, роза ветров – графическое изображение частоты повторяемости ветров. Из рис. 1 видно, что в данной местности господствующее направление ветра северо-западное, а наиболее редкие ветры – южные, восточные и юго-восточные. Следовательно, промышленный район наиболее рационально расположить на южной, восточной или юго-восточной окраине населенного пункта. Тогда большинство дней в году промышленные выбросы будут относиться в сторону от населенного пункта.

Влажность воздуха обусловлена содержанием водяных паров в нем. Как и температура, влажность изменяется в зависимости от климатической зоны, сезона, близости моря. Содержание водяных паров в воздухе выражается в паскалях (Па) или в граммах в 1 м3 воздуха. С увеличением водяных паров в воздухе упругость их возрастает, и при определенной температуре воздух становится насыщенным (точка росы). Превышение предела насыщения вызывает выделение влаги в виде росы, тумана, инея и т. д. Каждой температуре воздуха соответствует определенная предельная степень насыщения его водяными парами: чем выше температура, тем больше степень насыщения, так как теплый воздух вмещает большее количество водяных паров.
Водяные пары поступают в атмосферу в результате испарения воды из морей, океанов, озер, рек, почвы, растений. В жилых помещениях дополнительным источником влажности является влага, испаряющаяся с поверхности легких, кожи людей, при изготовлении пищи, сушке белья и т. д.
Для характеристики влажности применяют следующие понятия.
Абсолютная влажность — упругость (напряжение) водяных паров, содержащихся в воздухе в момент исследования. Выражается в паскалях (Па) или в г/м3.
Максимальная влажность — упругость (напряжение) водяных паров при полном насыщении воздуха влагой при данной температуре или количество водяных паров в граммах, необходимое для полного насыщения 1 м3 воздуха при данной температуре.
Относительная влажность — отношение абсолютной влажности к максимальной, выраженное в процентах.
Дефицит насыщения — разность между максимальной и абсолютной влажностью.
Наибольшее гигиеническое значение имеют относительная влажность и дефицит насыщения, которые дают представление о степени насыщения воздуха водяными парами и позволяют судить об интенсивности и скорости испарения пота с поверхности тела при той или иной температуре. Чем меньше относительная влажность, тем быстрее в таком воздухе будет происходить испарение воды и тем интенсивнее теплоотдача путем испарения. Наиболее благоприятной считается относительная влажность, равная 30—60 %.