Влияние атмосферного давления на растения

Добавил пользователь Евгений Кузнецов
Обновлено: 18.09.2024

Участник: Вертушкин Иван Александрович
Руководитель: Виноградова Елена Анатольевна

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):

Обзор и анализ литературы.
Интернет-ресурсы.

II. Практическая часть:

наблюдения;
сбор информации о погоде.

III. Заключительная часть:

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)

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

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

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.
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.
В обоих случаях изменение погоды, происшедшее сразу после подъема или падения ртутного столба, удерживается весьма непродолжительное время.
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
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.
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.
Когда в конце осени, после долгого периода ветров и дождей, барометр начинает подниматься, это предвещает северный ветер в наступление морозов.

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

Атмосфера и погода

С атмосферным давлением каждый хорошо знаком, как минимум, благодаря урокам физики и прогнозам погоды. Однако с научной точки зрения понятие давления, а также особенности его возникновения выглядят намного сложнее. Кроме того, интерес вызывают нюансы влияния давления на человека.

Что такое атмосферное давление?

Атмосферное давление – это давление газовой оболочки нашей планеты, атмосферы, которое действует на все имеющиеся в ней предметы, а также земную поверхность. Давление соответствует силе, которая действует в атмосфере на единицу площади.

Атмосфера Земли (фото с МКС)

Если говорить более простым языком, то это сила, с которой повсюду окружающий нас воздух воздействует на поверхность земли и объекты. Отслеживая изменения атмосферного давления, можно в совокупности с другими факторами прогнозировать погодные условия.

Почему и вследствие чего создается атмосферное давление?

Специалисты, изучающие атмосферу Земли и различные метеорологические явления, тщательно следят за тем, как перемещаются воздушные массы. Это основной фактор, влияющий на климатические условия той или иной местности. Эти наблюдения дали возможность понять, почему возникает атмосферное давление.

Всему виной гравитация. Путем множества экспериментов доказано, что воздух отнюдь не невесомый. Он состоит из различных газов, которые имеют определенный вес. Таким образом, на воздух действует сила притяжения Земли, которая и способствует образованию давления.

Вокруг земного шара масса воздуха неодинаковая. Соответственно колеблется и уровень атмосферного давления. На участках с большей массой воздуха наблюдается более высокое давление. Если же воздуха меньше (его также называют разреженным в таких случаях), то и давление ниже.

Движение Солнце

Почему меняется вес атмосферы? Секрет этого явления таится в нагревании воздушных масс. Дело в том, что нагревание воздуха происходит вовсе не от солнечных лучей, а за счет земной поверхности.

Вблизи нее воздух нагревается и, становясь легче, поднимается вверх. В это время охлажденные потоки тяжелеют и опускаются вниз. Этот процесс происходит беспрерывно. Каждый воздушный поток имеет свое давление, а его разность вызывает ветер.

Как влияет состав атмосферы на давление?

В состав атмосферы входит огромное количество газов. Преимущественно это азот и кислород (98%). Также имеется углекислый газ, неон, аргон и др. Атмосфера начинается с пограничного слоя толщиной 1-2 км и заканчивается экзосферой на высоте около 10 000 км, где плавно переходит в межпланетное пространство.

Состав атмосферы

Состав атмосферы влияет на давление за счет плотности. Каждый компонент имеет свою плотность. Чем больше высота, тем тоньше слой атмосферы и ниже его плотность. Соответственно снижается и давление.

Измерение атмосферного давления

В Международной системе единиц атмосферное давление измеряется в паскалях (Па). Также в России используются такие единицы, как бар, миллиметры ртутного столба и их производные. Их применение обусловлено приборами, при помощи которых измеряется давление – ртутными барометрами. 1 мм ртутного столба соответствует около 133 Па.

Барометры бывают двух типов:

жидкостные;
механические (барометр-анероид).

Жидкостные барометры заполняются ртутью. Изобретение данного прибора – это заслуга итальянского ученого Эванджелисты Торричелли. В 1644 году он проводил эксперимент с емкостью, ртутью и колбой, которая открытым отверстием опускалась в жидкость.

При изменении давления ртуть то поднималась, то опускалась в колбе. Современные ртутные барометры со шкалами считаются наиболее точными, но не очень удобными, поэтому их используют на метеорологических станциях.

Более распространены барометры-анероиды. В конструкции такого прибора предусмотрена металлическая коробка с разреженным воздухом внутри. Когда давление понижается, коробка расширяется. При возрастающем давлении коробка сжимается и действует на прикрепленную пружину. Пружина приводит в движение стрелку, которая отображает на шкале уровень давления.

Интересный факт: существует эталон единицы давления (как и других единиц физических величин). Первичный эталон, отображающий абсолютное давление максимально точно, находится во Всероссийском НИИ метрологии имени Менделеева (Санкт-Петербург).

Норма атмосферного давления для человека

Нормальное атмосферное давление – это 760 мм ртутного столба или 101 325 Па при температуре 0℃ на уровне моря (45º широты). При этом на каждый квадратный сантиметр поверхности земли атмосфера воздействует с силой в 1,033 кг. Ртутный столб высотой 760 мм уравновешивает массу этого воздушного столба.

При стандартном давлении в 760 мм ртутного столба человек ощущает себя наиболее комфортно. Если учесть предыдущие данные, то на человека воздух давит с силой около 16 тонн. Почему тогда мы не ощущаем этого давления?

Дело в том, что внутри организма тоже имеется давление. Не только люди, но и представители животного мира приспособились к атмосферному давлению. Каждый орган формировался и развивался под влиянием данной силы. Когда атмосфера воздействует на тело, эта сила распределяется равномерно по всей поверхности. Таким образом, давление уравновешивается, и мы его не чувствуем.

Карта атмосферного давления России

Норму атмосферного давления не стоит путать с климатической нормой. Каждый регион имеет свои стандарты для определенного времени года. Например, жителям Владивостока повезло, поскольку там среднегодовой показатель атмосферного давления почти равен норме – 761 мм ртутного столба.

А в населенных пунктах, расположенных в горной местности (например, в Тибете), давление гораздо ниже – 413 мм ртутного столба. Это связано с высотой около 5000 м.

Повышение и понижение давления

Когда давление превышает отметку в 760 мм. рт. ст., его называют повышенным, а когда показатель меньше нормы – пониженным.

В течение 24 часов происходит несколько перепадов атмосферного давления. Утром и вечером оно повышается, а после 12 часов дня и ночи – понижается. Это происходит в связи с тем, что меняется температура воздуха и, соответственно, его потоки перемещаются.

В зимний период над материковой частью Земли отмечается самое высокое атмосферное давление, потому что воздух имеет низкую температуру и отличается высокой плотностью. Летом наблюдается противоположная ситуация – отмечается минимальное давление.

В более глобальных масштабах уровень давления тоже зависит от температуры. Земная поверхность нагревается неодинаково: планета имеет геоидную (а не идеально круглую) форму и вращается вокруг Солнца. Одни зоны нагреваются сильнее, другие – слабее. Из-за этого и атмосферное давление распределяется по поверхности планеты зонально.

Пояса атмосферного давления

Ученые выделяют 3 пояса, где преобладает низкое давление и 4 пояса с преобладающими максимумами. Зона экватора прогревается больше всего, поэтому легкий теплый воздух поднимается вверх, а у поверхности образовывается низкое давление.

Вблизи полюсов все наоборот: холодный воздух опускается, поэтому здесь отмечается высокое давление. Если посмотреть на схему распределения давления по поверхности планеты, можно заметить, что пояса минимумов и максимумов чередуются.

Кроме того, нужно помнить и о неравномерном нагревании обоих полушарий Земли в течение года. Это приводит к определенному смещению поясов низкого и высокого давления. Летом они сдвигаются в северном направлении, а зимой – в южном.

Влияние на человека

Атмосферное давление оказывает серьезное воздействие на организм человека. Это вполне естественно, если учитывать все вышесказанное относительно силы, с которой воздух давит на наше тело и оказываемого противодействия.

Как изменения в погоде влияют на человека

Существует понятие метеорологической зависимости, подтвержденное наукой и медициной. Метеопатами считаются люди, организм которых реагирует даже на минимальные отклонения давления от нормы. К ним также относятся люди с некоторыми хроническими заболеваниями (в частности сердечнососудистой, нервной системы и др.).

В целом организм человека умеет приспосабливаться к изменению климатических условий. Например, при путешествии в страну с совершенно другими погодными условиями может потребоваться несколько дней на акклиматизацию.

Значительные отклонения от нормы будут ощутимы для абсолютно любого человека. Сюда относится как повышенное, так и пониженное давление.

В обычной жизни повышение атмосферного давления до критического уровня, при котором ухудшается самочувствие человека, не происходит (за исключением вышеупомянутых метеозависимых и хронически больных). Ощутить его эффект можно, например, при погружении на большую глубину.

Пониженное и повышенное давление

Пониженное атмосферное давление более опасно. Его воздействие можно легко ощутить на большой высоте. Существует понятие высотной болезни, при которой увеличивается количество углекислого газа. Объем кислорода при этом, наоборот, понижается, поэтому ткани организма ощущают кислородное голодание. Сосуды быстро реагируют на это, провоцируя резкое возрастание давления в организме.

Циклон

Циклон – это огромная масса воздуха, которая вращается в виде вихря вокруг вертикальной оси диаметром до нескольких тысяч километров. В центре данного вихря наблюдается пониженное давление.

В Северном полушарии атмосферный вихрь циклона вращается против часовой стрелки, в Южном – по часовой. Циклоны возникают регулярно, так как их образование напрямую связано с вращением Земли. Не бывает циклонов рядом с экватором.

Циклоны бывают двух типов:

Тропические. Возникают в тропических широтах, отличаются относительно небольшими размерами. Однако им свойственна огромная, разрушительная сила ветра.
Внетропические. Формируются в полярных и умеренных широтах. Достигают нескольких тысяч километров в диаметре.

Антициклон

Антициклон – это не только противоположность циклона. Данное явление имеет другой механизм возникновения. Ветер в обоих полушариях Земли движется в обратном направлении по сравнению с циклоном.

Антициклон представляет собой область высокого давления. Ей свойственны замкнутые изобары – это линии, которыми отмечаются места с одинаковым атмосферным давлением.

Антициклон приносит стабильные погодные условия, соответствующие времени года. Летом это безветренная жаркая погода, зимой – морозная. Характеризуется малым количеством облаков или полным их отсутствием.

Формируются антициклоны на определенных участках. Например, чаще всего они возникают над большими массивами льда: в Антарктиде, Гренландии, Арктике. Также встречаются в тропиках.

Антициклоны тоже несут в себе опасность и неприятные последствия. Они могут способствовать возникновению пожаров, продолжительных засух. При долгом отсутствии ветра в крупных городах накапливаются вредные вещества, газы, что особенно остро ощущают люди с заболеваниями дыхательных путей.

Разница между циклоном и антициклоном

Интересный факт: существуют блокирующие циклоны, которые формируются над определенной зоной и никуда не движутся. При этом они не пропускают прочие воздушные массы. Обычно они длятся не дольше 5 суток, но регулярно в Европейской части России антициклоны держатся около месяца. Последний раз это было в 2015 году. Результат – жара, засуха, лесные пожары.

Как с высотой изменяется атмосферное давление? Формула, график

Атмосферное давление напрямую зависит от высоты. Чем выше, тем давление ниже и наоборот. Если подняться на 12 м выше уровня моря, столбик ртути в барометре снизится на 1 мм.

Давление чаще отображают в гектопаскалях вместо мм рт. ст.: 1 мм = 133,3 Па = 1, 333 гПа. Показать взаимоотношение высоты и давления можно при помощи несложной формулы:

∆h/∆P=12 м/мм рт. ст или ∆h/∆P=9 м/гПа,

где ∆h — изменение высоты,
∆P — изменение давления.

Таким образом, при подъеме на 9 метров, уровень давления снижается на 1 гПа. Этот показатель называется барической ступенью. Норма атмосферного давления – 1013 гПа (можно округлить до 1000).

Как с помощью этих данных рассчитать изменение давление на другой высоте? К примеру, при подъеме на 90 м давление снизится на 10 гПа. В таком случае выходит, что при подъеме на 900 м давление упадет до 0.

Но с высотой меняется и плотность воздуха, поэтому, когда речь идет о большей дистанции (начиная с 1,5-2 км), все расчеты надо проводить с учетом данного показателя.

График соотношения высоты и давления

График изменения атмосферного давления с высотой наглядно отображает все вышесказанное. Он приобретает вид кривой линии, а не прямой. Из-за того, что плотность атмосферы неодинаковая, с увеличением высоты давление начинает снижаться все медленнее. Однако оно никогда не достигнет нуля, поскольку повсюду есть какое-то вещество – во Вселенной нет вакуума.

Атмосферное давление в горах

В горах давление будет в любом случае ниже. Как себя при этом чувствует человек, зависит от высоты, а также дополнительных условий. Например, при нормальной влажности подъем на 3000 м может вызвать слабость, снижение работоспособности. Это объясняется недостатком кислорода.

Во влажном климате аналогичные ощущения возникают уже на высоте 1000 м. Дело в том, что молекулы воды вытесняют молекулы кислорода – во влажном воздухе его меньше. А в сухом климате можно практически без проблем подняться на 5000 м.

Снижение давления с высотой

Разная высота и ее влияние:

5 км – ощущение недостатка кислорода.
6 км – максимальная высота, на которой располагаются постоянные поселения.
8,9 км – высота Эвереста. Вода закипает при температуре +68℃. Недолго находиться на таком уровне могут подготовленные люди.
13,5 км – безопасно находиться можно лишь при наличии чистого кислорода. Максимально допустимая высота, на которой можно пребывать без специальной защиты.
20 км – высота, недопустимая для человека. Только при условии нахождения в герметичной кабине.

Интересное видео про атмосферное давление

Если Вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Продолжение статьи Дмитрия Мыльникова. В этой части автор рассматривает важнейший вопрос влияния атмосферного давления на живые организмы в целом и на человека в частности, анализирует факторы, влияющие на характер опорно-двигательного аппарата живых организмов и на их размеры.

Сегодня самым крупным сухопутным животным на Земле является африканский слон. Длина тела самца слона достигает 7.5 метров, высота более 3-х метров при весе до 6 тонн. При этом в день он потребляет от 280 до 340 кг. листьев, что весьма не мало. В Индии говорят, что если в деревне есть слон, то это значит, что она достаточно богата, чтобы его прокормить.

Самое маленькое наземное животное на Земле – это лягушка Paedophryne. Ее минимальная длина около 7,7 мм, а максимальная - не более 11,3 мм. Самой маленькой птицей, а к тому же ещё и самым маленьким теплокровным животным, считается птица колибри-пчёлка, живущая на Кубе, её размер всего 5 см.

Минимальные и максимальные размеры животных на нашей планете вовсе не случайны. Они определяются физическими параметрами среды на поверхности Земли, в первую очередь силой тяжести и давлением атмосферы. Сила тяжести пытается расплющить тело любого животного, превратив его в плоский блин, тем более, что организм животных на 60-80% состоит из воды. Биологические ткани, из которых состоит организм животных, пытаются в этом гравитации помешать, а атмосферное давление им в этом помогает. На поверхности Земли атмосфера давит с силой 1 кг на кв. см. поверхности, что является весьма ощутимым подспорьем в борьбе с силой притяжения Земли.

Интересно, что прочность материалов, из которых состоит организм животных, ограничивает не только максимальные размеры за счёт массы, но и минимальные размеры за счёт прочности костей скелета при уменьшении их толщины. Очень тонкие кости, которые расположены внутри маленького организма, просто не будут выдерживать возникающих нагрузок и сломаются или погнутся, не обеспечив необходимой жёсткости при выполнении движений. Поэтому, чтобы ещё уменьшить размеры организмов, необходимо изменить общую схему построения организма и перейти от внутреннего скелета к внешнему, то есть, вместо костей, покрытых мышцами и кожей, сделать внешний жёсткий панцирь, а все органы и мышцы разместить внутри. Проделав подобное преобразование мы получаем насекомых с их прочным внешним хитиновым покровом, который заменяет им скелет и даёт необходимую механическую жёсткость для обеспечения движения.

Но у подобной схемы построения живых организмов также есть свои ограничения на размер, в особенности при его увеличении, поскольку масса внешнего панциря будет расти очень быстро, в результате чего само животное будет становиться слишком тяжёлым и неповоротливым. При увеличении линейных размеров организма в три раза, площадь поверхности, которая имеет квадратичную зависимость от размеров, увеличится в 9 раз. А поскольку масса зависит от объёма вещества, который имеет кубическую зависимость от линейных размеров, то и объём, и масса увеличатся в 27 раз. При этом чтобы внешний хитиновый панцирь не разрушался при увеличении массы тела насекомого, его придётся делать всё толще, что ещё больше увеличит его вес. Поэтому предельные размеры насекомых сегодня составляют 20-30 см, при этом средний размер насекомых находится в районе 5-7 см, то есть граничит с минимальным размером позвоночных.

Минимальный размер насекомых меньше миллиметра, самая маленькая оса из семейства мирамид имеет размер тела всего 0.12 мм, но там уже начинаются проблемы с построением многоклеточного организма, поскольку этот организм становится слишком маленьким, чтобы строить его из отдельных клеток.

Наша современная техногенная цивилизация использует точно такой же принцип при конструировании автомобилей. Небольшие автомобили у нас имеют несущий кузов, то есть внешний скелет и являются аналогами насекомых. Но по мере увеличения размеров несущий кузов, который бы выдерживал необходимые нагрузки, становится слишком тяжёлым, и мы переходим к использованию конструкции с прочной рамой, находящейся внутри, к которой крепятся все остальные элементы, то есть к схеме с внутренним прочным скелетом. Все средние и крупные грузовые автомобили и автобусы строятся именно по такой схеме. Но поскольку мы используем другие материалы и решаем другие задачи, чем Природа, предельные размеры перехода от схемы с внешним скелетом к схеме с внутренним скелетом в случае с автомобилями у нас также другие.

Аналогом насекомых в океане, то есть животных с внешним скелетом, являются членистоногие, в частности крабы. Более плотная среда и дополнительное давление в данном случае также приводят к тому, что предельные размеры подобных животных намного больше, чем на суше. Длина тела японского краба-паука вместе с лапами может достигать 4 метров, при размерах панциря до 60-70 см. Да и многие другие членистоногие, живущие в воде, заметно крупнее сухопутных насекомых.

Но сейчас нас больше интересует тот факт, что, судя по найденным костям, животные эти достигали огромных размеров. Среди известных на сегодняшний день динозавров имеются виды, вес которых превышал 100 тонн, высота превышала 20 метров (если мерить по вытянутой вверх шее), а общая длина тела составляла 34 метра.

Но ровно та же проблема у нас возникает и с древними насекомыми, размер которых также заметно больше, чем мы наблюдаем сейчас. Размах крыльев древней стрекозы Meganeuropsis permiana доходил до 1 метра, при этом образ жизни стрекозы плохо сочетается с простым планированием и прыганием с обрывов или деревьев для старта.

Африканские слоны это тот предельный размер сухопутных животных, который возможен при сегодняшних параметрах физической среды на планете. А для существования динозавров эти параметры необходимо изменить, в первую очередь повысить давление атмосферы и, скорее всего, изменить её состав.

Чтобы было более понятно, как это работает, приведу простой пример.

Примерно тоже самое происходит и с костями. Если вы возьмёте мягкую проволоку, например медную, то она достаточно легко гнётся. Если ту же тонкую проволоку поместить в некую упругую среду, например в поролон, то не смотря на относительную мягкость всей конструкции, жёсткость её в целом оказывается выше, чем у обоих компонентов по отдельности. Если же взять более плотный материал или сжать взятый в первом случае поролон, чтобы увеличить его плотность, то жёсткость всей конструкции станет ещё выше.

Другими словами, повышение атмосферного давления приводит также к повышению прочности и плотности биологических тканей.

Теперь о том, чего в статье нет. Величина осмотического давления зависит от солёности крови, чтобы его повысить необходимо повысить содержание соли в крови. Но делать бесконечно этого нельзя, поскольку дальнейшее повышение содержания соли в крови начинает уже приводить к нарушению функционирования организма, который и так работает на пределе возможностей. Именно поэтому появляется масса статей о вреде соли, о необходимости отказаться от солёной пищи и т. д. Другими словами, наблюдаемый сегодня уровень солёности крови, который обеспечивает осмотическое давление в 7.6 атм, является неким компромиссным вариантом, при котором внутреннее давление клеток частично скомпенсировано, и в тоже время жизненно важные биохимические процессы ещё могут протекать.

Давайте посмотрим, что нам даёт повышение атмосферного давления на планете. Лучше или хуже становится среда обитания с точки зрения живых организмов.

Мы уже выяснили, что повышение давления приведёт к повышению эластичности и прочности биологических тканей, а также к уменьшению потребления соли, что является несомненным плюсом для всех живых организмов.

Более высокое давление атмосферы повышает её теплопроводность и теплоёмкость, что должно сказаться на климате в лучшую сторону, поскольку атмосфера будет удерживать больше тепла, а также будет более равномерно его перераспределять. Для биосферы это тоже плюс.

Повышение плотности атмосферы приводит к тому, что становится проще летать. Повышение давления в 4 раза уже позволяет крылатым ящерам свободно летать, без необходимости прыгать с обрывов или высоких деревьев. Но тут есть и отрицательный момент. Более плотная атмосфера оказывает большее сопротивление при движении, особенно при быстром движении. Поэтому для быстрого движения необходимо будет иметь обтекаемую аэродинамическую форму. Но если мы посмотрим на животных, то оказывается, что у подавляющего большинства из них с обтекаемостью тела всё в полном порядке. Я полагаю, что более плотная атмосфера, в которой формировалась форма организмов их предков, внесла заметный вклад в то, что тела эти стали хорошо обтекаемыми.

Ещё один интересный эффект, который получается от увеличения плотности атмосферы. При сегодняшнем давлении скорость свободного падения тела человека составляет около 140 км/час. При столкновении с твёрдой поверхностью Земли на такой скорости человек погибает, поскольку тело получает серьёзные повреждения. Но сопротивление воздуха прямо пропорционально давлению атмосферы, поэтому если мы повышаем давление в 8 раз, то при прочих равных условиях скорость свободного падения также уменьшается в 8 раз. Вместо 140 км/час вы падаете со скоростью 17,5 км/час. Столкновение с поверхностью Земли на такой скорости тоже не приятно, но уже не смертельно.

Более высокое давление означает большую плотность воздуха, то есть большее количество атомов газа в том же объёме. В свою очередь это означает ускорение газообменных процессов, которые идут у всех животных и растений. На этом моменте необходимо остановится подробнее, поскольку мнение официальной науки по поводу влияния повышенного давления воздуха на живые организмы весьма противоречиво.

Также интересно, что при обычном давлении атмосферы для нормального дыхания организму человека требуется, чтобы в воздухе было не менее 17% кислорода. Но если мы повышаем давление до 3 атмосфер (в 3 раза), то достаточно уже всего 6% кислорода, что также подтверждает факт лучшего всасывания газов из атмосферы при повышении давления.

Однако, несмотря на ряд положительных эффектов, которые фиксируются при повышении давления, в целом фиксируется ухудшение функционирования живых сухопутных организмов, из чего официальной наукой делается вывод, что жизнь при повышенном давлении атмосферы якобы невозможна.

Откуда берётся лишний кислород в атмосфере? Объяснения этого какие-то невнятные, типа было много болот, благодаря которым выделялось много дополнительного кислорода. Причём было его почти на 50% больше, чем сейчас. Каким образом большое количество болот должно было способствовать увеличению выделения кислорода не объясняется, но кислород может производиться только во время одного биологического процесса — фотосинтеза. А вот в болотах обычно идёт активный процесс гниения останков органики, которые туда попадают, который, наоборот, приводит к активному образованию и выделению углекислого газа в атмосферу. То есть, тут тоже не сходятся концы с концами.

Теперь посмотрим на те факты, которые изложены в статье с другой стороны.

Повышение усвоения кислорода на самом деле идёт на пользу живым организмам, особенно на этапе начального роста. Если бы кислород являлся ядом, то никакого ускоренного роста наблюдаться не должно. Когда мы пытаемся поместить взрослый организм в среду с повышенным содержанием кислорода, то может возникать эффект, который похож на отравление, что является следствием нарушения сложившихся биохимических процессов, адаптированных к среде с пониженным содержанием кислорода. Если человек долго голодает, а потом ему дают много еды, то ему тоже станет плохо, наступит отравление, которое может даже вызвать смерть, поскольку его организм отвык от нормальной пищи, в том числе от необходимости выводить продукты распада, возникающие при переваривании пищи. Чтобы этого не происходило людей из длительной голодовки выводят постепенно.

Повышение давления атмосферы даёт эффект, который похож на увеличение содержания кислорода при обычном давлении. То есть, не требуется никаких гипотетических болот, которые почему-то вместо углекислого газа начинают выделять дополнительный кислород. Процентное содержание кислорода то же самое, но за счёт повышенного давление растворяется он в жидкостях лучше, причём как в крови животных, так и в воде, то есть, мы получаем условия эксперимента с личинками насекомых, о которых рассказано выше.

Сложно сказать, каким было изначально давление атмосферы и каков был её газовый состав. Экспериментально мы это сейчас выяснить не можем. Была информация о том, что при исследовании воздушных пузырьков, которые застыли в кусочках янтаря, было установлено, что давление газа в них составляет 9-10 атмосфер, но тут есть некоторые вопросы:

В научной корректности Г. Ландиса и Р. Бернера всё же придётся усомниться. Конечно, замерить давление воздуха в пузырьках янтаря сложнейшая техническая задача и они с нею справились. Но ведь надо учесть, что янтарь, как всякая органическая смола, за столь длительный период усыхал; за счёт потери летучих веществ он делался плотнее и,- естественно, сдавливал находящийся в нём воздух. Отсюда и повышенное давление.

Более вероятна величина атмосферного давления в районе 6-8 атмосфер, что хорошо согласуется и с осмотическим давлением внутри организма, и с повышением давления при усыхании кусочков янтаря. И тут мы подходим к ещё одному интересному моменту.

Во-первых, нам не известны природные процессы, которые могли бы привести к уменьшению давления атмосферы Земли. Земля может потерять часть атмосферы либо в случае столкновения с достаточно крупным небесным телом, когда часть атмосферы просто улетает в космос по инерции, либо в результате массированной бомбардировки поверхности Земли атомными бомбами или крупными метеоритами, когда в результате выделения большого количества тепла в момент взрыва часть атмосферы также выбрасывается в околоземное космическое пространство.

Во-вторых, изменение давление не могло понизиться сразу с 6-8 атмосфер до современной одной, то есть уменьшиться в 6-8 раз. Живые организмы просто не смогли бы адаптироваться к такому резкому изменению параметров окружающей среды. Эксперименты показывают, что изменение давления не более чем в два раза не убивает живые организмы, хотя и оказывает на них заметное негативное воздействие. Это означает, что подобных планетарных катастроф должно было произойти несколько, после каждой из которых давление должно было понижаться в 1.5 — 2 раза. Для того, чтобы давление понизилось с 8 атмосфер до современной 1 атмосферы, уменьшаясь каждый раз в 1.5 раза, необходимо 5 катастроф. При этом если мы будем идти от современной величины в 1 атмосферу, повышая каждый раз значение в 1.5 раза, то мы получим следующий ряд значений: 1.5, 2.25, 3,375, 5, 7,59. Особенно интересно последнее число, которое практически соответствует осмотическом давлению плазмы крови в 7.6 атм.

\u0424\u0430\u043a\u0442\u043e\u0440\u043e\u0432 \u0432\u043e\u0437\u0434\u0435\u0439\u0441\u0442\u0432\u0438\u044f \u043f\u0440\u0438\u0440\u043e\u0434\u044b \u043d\u0430 \u0447\u0435\u043b\u043e\u0432\u0435\u043a\u0430 \u0438 \u0436\u0438\u0432\u044b\u0435 \u043e\u0440\u0433\u0430\u043d\u0438\u0437\u043c\u044b \u043c\u043d\u043e\u0433\u043e, \u043a \u043e\u0434\u043d\u043e\u043c\u0443 \u0438\u0437 \u043d\u0438\u0445 \u043e\u0442\u043d\u043e\u0441\u0438\u0442\u0441\u044f \u0430\u0442\u043c\u043e\u0441\u0444\u0435\u0440\u043d\u043e\u0435 \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435. \u0414\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0430\u0442\u043c\u043e\u0441\u0444\u0435\u0440\u044b \u0417\u0435\u043c\u043b\u0438 (\u0430\u0442\u043c\u043e\u0441\u0444\u0435\u0440\u043d\u043e\u0435 \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435) \u0440\u0430\u0441\u0441\u043c\u0430\u0442\u0440\u0438\u0432\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f \u043a\u0430\u043a \u0432\u0435\u0441 \u0441\u0442\u043e\u043b\u0431\u0430 \u0432\u043e\u0437\u0434\u0443\u0445\u0430 \u0432\u044b\u0441\u043e\u0442\u043e\u0439 \u043d\u0435\u0441\u043a\u043e\u043b\u044c\u043a\u043e \u0441\u043e\u0442\u0435\u043d \u043a\u0438\u043b\u043e\u043c\u0435\u0442\u0440\u043e\u0432, \u0434\u0435\u0439\u0441\u0442\u0432\u0443\u044e\u0449\u0438\u0439 \u043d\u0430 \u0435\u0434\u0438\u043d\u0438\u0446\u0443 \u043f\u043b\u043e\u0449\u0430\u0434\u0438. \u041d\u043e\u0440\u043c\u0430\u043b\u044c\u043d\u043e\u0435 \u0430\u0442\u043c\u043e\u0441\u0444\u0435\u0440\u043d\u043e\u0435 \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0441\u043e\u0441\u0442\u0430\u0432\u043b\u044f\u0435\u0442 \u043e\u043a\u043e\u043b\u043e 760 \u043c\u043c \u0440\u0442. \u0441\u0442. (101325 \u041f\u0430). \u041f\u0440\u0438 \u043f\u0430\u0434\u0435\u043d\u0438\u0438 \u0430\u0442\u043c\u043e\u0441\u0444\u0435\u0440\u043d\u043e\u0433\u043e \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u044f \u043f\u0430\u0434\u0430\u0435\u0442 \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0432 \u0430\u0440\u0442\u0435\u0440\u0438\u044f\u0445, \u0435\u0441\u043b\u0438 \u0436\u0435 \u0430\u0442\u043c\u043e\u0441\u0444\u0435\u0440\u043d\u043e\u0435 \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043f\u043e\u0434\u043d\u0438\u043c\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f, \u043f\u043e\u0434\u0441\u043a\u0430\u043a\u0438\u0432\u0430\u0435\u0442 \u0438 \u0430\u0440\u0442\u0435\u0440\u0438\u0430\u043b\u044c\u043d\u043e\u0435. \u0410\u0442\u043c\u043e\u0441\u0444\u0435\u0440\u043d\u043e\u0435 \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043d\u0435\u0437\u0430\u043c\u0435\u0442\u043d\u043e \u0434\u043b\u044f \u043d\u0430\u0441 \u043c\u0435\u0445\u0430\u043d\u0438\u0447\u0435\u0441\u043a\u0438 \u0440\u0430\u0437\u0434\u0440\u0430\u0436\u0430\u0435\u0442 \u0440\u0435\u0446\u0435\u043f\u0442\u043e\u0440\u044b \u043a\u043e\u0436\u0438 \u0438 \u0441\u043b\u0438\u0437\u0438\u0441\u0442\u044b\u0445 \u043e\u0431\u043e\u043b\u043e\u0447\u0435\u043a. \u0411\u043e\u043b\u0435\u0435 \u0432\u044b\u0441\u043e\u043a\u043e\u0435 \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0430\u0442\u043c\u043e\u0441\u0444\u0435\u0440\u044b \u0443\u043b\u0443\u0447\u0448\u0430\u0435\u0442 \u0432\u0441\u0430\u0441\u044b\u0432\u0430\u043d\u0438\u0435 \u0433\u0430\u0437\u043e\u0432 \u0432 \u043a\u0440\u043e\u0432\u044c, \u043d\u043e \u0441\u0447\u0438\u0442\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f, \u0447\u0442\u043e \u044d\u0442\u043e \u0432\u0435\u0441\u044c\u043c\u0430 \u0432\u0440\u0435\u0434\u043d\u043e \u0434\u043b\u044f \u0436\u0438\u0432\u044b\u0445 \u043e\u0440\u0433\u0430\u043d\u0438\u0437\u043c\u043e\u0432. \u0410\u0442\u043c\u043e\u0441\u0444\u0435\u0440\u043d\u043e\u0435 \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0441\u043a\u0430\u0437\u044b\u0432\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f \u043f\u0440\u0438 \u043f\u0435\u0440\u0435\u0434\u0432\u0438\u0436\u0435\u043d\u0438\u0438 \u043f\u043e \u0431\u043e\u043b\u043e\u0442\u0438\u0441\u0442\u043e\u0439 \u043c\u0435\u0441\u0442\u043d\u043e\u0441\u0442\u0438. \u041f\u043e\u0434 \u043d\u043e\u0433\u043e\u0439, \u043a\u043e\u0433\u0434\u0430 \u043c\u044b \u0435\u0435 \u043f\u0440\u0438\u043f\u043e\u0434\u043d\u0438\u043c\u0430\u0435\u043c, \u043e\u0431\u0440\u0430\u0437\u0443\u0435\u0442\u0441\u044f \u0440\u0430\u0437\u0440\u0435\u0436\u0435\u043d\u043d\u043e\u0435 \u043f\u0440\u043e\u0441\u0442\u0440\u0430\u043d\u0441\u0442\u0432\u043e \u0438 \u0430\u0442\u043c\u043e\u0441\u0444\u0435\u0440\u043d\u043e\u0435 \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u0435 \u043f\u0440\u0435\u043f\u044f\u0442\u0441\u0442\u0432\u0443\u0435\u0442 \u0432\u044b\u0442\u0430\u0441\u043a\u0438\u0432\u0430\u043d\u0438\u044e \u043d\u043e\u0433\u0438. \u0415\u0441\u043b\u0438 \u043f\u043e \u0442\u0440\u044f\u0441\u0438\u043d\u0435 \u043f\u0435\u0440\u0435\u0434\u0432\u0438\u0433\u0430\u0435\u0442\u0441\u044f \u043b\u043e\u0448\u0430\u0434\u044c, \u0442\u043e \u0442\u0432\u0435\u0440\u0434\u044b\u0435 \u043a\u043e\u043f\u044b\u0442\u0430 \u0435\u0435 \u0434\u0435\u0439\u0441\u0442\u0432\u0443\u044e\u0442 \u043a\u0430\u043a \u043f\u043e\u0440\u0448\u043d\u0438. \u041d\u0430 \u0438\u0437\u043c\u0435\u043d\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0430\u0442\u043c\u043e\u0441\u0444\u0435\u0440\u043d\u043e\u0433\u043e \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u044f \u0436\u0438\u0432\u043e\u0442\u043d\u044b\u0435 \u0440\u0435\u0430\u0433\u0438\u0440\u0443\u044e\u0442 \u0438\u0437\u043c\u0435\u043d\u0435\u043d\u0438\u0435\u043c \u0441\u0432\u043e\u0435\u0433\u043e \u043f\u043e\u0432\u0435\u0434\u0435\u043d\u0438\u044f. \u041d\u0430\u043f\u0440\u0438\u043c\u0435\u0440, \u0443 \u043f\u0442\u0438\u0446 \u043f\u043e\u043b\u044b\u0435 \u043a\u043e\u0441\u0442\u0438, \u0442\u0430\u043a\u0438\u043c \u043e\u0431\u0440\u0430\u0437\u043e\u043c, \u0443\u043c\u0435\u043d\u044c\u0448\u0435\u043d\u0438\u0435 \u0430\u0442\u043c\u043e\u0441\u0444\u0435\u0440\u043d\u043e\u0433\u043e \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u044f \u0432\u0435\u0434\u0451\u0442 \u043a \u0443\u0432\u0435\u043b\u0438\u0447\u0435\u043d\u0438\u044e \u0434\u0430\u0432\u043b\u0435\u043d\u0438\u044f \u0432 \u043a\u043e\u0441\u0442\u044f\u0445, \u044d\u0442\u043e \u043f\u0440\u0438\u0432\u043e\u0434\u0438\u0442 \u043a \u0431\u0435\u0441\u043f\u043e\u043a\u043e\u0439\u043d\u043e\u043c\u0443 \u043f\u043e\u0432\u0435\u0434\u0435\u043d\u0438\u044e \u043f\u0442\u0438\u0446.

Объяснение:

Факторов воздействия природы на человека и живые организмы много, к одному из них относится атмосферное давление. Давление атмосферы Земли (атмосферное давление) рассматривается как вес столба воздуха высотой несколько сотен километров, действующий на единицу площади. Нормальное атмосферное давление составляет около 760 мм рт. ст. (101325 Па). При падении атмосферного давления падает давление в артериях, если же атмосферное давление поднимается, подскакивает и артериальное. Атмосферное давление незаметно для нас механически раздражает рецепторы кожи и слизистых оболочек. Более высокое давление атмосферы улучшает всасывание газов в кровь, но считается, что это весьма вредно для живых организмов. Атмосферное давление сказывается при передвижении по болотистой местности. Под ногой, когда мы ее приподнимаем, образуется разреженное пространство и атмосферное давление препятствует вытаскиванию ноги. Если по трясине передвигается лошадь, то твердые копыта ее действуют как поршни. На изменение атмосферного давления животные реагируют изменением своего поведения. Например, у птиц полые кости, таким образом, уменьшение атмосферного давления ведёт к увеличению давления в костях, это приводит к беспокойному поведению птиц.

Читайте также: