Научно - исследовательская работа

«Влияние изменения атмосферного давления на посещаемость занятий и успеваемость учащихся нашей школы».

Выполнил: Володькин Алексей Сергеевич, ученик

7 «В» класса МАОУ «СОШ №40» г. Старый Оскол

2015 год

Введение

Как часто мы обвиняем погоду в плохом настроении, неважном самочувствии, нежелании что-либо делать и других неприятностях. Но неужели на самом деле погодные условия могут столь активно влиять на состояние нашего здоровья? Сообщая по радио о погоде, дикторы в конце обычно сообщают: атмосферное давление 760 мм ртутного столба (или 749, или 754...). Но многие ли понимают, что это значит, и откуда синоптики берут эти данные? О том, как измеряют атмосферное давление, как оно изменяется и влияет на человека, вы узнаете из этой работы. Я изучил влияние атмосферного давления на здоровье 7 «В» класса МАОУ «СОШ №40» г. Старый Оскол выработал рекомендации для того, чтобы уменьшить вредное воздействие его «скачков» на человека. На самочувствие человека, достаточно долго проживающего в определённой местности, обычное, т.е. характерное давление не должно вызывать особого ухудшения самочувствия.
Повышение атмосферного давления, которое наблюдается с приходом антициклона влияет на самочувствие людей. В группу риска входят люди с повышенным кровяным давлением, астматики и аллергики, которые страдают оттого, что городской воздух насыщен вредными примесями, которых особенно много в безветренную погоду.
Для влияния антициклона характерны боли в сердце, головные боли и недомогание, которое способствует снижению работоспособности и общего самочувствия. Под влиянием антициклона ослабевает иммунитет, количество лейкоцитов в крови уменьшается и организм становится подвержен инфекциям.
Утром желательно принять контрастный душ, выполнить несколько упражнений утренней гимнастики, в течение дня не переедать, отдавая предпочтение бананам, богатым калием, изюму, можно принять витамин Е. При повышенном внутричерепном давлении важно соблюдать рекомендации невропатолога.
При перепадах давления не рекомендуется начинать какие-то важные дела, чтобы не перегружать иммунную и нервную систему организма. Но если совсем отказаться от нагрузок невозможно, то нужно хотя бы их минимизировать и быть готовым к тому, что настроение может быть не самым лучшим.

При пониженном атмосферном давлении, которое наблюдается с приходом циклона, отмечается учащение и углубление дыхания, учащение сердечных сокращений (сила их более слабая), некоторое падение кровяного давления, наблюдаются также изменения в крови в виде увеличения количества красных кровяных телец. В основе неблагоприятного влияния пониженного атмосферного давления на организм лежит кислородное голодание. Оно обусловлено тем, что с понижением атмосферного давления понижается и парциальное давление кислорода, поэтому при нормальном функционировании органов дыхания и кровообращения в организм поступает меньшее количество кислорода. С приходом циклона также ухудшается состояние желудочно-кишечного тракта, неприятные ощущения в котором связаны с растягиванием стенок кишечника из-за повышенного газообразования.
Повлиять на погоду мы не в состоянии. Но вот помочь своему организму пережить этот тяжелый период совсем несложно. При прогнозе значительного ухудшения погодных условий, а следовательно и резких перепадов атмосферного давления, прежде всего следует не паниковать, успокоиться, максимально снизить физическую нагрузку, а для тех у кого адаптация протекает довольно сложно, необходимо посоветоваться с врачом о назначении соответствующих лекарственных средств. Самое важное - это поддержание кровяного давления на приемлемом уровне, для этого нужно пить больше воды (на 2 стакана больше, чем обычно).

Цель данной работы - изучить воздействие атмосферного давления на организм человека.

Задачи:

-Выяснить у учеников 7 «В» класса состояние здоровья( наличие или отсутствие головной боли, успеваемости и других показателей;

-Сделать анализ полученных результатов, а именно выяснить связь между атмосферным давлением и успеваемости детей.

Методы, используемые для решения поставленных задач:

-изучение научной литературы;

- сбор существующей информации по данному вопросу;

- исследовательская работа по определению влияния атмосферного давления на организм человека;

- анализ полученных результатов.

- проведение разъяснительной работы о том, как уменьшить вредное воздействие..

Основная часть

АТМОСФЕРА Земли.

Мы живём на дне сказочно красивого океана. Он велик и безбрежен. Это раскинувшаяся над нами воздушная оболочка планеты, окружающая Землю, представляющая собой механическую смесь газов, взвешенных капель воды, пыли, кристаллов льда и других компонентов, которая носит название «Атмосфера Земли». Атмосфера Земли начинается у поверхности и простирается в космическое пространство приблизительно на 3000 км. История возникновения и развития атмосферы довольно сложная и продолжительная, она насчитывает около 3 млрд. лет. За этот период состав и свойства атмосферы неоднократно изменялись, но на протяжении последних 50 млн. лет, как считают ученые, они стабилизировались. Масса современной атмосферы составляет приблизительно одну миллионную часть массы Земли. С высотой резко уменьшаются плотность и давление атмосферы, а температура изменяется неравномерно и сложно, в том числе из-за влияния на атмосферу солнечной активности и магнитных бурь.

В атмосфере принято выделять четыре слоя. Самый верхний - он называется экзосфера - располагается выше 400 километров. Это огромное пространство разреженного газа, состоящего из кислорода, гелия и водорода. В нем происходят северные сияния.

Ниже экзосферы лежит ионосфера - слой заряженных частиц. Она располагается на высотах от 400 до 80 километров от уровня земли. Ионосфера может отражать некоторые длины радиоволн

Благодаря этому ее свойству и возможна радиосвязь между отдаленными точками Земли.

Ниже ионосферы - на высотах от 80 до 11 километров - лежит стратосфера. В ней находится так называемый озоновый слой, защищающий Землю от вредного ультрафиолетового излучения Солнца. В нижней части стратосферы температура постоянна, и для нее характерна своя циркуляция воздуха. Этими потоками иногда пользуются пилоты высотных самолетов.

Основная масса атмосферы содержится в тропосфере - тонком, около 10 километров, слое, непосредственно покрывающем Землю. Здесь формируется земная погода, образуются облака. Вместе с внешними слоями тропосфера защищает Землю от заряженных частиц и смертоносной солнечной радиации. Толщина ее меняется: на экваторе она составляет 19 километров, а на полюсах ее толщина снижается всего до 8 километров. Для тропосферы характерно увеличение с высотой скорости ветра и уменьшение температуры.

Следует отметить, что атмосфера имеет очень большое экологическое значение. Она защищает все живые организмы Земли от губительного влияния космических излучений и ударов метеоритов, регулирует сезонные температурные колебания, уравновешивает и выравнивает суточные. Если бы атмосферы не существовало, то колебание суточной температуры на Земле достигло бы ± 200 °С. Но на Земле, к счастью, есть атмосфера, которая предохраняет земную поверхность от чрезмерного охлаждения и нагревания, а неоднородность нагревания Земли Солнцем, наличие суши, морей и океанов, гор, равнин, растительности создают разнообразие в состоянии атмосферы и климате на различных территориях нашей планеты.

ПОЧЕМУ У ЗЕМЛИ ЕСТЬ АТМОСФЕРА?

Земля, обращаясь вокруг Солнца, никогда не расстается со своей газовой оболочкой, потому что и на неё распространяются силы притяжения.

Атмосфера Земли состоит из молекул газов, входящих состав и вследствие земного тяготения, они притягиваются к Земле, но они не падают на её поверхность. Чем это объясняется? Каким образом сохраняется атмосфера? Дело в том, что молекулы газов, составляющих атмосферу, находятся в непрерывном движении, но при этом они не улетают в мировое пространство.

Для того, чтобы покинуть Землю, молекуле, как и ракете, нужно иметь скорость не меньше второй космической - 11,2 километров в секунду, но скорость молекул в атмосфере, как правило, значительно меньше этого значения. Поэтому почти все молекулы атмосферы как бы «привязаны» к Земле силой притяжения, и только малая часть молекул может, имея вторую космическую скорость, улететь в космическое пространство, покинув Землю. Таким, образом, два фактора - беспорядочное движение молекул и действие на них силы притяжения приводят к тому, что молекулы располагаются вокруг Земли, образуя воздушную оболочку, или атмосферу.

Измерения показывают, что плотность воздуха быстро уменьшается с высотой. Так на высоте 5,5 км над уровнем моря плотность воздуха в 2 раза меньше плотности у поверхности Земли, на высоте 11 км - в 4 раза меньше и так далее. Чем выше, тем воздух разреженнее... . И наконец, в самых высоких слоях - сотни и тысячи километров над Землей - атмосфера постепенно переходит в безвоздушное пространство. Таким образом, чёткой границы воздушная оболочка, окружающая Землю, не имеет.

Интересно, что на одних планетах Солнечной системы атмосфера есть, но совершенно иная: на Венере и Марс преобладает углекислый газ, на планетах-гигантах - гелий, метан и аммиак, а на других, как например, на Луне и Меркурии, атмосферы вовсе нет.

Лишившись атмосферы Земля стала бы такой же мертвой, как ее спутница Луна, где попеременно царят то испепеляющий зной, то ледянящий холод - + 130 °С днем и - 150 °С ночью.

Для того, чтобы объяснить это явление, нужно вспомнить, что массы планет, а также и удалённость их от Солнца различны. Чем дальше от Солнца расположена орбита планеты, тем ниже температура на её поверхности и тем меньше скорость молекул в атмосфере этой планеты, то есть почти ни одна молекула не имеет скорости, достаточной для того, чтобы уйти в космос. Кроме того, тот факт, что сила притяжения, действующая со стороны планеты на молекулы атмосферы тем больше, чем массивнее планета, говорит о том, что у планет-гигантов должны быть мощные и плотные атмосферы.

Именно такой факт был подтвержден снимками, сделанными с автоматических станций, посланных к разным планетам.

АТМОСФЕРНОЕ ДАВЛЕНИЕ И ЕГО ИЗМЕРЕНИЕ.

Воздух очень лёгкий - 1 м³ его на уровне моря имеет массу всего 1,3 кг. Однако он оказывает на земную поверхность значительное давление - на каждый квадратный сантиметр поверхности Земли воздух давит с силой 1 кг. Атмосферный столб давит на 1 м² земной поверхности с силой, равной весу 10-тонного груза. Но такое давление способно раздавит все живое! Почему же мы не только не погибаем, раздавленные, но даже не

ощущаем этого огромного давления? Объясняется это тем, что давление внутри нашего организма равно атмосферному, внутреннее и внешнее давления как бы уравновешиваются, и мы прекрасно себя чувствуем.

Первым убедительным доказательством того, что атмосферное давление очень велико был опыт Отто фон Герике с магдебургскими полушариями, который он продемонстрировал перед членами рейхстага 8 мая 1654 г. Соединив два медных полушария, Герике откачал насосом воздух из получившегося шара. По мере откачивания Герике убедился, что поршень насоса с трудом вытягивался несколькими физически сильными рабочими. Таким образом, внутри шара воздуха не было, значит, и не было давления изнутри, зато снаружи давление атмосферы так сильно прижало полушария друг к другу, что их не могли разорвать восемь пар лошадей.

Интересен тот факт, что при подъёме в горы альпинисты отмечают кроме естественной усталости, ухудшение самочувствия, которое как оказалось, связано с уменьшением атмосферного давления с высотой.

Рис. 1

Более трёхсот лет назад был проделан такой опыт. Стеклянную трубку длиной 1 м (рис.1), запаянную с одного конца, наполнили ртутью. Перевернув трубку и опустив её свободный конец в чашку с ртутью, заметили, что ртуть в трубке опустилась до определённого уровня и остановилась. Она не вылилась из трубки в чашку вся целиком потому, что воздух давит на ртуть в чашке и не даёт вылиться ртути из трубки. На уровне моря высота столбика ртути в трубке оказалась равной 760 мм, и давление атмосферы, соответствующее весу ртутного столба высотой 760 мм, приняли за нормальное атмосферное давление. Этот опыт был предложен и объяснён в 17 веке итальянским учёным Торричелли.

Затем с этим несложным прибором подались вверх по склону горы и установили, что на каждые 10 метров подъёма высота столбика ртути уменьшалась в среднем на 1 мм, что наглядно доказывало понижение атмосферного давления при увеличении высоты. Среднее давление в различных местностях земного шара будет разным - и большим, и меньшим, чем 760 мм ртутного столба.

Влияние изменения атмосферного давления на организм человека

Еще давно люди заметили, что одни явления, происходящие в атмосфере, предвещают пасмурную погоду, другие, наоборот, ясную и солнечную. Вот почему изучению атмосферыпридаётся большое значение. На метеорологических станциях всего мира несколько раз в сутки измеряют температуру, давление, скорость и направление, влажность воздуха и другие величины, характеризующие состояние атмосферы. Анализируя эти данные, синоптики предсказывают погоду. На самочувствие человека, достаточно долго проживающего в определённой местности, обычное, т.е. характерное давление не должно вызывать особого ухудшения самочувствия.
Пребывание в условиях повышенного атмосферного давления почти ничем не отличается от обычных условий. Лишь при очень высоком давлении отмечается небольшое сокращение частоты пульса и снижение минимального кровяного давления. Более редким, но глубоким становится дыхание. Незначительно понижается слух и обоняние, голос становится приглушенным, появляется чувство слегка онемевшего кожного покрова, сухость слизистых и др. Однако все эти явления относительно легко переносятся. Более 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. В обычных условиях на поверхности земли годовые колебания атмосферного воздуха не превышают 20-30 мм, а суточные составляют 4-5 мм. Здоровые люди переносят их легко и незаметно.

Повышенной чувствительности к перепадам давления особенно подвержены дети, а также лица среднего и пожилого возраста с различными хроническими заболеваниями сердечно-сосудистой, нервной, дыхательной систем, опорно-двигательного аппарата. Изменение атмосферного давления может спровоцировать изменение артериального давления.

Исследование влияния атмосферного давления на организм школьника в зависимости от изменений атмосферного давления Земли.

Влияние атмосферного давления на здоровье людей в настоящее время интенсивно исследуется в разных странах. Мною было изучено влияние атмосферного давления на здоровье 7 «В» класса для исследования прибегал к опросу учащихся. Исследование состояло из трех этапов:

1 этап исследования - проведен анализ атмосферного давления, сопоставлен с состоянием здоровья и успеваемости в нашем классе.

2 этап исследования - составил таблицу.

3 этап исследования - сделал анализ полученных данных.

Я провел наблюдения за атмосферным давлением в течение с 28 декабря по 17 января 2015 года, отмечая ежедневно его показания, сопоставляя с здоровьем учащихся и успеваемости в классе. Эти месяцы я выбрал не случайно, так как колебания атмосферного давления очень велики.

На основе данных составила таблицу и построила графики (№ 1, в конце работы). Из них видно, что размах колебаний атмосферного давления в декабре- январе, был значительный.

В дни резких изменений атмосферного давления в декабре: 7-8, 28-29, в январе: 11-12, 14-18, 22-25;

День (описание повышение или понижение атмосферного давления)

Влияние на посещаемость и на успеваемость в классе.

24 декабря 2015 год

( наблюдалось 735 мм рт. ст.)

Атмосферное давление понижено от нормы(760мм), учащиеся чувствовали головную боль, слабость, потери в успеваемости)

26 декабря 2015 год

( наблюдалось 760мм рт. ст.)

Атмосферное давление нормальное, успеваемость и показатели здоровья в отличном состоянии.

15 января 2016 год

(наблюдалось 780 мм рт. ст.)

Атмосферное давление повышено от нормы(760мм), учащиеся чувствовали головную боль, слабость, потери в успеваемости)

Таким образом, можно сделать вывод: атмосферное давление Земли оказывает существенное влияние на здоровье людей.

Заключение

Подводя итог, можно с уверенностью сказать, что моя работа - это только начало пути моих исследований. И тем не менее я смог сделать вывод, что изменения атмосферного давления действительно оказывают влияние на самочувствие и здоровье человека, и без профилактики, которая поможет смягчить их отрицательное воздействие на организм, не обойтись. Данная работа углубила мои познания в области физики, в частности, об атмосферном давлении. В ходе моих исследований я добился поставленной цели, ответив на вопрос: какое влияние оказывает атмосферное давление на самочуствие людей, а также изучил рекомендации по устранению негативного влияния его резкого изменения. Здоровый человек практически не ощущает на себе это давление, из-за более сильного внутреннего кровяного давления, но с возрастом оно дает о себе знать. В данной работе, путем наблюдения за самочувствием своего класса 7 «В», хочу сделать следующие выводы: изменения погоды не одинаково сказываются на самочувствии разных людей. У здорового человека при изменении погоды происходит своевременное «подстраивание» физиологических процессов в организме к изменившимся условиям окружающей среды. В результате усиливается защитная реакция, и здоровые люди практически не ощущают отрицательного влияния погоды.

У больного человека приспособительные реакции ослаблены, поэтому организм теряет способность быстро «подстраиваться». Влияние погодных условий на самочувствие человека связано также с возрастом и индивидуальной восприимчивостью организма.