Исследовательская работа по теме: "Анализ атмосферного давления и влажности воздуха в нашем районе и связь этих физических характеристик со здоровьем населения"

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение «Кардымовская средняя школа имени Героя Советского Союза С.Н. Решетова»

Тема исследовательской работы
«Анализ атмосферного давления и влажности воздуха в нашем районе и связь этих физических характеристик со здоровьем населения»

Работу выполнила:

Печкурова Марина Викторовна
ученица 11 класса
МБОУ «Кардымовская СШ»

Руководитель:
Хмызова Надежда Ивановна
Учитель математики,

информатики,

физики,
МБОУ «Кардымовская СШ

п. Кардымово 2016

План.

1. Обоснование выбора темы.

2. Механизм возникновения атмосферного давления.

3. Устройство прибора для измерения атмосферного давления – барометр.

4. Устройство прибора для измерения влажности воздуха - психрометр.

5. Данные за сентябрь 2015 года (данные за остальные месяцы см. в приложении)

6. Влияние атмосферного давления и влажности воздуха на здоровье человека.

7. Статистические данные из районной больницы.

8. Вывод

9. Приложение

10. Используемая литература

Обоснование выбора темы.

Влажность воздуха и атмосферное давление имеют непосредственное влияние на здоровье человека. Для того, что бы человеческий организм нормально функционировал, существуют определенные показатели нормы. Так для атмосферного давления эта отметка равна 760 мм рт. ст. по барометру. А для влажности воздуха – 70-80%. Но для каждого региона характерны свои показатели нормы, поэтому данные показания относительны.
Актуальность: Многие интересуются показателями влажности воздуха и атмосферного давления в своем районе (области), но не все до конца осознают, что эти физические характеристики имеют непосредственное влияние на их здоровье. Внезапное ухудшение самочувствия может быть обусловлено скачкообразным изменением данных характеристик или же приближением показателей к критической отметке. Поэтому в данной исследовательской работе я провела анализ атмосферного давления и влажности воздуха в нашем районе и сделала акцент на связи данных физических характеристик со здоровье населения (степень зависимости людей от данных факторов).
Новизна: Конечно же, данная тема не могла не заинтересовать общество раннее, поэтому она не является абсолютно новой и неизведанной. Но я решила провести исследование на примере нашего района. Данные характеристики изменчивы, и результат является непредсказуемым. Думаю в этом и заключается новизна темы.
Цель работы: Провести исследование и обозначить степень зависимость здоровье человека от атмосферного давления и влажности воздуха в нашем районе.
Для достижения поставленной цели нам необходимо решить следующие задачи:
- Изучить механизм возникновение атмосферного давления (изучить литературу по данной теме)
- Дать определение устройству барометра
- Дать определение устройства психрометра
- Собрать показания с приборов(барометр, психрометр)(ежедневные показания приборов за период с сентября 2014 по январь 2015 и с сентября 2015 по январь 2016 приведены в приложении к данной работе)
- Сопоставить полученные данные с данными из районной больницы
- Сделать выводы о влияние атмосферного давления и влажности воздуха на население в нашем районе

Механизм возникновения атмосферного давления.

Атмосфера (от греческих слов "атмос"- пар и "сфера" - шар) -  Газовая оболочка, окружающая Землю.  Атмосфера нашей планеты простирается на тысячу и более километров в высоту. Резкой границы она не имеет, а верхние слои очень разрежены. Из-за притяжения к Земле верхние слои воздуха давят на средние, те - на нижние. Наибольшее давление, обусловленное весом воздуха, испытывает поверхность Земли, а также все тела, находящиеся на неё. Это явление и принято называть атмосферным давлением.
Открытие, сделанное в 1643 году итальянским физиком и математиком Торричелли, позволило продолжить исследования в области атмосферы и ее свойств. Было доказано, что воздух имеет вес и давит на один сантиметр поверхности Земли с силой 1.033 килограмм. Самое высокое атмосферное давление было зарегистрировано в селе Туруханск Красноярского края зимой (815 мм рт. ст), самое низкое – в урагане «Нэнси», над Тихим океаном (641 мм рт. ст). Расположение аномальных районов позволяет предположить, что перепады давления возникают чаще, чем в других областях. Однако люди, проживающие вблизи Полярного круга, достаточно стойко переносят подобные явления, так как находятся на этой территории постоянно.

Устройство прибора для измерения атмосферного давления – барометр.

Баро́метр (др. греч βάρος — «тяжесть» и μετρέω — «измеряю») — прибор для измерения атмосферного давления. Ртутный барометр был изобретён итальянским учёным Эванджелистой Торричелли в 1644 году.
В жидкостных барометрах давление измеряется высотой столба жидкости (ртути) в трубке, запаянной сверху, а нижним концом, опущенным в сосуд с жидкостью (атмосферное давление уравновешивается весом столба жидкости). Ртутные барометры — точнее любых других, используются на метеостанциях.

В быту обычно используются механические барометры (Анероид). В анероиде жидкости нет. В переводе греческого «анероид» — «без воды». Он показывает атмосферное давление, действующее на гофрированную тонкостенную металлическую коробку, в которой создано разрежение. При понижении атмосферного давления коробка слегка расширяется, а при повышении — сжимается и воздействует на прикрепленную к ней пружину. На практике часто используется несколько (до десяти) анероидных коробок, соединенных последовательно, и имеется рычажная передаточная система, которая поворачивает стрелку, движущуюся по круговой шкале, проградуированной по ртутному барометру. Также в настоящее время широкое распространение получили цифровые барометры.

Устройство прибора для измерения влажности воздуха - психрометр.

Психро́метр (др. греч ψυχρός — холодный) тж. Гигрометр психрометри́ческий — прибор для измерения влажности воздуха и его температуры.
Скорость испарения влаги увеличивается по мере уменьшения относительной влажности воздуха. Испарение влаги, в свою очередь, вызывает охлаждение конденсированной. Таким образом, температура влажного объекта уменьшается. По разнице температур воздуха и влажного объекта можно определить скорость испарения, а значит, и влажность воздуха. При этом надо учитывать тот факт, что испарившаяся влага остаётся в окрестностях влажного предмета, и, таким образом, локально увеличивается влажность воздуха. Для устранения этого эффекта при измерении влажности применяют аспирацию (создается поток воздуха над влажным объектом)
Простейший психрометр состоит из двух спиртовых термометров. Один термометр — сухой, а второй имеет устройство увлажнения. Спиртовая колба влажного термометра обёрнута батистовой лентой, конец которой находится в сосуде с водой. Вследствие испарения влаги увлажнённый термометр охлаждается. Снимают показания сухого и влажного термометров и находят относительную влажность либо по психрометрической таблице, либо по номограмме — психрометрическому графику. Для точных измерений, в случае отклонения атмосферного давления от номинального, к результатам психрометрической таблицы добавляют поправку. Конструкция прибора может включать в себя также вентилятор для обдува воздуха около влажного термометра. Скорость обдува обычно составляет 0,5–1 м/с.
Современные психрометры можно разделить на три категории: станционные, аспирационные и дистанционные. В станционных психрометрах термометры закреплены на специальном штативе в метеорологической будке. Основной недостаток станционных психрометров — зависимость показаний увлажнённого термометра от скорости воздушного потока в будке. Основной станционный психрометр — психрометр Августа. В аспирационном психрометре (например, психрометр Ассмана) термометры расположены в специальной оправе, защищающей их от повреждений и теплового излучения окружающих предметов, где обдуваются с помощью аспиратора (вентилятора) потоком исследуемого воздуха с постоянной скоростью около 2 м/с. При положительной температуре воздуха аспирационный психрометр — наиболее надёжный прибор для измерения температуры и влажности воздуха. В дистанционных психрометрах используются термометры сопротивления, терморезисторы.

Данные за сентябрь 2015 год.

При помощи приборов, имеющихся в школе, я измеряла влажность воздуха и атмосферное давление ежедневно. В дни, когда не было возможно использовать школьное оборудования, я брала данные с метеосайта в интернете (значения данных характеристик в Смоленской области). Полученные данные для наглядности были записаны с помощью таблиц и прилагаемых графиков.

Влияние атмосферного давления и влажности воздуха на здоровье человека.

Влияние влажности на организм человека.
Практически во всех прогнозах погоды упоминают об относительной влажности. Этот показатель говорит, сколько в воздухе содержится процентов водяного пара от максимально возможного количества в данных условиях (температура и давление). Для чего же нужны сведения о влажности в обычной жизни и как влажность может влиять на здоровье человека? 
Человеческое тело большей частью состоит из воды, поэтому и большинство процессов в нем происходит с участием жидкости. По той же причине влага, находящаяся в воздухе, влияет на организм. Каждый ощущал на себе, что повышенная или пониженная влажность меняет восприятие температуры.
Показатель влажности, в условиях которой человек чувствует себя комфортно, колеблется в пределах от 30 до 60%. Зависит это от температуры, уровня физической нагрузки и даже от возраста. Например, младенцы очень плохо переносят сухой воздух, а влага благоприятно действует на их кожу и слизистые оболочки, облегчает дыхание.
Рассмотрим по отдельности влияние высокой и слишком низкой влажности на организм и здоровье человека.
Повышенная влажность.
Насыщенное влагой тепло – идеальные условия для развития бактерий и всевозможных грибков, что может привести к возникновению и усилению аллергических реакций.
Большая концентрация влаги не позволяет телу человека поддерживать нормальную температуру – не работает должным образом механизм терморегуляции. Чтобы охладить себя, человеческое тело использует потоотделение. Пот, испаряясь с поверхности кожи, выводит лишнее тепло. Но если испарятся некуда? Тогда организм начинает работать с повышенной силой, а это приводит к обратному результату – перегреву. Возможны вялость, рвота, потеря сознания, сильная вязкость крови и, как следствие, проблемы с сердцем. Даже возможно кислородное голодание мозга.
Люди, страдающие от атеросклероза, гипертонии, всевозможных заболеваний сердечно-сосудистой системы, должны быть особенно осторожны в жару при высокой влажности. Существует возможность резкого обострения заболеваний и неконтролируемых приступов.
Большая влажность в сочетании с низкой температурой опасна слишком сильным переохлаждением и обморожениями. Это может произойти и около 0°C, а не только при минусе.
При избыточной сухости воздуха организм начинает усиленно испарять влагу, что может стать причиной пересыхания слизистых оболочек рта, носа и глаз.
Астматикам слишком сухой воздух также чрезвычайно вреден, они начинают хуже себя чувствовать, возможны обострения болезни.
Достаточно долгое пребывание в сухом воздухе грозит снижением иммунитета и частыми респираторными заболеваниями. Это случается из-за того, что пересушенная слизистая препятствует нормальному дыханию, вследствие чего организм не получает достаточного количество кислорода.
К сожалению, мы не можем влиять на влажность воздуха на улице. Но в своем доме, офисе или квартире вполне возможно создать комфортный микроклимат. Ведь постоянная влажность, как повышенная, так и пониженная, может привести к множеству негативных последствий: плохое самочувствие, быстрая утомляемость, различные заболевания, вплоть до туберкулеза и ревматизма.

Влияние давления на организм человека.

Практически каждый третий житель планеты весьма чувствителен к различным погодным изменениям. Люди, ощущающие дискомфорт от погодных колебаний, магнитных бурь и солнечной активности, называются метеозависимыми. Наука биометрология изучает, как влияет атмосферное давление на здоровье человека, а также рассматривает действие на организм перепадов температуры, уровня влажности, солнечной радиации, скорости ветра и многих других факторов. Для того чтобы человек чувствовал себя комфортно, атмосферное давление должно составлять 750 мм ртутного столба.
При ощутимом изменении этого значения, как в меньшую, так и в большую сторону, организм человека нередко ощущает ухудшение самочувствия.

Площади поверхности тела человека и сила атмосферного давления

Циклон

  Циклоном называют снижение атмосферного давления, которое сопровождается обычно повышенной температурой, облачностью, влажностью и осадками. Наиболее подвержены действию циклона люди, страдающие низким артериальным давлением, нарушениями дыхательных функций, а также сердечнососудистыми проблемами.

  Основными проявлениями негативного влияния циклона на организм человека являются: затруднение дыхания, одышка, нехватка воздуха и общая слабость. Это обусловлено недостатком кислорода в окружающем воздухе. Нередко во время циклона у человека повышается внутричерепное давление, в результате чего начинается сильная мигрень. Кроме этого возможны сбои в работе желудка и кишечника, которые связаны с интенсивным газообразованием.

  С приходом циклона необходимо постоянно контролировать уровень своего кровяного давления. В этом вам поможет обильное питьё, контрастный душ, спокойный крепкий сон, а также утренняя чашечка кофе. Для поддержания общего здоровья в период пониженного атмосферного давления рекомендуется пить настойку из лимонника или женьшеня.

Антициклон

  Антициклоном называется повышение атмосферного давления, которое сопровождается безветренной ясной погодой с отсутствием резких изменений температуры или уровня влажности. Повышенное атмосферное давление очень негативно влияет на здоровье человека, особенно если он аллергик, астматик или страдает повышенным артериальным давлением. Такие люди достаточно остро реагируют на различные вредные примеси в воздухе, количество которых ощутимо возрастает в сухую безветренную погоду.

  В организме человека антициклон проявляется головными и сердечными болями, снижением работоспособности, недомоганием и общей слабостью. Повышенное атмосферное давление негативно влияет на защитные функции организма путём уменьшения в крови количества лейкоцитов. Всё это существенно подрывает здоровье человека, делая его уязвимым к различным инфекционным заболеваниям.

  Для того чтобы облегчить действие антициклона рекомендуется по утрам принимать контрастный бодрящий душ, проводить лёгкую гимнастику и ввести в свой ежедневный рацион больше фруктов, содержащих калий. Для снижения нагрузки на иммунную и нервную системы человека лучше на время отказаться от серьёзных и важных дел. По возможности необходимо больше отдыхать, чтобы быстрее восстановить силы, утраченные организмом в борьбе с негативным влиянием антициклона.

Правила снижения симптомов метеозависимости.

  Атмосферное давление, а точнее его резкие перепады, чаще застают врасплох жителей мегаполисов. Полностью излечить эту форму метеозависимости практически невозможно, но соблюдая некоторые несложные правила, можно ощутимо облегчить состояние своего здоровья при сложных погодных условиях.

  В первую очередь необходимо строго следить за своим распорядком дня и по возможности раньше ложиться спать. При резких перепадах атмосферного давления сон должен длиться не менее 9 часов. Для полноценного ночного отдыха рекомендуется выпивать на ночь стакан ромашкового или мятного чая, а проснувшись – сделать лёгкий массаж голеней и стоп, а уж затем только подниматься с постели. Для того чтобы взбодриться следует проводить ежедневную короткую гимнастику, которая поможет обрести тонус вашим сосудам. Необходимо исключить из списка гимнастических упражнений наклоны и приседания, так как они требуют соблюдения равновесия. После зарядки рекомендуется принять контрастный душ, который положительно влияет на здоровье всех внутренних систем и органов человека.

  Хорошо поддержать нервную систему поможет комплекс витаминов, который следует принимать при перепадах атмосферного давления. Кушать нужно часто, но небольшими порциями, и ни в коем случае не перегружать тяжёлой пищей организм. Во время многочасовой работы за компьютером необходимо периодически делать перерыв, во время которого можно провести короткую гимнастику, сменить позу, а также самостоятельно сделать массаж шейной и височной зон. Для того чтобы максимально безболезненно перенести все погодные сюрпризы старайтесь избегать сильных перенапряжений и стрессов. Также в это время не рекомендуется проводить силовые тренировки и ответственные мероприятия. При перепадах давления полезным будет посетить бассейн, где спокойная обстановка и целебное действие воды помогут забыть обо всех неурядицах.

  Метеозависимым людям рекомендуется увеличить потребление воды и фруктовых соков. При перепадах артериального давления следует больше отдыхать в положении лёжа. Вернуть организму тонус при пониженном давлении поможет сладкий тёплый чай.
Очень важно в эти сложные дни вовремя заметить тревожные признаки, которые могут свидетельствовать о серьёзных заболеваниях:

-  неприятные ощущения в груди, отдающие в плечо, лопатку или пупочную область;

  -  внезапная утрата чувствительности в нижних и верхних конечностях;

  -  чувство онемения половины лица;

  -  затруднённая речь;

  -  неожиданный приступ тошноты;

  -  расфокусировка зрения или мелькание перед глазами мушек;

  -  проблемы с дыханием.

Статистические данные из районной больницы.

Зависимость влажности воздуха и атмосферного давления и количества обратившихся в ОГБУЗ Кардымовская районная больница «ЦРБ»

Посетив отдел статистики районной больницы, я получила данные указанные в таблице. Были взяты временные промежутки, в которых давление и влажность изменялись скачкообразно (наглядно видны на графиках пики и выемки, соответствующие резким изменениям физических характеристик).

Общее количество обратившихся в период с сентября 2014 по январь 2015 и с сентября 2015 по январь 2016

Вывод.

Из полученных сведений в районной больнице можно сделать вывод, что люди, имеющие проблемы с артериальным давлением и сердечно-сосудистой системой в целом составляют больше чем ¼ часть всех обратившихся в больницу. Если учесть, что эти заболевания напрямую связаны с атмосферным давлением, то влияние данной физической характеристики и, неразрывно с ней связанной, влажности воздуха достаточно велико. Люди в возрасте от 40 лет наиболее восприимчивы к скачкам атмосферного давления и изменению влажности, но за последнее десятилетие увеличилось число детей старшего школьного возраста, которые подвержены влиянию изменчивости атмосферного давления. Данная статистика неутешительна. Даже на основе круговых диаграмм со средним числом всех обратившихся в районную больницу и средними числами обратившихся с АД и ССС можно заметить явные изменения в соотношении частей. Среднее число людей обратившихся с АД в 2014 было незначительно меньше числа обратившихся. А в 2015 году доля обратившихся с АД превысила долю обратившихся с ССС. Скачки артериального давления, его нестабильность даже некогда здоровый организм может ослабить, что, несомненно, отразится на сердечно-сосудистой системе. А, как известно, в развитых индустриальных странах чаще всего одной из основных причин смерти становятся именно сердечно-сосудистые заболевания.
Поэтому не стоит думать, что, если мы сейчас здоровы и не видим никакого непосредственного влияния данных физических характеристик на наш организм, не ощущаем их колебания и перепады, то их нет. Стоит обращать на подобные вещи внимание с самого начала, ведь позже будет поздно откачивать воду из затонувшего корабля. Даже здоровая ССС нуждается в поддержке и стимуляции. А такие незначительные действия как комплекс физических упражнений по утрам и соблюдение режима сна помогут поддерживать ССС в норме.

Атмосферное давление и влажность воздуха не просто далекие от простого населения физические характеристики. Это то, что имеет непосредственно отношение к человеку. К его успешной жизнедеятельности, к его здоровью.
Поэтому данная исследовательская работа направлена не только на получения теоретического результата, но и имеет практическое значение.

Приложение

Данные за вторую половину 2014 года.

Данные за 2015 год.

Используемая литература

А.М. Прохоров «Физическая энциклопедия»

http://elib.npu.edu.ua/bscatalog/info/wE0yOlJfrZGAxD/%D0%90.%D0%9C.-%D0%9F%D1%80%D0%BE%D1%85%D0%BE%D1%80%D0%BE%D0%B2-%C2%AB%D0%A4%D0%B8%D0%B7%D0%B8%D1%87%D0%B5%D1%81%D0%BA%D0%B0%D1%8F-%D1%8D%D0%BD%D1%86%D0%B8%D0%BA%D0%BB%D0%BE%D0%BF%D0%B5%D0%B4%D0%B8%D1%8F%C2%BB.%D0%A2.-2%E2%80%A6

https://ru.wikipedia.org/wiki/Психрометр

http://zhit-budete.ru/eto-nado-znat/vlijanie-vlazhnosti-na-organizm-cheloveka
https://ru.wikipedia.org/wiki/Барометр
http://www.vashaibolit.ru/8542-kak-vliyaet-atmosfernoe-davlenie-na-zdorove-cheloveka.html