WATV.org is provided in English. Would you like to change to English?

​Агаарын жин, атмосферын даралт​

577 Үзсэн тоо

“Миний өвдөг өвдөөд байна, бороо орох шинжтэй.”

Эмээ маань өвдөг өвдлөө гэх болгонд бороо ордог юм. Үүлэрхэг бороотой өдрүүд үргэлжлэхээр хүмүүс сэтгэл санаа нь тавгүйрхэж, эсвэл “хамаг бие өвдлөө” гэдэг. Энэ нь зүгээр ч нэг төсөөлөл биш аж. Зарим хүн “Тэнгэр муудах нь, бие жаахан онцгүй байна” гэхээр бие нь нээрээ л цаг агаарын өөрчлөлтөнд хариу үйлдэл үзүүлж байдаг.

Бидний бие дээр тодорхой жингээр дарж байдаг агаарын даралт багасах үед өвдөгний үений дотор талд очих даралт харьцангуй өндөр болдог нь өвдөг өвдөх шалтгаан болдог байна. Түүнээс гадна агаарын даралт багасах үед үүлэрхэг болж, тэнгэр бүүдийнэ. Үүний улмаас хүмүүс нарны гэрэл харьцангуй бага авна. Тийнхүү хүний тархин дотор байж, хүнийг баяр хөөртэй, тайван болгодог серотонин даавар багасч, “нойрны эхлэл”-тэй холбоотой мелатонин даавар ихэсдэг. Тийм учраас хүн ямар ч шалтгаангүйгээр бие нь хүндэрч, ядардаг. Цаг уурын хүчин зүйлийн нөлөөнд автдаг бие махбодын иймэрхүү хариу үйлдлийг метеоротропизм гэнэ. Агаарын даралтын нөлөөгөөр ийм юм болдог байна. Тэгвэл хүмүүний бие сэтгэлийн байдлыг яахыг шийддэг агаарын даралт гэгч юу юм бол?

Агаарын даралт нь дэлхийн агаар мандал доторх агаарын жингээр үүсдэг даралт юм. Бид тэр жинг зөн совингоороо мэдрээд байдаг юм биш. Тэрхүү агаарын жинг харуулахын тулд Италийн физикч Эванжелиста Торричелли уснаас 13,6 дахин нягтаршилтай мөнгөн ус ашиглажээ. Тэрээр нэг метр орчим урттай гуурсыг мөнгөн усаар дүүргээд, дээд амсрыг нь таглаж, дотогш агаар орохгүй байхаар бэхлэн, мөнгөн усны сав руу босоогоор нь хийжээ. Ингэтэл доош тэмүүлэх мөнгөн усны жин, гаднах савнаас мөнгөн усыг шилэн хоолой руу түлхэх агаар мандлын хүч гээд хоёр хүч ажиллаж байжээ. Үүний үр дүнд мөнгөн усны багана вакуум хоолойны дээд талаас салж, 76см хүрч буурсан байгаа юм. Хоолойн мөнгөн усны баганын өндөр өөрчлөгдөхгүй байгаа нь хоёр хүч тэнцвэртэй байсан гэсэн үг юм.Дүгнэж хэлэхэд гадна талын атмосферийн даралт нь хоолойд мөнгөн усыг 76см хүртэл түлхэхэд хангалттай хүчтэй байсан. Агаарын даралт өндөр байх тусам гуурсан хоолой дахь мөнгөн усны багана өндөр байж, агаарын даралт бага байх тусам мөнгөн усны багана доошилно. Баганын өндрийн энэхүү хэлбэлзэл агаарын даралтыг хэмжих боломж бий болгосон байна. Энэ бол мөнгөн усны барометр. Мөнгөн уснаас хавьгүй хөнгөн жинтэй ус хэрэглэхээр 10,3м орчим багана үүсгэдэг байна.

Үүнийг та бүхэн өдөр тутмын амьдралтай чинь холбоотой физик үзэгдэл гэж авч үзэж магадгүй ээ. Харин эхэнд дурдсанчлан агаарын даралт нь зөвхөн бие махбодод нөлөөлдөг биш, мөн түүнээс гадна олон зүйлд нөлөөлдөг. Агаарын даралт байхгүй бол та бүхэн гуурсаар юм ууж чадахгүй. Аливаа шингэнийг гуурсаар сорох үед гуурсан доторх даралт бага болдог. Тэгээд гуурсны гадна талын агаарын даралт харьцангуй өндөр болж, шингэнийг гуурс руу түлхэнэ. Тэгвэл шингэн гуурсны хэмжээний тийм уртаар сорогдож чадах болов уу? Шингэн нь агаараар түлхэгдэх учраас хүн хичнээн хүчтэй байсан ч ердөө 10 метрээс илүү боломжгүй. Яг үүнтэй ижил зарчмаар вакуум насос 10,3 метрээс их ус татаж чадахгүй юм. Их ус татмаар байвал компрессор хэрэглэх шаардлагатай.

Агаарын даралтыг мэдрэх ердийн газар нь онгоцны дотор тал. Онгоц хөөрсний дараа өндрөө авах тусам чих дүлийрэх, чих өвдөх магадлалтай. Энэ нь биеийн доторх даралт хэвээрээ байхад гаднах атмосферийн даралт багассантай холбоотой юм. Ийм тэгш бус даралт нь чихний хэнгэргийг гадагш түлхэж, өвдөлт үүсгэдэг. Хэрэв яг тэр үед нь юм залгих эсвэл эвшээх юм бол дунд чихийг хамар залгиуртай холбодог Eustachian гуурсыг нээдэг булчин идэвхжинэ. Нэг нээгдчихвэл нэг дусал агаар хамар, хоолойгоор дамжин дунд чихэнд очно. Ингэснээр чихэнд очих даралт арай намдана.

Нэг атмосфер (товчлол нь атм) гэдэг нь 1см2 талбайд 1кг жингээр дарахтай адилхан хэмжээний хүнд юм. Алганы орчмоор авч үзвэл барагцаагаар 50см2 гэж авч үзэхэд 50кг жинтэй агаар алгандаа атгана гэсэн үг. Энэ нь бид өдөр бүр мөрөн дээрээ 10м орчим усан багана үүрч яваатай л адил. Гэвч үүнийг бид яагаад мэдрэхгүй байгаа юм бол? Учир нь агаар мандал биднийг шахаж байгаа шиг бидний биед гадны хүч дарж байгаа шигээр дарж байдаг учраас агаарын жинг бид мэдэрдэггүй байна.

Харин агаарын даралт 1 атмосферээс илүү болбол хүн даралтыг мэдэрнэ. Хүн усан дотор орохдоо усны даралтыг мэдэрдэг дээ. Доошлох 10м тутамд усны даралт 1 атмосферээр дээшилдэг байна. 10 километрийн гүнтэй далайн гүний амьтад 1000 атмосфер даралт тэсвэрлэх чадвартай байдаг аж. Тийм гүн рүү хүн хэрэв ямар нэг хамгаалах хэрэгсэлгүйгээр орвол усны даралтаар хавтгай болж дарагдана. Харин далайн гүний амьтад тэр асар их даралтыг үл ажран чөлөөтэй, тайван сэлж байдаг. Үүний учир нь тэд биеийн хоосон орон зайгаа агаараар биш, оронд нь ус юм уу тосоор дүүргэж байдаг учраас тэр аж. Тийм маягаар далайн амьтад гадаад даралтыг тэнцвэржүүлэх хэмжээний дотоод даралт бий болгож чаддаг байна. Үүний учир нь цул төмөр бөмбөлөг усны гүнд унахдаа бяцардаг байхад дүүрэн шингэнтэй хөнгөн цагаан лааз бяцардаггүйтэй л адилхан.

Тоног хэрэгсэлтэйгээр хүн усны гүнд 30 метр шумбаж чадна. Скуба шумбалт ч (усан дотор тусгай аппарат болон хувцас өмсөн шумбах шумбалт) ялгаагүй. Түүнээс гүнд шунган орвол хүнд мэдэгдэхүйц шинж тэмдэг эхэлнэ. Усны 30 метр гүнд шумбагчид кессоны өвчин (гүний өвчин) тусна. Ийм өвчин туссан хүн зөв бодож тунгааж чадахгүй, яаралтай тусламж авч чадахгүй болж, ой санамж нь бүдгэрдэг. Шумбагч усанд гүн ордог тул даралт ихсэж, үүний үр дүнд их хэмжээний агаар задарч, цусанд нь ордог байна. Тэр дунд азот мэдээ алдуулах нөлөө үзүүлэх шалтгаан болдог байна. Харин 30 метрээс бага усны гүнд шумбавал тийм шинж тэмдэг дорхноо арилна.

Гэвч уснаас гэнэт гарч ирвэл энэ нь бүр аюултай ч байж болно. Учир нь энэ нь шумбагчдын өвчин гэж нэрлэгддэг өвчин үүсгэдэг. Усны мандал руу гэнэт хурдтай гарч ирвэл агаарын даралт буурч, биеийн дотор талын хөндий рүү задралд орсон хий гадагшлан хөөс болж хувирдаг. Улмаар хөөсний улмаас хялгасан судаснууд хагардаг бөгөөд тархи гэх мэтэд байдаг гол судсаа гэмтээвэл үхэлд ч хүргэж мэднэ.

Тэнгисийн гүний нөхцөл байдлаас эсрэгээр, өндөрлөг бүсэд харин агаарын даралт буурч, хүчилтөрөгч сийрэгждэг байна. Бие махбодод хүчилтөрөгчийн гэнэтийн дутагдал илэрвэл ядрах, толгой өвдөх, бөөлжих, толгой эргэх, бүр ноцтой тохиолдолд амьсгалахад хэцүү болж үхэлд хүргэнэ. Эдгээр шинж тэмдгийг “өндрийн өвчин” гэдэг.

Ингэхэд өндрөөс өндөр сансар огторгуйд яах бол оо? Сансар огторгуй гэдэг бол агаарын даралт 0 байдаг вакуум орон зай. Тэнд зөвхөн биеийн дотроос гадагш түлхэх хүч л байдаг бөгөөд энэ нь хүний биед аюултай. Гэсэн хэдий ч энэ нь биеэс тэр даруй “панн” гээд гарч ирдэг гэсэн үг биш. 1965 онд НАСА агентлаг дээр нэг хүн сансрын нисэгчийн хувцас туршиж үзэхээр агааргүй орон зайд байсан ажээ. Тохиолдлоор даралтанд оруулсан хоолой нь холбогдохоо больж, сансрын нисгэгчийн хувцас нь бараг агааргүй вакуум орон зай болтлоо даралт нь буурчээ. Өнөөх хүн 15 сек орчим ухаан нь балартсан ч уг өмсгөлд нь дахин даралт өгөнгүүт эргээд хэвэндээ оржээ. Хожим нь тэрээр ухаан балартахаасаа өмнө хамгийн сүүлд хэлэн дээр нь юм буцалж эхэлснийг санаж байна хэмээн ярьсан байдаг. Биеийг нь арьс бүрхэж байсны ачаар л вакуум орчинд богино хугацаанд өртсөн ч амьд үлдэж чадсан байна. Гэвч энэ бол үнэхээрийн аймшигтай мөч байсан байж таараа.

Хамгаалалтгүйгээр хүний бие вакуум орчинд ороход тухайн хүн хамгийн түрүүнд хүчилтөрөгчийн дутагдлыг анзаарч, хэсэг хугацааны дараа ухаан алддаг. Агаарын даралт болон буцлах хэм буурах үед бие дэх ус ууршиж эхэлснээр арьс болон арьсны доорх эд хөөж, хавагнаж эхэлнэ. Тэгээд эцэстээ бие нь хөлдөх болно. Эдгээр шалтгааны улмаас сансрын нисэгчид нэмэлт төхөөрөмжөөсөө гадуур хөдөлгөөн хийх шаардлагатай үедээ хэдийгээр биед тухгүй, эвгүй мэт харагддаг ч гэсэн сансрын нисэгчийн хувцас (Extravehicular Mobility Unit [EMU]) өмсдөг. Уг өмсгөлийн дотоод даралт 0,3 атмосфер орчим байгаа нь ердийн атмосферийн даралтаас (1 атм) бага юм. Тиймээс тэд сансарт гарч алхахынхаа өмнө сансрын хөлөг доторх атмосферийн даралтыг бууруулж, шинэ орчинд дасан зохицох хэрэгтэй болно.

Дэлхийтэй хамгийн ойрхон гараг болох ангараг гараг нь нүүрсхүчлийн хийнээс тогтсон маш нимгэн агаар мандалтай. Энд агаарын даралт нь 0,01 атмосфер байдаг байна. Нөгөөтэйгүүр сугар гаргийн агаарын даралт 90 атмосфер төдийгүй уг гараг дэлхийгээс хавьгүй нягт, хавьгүй халуун нүүрсхүчлийн хийгээс голдуу бүрддэг. Энэ нь 1м2 талбайд 900 тонн жингээр дарж байгаатай адилхан юм. Дэлхийн агаарын даралт 1 атмосфер ба агаар мандал нь хүний амьдралд зайлшгүй хэрэгтэй хийнүүдээс бүрддэг аж. Агаарын жингээс үл хамааран хүн ямар ч тав тухгүй байдал мэдэрдэггүй. Агаар мандлын энэхүү төгс зохицсон тоо хэмжээ, агаарын жинг тэсвэрлэхээр бүтээгдсэн амьд биетүүд хүмүүн бидэнд ингэхэд юу хэлнэ вэ?

… Тэрээр… салхины жин, усны хэмжээ… тогтооход Иов 28:23-25

Эх сурвалж
Science Teachers Association, 101 Questions Even Science Teachers Are Curious About (in Korean, 과학선생님도 궁금한 101가지 과학질문사전), Book Mentor, 2010
Kim Tae-il, Living Science Textbook (in Korean, 살아있는 과학 교과서), Humanist, 2011