Дізнайтеся чи заважатиме невагомість у повсякденному житті і як вирішуються спричинені нею проблеми на прикладі життя астронавтів.
Ви коли-небудь замислювалися, як живеться астронавтам у космосі – як вони їдять, сплять, тренуються чи ходять до туалету?
Чи заважатиме невагомість у повсякденному житті?
Підтримання фізичної форми
Велотренажери використовуються для наукових досліджень, наприклад, для проведення експериментів із споживанням кисню, але вони також використовуються для фізичних вправ.
Коли ви пробули в космосі півроку і не тренувалися, то не можете ходити. Коли астронавти приземляються, їх виносять і саджають в крісло з нахилом – незважаючи на те, що вони тренувалися по дві години щодня. Півроку в невагомості – це все одно, що півроку пролежати в ліжку.
Що таке екзопланета та як її знайти?
Особиста гігієна
Окрім впливу на людський організм, невагомість спричиняє й інші ускладнення для космічних мандрівників. Оскільки в космосі все летить вгору, астронавтам доводиться користуватися ваннами для тіла і шампунями, які не змиваються, та були спочатку розробленими для пацієнтів лікарень, які не можуть приймати душ.
Тим часом, туалет на космічній станції набагато складніший, ніж на Землі. Хоча кожен член екіпажу має невелику вакуумну трубку, яка використовується для збору сечі, тверді речовини – це, ну, зовсім інша справа.
Астронавти повинні розташуватися на космічному унітазі, використовуючи підставки для ніг і поперечину для стегон, перш ніж пристебнутися ременями безпеки. Туалет працює як пилосос з вентиляторами, які всмоктують повітря і відходи в унітаз, вміст якого згодом згорає при вході в атмосферу Землі.
Їжа та сон
Астронавти на борту МКС щодня бачать 16 сходів і заходів сонця, оскільки космічна станція обертається навколо Землі кожні 90 хвилин, і сплять в середньому п’ять-шість годин на добу. Вони сплять у спальних мішках, прикріплених до стіни, і використовують беруші, щоб не чути шум систем життєзабезпечення, які безперервно працюють, а також навколишні звуки космічної станції.
У кухонній зоні МКС на підлозі є прив’язки, за які можна зачепитися ногами для астронавтів, які воліють їсти сидячи, але часто вони їдять, плаваючи.
Липучки використовуються для того, щоб закріпити різні контейнери з їжею на столі і не дати їм злетіти. Більшість космічних продуктів є сублімованими, замороженими, термостабілізованими або готовими до вживання. Оскільки невагомість погіршує відчуття смаку та нюху, багато астронавтів повідомляють, що їм хочеться гострішої та терпкішої їжі, ніж вони могли б насолоджуватися на Землі.
Що таке квантова фізика – простими словами?
Вплив невагомості на тіло людини
Тривале перебування в невагомості небезпечне для нашого здоров’я. Без тяжіння гравітації донизу наше тіло не може нормально функціонувати.
Негативний вплив на кістки
У стані невагомості людське тіло прагне розслабитися, тому що воно більше не бореться з силою тяжіння. Відсутність гравітаційного тяжіння полегшує механічне навантаження, яке в іншому випадку зазнає наша скелетна система. Хоча точна причина невідома, вчені вважають, що зменшення навантаження на кістки може бути причиною прогресуючої втрати кісткової маси – стану, який найчастіше спостерігається у пацієнтів, прикутих до ліжка через тривалу хворобу або старість.
Відсутність навантаження на кістки зменшує утворення кісткових будівельних клітин, які називаються клітинами остеобластами. Менша кількість клітин, що будують кістки, призводить до втрати кісткової маси. Перебуваючи в космосі, кількість ваги, яку кістки повинні витримувати, зменшується до нуля.
Під час будь-яких рухів кістки не піддаються такому ж навантаженню, яке вони могли б витримати на землі. Це призводить до розщеплення кальцію, який зазвичай зберігається в кістках, і вивільнення його в кров. Підвищений рівень кальцію в крові призводить до збільшення частоти утворення каменів у нирках. Високий рівень кальцію в крові також відображає високий рівень втрати кісткової маси, що робить кістки слабкими і підвищує ризик переломів.
Вестибулярний апарат
Усі організми на землі мають сенсорні системи, за допомогою яких вони реагують на внутрішні та зовнішні подразники. Окрім п’яти основних органів чуття (нюху, дотику, зору, смаку та слуху), якими володіє людина, є ще одне потужне відчуття, яке називається вестибулярним, що дозволяє нашому тілу відчувати рухи та використовувати його для збереження рівноваги.
Ходьба по канату, піруети в балеті або скручування під час дайвінгу – все це демонструє нашу вестибулярну систему, оскільки вона активно відстежує положення наших рук і ніг і дозволяє нам виконувати ці трюки, не втрачаючи при цьому рівноваги. Це вимагає точної інтеграції сенсорних систем нашого тіла, включаючи зорову, вестибулярну, соматосенсорну (рецептори тиску та розтягування шкіри) та слухову.
Разом ці органи чуття постійно збирають та інтерпретують дані з усього тіла. Однак втрата гравітації негативно впливає на це просторове сприйняття. Запаморочення або труднощі при ходьбі, які ми відчуваємо після обертання по колу, наочно демонструють, що відбувається, коли ми втрачаємо це відчуття навіть на кілька хвилин.
Фізика в житті сучасної людини: 10 прикладів
Вестибулярна система, яка знаходиться у вухах, складається з органів слухового апарату та півколових каналів. Завдяки органам слухової труби ми можемо відчувати напрямок і швидкість лінійного прискорення (швидкість змінюється без зміни напрямку), тоді як півколові канали дозволяють нам відчувати напрямок і швидкість кутового прискорення (швидкість змінюється разом зі зміною напрямку).
Вестибулярний апарат у вухах людини призначений для роботи з земним тяжінням і забезпечує сенсорну інформацію про рух, рівновагу та просторову орієнтацію. Заберіть гравітацію, і ми більше не зможемо зрозуміти, де земля, а де стеля!
Кровяний тиск
Гравітація гарантує, що кров у нашому тілі підтримує оптимальний рівень кров’яного тиску. Коли ми стоїмо, кров’яний тиск у наших ногах сягає 200 мм ртутного стовпчика (міліметрів ртутного стовпчика). Однак у мозку тиск становить лише 60-80 мм ртутного стовпчика. Приберіть гравітацію, і кров’яний тиск вирівняється до 100 мм рт.ст. по всьому тілу.
Наше обличчя набрякає від рідини, а ноги стають тоншими, тому що рідина витікає. Перехід до більш високого кров’яного тиску в голові викликає тривогу, що в організмі занадто багато крові. Підвищений кров’яний тиск може спричинити кровотечу в кровоносних судинах. Зорові нерви можуть набрякати, і це може погіршити зір.
Високий кров’яний тиск може призвести до інсульту, який може пошкодити ділянку мозку, що обробляє зображення. Таким чином, гравітація діє як важлива сила, яка допомагає підтримувати правильний тиск у потрібних місцях нашого тіла.
Вплив на клітини організму
Жива клітина обмінюється поживними речовинами та відходами з водним середовищем за допомогою процесу дифузії, який ефективний лише на певній відстані. Це обмеження впливає на розмір клітини.
Тому поглинання поживних речовин є набагато ефективнішим у клітинах меншого розміру. Клітинні біологи Марина Ферік і Кліффорд Бренгвінн з Прінстонського університету довели, що для оптимізації поглинання поживних речовин в клітинах гравітація повинна відігравати значну роль у визначенні розміру клітини.
Їх стаття, опублікована в жовтневому номері журналу Nature Cell Biology за 2013 рік, чітко показує, як еукаріотичні клітини мають малий діаметр (менше 10 мікрон) через гравітаційні сили. Коли клітина стає більшою за цей розмір, вона піддається гравітаційним силам, які вимагають каркасу або опори в ядрі клітини для стабілізації внутрішніх компонентів.
Їхнє дослідження підтверджує, що більші клітини мають додаткову актинову сітку (яка слугує додатковою опорою), ключовий компонент, якого немає у всіх інших менших за розміром клітинах.
Очевидно, що гравітація відігравала життєво важливу роль в еволюції життя на Землі протягом мільярдів років. Подібні дослідження визнають важливість гравітації та її феноменальний вплив на життя на Землі. Однак зараз людство готове досліджувати всесвіт за межами нашої планети, і ключовим питанням цієї амбітної справи є чи заважатиме невагомість у повсякденному житті?
