Мы любим смотреть фильмы о космосе, однако черпать по ним знания о жизни не всегда верно. Так, в фильмах показывается, что человек, оказавшись в космосе без скафандра, может взорваться или заледенеть.
Человек взорвется?
Нет, человек не взорвется, сколько бы ярко это ни показывали в фантастических фильмах. На то они они и фантастические - законы жанра обязывают, но в реальности такого с человеком не произойдет. Нужно признать, что логика в этом мифе все же есть, поскольку вполне логично предположить, что из-за большой разницы давлений человек "надуется" и может лопнуть, как воздушный шар.
По факту человек просто выдохнет весь воздух, так как при перепаде давления в скафандре в 1 атмосферу, на мягкое небо, площадь которого можно условно считать за 4 квадратных сантиметра, нагрузка будет 40 килограмм. Человек при всем желании не сможет сдержать воздух. И, конечно, не взорвется. Человеческие ткани - не эластичный воздушный шар и не такие хрупкие, как хворост.
Человек замерзнет?
Вопреки представлениям, человек, оказавшийся в космосе без скафандра, не превратится в ледышку и не станет мгновенно замерзать, поскольку космос - вакуум, не холодный и не горячий, тепло там передается только излучением, а оно у человека ничтожно. Человек ощутит прохладу, а с поверхности тела будет испаряться вода. Мгновенное замерзание человеку точно не грозит - в отсутствии атмосферы тепло будет отводиться от организма очень медленно
Жидкости закипят?
Кровь у человека, оказавшегося в космосе без скафандра, точно не закипит, так как если внешнее давление падает до нуля при кровяном давлении 120/80 температура кипения крови составит 46 градусов, а это выше температуры тела. Кровь, в отличие от той же слюны, находится в закрытой системе, вены и сосуды позволяют ей находиться в жидком состоянии даже при низком давлении.
Вода, в отличие от крови, начнет быстро испаряться, причем со всех поверхностей тела, включая глаза. Также вскипание воды в мягких тканях вызовет увеличение объема некоторых органов примерно вдвое и повреждение органов. Считается также, что человек, оказавшись в вакууме, может ощутить признаки кессонной болезни, но это маловероятно, поскольку перепад в давлении будет всего в одну атмосферу.
Человек загорится?
Загореться - не загорится, но обгореть может. В космосе отсутствует защита от ультрафиолета. На всех открытых участках тела, подвергшихся прямому солнечному излучению, появятся ультрафиолетовые ожоги.
Человек задохнется?
Да, человек задохнется. Примерно через 30 секунд он потеряет сознание, поскольку воздух, как мы знаем, ему придется выдохнуть, человек испытает состояние глубокой гипоксии. Произойдет потеря ориентации и зрения.
Однако, если в течении полутора минут человека все же поместить в кислородную камеру, то, вероятнее всего, он придет в себя.
В истории космонавтики было несколько прецедентов, когда человек испытывал на себе разгерметизацию в космосе. 19 авгута 1960 года астронавт Джозеф Киттингер совершал прыжок с высоты 31300 метров. Герметичность правой перчатки Киттингера была нарушена, отчего рука сильно распухла и болела.
В 1965 американский астронавт оказался в вакуумной камере, сознание он потерял через 14 секунд. Он помнил, что у него за это время закипела слюна на языке.
Ни у кого нет сомнений в том, что в открытом космосе человек без скафандра умрет. Но как именно? Версий много, но какая из них верна?
Переохлаждение
Температура в открытом космосе составляет минус 271 градус по Цельсию. Чем выше температура тела, тем быстрее движутся молекулы в нем. Быстрые молекулы горячего тела ударяются о молекулы холодного тела и теряют свою скорость – при этом тело остывает. Однако у космоса очень маленькая плотность, на высоте 400 километров – это меньше одной квадриллионной грамма на кубический сантиметр (0,000000000000001). Так что передавать тепло человеку будет просто некому, поэтому он в космосе не замерзнет, а будет ощущать лишь легкую прохладу.Солнечное излучение
От Солнца можно получить сильный ожог или перегреться, ведь в космосе много ультрафиолета, который на Земле задерживается атмосферой. Поэтому получить ожог открытых частей тела там можно уже через 10 секунд. Но одежда способна полностью от этого защитить. Что касается перегрева, даже если вы будете поглощать все солнечное излучение, потребуется минимум 24 минуты, чтобы достичь летальной температуры в 43 градуса по Цельсию.Разница давлений
В космосе очень низкое давление, оно почти равно нулю, а внутри человека сохраняется одна атмосфера. Однако это слишком незначительная разница – наши ткани достаточно прочны, чтобы выдержать такую нагрузку. Человек может раздуться, но не лопнуть. Однако это раздутие приведет к сжатию кровеносных сосудов и уже через 90 секунд кровоток может прекратиться, что приведет к смерти. Но что может убить человека еще раньше?Закипание крови
При понижении давления температура кипения любой жидкости понижается. Но даже если снаружи будет нулевое давление, внутри кровеносных сосудов оно сохранится. При давлении в 75 мм ртутного столба кровь будет закипать при температуре 46 градусов по Цельсию. Но изначально она имеет температуру тела – 36,6 – поэтому она будет недостаточно горячей, чтобы закипеть.Кессонная болезнь
Все жидкости могут растворять в себе газ. Кровь тоже способна растворять в себе азот и кислород, которые мы вдыхаем. При резком понижении давления возможен следующий эффект: этот растворенный газ выделяется обратно в виде пузырьков, которые могут закупорить кровеносные сосуды и привести к смерти. Это и называется кессонная болезнь. Больше всего этой опасности подвержены водолазы. На глубине 40 метров давление в пять раз больше, чем на поверхности, поэтому при резком всплытии могут проявиться симптомы кессонной болезни.Но когда мы в космосе, мы имеет дело с перепадом давления от одной до нуля атмосфер. При таких параметрах диаметр образующихся пузырьков меньше восьми микрометров, а диаметр самых маленьких сосудов от 8 до 12 микрометров. Получается, что этот эффект в космосе не влечет никаких серьезных последствий.
Недостаток кислорода
Можно ли в космосе задержать дыхание? – Нет. Давление в легких довольно высокое и сила, с которой оно будет вырываться наружу, очень большая, так что этому нельзя будет препятствовать. В результате очень большого выдоха человек потеряет весь запас кислорода, и у него останется около 10 секунд до того момента, как он упадет в обморок. Так что именно именно недостаток кислорода является наиболее вероятной причиной смерти человека в космосе без скафандра.Представьте: вас выбросило наружу из шлюзового отсека космической станции без скафандра. Вы в панике и отчаянно пытаетесь спастись. Сколько времени у вас есть, чтобы найти источник воздуха и необходимого атмосферного давления? Спойлер: совсем немного. Но больше, чем вы думаете.
В первую очередь стоит сказать, что вы не взорвётесь и ваша кровь не закипит. Ваше тело не потеряет свою целостность только из-за того, что вы находитесь в вакууме. Вы могли заметить кое-что полезное, что покрывает вас с головы до ног — это ваша кожа. Она превосходно справляется со своей работой: удерживает ваши внутренности внутри. Она эластична и очень прочна, так что можете не переживать, что лопнете, как воздушный шарик. Кроме того, кожа будет поддерживать ваше внутреннее давление на достаточно высоком уровне, чтобы ваша кровь не закипела.
— а точнее, её нехватка — также не сможет сразу вас прикончить. В холодной воде человек быстро переохлаждается не из-за температуры воды, а из-за того, что она является очень хорошим проводником тепла. Всё тепло, выработанное вашим метаболизмом, тут же «вытягивается» из вашего тела. В вакууме нет конвекции — и теплопроводимости тоже нет. Единственным способом потерять тепло остаётся излучение. Каждый человек светится в инфракрасном спектре, излучая тепло мощностью около 100 ватт. Электрическая лампочка была прекрасной аналогией вырабатываемой человеком энергии, пока мы не перешли на энергосберегающие и светодиодные лампочки; но смысл вы всё равно поняли. Обычно мы даже не замечаем потерю этой энергии: укутанные в слой изолирующего воздуха, подогреваемые Солнцем над головой и землёй под ногами, мы получаем назад всё то тепло, которое теряем. Так что мы можем радостно излучать энергию днями напролёт.
В космосе же вас нечему изолировать, так что в конце концов вы замёрзнете насмерть. Но, к счастью, потеря 100 ватт тепла очень незначительна в сравнении с массой вашего тела. В безвоздушном пространстве пройдёт очень много времени, прежде чем вы превратитесь в эскимо.
Самым слабым звеном является ваша предательская система кровообращения. В космосе нет воздуха, а значит, нет кислорода. Но ваша кровь этого не знает. Она циркулирует через ваши лёгкие, чтобы подобрать «автостопщика» — очередную порцию O2 — и продолжает свой путь, с пассажиром или без. Ваше сердце продолжает биться, и лишённая кислорода кровь расходится по всему телу. В частности, она идёт в мозг.
При кислородном голодании ваш «центральный процессор» уходит в энергосберегающий режим гибернации. Через 15 секунд после того, как вы покинете шлюз космической станции, вы потеряете сознание. Тем не менее вы всё ещё будете живы. Если какой-нибудь добрый космический самаритянин подберёт вас и в течение одной-двух минут доставит в безопасное место, с вами всё будет в порядке. Ну, не считая эбуллизма и неприятного загара от жёсткого ультрафиолетового излучения. Это не очень приятно, но жить можно.
Если же вы останетесь в космосе более чем на две минуты, остальные органы также «отрубятся» из-за нехватки кислорода — на медицинском языке это называется «смерть».
И ещё: во имя Армстронга, не задерживайте дыхание! Ваши лёгкие и дыхательные пути не рассчитаны на сдерживание атмосферного давления в вакууме. Если вы задержите дыхание, то столкнётесь с той же проблемой, с которой сталкиваются водолазы при слишком быстром подъёме на поверхность: разорванные лёгкие.
Звучит ужасно, но ведь никто не думал, что прогулки в открытом космосе будут приятны, правда?
По материалам Space.com
Нагревание или охлаждение происходит либо из-за контакта с холодной внешней средой, либо через тепловое излучение.
В вакууме среды нет, контактировать не с чем. А если точнее, то в вакууме присутствует очень разряженный газ, который из-за своей разряженности дает очень слабый эффект. В термосе вакуум используют как раз для того, чтобы сохранить тепло! Не имея контакта с холодным веществом, герой вовсе не будет испытывать обжигающего холода.
Замерзать придется долго
Что касается излучения, то человеческое тело, попав в вакуум, будет постепенно отдавать тепло излучением. В термосе делают стенки колбы зеркальными, чтобы удержать излучение. Этот процесс довольно медленный. Даже если на космонавте нет скафандра, но есть одежда, она поможет сохранить тепло.
Поджарится?
Зато можно загореть. Если дело происходит в космосе недалеко от звезды, то можно получить солнечный ожог на оголенных участках кожи - как от чрезмерного загара на пляже. Если дело происходит где-нибудь на орбите Земли, то эффект будет сильнее, чем на пляже, так как там нет атмосферы, которая защищает от жесткого ультрафиолета. 10 секунд достаточно для получения ожога. Но все же это тоже не обжигающий жар, к тому же одежда тоже должна защитить. А если речь идет о дырке в скафандре или трещине в шлеме, то на эту тему можно не беспокоиться.
Кипящая слюна
Температура кипения жидкостей зависит от давления. Чем меньше давление, тем ниже температура кипения. Поэтому в вакууме жидкости будут испаряться. Это обнаружилось в экспериментах - не сразу, но слюна закипает, так как давление почти нулевое, а температура языка - 36 °С. Видимо, то же самое произойдет со всеми слизистыми оболочками (на глазах, в легких) - они будут высыхать, если только из организма не будет поступать новая слизь.
Кстати, если взять не просто жидкую пленку, а большой объем воды, тогда, наверное, будет эффект как у «сухого льда»: снаружи испарение, с испарением быстро теряется тепло, за счет этого внутренняя часть замерзает. Можно предположить, что шарик воды в космосе частично испарится, а в остальном превратится в кусочек льда.
Кровь вскипит?
Эластичная кожа, сосуды, сердце создадут достаточное давление, чтобы ничего не кипело. Эффекта шампанского тоже не предвидится У аквалангистов есть такая неприятность, как кессонная болезнь. Причина - то, что происходит с бутылкой шампанского. Кроме кипения есть еще растворение газов в крови. Когда давление падает, газы превращаются в пузырьки. В шампанском выходит растворенный углекислый газ, а у аквалангистов - азот. Но этот эффект происходит при больших перепадах давления - хотя бы в несколько атмосфер. А при попадании в вакуум перепад всего в одну атмосферу. В статье на эту тему ничего не говорится, никакие симптомы не описываются - видимо, этого недостаточно.
Воздух изнутри разорвет?
Предполагается, что жертва его выдохнет - и потому не разорвет. А если не выдохнет? Оценим угрозу. Пускай в скафандре поддерживается давление в 1 атм. Это 10 кг на квадратный сантиметр. Если человек пытается задержать дыхание, то на пути воздуха встает мягкое небо. Если там площадь хотя бы 2×2 см, то получится нагрузка в 40 кг. Вряд ли мягкое небо выдержит - человек выдохнет сам, как сдувшийся шарик.
Человек задохнется?
Вот это и есть основная и реальная угроза. Дышать то нечем. Сколько человек может продержаться без воздуха? Тренированные ныряльщики - несколько минут, нетренированный человек - не больше минуты. Но! Это на вдохе, когда в легких полно воздуха с остатками кислорода. А там, помните, придется выдохнуть. Сколько простой человек может продержаться на выдохе? Секунд 30. Но! На выдохе легкие не «скукоживаются» до конца, остается немного кислорода. В космосе, видимо, кислорода останется еще меньше (сколько удастся удержать). Конкретное время, через которое человек потеряет сознание от удушья известно - порядка 14 секунд.
Но 10 секунд у человека в вакууме все-таки есть!
Может ли выжить человек без скафандра в открытом космосе? Вы наверняка хоть когда-нибудь задавались этим вопросом. В народе бушует множество мнений, среди которых горе-космонавт должен превратится в кусок льда или его должно разорвать изнутри, но верны ли эти утверждения? Давайте посмотрим на это с научной точки зрения.
Человек не превратится мгновенно в ледышку?
Нагревание или охлаждение происходит либо из-за контакта с холодной внешней средой, либо через тепловое излучение.
В вакууме среды нет, контактировать не с чем. А если точнее, то в вакууме присутствует очень разряженный газ, который из-за своей разряженности дает очень слабый эффект. В термосе вакуум используют как раз для того, чтобы сохранить тепло! Не имея контакта с холодным веществом, герой вовсе не будет испытывать обжигающего холода.
Замерзать придется долго
Что касается излучения, то человеческое тело, попав в вакуум, будет постепенно отдавать тепло излучением. В термосе делают стенки колбы зеркальными, чтобы удержать излучение. Этот процесс довольно медленный. Даже если на космонавте нет скафандра, но есть одежда, она поможет сохранить тепло.
Поджариться?
Зато можно загореть. Если дело происходит в космосе недалеко от звезды, то можно получить солнечный ожог на оголенных участках кожи - как от чрезмерного загара на пляже. Если дело происходит где-нибудь на орбите Земли, то эффект будет сильнее, чем на пляже, так как там нет атмосферы, которая защищает от жесткого ультрафиолета. 10 секунд достаточно для получения ожога. Но все же это тоже не обжигающий жар, к тому же одежда тоже должна защитить. А если речь идет о дырке в скафандре или трещине в шлеме, то на эту тему можно не беспокоиться.
Кипящая слюна
Температура кипения жидкостей зависит от давления. Чем меньше давление, тем ниже температура кипения. Поэтому в вакууме жидкости будут испаряться. Это обнаружилось в экспериментах - не сразу, но слюна закипает, так как давление почти нулевое, а температура языка - 36 С. Видимо, то же самое произойдет со всеми слизистыми оболочками (на глазах, в легких) - они будут высыхать, если только из организма не будет поступать новая слизь.
Кстати, если взять не просто жидкую пленку, а большой объем воды, тогда, наверное, будет эффект как у «сухого льда»: снаружи испарение, с испарением быстро теряется тепло, за счет этого внутренняя часть замерзает. Можно предположить, что шарик воды в космосе частично испарится, а в остальном превратится в кусочек льда.
Кровь вскипит?
Эластичная кожа, сосуды, сердце создадут достаточное давление, чтобы ничего не кипело.
Эффекта шампанского тоже не предвидится
У аквалангистов есть такая неприятность, как кессонная болезнь. Причина - то, что происходит с бутылкой шампанского.
Кроме кипения есть еще растворение газов в крови. Когда давление падает, газы превращаются в пузырьки. В шампанском выходит растворенный углекислый газ, а у аквалангистов - азот.
Но этот эффект происходит при больших перепадах давления - хотя бы в несколько атмосфер. А при попадании в вакуум перепад всего в одну атмосферу. В статье на эту тему ничего не говорится, никакие симптомы не описываются - видимо, этого недостаточно.
Воздух изнутри разорвет?
Предполагается, что жертва его выдохнет - и потому не разорвет. А если не выдохнет? Оценим угрозу. Пускай в скафандре поддерживается давление в 0,4 атм, что соответствует высоте 7 км.
Если человек пытается задержать дыхание, то на пути воздуха встает мягкое небо. Если там площадь хотя бы 2×2 см, то получится нагрузка в 40 кг. Вряд ли мягкое небо выдержит - человек выдохнет сам, как сдувшийся шарик.
Человек задохнется?
Вот это и есть основная и реальная угроза. Дышать то нечем. Сколько человек может продержаться без воздуха? Тренированные ныряльщики - несколько минут, нетренированный человек - не больше минуты.
Но! Это на вдохе, когда в легких полно воздуха с остатками кислорода. А там, помните, придется выдохнуть. Сколько простой человек может продержаться на выдохе? Секунд 30. Но! На выдохе легкие не «скукоживаются» до конца, остается немного кислорода. В , видимо, кислорода останется еще меньше (сколько удастся удержать). Конкретное время, через которое человек потеряет сознание от удушья известно - порядка 14 секунд.
