какое давление создает сердце человека в атмосферах
АРТЕРИА́ЛЬНОЕ ДАВЛЕ́НИЕ
Том 2. Москва, 2005, стр. 281-282
Скопировать библиографическую ссылку:
АРТЕРИА́ЛЬНОЕ ДАВЛЕ́НИЕ, давление крови в артериях. Уровень А. д. выражается в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.) и зависит от нагнетающей силы сердца, периферич. сопротивления сосудов и объёма циркулирующей крови. Систолическое давление отражает макс. давление крови на стенки артерий при сокращении сердца, диастолическое – в момент его расслабления и зависит в осн. от периферич. сопротивления сосудов. У человека, напр., соотношение систолич. и диастолич. давления составляет в норме соответственно 120/80, у жирафа 340/230, у собаки 156/100, у акулы 32/16 мм рт. ст. Различают также пульсовое давление (разность между систолическим и диастолическим), зависящее от объёма крови, выбрасываемого при каждом сокращении сердца, и эластических свойств аорты, и среднее А. д. (равно сумме диастолического и 1 / 3 пульсового давления), пропорциональное объёму крови, выбрасываемому сердцем за 1 мин, и общему периферич. сопротивлению системы кровеносных сосудов. У большинства млекопитающих (в т. ч. у человека) оно составляет 100 мм рт. ст. Значения А. д. снижаются по мере удаления сосуда от сердца. Напр., у здорового взрослого человека систолич. давление в аорте равно 110–130 мм рт. ст., в артериолах – 20–50 мм рт. ст. В течение суток оно колеблется в зависимости от функциональной активности и существенно понижается ночью во время сна (70–80 мм рт. ст.). В сосудах, расположенных выше уровня сердца, давление уменьшается пропорционально величине гидростатического столба. Жираф, напр., нуждается в высоком А. д., чтобы кровь могла достичь головы. Макс. значения А. д. у кольчатых червей и членистоногих составляют 5–10 мм рт. ст., у активных рыб (напр., лосось, угорь) – 65–75, у зелёной лягушки – ок. 40, у птиц – 140–180 мм рт. ст. У самцов теплокровных животных А. д. выше, чем у самок, а холоднокровные животные имеют более низкое А. д., чем теплокровные.
Понятие о давлении, сопротивлении и ритме сердца
Возьмите в ладонь резиновую грушу и заполните ее водой. Теперь сожмите ее изо всех сил, стараясь не оставить внутри ни одной капли. Вода выльется из выходного отверстия, и чем больше оно будет, тем меньше надо прилагать усилий. И – наоборот. Чем уже отверстие — тем труднее выжать из полости груши всё без остатка. Теперь сделаем тоже самое, но попробуем сложить вместе две резиновые груши. Заполним их одинаковым объемом воды, но у одной сделаем большое отверстие для выхода, а у другой — маленькое. Из первой при сжатии вода выльется легко, от небольшого сдавливания, а чтобы опорожнить вторую, потребуется гораздо больше силы. Так происходит и с сердцем. За одним важным исключением: его некому сдавливать, и всю работу выполняет его собственный мышечный аппарат.
Сжимаясь, или «сокращаясь», в фазу систолы, оно выталкивает из своих желудочков всю поступившую из предсердий кровь, а в фазу диастолы – отдыхает, набираясь сил для очередного сокращения, которое последует через доли секунды.
Та сила, с которой мышца сердца сжимает этот объем крови в полости желудочков, создает давление, в результате которого кровь выбрасывается в магистральные сосуды. Но скорость, с которой она покинет желудочки, будет зависеть не только от силы сдавливания, но и от того, насколько ей трудно или легко уйти из желудочка в просвет сосуда. То есть, если вернуться к нашим двум резиновым грушам: через большее отверстие она пойдет, или через меньшее. Иными словами, важно еще и то, какое сопротивление будет оказано этому выбросу со стороны, так сказать, его принимающей, т.е. сосудистого русла. Тут мы с вами пришли к пониманию нескольких главных законов, управляющих и движением крови в сердце, и ее передвижением в организме, т.е. к тому, благодаря каким силам и по каким течениям двигалась наша байдарка.
Самый простой и давно известный важнейший параметр, который можно измерить и выразить в цифрах, это давление. Но что такое давление? Поверьте, если вы хотите понять, что с вашим ребенком, это надо знать отчетливо. Только тогда вы сможете понять, о чем вам будут говорить врачи. На самом деле это очень просто.
Давление крови – это цифра, говорящая о двух важнейших сторонах движения крови: о ее объеме и сопротивлении ее потоку в каждый отдельный отрезок времени. Оно может быть измерено в любом сосуде, в любой сердечной камере. И оно дает достаточно точное представление о том, что там, внутри камеры, происходит каждую фазу сердечного цикла.
Пока мы говорим только о работе здорового сердца. И понятно, что чем больше объем крови в желудочке, тем больше нужно усилие, чтобы его выбросить, т.е. подвергнуть его большему давлению. И — чем больше сопротивление выбросу, тем больше нужно усилие (давление), чтобы опорожнить желудочек, готовя его к новой порции крови.
Сосудистое русло оказывает сопротивление кровотоку все целиком, от начала, т.е. от восходящей аорты, до самых мелких артерий и капилляров — в большом круге, и легочных артерий, артериол и капилляров — в малом круге. Следовательно, мощный левый артериальный желудочек работает против сопротивления гигантского по объему сосудистого русла всего тела. Правый желудочек, венозный, более тонкостенный, работает против такого же гигантского по объему, но значительно более эластичного, короткого и «мягкого» сосудистого русла легких. Соответственно и цифры давления в полостях желудочков разные, и в сосудах, отходящих от них. В таблице №1 эти цифры отражены, и можно видеть, что давление в нормальных условиях в правом желудочке и легочной артерии составляет примерно одну треть от давления в левом желудочке и сосудах большого круга. Вспомните при этом, что количество, т.е. объем крови, выбрасываемой при каждом сокращении из каждого желудочка – в норме одинаково. До сих пор мы говорили только о сжатии объема крови под давлением. Это так называемое систолическое давление, или — максимальное давление, создающееся в системе в момент сокращения.
Но есть и вторая цифра — это давление крови в сосудах в период диастолы, или расслабленного и заполняющегося сердца. В этой фазе клапаны аорты и легочной артерии закрыты и при их целостности кровь в сосудах оказывается под давлением замкнутой системы сосудистого русла тела (в большом круге) и легких (в малом круге). Поэтому цифр давления две – так называемое «верхнее» (систолическое) и «нижнее» (диастолическое) давление.
Какое давление создает человеческое сердце
Для жизни нам необходим специальный насос, способный бесперебойно доставлять жизненно важную кровь во все части нашего тела, днем и ночью.
Чтобы выполнять эту работу в теле живого организма, сердцу приходится преодолевать некоторые невероятные технические трудности.
Подборка интересных фактов о сердце человека поможет понять, насколько удивительным является данный орган!
Создателю удалось обеспечить этот непрерывный поток. Он подарил нам сердце, созданное из мягкой плоти, а не из твердой стали.
По разным оценкам, эта сильная мышца перегоняет кровь по кровеносным сосудам общей протяженностью как минимум 2500 км.
Сердце должно без устали и без сбоев биться около 100 тысяч раз в день.
Еще такой интересный факт, который невозможно объяснить с позиций физики. Жидкость может течь от большего давления к меньшему, но в нашем организме этот закон постоянно нарушается. При одномоментном замере давления в аорте и бедренной артерии, кровь из аорты, где меньшее давление, течет в бедренную артерия, где давление выше.
Работа сердца не прекращается 24 часа в день, 7 дней в неделю, не останавливаясь, когда мы спим, едим, отдыхаем на море или трудимся в офисе, когда радуемся и когда плачем, когда убаюкиваем ребёнка и когда волнуемся.
Только роговые оболочки глаз обходятся без кровоснабжения — об этом интересном факте до недавних пор не подозревали даже ученые.
Возьмите теннисный мяч и сожмите его максимально плотно: это демонстрирует усилие сердца для того, чтобы накачать кровь.
Счастье действительно приводит к сердечному здоровью, как и смех. Смех может на 20% ускорить ход крови по вашим венам, так как расслабляет стенки сосудов.
Недавнее исследование шведских исследователей показало, что во время пения хора ритмы сердец всех участников синхронизируются.
Благодаря сердцу, в нашем организме ежесекундно происходят чрезвычайно высокоскоростные процессы. Когда тело находится в состоянии покоя, путь крови от сердца к легким и обратно занимает всего шесть секунд, от сердца к мозгу и обратно — восемь секунд, шестнадцать секунд займет её дорога от сердца до кончиков пальцев и обратно.
Каждый день сердце вырабатывает достаточно энергии, чтобы проехать на машине 32 км. За всю жизнь это эквивалентно тому, чтобы съездить на Луну и обратно.
Принято считать, что сердце располагается с левой стороны. Это заблуждение: сердце находится между легкими, в середине грудной клетки.
А удары слышаться с левой стороны потому, что аорта направлена влево.
Вы никогда не задумывались о том, что делают легкие младенца до его рождения?
Ведь он не способен дышать, находясь в утробе. Его легкие не используются. Вместо этого кровеносные сосуды младенца временно прикрепляются к плаценте матери, откуда впитываются все питательные вещества и кислород.
При рождении происходит невероятная трансформация. Когда легкие расправляются и ребенок делает свой первый вдох, давление внутри сердца изменяется, заставляя специальный клапан овального окна перекрыть образовавшееся отверстие. Также тело вырабатывает особые химические вещества, перекрывающие артериальный проток.
Благодаря такому чудесному строению младенец без проблем переходит из водной среды обитания и начинает вдыхать воздух. Ни секунды не задерживаясь, кровь начинает циркулировать к легким, чтобы насыщаться кислородом.
Первая клетка сердца начинает биться уже через 4 недели.
Обычно у человека кровяное давление на правой руке выше, чем на левой.
Каждые 17 минут вся кровь вашего организма проходит через щитовидную железу.
За прошлый год через ваше сердце прошло 3 152715 литров крови.
Если вы вытянете в длину все свои артерии, вены и кровеносные сосуды, то сможете дважды обернуть ими Землю.
Человеческое сердце бьется более 100 тыс. раз ежедневно.
У вегетарианцев на 19% меньше шансов умереть от болезней сердца.
Первое описание пользы вегетарианства для сердца описывается в Книге пророка Даниила.
Люди, живущие выше уровня моря, обладают относительно большим объемом крови по сравнению с теми, кто живет на уровне моря.
Таким образом организм приспосабливается к окружающей среде с недостатком кислорода.
Давление, которое создает сердце в кровеносной системе, способно поднять кровь на высоту до 10 метров.
Сердце — самый мощный в мире мотор. В течение жизни человека сердце совершает от 2 до 3 миллиардов сокращений!
Полученной при этом силы достаточно, чтобы поднять поезд на высочайшую гору Европы.
Человеческое тело обладает невероятной способностью сохранять стабильное положение внутренних органов, когда мы бегаем, прыгаем и кружимся. Сердце постоянно энергично качает кровь. Как оно может постоянно двигаться, не съезжая в область ребер и не перегреваясь?
Псалом 139:14 Славлю Тебя, потому что я дивно устроен: чудесны дела Твои, и душа моя вполне сознает это.
Оно имеет также большое значение для восполнения жидкой части крови после крово-потери. При этих обстоятельствах уменьшение объема крови ведет к уменьшению кровяного давления, а следовательно, и давления, обусловливающего фильтрацию. Но количество белка на 1 см3 крови остается прежним, и поэтому осмотическое давление не снижается. Это приводит к уменьшению давления, выталкивающего воду из капилляров близ артериол, и к увеличению давления, заставляющего воду входить в капилляры вблизи венул; в результате объем крови увеличивается за счет тканевой жидкости. Это временная мера, предотвращающая развитие сердечной недостаточности вследствие нехватки перекачиваемой крови; истинное же восстановление происходит позже, когда образуется новая кровь.
Наука еще не создала такое устройство, которое без остановки могло бы проработать более 50 лет, а процесс эволюции и развития живой природы смог создать лучший биологический мотор.
Одним из жизненно важных признаков общего состояния здоровья является артериальное давление создаваемое человеческим сердцем. Артериальное давление показывает силу крови, когда она подается в артерии. Оно выражается в виде двух чисел: систолическое давление – когда выталкивается из сердца кровь, и диастолическое давление – когда сердце расслабляется между ударами. Часто люди путают высокое кровяное давление с высокой частотой сердечных сокращений или частотой пульса, которое является количеством – сколько раз человеческое сердце бьется в минуту. Там нет прямой связи между этими двумя величинами, и высокое кровяное давление не обязательно приводит к высокой частоте пульса, и наоборот. Энергичная тренировка может лишь незначительно увеличить кровяное давление и значительно повысить частоту сердечных сокращений.
Совсем недавно измерение давления людей, в основном, проводилось ручным тонометром.
– Человеческое сердце размером примерно с большой кулак
– орган весит от 250 до 350 грамм
– бьется около 100000 раз в день (около три миллиарда ударов в жизни)
– нормальное сердцебиение бьется приблизительно от 60 до 80 раз в минуту
– перекачивает порядка 5-6 литров крови взрослого человека, составляющей 6-8% массы тела
– расположено в центре грудной клетки, как правило, указывают немного левее
– длина кровеносных сосудов 100000 километров, которые связывают вместе клетки наших органов
Изображение человеческого сердца стало сейчас символом любви. Греки полагали, что человеческое сердце было местом духа, китайцы, связали его с центром счастья, а египтяне думали, что эмоции и интеллект возникли из сердца. Никто не уверен про точное происхождение символа любви.
Планеты для людей
Хотя люди, пользуясь одеждой и прочей изоляцией, могут переносить сильнейшую жару и свирепый холод, все же они предпочитают вполне определенный диапазон температур для повседневной жизни. Достаточно взглянуть на карты изотерм и плотности населения, чтобы убедиться в том, что люди предпочитают жить в областях, где средняя годовая температура лежит между 4 и 27о С. Конечно, столь узкий диапазон температур диктуется не только желанием людей жить с удобствами, но также и тем немаловажным фактом, что в этом температурном диапазоне лучше всего себя чувствуют сельскохозяйственные культуры и домашние животные.
К сожалению, большинству пищевых злаков в период вегетации нужна температура от 10 до 30°С.
Та часть видимого электромагнитного спектра, которую мы называем светом, заключена между длинами волн 380 и 760 ммк. Внутри этой области лежит диапазон зрения большинства животных и, самое важное, — диапазон фотосинтеза. Если освещенность слишком низка, фотосинтез не может идти с достаточной для пользы дела скоростью, а если слишком высока, то рост растения задерживается из-за так называемой соляризации. Эти нижний и верхний пределы освещенности соответственно равны 0,02 и 30 люмен/см2. (Кстати, максимальная освещенность прямым и рассеянным солнечным светом на поверхности Земли равна 15 люменам на квадратный сантиметр.)
Человек достаточно хорошо видит, чтобы перейти из одного места в другое даже при такой низкой освещенности, как 10
9 люмен/см2. Свет причиняет нам боль, если уровень освещенности переваливает за 50 люмен/см2. Но это относится к освещенности поверхности, а не к излучению, проникающему в глаз. Выносливость человека, смотрящего прямо на точечный источник света, куда ниже — около 0,05 люмен/см2.
Нельзя забыть и о периодическом изменении освещения. Рост растений, особенно в умеренных поясах Земли, зависит не только от среднегодового распределения температур, а и от продолжительности дня и ночи. Поэтому большинство пригодных для жизни планет должно получать тепло и свет в основном от одного источника, похожего на наше Солнце.
Медико-биологические эксперименты на больших центрифугах показали, что некоторые люди могут выносить без необратимых изменений мгновенное ускорение в 5g (пятикратное по отношению к нормальному на поверхности Земли ускорению силы тяжести). Такое ускорение сидящий человек, не одетый в специальный костюм, выдерживает всего 2 минуты без потери зрения из-за недостаточного притока крови к глазам. Ускорение в 4g можно выдержать дольше — целых 8 минут.
Участники таких экспериментов сидели неподвижно, не совершали каких-либо действий. О мускульной усталости людей, об ограничениях, накладываемых увеличением гравитационного поля дает представление небольшая таблица, из которой видно, что жизнь, вернее, работа при 2g будет очень трудной.
Время (в секундах), необходимое для того, чтобы проползти 2,3 метра при различной силе тяжести.
В Калифорнийском университете в центрифугах довольно долгое время выращивали цыплят, которые теряли в весе, если жили при ускорении в 2,5g. У цыплят быстрее билось сердце, а частота дыхания падала. Конечно, эксперименты на центрифугах с их угловыми скоростями неточно воспроизводят линейное гравитационное поле массивных планет, но все же на основании имеющихся сведений можно сделать вывод, что немногие люди стали бы жить на планете, где тяготение было бы больше 1,25—1,50g.
О нижнем гравитационном пределе для человека говорить рано, так как по существу нет данных*, из которых следовало бы, какой минимальный уровень тяготения необходим нашему организму для нормального физиологического функционирования. (* Экспедиции в космос показали, что человек, но крайнем мере несколько месяцев, может жить в невесомости. — Прим. ред.)
Ясно, что планета должна обладать атмосферой, пригодной для дыхания. Самыми существенными частями атмосферы должны быть кислород и небольшое количество водяного пара. Причем парциальное давление кислорода должно лежать между двумя крайними значениями: нижний предел, за которым наступает гипоксия, и верхний предел, выше которого возникает кислородное отравление.
Где-то возле нижнего предела парциального давления кислорода живут обитатели горняцкого поселка Ауканкильча в Чилийских Андах, который расположен на высоте 5300 м. По-видимому, это самая большая высота, на которой люди живут оседло. Здесь парциальное давление вдыхаемого кислорода всего около 72 мм ртутного столба: тем не менее шахтеры ведут весьма деятельную жизнь. Чтобы попасть в шахту, они ежедневно поднимаются еще на 450 м, то есть до высоты, на которой парциальное давление вдыхаемого кислорода составляет всего 68 мм рт. см. Но даже и эти условия, вероятно, еще далеки от нижнего предела. Ведь альпинисты утверждают, что можно долго жить и неплохо себя чувствовать на высоте 7000 м.
Ну а какую же максимальную концентрацию кислорода мы можем вынести? Верхний предел парциального давления вдыхаемого кислорода лежит возле 400 мм рт. ст., что эквивалентно 56% кислорода в воздухе на уровне моря. В лечебных учреждениях принятый кислородный потолок гораздо ниже — 40%.
Итак, парциальное давление вдыхаемого кислорода на пригодной для жизни планете должно быть больше 60 мм рт. ст., но меньше 400 мм рт. ст.
Следовательно, кислород должны разбавить газы, у каждого из которых есть свои верхний предел парциального давления, предел, который нельзя превышать. Иначе гелий, азот, аргон, криптон и ксенон могут вызвать состояние наркоза. Этим даже пользовались при хирургических операциях: смесь из 80% ксенона и 20% кислорода порождала бессознательное состояние на 2—5 минут. Еще сильнее наркотическое действие углекислого газа. Итак, давление аргона не должно быть больше 1220 мм рт. ст., криптона — 350, ксенона—160, а углекислоты — 7 мм рт. ст. Предполагают, что неон, а возможно, и водород также могут оказаться наркотиками.
Особое место занимает водород: речь может идти только о негорючих смесях водорода и кислорода, но вряд ли возможно одновременное существование больших количеств свободного водорода и кислорода в атмосфере планеты.
Длительные эксперименты с участием людей, которые бы жили в атмосферах, не содержащих инертных газов, до сих пор не проводились, так что нельзя категорически утверждать, что инертные газы не нужны. Эволюция человека шла в атмосфере, содержащей всего 20% кислорода, и возможно, что в определенные периоды жизни какая-то доля инертных газов необходима для правильного функционирования дыхательной системы.
Поскольку углекислый газ необходим растениям, нужно установить какой-то нижний предел его парциального давления на пригодной для нас планете. Нормальная концентрация углекислого газа в земной атмосфере всего 0,03%, что эквивалентно парциальному давлению 0,21 мм рт. ст. Минимальная величина для поддержания нормальной жизни растении пока неизвестна, но, по-видимому, она близка к 0.05— 0,10 мм рт. ст. Необходим и азот, ведь он входит в тело растений и животных. Минимальное его количество, вероятно, невелико, но оно неизвестно.
Другие газы в атмосфере планеты, годной для жизни (например, NH3, H2S, SO2, СО), должны присутствовать в очень малых количествах, в миллионных долях объема атмосферы. Иначе атмосфера будет ядовитой.
Минимальное атмосферное давление на пригодной для жизни планете рассчитать довольно просто: давление атмосферы из чистого кислорода должно быть около 0,15 кг/см2. Максимальное же барометрическое давление, переносимое людьми, пока еще не определено. Например, атмосфера из 2% кислорода и 98% гелия при общем давлении 10,5 кг/см2, теоретически приемлема, но реальное пребывание людей в таких условиях никем не исследовалось. Вероятно, давление атмосферы превышает пределы человеческой выносливости тогда, когда в воздухе, проходящем через носоглотку, возникает сильный турбулентный поток и работа органов дыхания становится утомительной. Утверждают, что под давлением 8 атмосфер турбулентность настолько сильна, что при вдохе через рот ощущаются вихревые течения воздуха.
Обобщая сказанное, можно сделать такие выводы: атмосфера планеты, пригодной для жизни, должна содержать кислород, парциальное давление которого на вдохе лежит между 60 и 400 мм рт. ст., и углекислый газ, парциальное давление которого может варьировать между 0,05 и 7 мм рт. ст. Кроме того, парциальное давление любого инертного газа не должно превышать определенного предела, а отравляющие газы могут присутствовать лишь в виде следов. Кроме всего прочего, нужен газообразный азот, чтобы он в виде соединений мог найти путь к растениям.
Человек со всей его экологией очень сильно зависит от воды, поэтому можно категорически утверждать, что пригодная для жизни планета должна обладать большими открытыми водоемами. Ведь без океанов не будет обильных осадков и, следовательно, не хватит грунтовых вод для пополнения запасов текучей пресной воды. Конечно, точно оценить наилучшее отношение площади океана к общей поверхности планеты довольно трудно. Если воды мало, если она присутствует лишь в виде пара или как вода, адсорбированная на поверхности или задержанная в трещинах между твердыми частицами пород, то для людей такая планета мало пригодна. С другой стороны, планету, всю покрытую водой, планету-океан едва ли стоит рассматривать как пригодную для жизни человека.
Весьма существенна для людей и влажность атмосферы. Неприятные последствия высокой влажности и жары вряд ли стоит описывать. Ничего хорошего не сулят и противоположные физиологические эффекты. Сухой воздух быстро обезвоживает слизистые оболочки носа, рта и горла; длительное пребывание при очень низком давлении водяного пара может вообще оказаться смертельным.
Вот и выходит, что на пригодной для жизни планете обязательны открытые водоемы, но их площадь не должна превышать 90% поверхности планеты.
Определение «планета, пригодная для жизни человека», означает планету, которая не занята другими мыслящими существами. Мы полагаем, что с более низкими формами жизни человек сможет ужиться, а без фотосинтеза — основы биологического круговорота веществ — даже не сможет обойтись.
Скорости ветров в пригодных для жизни местах планеты должны быть умеренными. Нельзя же нормально жить там, где все время бушует буря (скорость ветра 23 м/сек). В кубометре воздуха должно летать не больше 1,8-109 частиц пыли, а если в ней много кремнекислоты (свыше 50%), то пылевых частиц должно быть в десять раз меньше. Иначе воздух причинит людям вред.
Водоемы — главные собиратели носящейся в воздухе пыли. Образование водяных капелек на ядрышках пыли — главный способ очистки атмосферы. Отсюда следует, что на планете с обширными океанами атмосфера не особенно запылена, а на планете, на поверхности которой преобладает суша, будет действительно очень пыльно. Радиоактивность или ионизирующая радиация тоже могут сделать планету нежилой. Из генетических соображений желательна небольшая доза естественного фонового облучения — менее одного рентгена в год или приблизительно 0,02 бэр (биологический эквивалент рентгена) в неделю. (Средняя интенсивность естественной фоновой радиации на поверхности Земли около 0,003 бэр в неделю.) Планета может быть непригодна для жилья и из-за слишком частых падений метеоритов, слишком сильной вулканической деятельности, слишком частых землетрясений или чрезмерной электрической активности.
Основные признаки планеты, пригодной для жизни
Какими же параметрами должна обладать планета, на которой могло бы жить много людей, без чрезмерной защиты от окружающей среды и независимо от доставки материалов с других планет?
Масса обязательно больше 0,4 массы Земли, чтобы могла образоваться и сохраниться пригодная для дыхания атмосфера, но меньше 2,35 масс Земли, чтобы ускорение силы тяжести на поверхности было меньше l,5g.
Возраст планеты (и звезды, вокруг которой она движется по орбите) должен превышать 3 млрд. лет, чтобы хватило времени для появления сложных форм жизни и создания пригодной для дыхания атмосферы.
Период вращения не должен превышать 96 часов (4 земных суток); это гарантирует от чрезмерно высоких температур днем и крайне низких температур ночью.
Наклон оси вращения (наклон экватора к плоскости орбиты) и освещенность планеты взаимосвязаны, от этого зависит распределение температуры на ее поверхности. Величина освещенности при малых наклонах должна лежать между 0,65 и 1,35 от освещенности на Земле, хотя сочетание большой освещенности (в 1,9 раза больше, чем на Земле) и большого наклона экватора (вплоть до 81°) совместимо с требованиями жизни.
Эксцентриситет орбиты должен быть меньше 0,2, иначе создастся неприемлемое распределение температур на поверхности планеты.
Масса главного тела (звезды, вокруг которой обращается планета), с одной стороны, не должна превышать 1.43 массы Солнца, а с другой стороны, должна быть больше 0,72 массы Солнца, так как только в этом случае возможны допустимые уровни освещенности и приливного замедления вращения планеты. Для особых планет с крайне большими или близкими спутниками можно уменьшить нижнюю границу допустимой массы главного тела до 0,35 массы Солнца.
Если планета движется по орбите в двойной звездной системе, то две звезды должны находиться либо совсем рядом, либо очень далеко друг от друга. Только в этих случаях возможны устойчивые планетные орбиты и небольшая изменчивость в освещенности.
Если все эти условия выполнены, то весьма велика вероятность того, что планета пригодна для жизни людей.
Расчеты говорят, что возле 0,47% всех звезд есть пригодные для жизни планеты, а среди звезд классов F2—KI у 3,7% обращаются планеты, пригодные для жизни человека. Согласно нашей оценке, одна пригодная для жизни планета приходится на каждые 2480 куб. парсеков, если считать, что свойства звезд в близких к нам областях Галактики характерны для Галактики в целом. Поскольку объем нашей Галактики около1,6 х 1012 куб. парсеков, то число пригодных для жизни планет близко к 600 миллионам. И это только в нашей Галактике!
На расстоянии в 100 световых лет от Земли (расстояние небольшое, если учесть, что толщина Галактики в центре превышает 10 000 световых лет, а диаметр 80 000 световых лет) должно быть примерно 50 пригодных для жизни планет. Среднее же расстояние между звездой с пригодной для жизни планетой и ее ближайшей аналогичной соседкой — около 24 световых лет.
Из 100 самых близких звезд (плюс одиннадцать их невидимых компаньонов), находящихся от Солнца в пределах 22 световых лет, формально 43 звезды могли бы обладать пригодными для жизни человека планетами. Однако, кроме 14 звезд, остальные так малы, что у них планета, пригодная для жизни, могла бы быть только в том очень редком случае, если у этой планеты обращаются большие и близкие спутники, которые помогают ей сохранить скорость вращения. Прочие 68 звезд не подходят по следующим причинам: у трех из них (Сириуса, Проциона и Альтаира) слишком большая масса, и поэтому жизнь их слишком скоротечна; семь — белые карлики, и вокруг них жизни быть не может; 57 звезд слишком малы, они либо затормозили вращение планет, либо порождают приливы разрушительной силы на тех планетах, вращение которых поддерживается за счет близкого спутника; одна звезда (40 Эридана А), хотя и приемлема с других точек зрения, не подходит потому, что она член двойной системы в паре с белым карликом.
Четырнадцать наиболее перспективных кандидатов приведены в таблице по порядку увеличения их расстояния от Земли. Вероятность же того, что по крайней мере одна пригодная для жизни планета есть возле этих четырнадцати звезд, составляет 43%.
Дубликаты не найдены
Но видимо на пикабу контингент не тот. ни одного каммента за 12 часов)
а за 12 дней только второй коммент. PS. автору спасибо, было интересно!
Спасибо за интересную статью
Астрономы сфотографировали одну из самых молодых планет за пределами Солнечной системы
Экзопланета 2M0437b массой в четыре Юпитера расположена в 417 световых годах от Земли. Она только закончила формироваться, пишут ученые из обсерватории Кека.
Изображение три года собирали с помощью высокогорных оптических телескопов.
На экзопланете с железными дождями обнаружили необычное вещество
Международная группа ученых обнаружила на уникальной планете WASP-76b, которая является горячим юпитером, необычное вещество. Открытие ионизированного кальция в атмосфере свидетельствует о более высокой температуре, чем ранее считали ученые, или о сильных ветрах в верхнем слое газовой оболочки. Об этом сообщается в статье, опубликованной в журнале The Astrophysical Journal Letters.
Горячие юпитеры характеризуются высокими температурами из-за экстремальной близости к их звездам. WASP-76b, обнаруженная в 2016 году, находится примерно в 640 световых годах от Земли, но настолько близка к своей звезде спектрального класса F, которая немного горячее Солнца, что совершает один оборот по орбите за 1,8 земных дня. На дневной стороне планеты происходит испарение железа, которое затем конденсируется на ночной стороне, выпадая в виде дождей.
В новом наблюдении астрономы зафиксировали три необычных спектральных линии, которые соответствуют присутствию ионизированных атомов кальция. Это указывает на две возможности: либо на экзопланете очень сильные ветры в верхних слоях атмосферы, либо температура атмосферы на экзопланете намного выше, чем ранее полагали специалисты.
По словам ученых, дистанционное зондирование десятков экзопланет, охватывающее широкий диапазон масс и температур, позволяет получить полную картину истинного разнообразия инопланетных миров, включая достаточно жаркие, чтобы поддерживать железный дождь, и с более умеренным климатом.
Звездные ветра и испаряющиеся атмосферы экзопланет
Большинство звезд, включая Солнце, генерируют магнитную активность, в результате действия которой формируется быстродвижущийся ионизированный «ветер», а также рентгеновское и ультрафиолетовое (УФ) излучение. Рентгеновское и УФ-излучение со стороны звезды может быть поглощено в верхних слоях атмосферы обращающейся вокруг звезды планеты, где выделяемого при поглощении тепла может хватить на разогрев атмосферы планеты до температуры, достаточной для удаления газовой оболочки в космос. Карлики спектрального класса М, представляющие наиболее распространенный из известных классов звезд, имеют меньшие размеры и температуры поверхности, чем Солнце, и отличаются очень активными магнитными полями.
Поскольку они имеют относительно низкие температуры поверхности, то их обитаемые зоны располагаются близко к звездам (обитаемой зоной называют диапазон расстояний от звезды, в котором вода на поверхностях планет, обращающихся вокруг светила, имеет возможность находиться в жидком состоянии). Любые каменистые экзопланеты, которые лежат в обитаемой зоне карлика спектрального класса М, из-за близости к звезде особенно сильно подвержены влиянию фотоиспарения, что может привести к частичной или полной потере атмосферы. Некоторые теоретики убеждены, что планеты с достаточно плотными оболочками из гелия или водорода могут получить больше шансов на обитаемость, если часть их атмосферы будет удалена в результате фотоиспарения.
Влияние рентгеновского и УФ-излучений на атмосферы экзопланет изучалось на протяжении почти 20 лет, однако влияние на них звездного ветра изучено к настоящему времени лишь очень слабо. В новом исследовании группа астрономов под руководством Лауры М. Харбах (Laura M. Harbach) произвела моделирование влияния звездного ветра на экзопланету с богатой водородом атмосферой, обращающуюся близко к карлику спектрального класса М. В качестве примера они использовали конфигурацию системы экзопланет под названием TRAPPIST-1, включающую холодный карлик спектрального класса М, вокруг которого обращаются семь планет, шесть из которых расположены достаточно близко к звезде, чтобы находиться в обитаемой зоне.
Моделирование показало, что в зависимости от конкретных условий звездный ветер может формировать истекающие в космос потоки в атмосфере планеты. Команда нашла, что магнитные поля как звезды, так и планеты играют существенную роль в формировании структуры таких потоков, которые можно наблюдать и изучать по эмиссионным линиям водорода в ультрафиолетовом диапазоне. Эти результаты моделирования показывают, что свойства атмосфер планет, обращающихся вокруг родительских звезд-карликов спектрального класса М, могут изменяться в широком диапазоне и что некоторые физические условия могут изменяться в очень небольшом временном масштабе, что существенно усложняет интерпретацию наблюдений последовательных транзитов экзопланет. Проведенные командой расчеты подчеркивают необходимость использования трехмерного моделирования, которое включает влияние магнитных полей, для интерпретации результатов наблюдений транзитов планет по диску звезды спектрального класса М, отмечается в работе.
Статья опубликована в журнале Astrophysical Journal.
Возможное первое обнаружение экзопланеты, обращающейся вокруг тройной звезды
Исследователи из Университета Невады, США, и их коллеги из других научных организаций, вероятно, впервые идентифицировали планету, обращающуюся вокруг сразу трех звезд.
В отличие от Солнечной системы, которая состоит из одной звезды, примерно половина от общего числа звезд Вселенной входят в состав систем, включающих два и более светила. К таким системам относят, в частности, систему GW Ориона, в которой и была обнаружена эта новая планета. До сегодняшнего дня ученым ни разу не удавалось наблюдать планету, движущуюся по орбите вокруг сразу трех звезд.
Используя наблюдения, проведенные при помощи радиообсерватории Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), астрономы проанализировали три наблюдаемых на снимках кольца из пыли, окружающих сразу три звезды. Обычно в системах одинарных и двойных звезд внутри таких колец из газа и пыли формируются новые планеты.
Проведенные наблюдения показали, что в общем пылевом диске, опоясывающем сразу три звезды системы GW Ориона, имеется довольно широкая щель.
Команда изучила альтернативные сценарии образования такой щели, включая формирование под действием гравитационных моментов, создаваемых звездами. Но после потстроения подробной модели системы GW Ориона исследователи нашли, что более вероятным – и удивительным – объяснением наличия этой щели в диске является присутствие одной или более массивных планет юпитерианского типа.
Мы не можем увидеть с Земли саму эту планету, однако логика подсказывает, что обнаруженный объект, скорее всего, является именно планетой – первой планетой, открытой в тройной звездной системе. Ожидается, что последующие наблюдения этой системы при помощи обсерватории ALMA, которые запланировано провести в ближайшие месяцы, позволят получить прямые подтверждения планетной природы наблюдаемого объекта.
Исследование опубликовано в журнале Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Системы принявшие наши радиосигналы, теперь знают что мы здесь
Всего обнаружено 2034 близких звездных систем, из которых можно обнаружить Землю методом транзита, когда планета пересекает диск родительской звезды, вызывая падения яркости последней. Все эти звезды находятся в пределах 326 световых лет (ста парсеков) от Солнечной системы, а до примерно сотни дошли искусственные радиосигналы с Земли. На экзопланетах некоторых из них могут существовать гипотетические внеземные цивилизации.
Экзопланеты, которые могут быть лучше Земли
Человечество все еще находится в поисках миров, где может быть обнаружена жизнь. Каждый день ученые находят все больше и больше потенциально пригодных для жизни планет. В апреле 2021 года астрономы обнаружили экзопланету Суперземлю и множество других, по их предположению, пригодных для жизни экзопланет. Как далеко находятся эти планеты? Каким способом их обнаружили? И действительно ли там может быть жизнь? Давайте разберемся в этих вопросах.
В течение последних 25 лет астрономы обнаружили большое количество экзопланет, состоящих из камня, льда и газа. Экзопланеты – это планеты, расположенные за пределами Солнечной системы.
Кто-нибудь помнит суровую пустынную родную планету Люка Скайуокера Татуин, на которой было два солнца. В мае 2021 года исследователи провели повторный анализ данных космического телескопа «Кеплер» и обнаружили не одну, а пять систем двойных звезд в стиле «Звездных войн», в которых могут находится планеты с пригодными для жизни условиями. Жизни в той или иной форме.
Исследователи искали похожие на Землю планеты с водой на поверхности. Поэтому они смотрели на массу бинарных звезд, их яркость, размер и близость к планетам в системе. Учёные считают, что в одной из этих систем они нашли планету, которая имеет благоприятную температуру, чтобы вода на её поверхности была в жидком состоянии.
Она находится в системе Kepler 38, примерно в 4000 световых годах от Земли. Эта экзопланета имеет две звезды. Одна из них подобна нашей, и еще одна чуть меньше. Они совершают эксцентрический оборот вокруг общего центра масс каждые 18 дней. Данная система является наилучшим кандидатом на существование мира, похожего на Землю. Обнаруженная здесь планета, размером с Нептун, и, возможно, в обитаемой зоне бинарных звезд есть еще несколько планет, о которых мы пока не знаем.
К сожалению, большинство экзопланет суперземель, которые мы находим и называем пригодными для жизни, оказываются слишком горячими для поддержания токовой. Хорошим примером этого является планета, вращающаяся вокруг красного карлика Глизе 486, который находится всего в 26 световых годах от Земли. Обнаруженная экзопланета, названная Глизе 486b, на 30 % больше и почти в 3 раза тяжелее массы Земли. Проблема в том, что её температура составляет 430 градусов по Цельсию. Однако, несмотря на такую высокую температуру, эта планета сохранила часть своей первоначальной атмосферы. Это транзитная планета, которая проходит перед своей звездой с очень удачного ракурса, что позволяет учёным проводить её углублённый анализ.
Похоже, что поиск экзопланет, на которых может существовать жизнь, оказывается нелегким делом, а экзопланеты-гиганты из газа и льда встречаются чаще, чем планеты земной группы. Это связано с тем, что газовые и ледяные гиганты легче увидеть во время транзитов из-за их размера и потому, что спектр света искривляется и наклоняется гораздо сильнее, чем у меньшей каменистой планеты, такой как Земля. Возможно ли найти жизнь на одном из этих газовых гигантов?
Если мы собираемся искать жизнь, мы не должны ограничивать наши поиски планетами, похожими на Землю. Карл Саган и Стивен Хокинг предполагали, что жизнь может существовать в атмосферах газовых гигантов. Из тысяч кандидатов в экзопланеты, открытых «Кеплером», наиболее распространенными являются горячие экзопланеты типа Юпитера, которые вращаются очень близко к своей родительской звезде. Газовые гиганты не имеют твердой поверхности, на которой могла бы существовать жизнь, подобная земной. Но возможно ли, что в облаках газовой планеты может жить какой-нибудь экстремофил, существо похожее на тихоходку?
Газовые гиганты состоят в основном из водорода и гелия. И хотя это может показаться надуманным, вполне возможно, что жизнь может развиваться в верхних слоях атмосферы газовых гигантов. Дебаты о том, может ли жизнь существовать в токсичных облаках Венеры, еще далеки от завершения. Ученые обнаружили химическое вещество фосфин в густой венерианской атмосфере, и исследователи утверждают, что единственным объяснением источника этого химического вещества является нечто живое. Могут ли газовые гиганты иметь такую же возможность?
Если нам и удастся найти жизнь на газовых гигантах, то она, вероятно, будет совершенно иной, чем мы ожидаем. Формы жизни на газовых планетах могли бы выживать за счет электрической энергии от световых бурь и получать воду из паров в атмосфере. Разумеется, такая форма жизни должна будет справиться с экстремальным давлением газового гиганта.
Появился еще один телескоп. Преемник «Кеплера» – космический телескоп TESS, который находит тонны новых экзопланет. Его запустили на борту ракеты SpaceX falcon 9 в апреле 2018 года. В настоящее время TESS является нашим лучшим и самым искусным искателем планет, и он обнаружил более 2 200 планет-кандидатов, вращающихся вокруг ярких звезд, и сотни из них могут быть похожими на Землю.
Новая эра в изучении экзопланет только начинается. Когда наши новые телескопы, такие как «Джемс Уэбб» и «HabEx», наконец заработают, мы сможем найти больше новых миров и узнать, из чего именно состоят их атмосферы. Появится возможность обнаружить водяной пар, а также кислород, что может означать наличие жизни.
Подумайте только, всего несколько десятилетий назад мы не знали, часто или редко встречаются планеты у других звезд. Благодаря новым открытиям у нас теперь есть доказательства того, что наша галактика полна других миров, и на некоторых из них может существовать жизнь. Как вы думаете, скоро ли мы найдем жизнь на другой планете, и если да, то как, по-вашему, это повлияет на мир?