Co se stane kdyz se clovek ocitne ve vakuu?

Diskuze o vesmíru, nových vědeckých objevech i technice v běžném životě

Moderátor: Moderátoři Pauza.cz

Odeslat příspěvekod Pade 6. 9. 2007 21:28

nezastavila
Pade
Přeborník

Odeslat příspěvekod ciapka 11. 12. 2007 12:16

Účinek rychlé dekomprese na člověka - sci-fi vs. realita


Jedná se sice o první článek, ale nehodlám zdržovat vítáním, a proto přejděme rovnou k věci. Kurzívou jsou psány doplňující a rozšiřující poznámky, nepodstatné pro ucelenost základní informace.



Vesmírná loď nebo stanice. V jeden moment dojde k nehodě s porušením její integrity. Nepřipravený člověk je náhle vystaven extrémním podmínkám volného prostoru, chcete-li vesmírného vakua. Co se s ním stane? Na takový dotaz lidé (ovlivněni vědecko-fantastickými filmy a literaturou) většinou reagují dvěma extrémy. Buď názorem, že se tělo roztrhne (rozprskne, vybuchne) nebo že okamžitě zmrzne. A to mě inspirovalo už dříve k napsání krátkého shrnutí této situace, které teď lehce rozvinu. Jak by to tedy proběhlo v reálu?



I. Tlak.
Lidské tělo sice není stavěno na odolání extrémním tlakům, ale zase nejde o balónek naplněný vzduchem. Atmosférický tlak na povrchu mořské hladiny je zhruba 100 kPa (1 atm).

Čistě pro přehled, převody základních tlakových jednotek jsou 1 atm = 101,325 kPa = 760 Torr (mmHg).

Když se člověk potopí ve vodě do hloubky deseti metrů a je vystaven dvěma atmosférám, samozřejmě mu nepopraskají žebra a hrudník není slisován na placku (nestane se to dokonce ani v několikanásobné hloubce). Když se člověk coby horolezec pohybuje v úrovni osmitisícovek, působí na něj naproti tomu tlak mezi 30-40 kPa a rovněž to přežívá bez úhony (vadí mu snížený parciální tlak kyslíku ve vzduchu, ale to je jiná otázka). Plus mínus jedna atmosféra není pro samotné tělo nic zásadního. Samozřejmě popsané situace představují postupnou změnu okolního tlaku při zachovalém dýchání, a rychlá událost typu nehody ve vesmíru je trochu něco jiného. Hlavním problémem jsou při ní tělní dutiny s obsahem vzduchu (plynu). Teoreticky jde o dva hlavní prostory. Plíce a dýchací cesty spolu s přilehlými dutinami v oblasti hlavy. A gastrointestinální trakt. Dále o působení tlaku viz. část IV.


II. Teplota.
Téměř absolutní nula (-270 °C, 3 K) vypadá na první pohled hrůzostrašně. Ale jenom na ten první dojem. Pomocnou ruku podává „nic" ve volném prostoru, situace, kdy na jeden metr krychlový připadá nanejvýš 1 atom hmoty. Nefunguje tak přenos tepla ve formě kondukce a konvekce, kteréžto principy přenosu tepla by se mocně uplatnily pro naháče v -50 °C na Sibiři nebo ještě výrazně lépe v ledové vodě. Ve vesmíru, když uvážíme, že vakuum je téměř dokonalé izolans, nemá proto tahle teplota takový význam. K ochlazení samozřejmě postupně dojde, ale z jiných příčin. Uplatňuje se pouze radiace coby proces relativně pomalý v porovnání s jinými pochody, ale zejména evaporace, i když spíš lokálního charakteru. Za nulového tlaku totiž přechází povrchová tekutina okamžitě do stavy páry a náhlé odpaření vede k prudkému poklesu teploty. Tekutina uvnitř těla však takto nereaguje. Dále o vlivu teploty viz. část IV.



III. Radiace.
Ve vesmíru by byl člověk vystaven celému spektru elektromagnetického záření od dlouhých vlnových délek po ionizující záření gama. To však nepředstavuje skutečně bezprostřední ohrožení, protože k akutní nemoci z ozáření by jistě nedošlo. Nebezpečné by bylo zejména ultrafialové spektrum při přímém vystavení slunci.



IV. Důsledky pro organizmus
Vůbec nejpodstatněji s životní prognózou souvisí vzduch v plicních sklípcích a dýchacích cestách. Při poklesu tlaku okolí se plyn uvnitř těla rozpíná. Pokud by se člověk zadržel dech (a nadto se předtím ještě nadechl), expandující vzduch by mu tenkou stěnu plicních sklípků, ale i větších cest snadno poškodil. Došlo by k masivnímu krvácení a mnohočetné bubliny vzduchu by embolizovaly oběh. Nevyhnutelná smrt by proto proběhla v rozpětí vteřin až desítek vteřin. Kdyby ale naopak tváří v tvář pohromě člověk okamžitě vydechl, případně alespoň umožnil unikání vzduchu ven, získal by šanci na rozepnutí reziduálního plynu bez vážnějších následků, což potvrdily i dekompresní nehody letadel ve vysokých výškách. Ve fázi, kdy již nehrozí přetlakové poškození, je ale přímá komunikace s venkovním prostředím nevýhodná. Dýchací cesty obsahují hojnou tekutinu, která by byla k dispozici k výparu a následnému chladnutí. Zadržení dechu s odstupem se tedy již jeví jako příznivé.

Tak či onak se ale obrátí poměry na alveokapilární membráně a kyslík přehází z místa o vyšším parciálním tlaku (plicní kapilára - okolo 40mmHg) do plicního sklípku (+-0). Jelikož ale neprobíhá kontinuální dýchání, nejde o velký problém, byť se urychluje hypoxémie.

Dodávka kyslíku mozku je základním faktorem přežití. (Odbočka. Pokud dojde k náhlé zástavě srdeční činnosti a tím i cirkulace, bezvědomí nastupuje za několik vteřin). Naše situace je ale ekvivalentní spíše dušení. Ačkoli krev již není okysličována, zachovalý průtok mozkem, byť se stále klesající saturací krve kyslíkem, prodlužuje dobu před nástupem bezvědomí až na desítky vteřin. Porucha vědomí pak samozřejmě vyřazuje člověka s pokusů o vlastní sebezáchranu, ale stále má naději být zachráněn někým jiným. Po nějaké době (zhruba do dvou minut vždy, spíše dříve) dojde i k zástavě srdeční akce. Následuje nevratné poškození mozku.

S dýchacími cestami souvisí i lebeční dutiny a středouší. Zejména v prostoru ucha, by náhlá změna tlaku měla patrně ničivý důsledek pro bubínek, neboť k vyrovnání rozdílu by plyn musel projít Eustachovou trubicí, která rozhodně volně nezeje. Ruptura bubínku je jistě nepříjemná, avšak už se nejedná o život ohrožující stav.

Co se týká žaludku a střev, které mohou obsahovat určité množství plynu, došlo by spíše pouze k jejich distenzi (rezepětí).

Teoretická ruptura části traktu s pneumoperitoneem sice není stav naprosto bezprostředně způsobující smrt, ale vzhledem k vyhlídce na vznik hemoperitonea z poranění cév a následnému šokovému stavu nebo třeba peritonitidu není o co stát. Váhám ale nad možností, že v daleké budoucnosti, kde se podobné nehody ve filmech odehrávají, asi už není operační zákrok přímo na lodi problémem.

Skutečně katastrofický scénář je pouze rezepětím navozené silné podráždění nervových (vagových) zakončení, ústící ve zpomalení až zástavu srdeční akce se všemi důsledky. I to by se mohlo stát.

Kromě zmíněných akutních ohrožení nejsou následující stavy už tak závažné. Odpaření povrchové vody by nejvýrazněji postihlo sliznice úst a nosu a oční rohovku při otevřených očích, takže ty by teoreticky až lokálně omrzly. Kůže naproti tomu nedisponuje vrstvou tekutiny na povrchu a proto by nešlo o celotělový efekt. Uvnitř těla by se tyto mechanismy neuplatnily. Kůže do jisté míry podtlakový efekt utlumí a krev v tepnách i žilách je navíc oddělena další vrstvou - cévní stěnou. Její hladká svalovina spolu se srdeční činností udržuje výrazně pozitivní tlak krve, který zapřičiňuje relativně vysokou teplotu varu, a vylučuje tak další z nesprávných názorů „člověku by se začla vařit krev".

Arteriální tlak je udržován fyziologicky cca nad 110/75 mmHg jinak nastupuje hypotenze. Při diastolickém tlaku 75 mmHg (=zhruba 10 kPa) je ale bod varu 47 °C, což přesahuje s rezervou teplotu lidského těla. Venózní tlak takových hodnot samozřejmě nedosahuje, ale pozvolný vznik malého množství páry intravazálně způsobuje zvýšení tlaku a ustavení nové rovnováhy.

Volná voda v podkoží může reagovat snadněji, i když nijak rychle, za vzniku svědění, pálení a bolesti. To popsal američan Joe Kittinger, člen USAF, poté, co mu při pokusu o rekordní výškový seskok, během vzestupné fáze ve speciálním balónu, unikl tlak z pravé rukavice jeho přetlakového obleku. Přesto pokračoval do požadované výšky 30km, kde se tlak blíží nule, a svůj pokus dokončil bez trvalých následků pro postiženou ruku. Nejsou vyloučeny ani drobné kapilární poruchy v podkoží za vzniku sufuzí až hematomů.
Další podstatnější poranění by mohlo objevit při nepříznivé poloze člověka vzhledem ke slunci (rozuměj kouká přímo do něj). Při přímém vystavení jeho ultrafialovému záření by došlo k poruchám zraku až oslepnutí a nekrytá kůže by byla v relativně krátké době popálena.



Shrnutí:
Poučený astronaut vystavený náhlé extrémní dekompresi pravděpodobně přežije, a to po dobu v řádu zhruba desítek vteřin. Samozřejmě výskyt případných následků narůstá s délkou působení extrémních podmínek. Rozhodně se však neroztrhne, nezačne mu vřít krev, ani okamžitě nezmrzne.


Zdroje:
http://www.sff.net/people/geoffrey.landis/vacuum.html
http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_a ... 70603.html
http://www.distantworlds.wz.cz/DisWorld ... t/Meze.htm
http://cs.wikipedia.org/wiki/Tlak
http://cs.wikipedia.org/wiki/Křivka_sytých_par
http://en.wikipedia.org/wiki/Joseph_Kittinger



Připomínky a diskuze vítány...

original: http://myego.cz/item/ucinek-rychle-dekomprese-na-cloveka-sci-fi-vs-realita
ciapka
Návštěvník
Uživatelský avatar

Odeslat příspěvekod MarkFX 12. 12. 2007 17:46

hmm, zajímavé... :hm
Kolo je poslední vynález stvořený člověku pro radost...

Majkl vP. > I kdyby všichni byli úplně ticho, tak Mark přijde a něco řekne. On něco řekne.. Já chci něco říct, ale on něco řekne.. chci zase něco říct, ale on zase něco řekne.

Mondeo 2.5 V6
MarkFX
Legenda
Uživatelský avatar

Odeslat příspěvekod Ares952 14. 12. 2007 07:20

to byla hezky vycerpavajici odpoved :-)
Naděje je motorem duše
Ares952
Návštěvník
Uživatelský avatar

Odeslat příspěvekod EKKAR 22. 2. 2008 23:04

Takže shrnuto - člověk ve vakuu zemře - a jak rychle, to záleží jen a pouze na rychlosti poklesu tlaku. Už při poklesu tlaku pod 1/2 běžného atmosférického (pokud tedy pokles netrvá týden) se totiž z krve vyloučí bublinky rozpuštěných plynů - zejména dusík ale i jiné plyny - a způsobí plynovou embólii tkání jako mozek, plíce, srdce. Protože ke ztrátě vědomí nedochází při takovém poklesu okamžitě, oběť si umírání opravdu "vychutná". Plynové bubliny totiž vedou k rozpínání tkání a tělesných dutin a samotné embólie jsou také velmi bolestivé - potvrdí každý, kdo zažil a přežil.
Pokud je pokles tlaku dostatečně razantní a rychlý, z krve a tkání vyloučené plyny tělo (ne)roztrhají ještě dřív, než začnou vřít ostatní tělesné tekutiny na bázi vody - ale ani o takovém způsobu umírání bych nedokázal prohlásit, že by mne zrovna lákal...

Opravdu hezky nastíněná perspektiva...
je mi tady z toho na blití.
EKKAR
Návštěvník

Odeslat příspěvekod xmms 13. 6. 2008 20:44

Co přesně se stane s živým organismem (myš, kočka, pes, člověk), když z místnosti odsaju vzduch úplně až do vakua? Ne že bych to chtěl vyzkoušet, ale zajímá mě to, protože scény z akčních amerických filmů mi připadají nereálné. Nemá někdo odkaz na odborné pojednání? :D
Naposledy upravil Michal P dne 14. 6. 2008 06:09, celkově upraveno 1
Důvod: Téma připojeno ke starší diskuzi.
Vždycky bude někdo lepší než ty. A krysám se nikdy nevyrovnáš. Nikdy!
xmms
Návštěvník
Uživatelský avatar

Odeslat příspěvekod Jony 13. 6. 2008 20:47

jednou jsem videl v TV, kde zkoumali co by se stalo s clovekem, kdyby se dostal nahý do volného prostoru ve vesmíru, a tam pokud se nenadechne tak by se dalo přežít, ale zase je obrovský problém sluneční a jiné záření které okamžitě způsobuje popáleniny
"Keď Ťa život omrzí, keď Ti už nič nejde,
sadni si na diaľnicu, ono Ťa to prejde."
Jony
Sherlock Nožička 2010
Uživatelský avatar

Odeslat příspěvekod S-Tony 13. 6. 2008 21:06

Tak ono to člověka neroztrhne?

viewtopic.php?f=635&t=605145&st=0&sk=t&sd=a
Naposledy upravil Michal P dne 14. 6. 2008 06:10, celkově upraveno 1
Důvod: Děkuji za odkaz, témata sloučena.
Když se smíříte s tím, že život už nic nového nepřinese, tak teprve to je ten okamžik, kdy všechno důležité teprve začíná...
S-Tony
Přeborník
Uživatelský avatar

Odeslat příspěvekod xmms 13. 6. 2008 22:29

Mě to zajímá bez popálenin na Zemi v uzavřené místnosti bez světla nebo v zasklené pěkně na sluníčku nebo uměle osvětlenou místnost zářivkama. To s tím vařením krve je také zajímavé.
Vždycky bude někdo lepší než ty. A krysám se nikdy nevyrovnáš. Nikdy!
xmms
Návštěvník
Uživatelský avatar

Odeslat příspěvekod Grammator 14. 6. 2008 01:20

kvůli extrémně nízkému tlaku (resp. žádnému) ti začne vřít krev a nepevná hmota tvého těla se vakuum pokusí vyplnit, líbí?
Na životě miluju hlavně tu rozmanitost... každý den mě nasere někdo jiný.
a šestého dne bůh řekl: "not enough mana"...
Ptejte se mě na co chcete, já na co chci odpovím...
Jak se vyhnout smrti? Nežít!
Inteligence je omezená, debilita ne...
Grammator
Přeborník
Uživatelský avatar

Odeslat příspěvekod Agramon 14. 6. 2008 01:34

Heh, musím si postnout..
není to tak dlouho co jsem tu narazil na top co tu teď rekapituluje kocour, kterej je fakt legrační.. jako že ve vakuu je fajn, jen se nesměj otvírat oči, nebo se nadechnout atd.. :D přežít se v něm nedá ani vteřinu.. respektive po tý vteřině by se to možná dalo rozkejchat, ale to po tom co by se Vám stalo za tu chvilku s mozečkama? Věřte že by jste to nebyli Vy ;)
Agramon
Návštěvník
Uživatelský avatar

Odeslat příspěvekod S-Tony 14. 6. 2008 11:34

Znáte někdo vakuovou pumpu na mužské přirození? No a to máte jen malý příklad toho, co se stane ve vakuu s lidským tělem :-D
Když se smíříte s tím, že život už nic nového nepřinese, tak teprve to je ten okamžik, kdy všechno důležité teprve začíná...
S-Tony
Přeborník
Uživatelský avatar

Odeslat příspěvekod Michal P 14. 6. 2008 12:05

Ono to bude podobné jak s potápěči, tam je taky nebezpečná náhlá změna tlaku při rychlejším vynořování.


// bezobsažný příspěvek odstraněn
...
Michal P
Přeborník

Odeslat příspěvekod Grammator 14. 6. 2008 19:44

možná kdybych četl starší odpovědi nemusel bych tu plkat kraviny, no nic, zmýlil sem se...

nicméně si myslím že vakuum by na lidské tělo mělo daleko víc neblahých následků, existuje vícero citlivých míst...
Na životě miluju hlavně tu rozmanitost... každý den mě nasere někdo jiný.
a šestého dne bůh řekl: "not enough mana"...
Ptejte se mě na co chcete, já na co chci odpovím...
Jak se vyhnout smrti? Nežít!
Inteligence je omezená, debilita ne...
Grammator
Přeborník
Uživatelský avatar

Předchozí stránka

Kdo je online

Uživatelé procházející toto fórum: Žádní registrovaní uživatelé a 0 návštevníků