מדינת ישראלדיווח טלפוני מיידי על תאונה או תקרית חמורה 24 שעות ביממה:
050-6212757
050-6212435
משרד החוקר הראשי

פיזיקת האטמוספרה

לחץ ברומטרי

כדור הארץ מוקף שכבה דקה של גזים ואדים, שבהם פועלים שני כוחות מנוגדים: אנרגיה קינטית של פרודות הגז, המרחיקות אותן אחת מהשנייה, וכוח המשיכה, שנוצר על ידי המסה של כדור הארץ. משיכה זו הנה ביחס הפוך לריבוע המרחק. כתוצאה מפעולת שני הכוחות הללו נגרמת ירידה בצפיפות האטמוספרה עם העלייה בגובה, ולפיכך הירידה בלחץ הברומטרי, מכפילה עצמה עם העלייה בגובה. בנוסף, קיימות תופעות אחרות המתבטאות בירידת הטמפרטורה, ובעליית עוצמת קרינת השמש. מנקודת מבט ביולוגית, הירידה בלחץ הברומטרי היא המאפיין המיוחד ביותר של אקלים הגבהים.

הביטויים המתייחסים ישירות ללחץ ברומטרי מופחת הם משני סוגים:

1. מכאניים (התפשטות גזים לכודים).

2. ביולוגיים (ירידה בלחץ חלקי של חמצן).

ההרכב הכימי של האטמוספרה נשאר קבוע עד לגובה של 24 ק"מ (15 מייל). חלקו של החמצן הוא בערך 20.94 אחוז והלחץ החלקי של גז חיוני זה (PO2) משתנה ביחס ישר ללחץ הברומטרי השלם (PB).

אפשר לחשב את הגז היבש על פי נוסחה כדלקמן - PO2 = PB x 0.2094

אולם, בהיכנסו לאוויר נעשה מיד הגז רווי אדי מים בטמפרטורת הגוף. הלחץ החלקי, המופעל על ידי אדי המים, בטמפרטורה של 37 מעלות צלסיוס (98.6 מעלות פרנהייט), הוא תמיד 47 מ"מ כספית, בלי להתחשב בלחץ הברומטרי השלם.

עובדה זו מהווה בעיה מיוחדת ברפואה תעופתית, משום שברור שעם העלייה בגובה, לחץ אדי המים פולש עוד ועוד למרכיבים הגזיים של האטמוספרה. כאשר לוקחים בחשבון את לחץ אדי המים, יש לשנות את נוסחה (1) בדרך הבאה:
PO2 = (PB - 47) x 0.2034.

בכניסה לנקבוביות הריאה, פוגש האוויר את ה – CO2, שנוצר מחילוף החומרים ושחזר אל הרקמות. ערכו של גז זה כ – 46 מ"מ כספית. האוויר שנושמים לריאות אינו מכיל CO2, אולם בריאות נמצא CO2 ולכן ערך החמצן נמוך יותר. לאחר שהגזים בריאות מתערבבים ביניהם רמת החמצן היא כ – 100 מ"מ כספית וה-CO2 כ – 40 מ"מ כספית. בנשיפה מכיל האוויר CO2, אדי מים וחמצן ברמה נמוכה יותר מזו שבנשימה.

הובלת החמצן מהריאות לרקמות
הדם נכנס ללב דרך הוורידים הריאתיים. כאשר ה – PO2 (הלחץ החלקי של החמצן) הוא 100 מ"מ כספית. ערך זה שווה ל – 97 אחוז רוויה של ההמוגלובין בחמצן. הדם הנמצא בוורידים המערכתיים, קרי הדם שחוזר מהרקמות, מכיל חמצן בלחץ חלקי של 40 מ"מ כספית. הרוויה של ההמוגלובין במצב זה הינה 75 אחוז.
בגרף מוצג היחס בין אחוז הרוויה בהתאם לערכים של PO2. גרף זה מציין את ההפרדה שבין החמצן להמוגלובין: ההפרדה שבין החמצן להמוגלובין
הריווי של החמצן בדם הוורידי, משמש כמאגר חמצן, שמאפשר הפסקת הנשימה עד 4 דקות ללא גרימת נזק בלתי הפיך.
כפי שניתן לראות, לגרף צורה של "S", כאשר בחלק השטוח של העקומה (בערכים הגבוהים) השינוי ב-PO2 הינו בעל השפעה מועטת, ובחלק התלול של העקומה שינויים קלים ב-PO2 גורמים לשינויים מהותיים ברוויה של ההמוגלובין.לכן, באזור הרקמות, ההמוגלובין מסוגל לפרוק את החמצן.

טבלאות גובה/לחץ ברומטרי/טמפרטורה באטמוספרה סטנדרטית
טמפרטורה טמפרטורה לחץ לחץ גובה גובה
psiaמ"מ כספית
רגל
מטרים
59.0
15.0
14.7
760
גובה פני הים
גובה פני הים
54.4
12.4
14.0
725
1,312
400
52.0
11.1
13.7
707
1,968
600
49.6
9.8
13.4
691
2,625
800
47.3
8.5
13.0
674
3,281
1,000
41.5
5.3
12.3
634
4,921
1,500
35.5
2.0
11.5
596
6,562
2,000
29.7
1.2-
10.8
560
8,202
2,500
23.9
4.5-
10.2
526
9,842
3,000
18.1
7.7-
9.5
493
11,483
3,500
12.2
11.0-
8.9
462
13,123
4,000
6.4
14.2-
8.4
433
14,764
4,500
0.5
17.5-
7.8
405
16,404
5,000
5.3-
20.7-
7.3
379
18,044
5,500
11.2-
24.0-
6.8
354
19,685
6,000
16.9-
27.2-
6.4
331
21,325
6,500
22.9-
30.5-
6.0
308
22,966
7,000
28.6-
33.7-
5.6
287
24,606
7,500
34.5-
36.9-
5.2
267
26,246
8,000
57.8-
49.9-
3.8
199
32,808
10,000
69.7-
56.5-
2.8
146
39,370
12,000
69.7- 56.5- 2.0
106
45,931
14,000
69.7- 56.5- 1.5
78
52,493
16,000
69.7- 56.5- 1.1
57
59,054
18,000
69.7- 56.5- 0.80
41
65,616
20,000
60.9-
51.6-
0.37
19
82,020
25,000
51.9-
46.6-
0.17
9
98,424
30,000


א. עובדה קיימת, שחתכים של סדרות אין-סופיות של רום תא לעומת זמן, אפשריים פיזית בין 2,450 מטר (8,000 רגל), שם אמורה להתחיל הפחתת הלחץ, לבין גובהי הטיסה המרביים. לכן, מיישמים תכנון גבהי טיסה קריטיים נבחרים עבור התעופה האזרחית. גבהים אלה נבחרים על בסיס של "נקודות-קצה פיזיולוגיות" שהן: 2,450 מטר (8,000 רגל), 3,650 מטר (12,000 רגל), 4,250 מטר (14,000 רגל), 4,550 מטר (15,000 רגל), 6,100 מטר (20,000 רגל), 7,600 מטר (25,000 רגל), 10,350 מטר (34,000 רגל), 11,300 מטר (37,000 רגל) ו-13,700 מטר (45,000 רגל).

ב. המאפיינים והחשיבות של "נקודות הקצה":

2,450 מטר (8,000 רגל): גובה טיסה זה מספק כ-93 אחוז רוויה של חמצן בדם אצל אדם הנמצא במנוחה, ואשר אינו סובל ממחלה במצב מתקדם של כלי הדם, או הריאות. אחרי שנחשפים לתת-הספקת חמצן, זוהי התקרה של הגבהים אליהם יחזור אדם כדי שמנגנוני פיצוי פיזיולוגיים יחמצנו מחדש את הגוף. זוהי הסיבה שבגללה הומלץ, כי מעל גובה זה, יהיה זמין לנוסעים חמצן בכמויות קבועות.

3,050 מטר (10,000 רגל): גובה טיסה זה מספק כ-89 אחוז רוויה של חמצן בדם. לאחר שהיית מה ברמה הזאת, מובחן קושי בביצוע פעולות מוח מסובכות, כגון חישובים מתמטיים, וראיית הלילה נפגמת בצורה ניכרת. זוהי הסיבה שבגללה אנשי צוותי האוויר חייבים להשתמש בחמצן, כאשר לחץ רום התא עובר את הערך הזה.

3,650 מטר (12000 רגל): גובה טיסה זה מספק כ-87 אחוז רוויה של חמצן בדם. כאן, בנוסף לקשיים בחישובים מתמטיים, מתחיל הזיכרון לטווח הקצר להיפגע וככל שנמשכת החשיפה, מתרבות טעויות המחדל. לאור ממצאים אלה, כאשר גובה הטיסה מעל לערך זה חייב כל איש צוות אויר בתפקיד לנשום חמצן, שצריך להיות מסופק בטיסה גם לאנשי הצוות הנוספים.

4,250 מטר (14,000 רגל): גובה טיסה זה מספק כ-83 אחוז רוויה של חמצן בדם, ללא הגנה, וכל מי שנחשף נפגע במידה זו או אחרת. הפגיעה כאן היא בתפקוד השכלי, הכוללת שינויים אינטלקטואליים ורגשיים. בגובה טיסה זה, צריך לספק חמצן ל-10 אחוזים לפחות של הנוסעים, בהתחשב בהיבטים הפיזיולוגיים השוליים ובבעיות הספציפיות והרפואיות שלהם.

4,550 מטר (15,000 רגל): גובה טיסה זה מספק כ-80 אחוז רוויה של חמצן בדם וכל מי שנחשף נפגע, חלק אף בצורה חמורה. חמצן חייב להיות מסופק ל-30 אחוז מהנוסעים, בגובה טיסה שבין 4,250 מטר לבין 4,550 מטר (14,000 רגל ו-15,000 רגל). בגובה טיסה מעל 4,550 מטר (15,000 רגל), צריך לספק חמצן לכל הנוסעים, היות שמעל גובה זה כולם נפגעים בצורה חמורה.

6,100 מטר (20,000 רגל): גובה טיסה זה מספק כ-65 אחוז רוויה של חמצן בדם וכל מי שלא עבר תקופת הסתגלות נעשה רדום, שוקע בקהות חושים ומאבד את ההכרה השימושית תוך 10 דקות.

הזמן של ההכרה השימושית (Time of Useful Consciousness - TUC), נקבע בדרך כלל מהרגע שבו נעלם החמצן מדרכי הנשימה, בהתייחס לרמה בטוחה ראשונית ועד לאובדן היכולת לביצוע פעילות מכוונת, כגון, חבישת מסכת חמצן. חייבים לזכור, כי בגובה 6,100 מטר (20,000 רגל), הTUC- הוא 10 דקות. (יש להדגיש כאן, כי נפח גז נתון בגובה פני הים, מכפיל את נפחו כאשר הלחץ יורד לכ-5,500 מטר (18,000 רגל).

7,600 מטר (25,000 רגל): גובה טיסה זה ובגבהים שמעליו, גורמים לרוויה של חמצן בדם מתחת ל-60 אחוז ול-TUC של 2.5 דקות, או פחות. מעל גובה זה, התרחשות תסחיף חנקן מתחילה להוות איום רציני.

9,150 מטר (30,000 רגל): ה-TUC הוא כ-30 שניות.

10,350 מטר (34,000 רגל): ה-TUC הוא כ-22 שניות. הספקת 100 אחוז חמצן תגרום ל-95 אחוז רוויה של חמצן בדם (בגובה של 10,050 מטר [33,000 רגל]) נפח גז נתון בגובה פני הים יכפיל עצמו פי ארבעה).

11,300 מ' (37,000 רגל): ה TUC -הנו 18 שניות. הספקת 100 אחוז חמצן תגרום ל-89 אחוז רוויה של חמצן בדם. כאשר עוברים את הגובה הזה, החמצן אוזל מן הדם, אלא אם כן מסופק חמצן בעל לחץ חיובי. (מודגש כאן, שנפח גז נתון מכפיל את עצמו פי חמישה כאשר הגובה מתחלף מגובה פני הים ל – 11,600 מ' (38,000 רגל).

13,700 מטר (45,000 רגל): ה-TUC הוא כ-15 שניות ובאספקת חמצן בלחץ חיובי אין הרבה תועלת, בגלל אי-יכולת לנשוף נגד לחץ החמצן.

לחץ ברומטרי וגובה

קיים תחום רחב ומגוון של תנאי סביבה הפוגשים את פעילויות התעופה האזרחית, החל מתנאים האופייניים לכלי טיס קטנים בלתי מדוחסים וגלשנים, וכלה במטוסי סילון תת-קוליים ועל-קוליים.

חשיבות מעשית ישנה לעובדה, ש"הלם גובה" עלול להתרחש בגבהים נמוכים בגלל הנטייה התלולה של עקומת לחץ הגובה ברמות נמוכות יותר. גם שינויים רגילים בתאים מדוחסים עלולים לגרום להלם גובה, מאחר שהירידה מ-2,000 מטר (6,500 רגל) בלבד לגובה פני הים, כרוכה בהפרש לחץ של 150 מ"מ כספית.

עודכן לאחרונה: שלישי, 31 אוגוסט 2010 11:37

 

הודעות החוקר הראשי

רביעי, 13 נובמבר 2019
הזדקרות בהקפה לפני נחיתה (דוח 76-19)
מס' הודעה: 1322 | דוח חקירה בטיחותית ראשוני (הפסקת חקירה) מס' 76-19, לתאונה שארעה בתאריך 2.11.2019, לאווירון זעיר מסוג P92 מס' רישום 4X-HMY, בנחל צניפים
קרא עוד...הזדקרות בהקפה לפני נחיתה (דוח 76-19)
שני, 28 אוקטובר 2019
דוח חקירה בטיחותית ראשוני (הפסקת חקירה) מס' 72-19
מס' הודעה: 1320 | דוח חקירה בטיחותית ראשוני (הפסקת חקירה) מס' 72-19, לתאונה שארעה בתאריך 2.10.2019, לאווירון זעיר מסוג סוואנה, מס' רישום 4X-HIY, במנחת עין ורד
קרא עוד...דוח חקירה בטיחותית ראשוני (הפסקת חקירה) מס' 72-19
שלישי, 01 אוקטובר 2019
אובדן שליטה בהליכה סביב לאחר קנגרו בנחיתה (דוח 74-19)
מס' הודעה: 1321 | דוח חקירה בטיחותית ראשוני (הפסקת חקירה) מס' 74-19, לתאונה שארעה בתאריך 21.10.2019 לאווירון זעיר מסוג AEROPRAKT 22LS מס' רישום 4X-HYL, במנחת עין ורד
קרא עוד...אובדן שליטה בהליכה סביב לאחר קנגרו בנחיתה (דוח 74-19)
לכל הודעות החוקר הראשי
למעלה