氧气也是物质,受地球引力影响,但是高原上为什么就会缺氧呢?

在高原上缺氧,其实就是我们常说的高原反应。关于高原反应,相信大多数从平原地区到高原地区的人都有过切身的体验,那样头晕、气短,甚至是恶心呕吐的感觉确实让人难受,更有甚者会导致休克。其实之所以会有高原反应,主要的原因就是氧气稀薄了。那么,在同一个地球上,所有的事物都受地球引力的约束,为什么到了高原氧气就少了呢?我们一起来探讨一下这个有意思的问题。

高原为什么会缺氧?

其实,高原也就是是高海拔地区之一,这里之所以会缺氧,有一个重要的因素,那就是地心引力。简单的说,地心引力其实就是地球对有质量的物体的相地吸引力。在地球上,正是有地心引力的存在,我们才能站在地面上,而树上的果实成熟后也会落地,而不是飘在天上。当然,除了地球,万物都是有引力的,不过在地球上,质量与引力维持在一个相对稳定的状态下而已,而其他的星球因为处于真空状态下,所以我们在登陆像月球这样的星球时,需要借助飞行设备的反助推力才能降落到月球表面。

好了。我们言归正传。高海拔地区之所以会氧气稀薄(空气),就是受地心引力的影响。离地面越高,地心引力的作用力就越小,上层大气对下面的压力也就越小,相对的空气也就比较的稀薄,而越靠近地面,受地心引力的作用就越大,靠近地面上层的空气受到更上层大气的压力相对增大,空气相对的就比较的稠密。

空气稀薄了,仅占空气总比21%的氧气,自然也会少。这就是高海拔地区为什么会缺氧的主要原因。

为什么有的人去高原不会有高原(缺氧)反应?

许多与其他朋友结伴同行去高原地区的小伙伴肯定都有过类似的经历,那就是我们大口的喘着粗气,恶心呕吐之时,同行的小伙伴竟然会安然无恙。这到底是什么原因呢?难道是我们的体质太差吗?

答案是否定的。同时在低海拔地区生活的人去到高海拔地区会有不同的反应,原因其实出在一个关键点上,那就是活动量,也就是肺活量。你仔细想想没有高原反应的小伙伴是不是平时很少运动,没错,问题就出在这里。

经常运动的人,肺活量就比不太运动的人肺活量要大,相对的需要的氧气就会越多。举个简单的例子,不经常运动的人,他平时每吸一口气的量要小很多,一旦到了高原这种氧气稀薄的地方,他只需要比平时吸气多一点就能满足自身的需求,而经常运动的人习惯了大口高氧的空气,一旦去到高原,即使大口也不能满足自身的需求。

因此,高原反应也是因人而异的。相对来说,平时运动较少的人,体格小一些的人高原反应要比运动量大,体型大的人要不明显一些。

总结

大多数在低海拔地区的人去高原地区都会有高原反应,这是由于高海拔地区的地心引力的作用较小造成的氧气稀薄导致的。而且高原反应也是因人而异的,所以如果想去高原地区,在去之前适当的停一下平时的运动,也是有好处的。

氧气也是物质,受地球引力影响,但是高原上为什么就会缺氧呢?

氧气也是物质,受地球引力,高原上怎么就缺氧了呢?

当我们从平原地区一下子来到海拔较高的高原,就会明显感觉到身体不适,比如头痛、呼吸急促甚至困难、失眠、容易疲倦、食欲不振等,这就是人们常说的出现了高原反应,这种情况,尤其常见于快速进入海拔3000米以上高原地区的人们。高原反应出现的最直接原因,就是人体一下子暴露在低氧的环境中,使人体血液中的氧气含量也随之下降,各项生理机能都会受到严重影响,从而表现为上述症状,一些体质不好的人群,还有可能会引发急性的高原病,比如急性高原肺水肿、高原脑水肿等,严重的还会危及生命安全。那么,高海拔地区为何就缺氧了呢?

地球的外围被浓密的大气层所包围,大气层对于地球来说,既是保证地球温度始终处于平衡状态的“保温被”、也是推动地球实现碳氧循环和生物体生态发展的“生命源”,同时也是阻挡地外有害物质侵入的“阻隔层”,对于地球来说至关重要。从大气层的厚度来看,通常意义上说的大气层厚度一般为1000公里左右,不过它与外太空并没有明显的界限,一些地外探测器在高空4000公里处还能探测到稀薄的大气分子存在。

我们来看一下地球大气层的结构。从低到高,科学家们根据大气气体分子的密度、温度和组成等方面的差异,将大气层分为对流层、平流层、中间层、暖层和逸散层5个层级。关于每个层级的具体特征和气体分子特性这里就不详细表述了,大家估计都非常清楚。在这5个层级中,对流层对我们的影响最大,我们在地球上的几乎所有的活动,都是在对流层中完成的,这一层的空气分子密度最大,虽然只有12公里左右的厚度,但其质量能达到大气层所有气体质量的约75%,特别是水蒸气几乎全部分布在这一层,随着热冷空气在这一层的垂直流动,出现了各种气象条件的变化,云、雾、雨等现象都发生在这一层内,使地球生命能够稳定地获得水、氧气等要素,从而支撑着生命活动的持续进行。

大气中的各种气体的垂直分布,之所以出现这种因高度而逐渐变得稀薄的情况,主要原因就在于地球引力的作用。无论是宇宙间的星体之间,还是地球上的物体与地球之间,都存在着万有引力的相互作用,同样,地球的大气层也不例外。按照万有引力的计算公式:F=G*m1*m2/(r^2),这里的r为物体距离地球质心的数值。我们可以看出,当一个物体处于地球的地表时,万有引力只与这个物体与地质质心的距离有关,由于地球是一个近似球体的椭球体,其赤道半径与极地半径存在一定的差异,赤道半径略大,因此物体在赤道上的地表所受到的重力,要比在两极的地表所受到的重力小一些,这一点通过多种测量方法已经得到证实。

你看,地球的赤道半径和极地半径仅差了20公里,就会引起物体所受引力作用的差异,那么对于大气层来说,1000公里的高度差,气体分子所受到的重力作用肯定相差很多,越是下部的气体所受到的引力作用就会越大,因此气体分子就有在大气层的下部聚集的趋势,这是由引力势能所决定的,只有当气体分子的总内能很大时,才有可能使平均动能能够挣脱引力的作用,从而向上部方向迁移。

因此,对于低海拔地区来说,空气分子所受到的重力作用,就明显大于高海拔的地区,这就造成了低海拔地区的空气密度较大,地势越低,密度也越大,空气所带来的大气压也越强。据测算,在对流层内,高度如果每上升12米,那么大气压强就会相应降低1个毫米汞柱,这也印证了随着高度增加空气分子逐渐减少的事实。那么,在气体密度减少的情况下,单位体积空气中所含有的氧气量也会随之减少,因此,我们在突然来到高海拔地区时,就会因氧气摄入量不足而引发高原反应。

另外,还有一个因素会增加高原地区的氧气缺乏,那就是密度。在标准状态下,空气的密度为1.29kg/m^3,而空气的主要组成为氮气、氧气、氦氖氩氪氙氡等稀有气体、二氧化碳以及微量的水蒸气、一氧化碳、臭氧等,其中标准状态下氧气的密度为1.43kg/m^3、二氧化碳为1.98kg/m^3,都要比空气的平均密度要大,因此地势越低,二氧化碳和氧气的体积百分比就会越大,二氧化碳的情形比氧气的这种趋势还要突出,这也是为什么很多地窖密封之后里面很容易聚集大量的二氧化碳、氧气含量不足的原因。

因此,从密度的层面来分析,低海拔地区的氧气体积比要比高原地区大,据测算,当海拔提升到3500米时,空气中的氧气含量要比海平面低25%左右,这在一定程度上也进一步拉低了高海拔地区的氧气总量。

综上,我们从空气的密度和氧气的体积百分比两个方面,都可以看出高原地区的氧气含量要比平原地区降低的非常明显,对于那些肺活量大、活动能力强的人来说出现高原反应的比例会更高,引发不适甚至疾病的也更多,因为这部分人对于氧气的需求量要相对较高,而相反老人、小孩和女性的高原反应则不会那么强烈。

氧气也是物质,受地球引力影响,但是高原上为什么就会缺氧呢?

正是由于大气层中的空气受地球引力影响,海拔越高,引力越小,空气越稀薄,所以高原缺氧。

严格来说,高原不只是缺氧,高原相比低海拔地区缺少空气。

大气密度及组分随海拔变化情况

大气密度是指单位体积大气中含有的空气质量或分子数目。海平面高度(即海拔0米)的大气密度标准值为1.225千克/立方米。

大气密度的数值随海拔高度的增加而递减。海拔越高,大气密度越低,空气也就越稀薄。大气密度随海拔高度变化具体数值如下图中所示。

由图中的数据,我们可以看到,在海拔6000米的高原地区大气密度只有低海拔平原地区的一半左右。而科学家通过实验检测,空气中各种气体成分的含量百分比,在海拔100km高度以内几乎是不变的。按体积含量来计算,氧气占20.95%,氮气占78.09%,稀有气体占0.934%。

这里容易有一个误区。有人说氧气相对分子量32,空气平均相对分子量29,氧气比空气重,所以海拔低的地方空气中氧气含量高,海拔高的地方氧气含量少。由上文我们可以知道,这个观点是错误的。

也就是说,虽然高原上空气稀薄,但空气的组分与低海拔地区是一样的,只是单位体积内空气的数量变少了。海拔6000米的高原大气密度降低了一半,氧气密度也同样降低了一半。人类在这样的空气环境中,感到缺氧是顺理成章的。

大气密度变化与引力的关系

正是由于空气包括氧气都是物质,而物质就有质量,就会受到地球引力的影响。海拔越高离地球表面越远,地球引力就越小,对空气的束缚力就小,能束缚住的空气就少,空气的密度就低。

地球引力是大气密度变化的本质所在。氧气受地球引力影响与高原缺氧并不存在逻辑矛盾。

综上所述,我们在高原上感到缺氧是由于高原大气稀薄,虽然氧气占空气中的比例未变,但由于单位体积内的空气变少,所以同样吸一口气,摄入体内的氧气大大减少。而地球引力正是引起这种现象的原因。

氧气也是物质,受地球引力影响,但是高原上为什么就会缺氧呢?

大家好我是自然之树,很高兴回答这个问题。

高原上怎么就缺氧我觉得有以下几点原因:

原因一:自然现象导致的缺氧

第一点:常温下,氧气的气体密度>空气密度的密度,氧气的气体密度: 1.331kg/m3, 空气密度的密度:1.293g/L ,因此在空气中氧气多处于下层。

第二点:地球上的空气(即氧气)高都是有限的,所以越往高处空气越稀薄,空气变得稀薄氧气也会随之变得稀少,就会造成缺氧的现象。假设人在自然状态下,在相同时间内吸入的空气量变少,而空气吸入量较少导致氧气供应量不足,就会产生缺氧的现象。

原因二:生理反应反应导致的缺氧

由于高原上的气压比较低,人体内的压强变化比较缓慢,而外部环境的压强却随着海拔的升高而不断降低,致使人体内部压强跟外部环境的压强严重的不等,从而使人体的机能失去平衡,人体内外的压强差过大,致使相同时间内吸入的空气过少,内造成呼吸困难、头晕脑胀等症状,就形成了缺氧现象。

原因三:心态变化导致的缺氧

由于高原上普遍都是寒冷,人类面对寒冷心跳就会加速,容易产生紧张的感觉,从而使人呼吸加速,高原反应的发生对紧张感觉产生的助推作用,我们也可以用“墨菲定理”理解。其实高原环境就是一个纸老虎,你越怕它它就越欺负你,越紧张就越容易加快呼吸速度。呼吸加快就像快速奔跑一样,我们都知道在这种情况下人体对氧气的需求量就会增加,在这样的情况下就会容易产生缺氧或者加重缺氧症状。

总结:高原反应有三个原因:自然现象,生理反应,心态变化。喜欢越野的运动的朋友每次在出行的时候做足保障措施,安全第一才是最重要的,希望大家在感受大自然前提是安全第一。

氧气也是物质,受地球引力影响,但是高原上为什么就会缺氧呢?

以地球旋转平衡中心为点,地球上空气是地球一部分物质,围绕地球形成空气包围圈,越海拔低空气层越厚,高原越高空气层越薄。

氧气也是物质,受地球引力影响,但是高原上为什么就会缺氧呢?

绿色植物光合作用产生大量氧气,海洋中的藻类同样也制造大量氧气,因此地球氧气来源多局洋面及地面的绿色植被。再加上氧气的密度是1.43而大于空气1.29的整体密度,氧气在均匀空气的整体中就居于下层,加之随着海拔不断上升,空气密度在不断下降,空气的稀薄同时空气中的含氧量也迅速下降,高原上气压低,原因是高原上大气层厚度要小于海平面大气层厚度,高原上空气密度也要小于海平面空气密度,因此高原地区稀薄空气缺氧就是必然的了。

内容仅供参考,如果您需解决具体问题(尤其法律、医学等领域),建议您详细咨询相关领域专业人士。

版权声明:文章内容来源于网络,版权归原作者所有,如有侵权请与我们联系,我们将及时删除。

相关推荐