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高空为何致命

 大科技杂志社 2019-11-08

危险重重的高空

喜欢开黑色幽默玩笑的人或许会说,那位倒霉的旅客在空中的旅行可谓一路“飘飘欲仙”,只是到最后关头才“触了霉头”,要是他身上当初有降落伞,那简直就是一次完美的飞行了。

错了!这个玩笑对于一个水杯或许合适,而对于一个有生命的人,却不是那么回事。

我们都知道,飞机在空中飞行时机舱是密封的,舱内保持着正常的气压和氧气含量,而在舱外,气压和氧气含量会随着高度急剧变化。有人做过计算,由于地球引力,在1万米的高空,气压只有地面气压的三百分之一。当飞机飞行在那样的高空时,机舱要是裂开一个口子,由于舱内外巨大的气压差,从内到外就会形成一股高速的气流;如果裂口比较大,那很可能就会把坐在附近、没系安全带的乘客卷出机舱外。

且不提乘客钻出裂口时可能会遭遇的被金属片刮伤、割伤的风险,就算安全过了这一关,那他难道就“一路逍遥”,直到落地那一刻才“触霉头”吗?

其实高空的恶劣环境对人的生存来说,可谓存在许多致命因素,就算他躲得过这个,也躲不过那个。所以非常可能的是,他在落地之前就已经死了或者昏厥了,在被摔得粉身碎骨的那最后一刻,倒是没感觉到什么痛苦。下面不妨让我们逐一来分析一下这些高空中致命的因素。

气压骤减,七窍出血

让我们来看高空第一个致命因素——低压。在深海里从事潜水作业的人都知道,一个人要从深海水底浮上水面,速度不能太快,否则很容易得一种潜水病。这种病是人急速从高压环境转入低压环境引起的。

这是为什么呢?我们都知道,在水中每下潜10米就差不多增加一个大气压,所以在深海作业的人要承受很高的压强。在此情况下,肺泡内气体被压缩了。当潜水员上浮时,压强减小;压强一减,肺泡里的气体就开始膨胀。这时,潜水员要靠不断用嘴呼气才能减轻肺部渐增的压力差,否则肺泡会膨胀破裂,造成肺出血。这就好比氢气球升到高空,因外部气压下降会自动爆裂一样。

此外,在高压环境下,我们的血液里溶解了更多的氮气(一般情况下,压力越大气体的溶解度就越大),但氮气是我们无法利用的。当压力减小,血液溶解氮气的能力下降,原本溶解在血液里的氮气就会以气泡的形式出现,阻塞血液循环,严重的会造成中风、脑溢血。

对于一个被甩到高空的人,因为他瞬间就从正常气压环境抛到了极低的气压环境,这种潜水病只能是更严重。肺部出血、中风和脑溢血都极有可能发生。此外,我们暴露在外的一些器官,比如眼(球)、鼻(窦)、耳(膜)处,平时对内外气压差非常敏感,此时也极有可能破裂。

氧气!我需要氧气!

其次,在万米的高空,由于空气极其稀薄,倒霉蛋很快会面临呼吸困难。

前面已经提到,在1万米的高空,气压只及地面气压的三百分之一,那也就是说,空气的含量也只有地面的三百分之一。在国际上,不携带氧气的自由跳伞一般不得超过5千米高度。所以对于这位不幸的坠落者来说,他下落的近一半路程是极度缺乏氧气的,这会导致他很快晕厥甚至死去。

你也许会说,他要是憋住气不呼吸不就得了吗?人憋住气不呼吸,一般能坚持1分钟已经算很好了,而从1万米的高空落至5千米的安全高度,最多也不过是一两分钟的时间;在这短短一两分钟里,他憋一憋气,是不是就可以挺过去呢?

没那么乐观。前面已经提到,由于肺泡内的气体在低压条件下急剧膨胀,人无法憋住气,相反,还必须靠大口呼气来减轻肺部的压力。而且在通常情况下,我们憋住气不呼吸时,大脑也并非彻底断氧。我们每次呼气都会呼出一部分残余的氧气,因为每次肺泡对氧的吸收并不彻底;而在憋住气的时候,这部分残余氧气就被我们的身体充分利用了,由此我们才可以“苟延残喘”。

而在高空,一方面我们不得不呼出肺内的残余氧气,而另一方面从外部摄入的氧又少得可怜,甚至连憋住气时勉强可利用的那点残存氧气都没有,那么我们的大脑真要彻底断氧了。大脑严重缺氧的后果是“黑屏”——也就是说失去知觉。

不要轻易打开降落伞

再来看最后一个致命因素——极度的严寒。用“高处不胜寒,何似在人间”用来形容高空的真实状况是再贴切不过了。

在1万米的高空,气温将急剧降到大约零下57℃。在这样的温度下,人很快会被冻僵。而且被甩出飞机后,由于惯性,人依然要以飞机的速度(飞机的速度一般在800千米/小时)在凛冽的冷空气中凌风而飞,这会让他感觉更加如寒冰刺骨。此时他要是还有知觉,恐怕就觉得生不如死了。

知道了一个人暴露在高空环境下的种种致命危险,我们就明白了为什么国际上规定自由跳伞运动高度一般不得超过5千米。那些7千米以上高度的职业高空跳伞,跳伞员在起跳前必须事先经过气压舱训练,以适应高空气压变化,而且要携带氧气设备。我们也就明白,在战争中驾驶飞机在万米高空飞行(为了躲避敌人的火炮,当然是越高越好),因飞机不幸中弹坠落的飞行员,即便他及时跳了伞,生还的希望也已经十分渺茫。所以,遇到这种情况,有经验的飞行员是不会轻易在高空中打开降落伞的。

现在,你应该已经知道,那些拿高空遇难者开玩笑的人犯了什么知识上的错误了吧?

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