№8. КОЖА ЧЕЛОВЕКА КАК ЗАЩИТА ОТ ХОЛОДА.

Н. А. Данилова – 1977 г, приводит лабораторные исследования тепловых потерь, тела современного человека, (привыкшего к тепличным условиям) при температуре воздуха +20 о С: 1. 31% – конвективные. 2. 44% – потери на излучение. 3. 22% – испарение пота. 4. 1.6% – нагревание пищи. 5. 1.3% – нагрев воздуха в лёгких. 6. 0.7% – потеря с выделениями. Далее она констатирует, что при низкой температуре воздуха для (обнажённого тела), происходит следующее: 1. Потение снижается до 0%. 2. Увеличивается выработка тепла тела за счёт дрожания мышц. 3. Уменьшается теплоотдача с кожного покрова (сужение сосудов кожи и клетчатки). Данный противоестественный процесс адаптации к холоду все мы неоднократно наблюдали у комнатных собак, которых хозяева тёплых квартир выводят на прогулку на мороз. В то же время уличные собаки с «удивлением» смотрят на своих теплолюбивых, сытых собратьев дрожащих от холода. Попробуем в первом приближении произвести анализ возможностей человеческого организма к адаптации к низким температурам окружающей среды, основываясь на знаниях законов термодинамики и физиологии человека. Во-первых, известно, что у обнажённого тела человека, при температуре воздуха минус 20 о С закрываются потовые железы, следовательно долю тепло-потерь = 22% на испарение пота, можно исключить из расчёта. Для блокирования тепловых потерь на излучение = 44% необходимо и достаточно наличие зеркальной поверхности кожных покровов, обеспечивающей полное отражение лучистого тепла. В данном случае, применительно к человеческому организму, роль зеркальной стенки, как у термоса, будет выполнять подкожный слой белого жира, и масляная плёнка покрывающая кожу, которая блестит на солнце как зеркало, а так же отсутствие пигмента – меланина в слоях кожи – белокожих северян (белый цвет отражает). Эти свойства кожных покровов, адаптированного к холоду человека, позволят отразить внутрь инфракрасное тепло, идущее из сердцевины тела. Конечно, белый жир и масляная плёнка, это не зеркало, но всё же значительная доля лучистого тепла отразится от них и останется в организме. У Порфирия Иванова, адаптированного к низким температурам, кожа тела была красивого бронзового цвета. Каков будет процент тепловых потерь от лучеиспускания в реальных условиях, может дать ответ только эксперимент. Примем, в первом приближении, что часть отражённого лучистого тепла (допустим 50%), осталась в организме, отразившись от белого жира подкожной клетчатки и поверхностных слоёв белой кожи. Тепловыми потерями, на нагрев воздуха в лёгких = 1,3%, (при комнатной температуре) и 0,7% потерь с выделениями, в первом приближении можно пренебречь, ввиду их незначительной доли и остаются главные потери на конвекцию (молекулярный перенос теплового потока) = 31%. Оценим абсолютную величину тепловых потерь от данной компоненты. Общие тепловые потери человека при комнатной температуре составляют при лёгкой работе – 175 ккал/час. Следовательно, тепловые потери на конвекцию составят – 54,3 ккал/час. Безусловно свободная конвекция, при отсутствии ветровой нагрузки, но при морозе минус 20 о С, составит уже величину на порядок большую чем 54,3 ккал/час (при комнатной температуре), ведь коэффициент теплоотдачи зависит в первую очередь от разности температур теплоотдающего тела и температуры окружающего воздуха, а во вторых от скорости обтекания воздуха вокруг тела, и в третьих от степени относительной шероховатости теплоотдающей поверхности, в данном случае человеческой кожи. Но в этом и заключается «секрет» человеческой кожи, снаружи покрытой тонкой масляной плёнкой! Её относительная шероховатость приближается к «О», что резко снижает коэффициент теплоотдачи при конвективном теплообмене. Кроме этого масляная плёнка служит зеркалом, отражающим лучистый поток тепла от ядра тела. Нетрудно увидеть в этих трёх «зеркалах»: – подкожный слой жира, с одной стороны, поверхностной масляной плёнки с другой, и белый цвет кожи с третьей, конструктивную схему термоса, надёжно запирающего тепло внутри живого организма. Но, необходимо ещё одно условие, что бы обнажённый человек чувствовал себя комфортно на морозе, а не дрожал от холода, пытаясь дрожью согреть кожные покровы. Для выполнения этого требования необходимо, что бы холодовые рецепторы кожи не давали сигнала к центральным мозговым структурам. Это условие будет выполняться, если средняя температура кожи адаптированной к холоду, будет равна +20 —24 о С (температура кожи у частей тела, покрытых одеждой, в среднем равна 33,2 – 33,5 о С). В то же время эмпирически доказано, что при температуре тела +33 о С, продолжительность жизни человека увеличится до 700 лет. Это не случайные совпадения! Для определения теплового потока от обнажённого тела человека можно конечно применить сложные уравнения, но даже эти расчёты не будут соответствовать действительности, по той лишь причине, что мы имеем дело с живым организмом, а не с ведром тёплой воды. Проведём ориентировочный расчёт тепло-потерь по формуле «Фурье», задавшись внутренней температурой слоя кожи человека = +33 о С (средняя температура тела гипотетических долгожителей). Тогда, для средней температуры кожи = +20 о С, наружная температура поверхности тела будет = +7 о С. Толщину кожного покрова