Солнечный луч
Шрифт:
Более сложно устроенные организмы не могут переносить сильного охлаждения, но и у них выработались приспособления, помогающие им выживать в зимнюю стужу и летнюю жару. Земноводные, пресмыкающиеся, рыбы при понижении температуры среды впадают в состояние оцепенения, забираются в норы, речной ил, уходят в глубины воды. При повышении температуры они постепенно оживают, становятся подвижными, начинают отыскивать пищу, размножаются.
У наиболее сложно устроенных животных, млекопитающих и птиц температура тела поддерживается на постоянном уровне. Специальные системы терморегуляции помогают развитию сложнейших жизненных процессов, совершенствованию мозга и других органов животных. Однако и у части млекопитающих выработалась система приспособлений, например зимняя спячка, позволяющих переносить неблагоприятные сезоны года.
Для обеспечения стабильной температуры тела необходимо, чтобы внутри организма вырабатывалось достаточное количество тепла. В организме человека и других высших животных вся энергия, образующаяся при сгорании, окислении пищевых веществ, в конечном счете превращается в тепло и отдается в окружающую среду. Тепловой баланс организма зависит от количества выработанного тепла (теплопродукции) и его выведения, удаления (теплоотдачи). Работа системы терморегуляции осуществляется автоматически с помощью центральной нервной и эндокринной систем.
Отдача тепла телом человека осуществляется тремя путями: конвекцией (нагревом воздуха), излучением и испарением. Наиболее важное значение имеет теплоотдача путем излучения инфракрасных лучей, на долю которой в обычных условиях приходится от 45 до 60% выводимого организмом тепла. Чем выше температура окружающих нас предметов, тем менее эффективна отдача тепла радиацией. Если воздух, так же как и тело, имеет высокую температуру, главную роль в теплоотдаче играет испарение. Однако возможности механизма отдачи тепла испарением тоже не беспредельны.
Когда теплоотдача затруднена, температура тела повышается, кровяное давление резко падает, пульс учащается, становится слабым, кожа лица багровеет, наступает потеря сознания — тепловой удар. Такое состояние развивается при особо неблагоприятных условиях чаще всего у людей, страдающих заболеваниями сердечно-сосудистой системы. Обычно организм справляется с неблагоприятными условиями среды, пуская в ход свой богатый арсенал средств регуляции теплообмена.
Помимо самочувствия, один из наиболее точных показателей теплового состояния организма — температура кожных покровов, которая всегда ниже температуры тела. Если человек находится в благоприятных температурных условиях (например, при температуре воздуха в комнате около 21° С и такой же температуре стен), температура кожи туловища, лба равняется примерно 33,5° С. Кожа конечностей даже в состоянии полного теплового комфорта холоднее кожи туловища (ниже на 2—5°С). За счет изменения температуры конечностей поддерживается постоянство температуры туловища и головы, в которых размещены жизненно важные органы. Если воздух и предметы вокруг нас становятся холоднее, наш организм отвечает на это понижением температуры конечностей. С повышением температуры среды кровь начинает двигаться более мощным потоком по сосудам конечностей, приливает к коже. Ее температура (и теплоотдача) увеличивается. Еще более чувствительным и точным показателем теплообмена и теплового равновесия человека, чем температура кожи, может служить инфракрасный лучистый поток от отдельных участков тела.
Кожа животного имеет нервные чувствительные образования — рецепторы, которые служат приемниками температурных раздражений. Рецепторы представляют собой чувствительные окончания нервных клеток, имеющие на конце утолщения в виде шляпки гриба размером 0,25—1,35 мм. Холодовые рецепторы расположены в сосочковом слое кожи, на границе между эпидермисом и собственно кожей, тепловые — немного глубже. Функцию температурных рецепторов кожи можно сравнить с работой палочкового аппарата сетчатки глаза. Подобно палочкам, они не различают цветов, т. е. не чувствуют разницы в длине волны излучения, а реагируют лишь на повышение или понижение температуры.
Из кожных рецепторов нервное возбуждение по нервным стволам направляется в спинной мозг, а оттуда в так называемый промежуточный мозг, ведающий поддержанием постоянства температуры тела. Ощущения холода и тепла осознаются нами; следовательно, нервное раздражение достигает уровня коры головного мозга. Из центральной нервной системы соответствующие указания поступают к мускулам, кровеносным сосудам, сердцу, железам внутренней секреции, потовым железам и др. Система терморегуляции, так же как и весь организм, работает по принципу рефлекса, реагируя на внешние температурные воздействия.
Инфракрасные лучи, оказывая тепловое действие на организм, повышают температуру тех слоев кожи, в которых они поглощаются. Роговой слой кожи, весь эпидермис прозрачны для лучей видимого света, в особенности для красных. Красные и ближние инфракрасные лучи (с длиной волны до 1,5 мк) поглощаются преимущественно в дерме, но некоторая их часть (25—30%) проникает глубже, на 2,5—4 см, достигая подкожного жирового слоя и даже расположенных под ним органов. Более длинноволновые лучи целиком поглощаются в эпидермисе.
Используя инфракрасные лучи различного диапазона, можно достичь нужного лечебного результата. Так, для глубинного прогрева тканей рекомендуется использовать источники коротковолновых инфракрасных лучей, а для поверхностного обогрева — источники длинноволновой радиации.
Если мощность лучистого потока велика, ощущение тепла при действии радиации на кожу переходит в болевое ощущение; его порог для волн разной длины различен. Видимые лучи вызывают ощущение резкой боли при интенсивности 3,11 кал/см 2·мин, коротковолновые инфракрасные лучи — при 1,79, а длинноволновые — при 1,33 кал/см 2·мин. Такое различие объясняется глубиной проникновения лучей в кожу. Тонкие безмякотные нервные волокна, дающие ощущение боли, разветвляются на границе эпидермиса и собственно кожи. Поэтому боль появляется прежде всего при действии лучей, поглощающихся ближе к поверхности кожи. Чем больше проникающая способность лучей, тем легче они переносятся нашей кожей.
По данным специальных опытов, ощущение боли появляется при повышении температуры кожи примерно до 43,5°С, на 10°С выше нормальной температуры кожи. Источники радиации, дающие поверхностный нагрев, быстрее 'повышают температуру кожи и раньше вызывают неприятные ощущения. Наиболее глубоко проникает в ткани инфракрасное излучение Солнца, поэтому переносится оно значительно легче, чем более длинноволновое излучение искусственных источников.
Какие же изменения возникают в организме человека под действием инфракрасной радиации? Небольшие по величине кванты инфракрасных: лучей несут слишком мало энергии, чтобы вызвать типичнее фотохимическое действие, хотя для ближних лучей (0,76—1,5 мк) такой эффект полностью исключить нельзя. Нельзя исключить также возможность фотосенсибилизированного возбуждения молекул при поглощении этих лучей, несмотря на то, что присутствие в организме специфических фотосенсибилизаторов пока не установлено.
Главное, а возможно, и единственное действие инфракрасных лучей состоит в глубинном (ближние лучи) или в более поверхностном (дальние лучи) прогреве живых тканей. Повышение температуры под действием инфракрасных лучей усиливает биологическую активность микроорганизмов и клеток кожи, ускоряет их размножение, темп обменных реакций, увеличивает подвижность клеток, способных к самостоятельному движению,— лейкоцитов и гистиоцитов, усиливает способность поглощать инородные тела и микроорганизмы. Повышение температуры увеличивает скорость обменных процессов.