الجو والتنفس

نتنفسه كل لحظة من حياتنا. ونحن باستمرار اخذ الهواء الى الرئتين واسمحوا لنا بها. ونحن نفعل ذلك حتى ان الكثير ربما نفكر فيه بأنها عادية. في الواقع ، والتنفس هو عملية معقدة جدا.

ونحن جسد النظم مصممة بحيث تماما اننا لسنا بحاجة الى ان نفكر في التنفس. هيئتنا تقديرات مقدار الاوكسجين التي تحتاجها ويرتب لايصال الحق في ما اذا كان المبلغ we're يمشي ، يركض ، قراءة كتاب ، أو النوم. والسبب في التنفس مهم جدا بالنسبة لنا هو ان الملايين من ردود الفعل التي يجب ان تتم باستمرار في اجسادنا الى ان تبقينا على قيد الحياة ، كلها امور تتطلب الاوكسجين.

قدرتك على قراءة هذه المادة هو الشكر لملايين من الخلايا في شبكيه العين من حسابك باستمرار تزويدها الأوكسجين المستمده من الطاقة. وبالمثل ، وجميع الانسجه اجسادنا وتشكيل خلايا لها الحصول على احتياجاتها من الطاقة من "حرق" من مركبات الكربون في الاوكسجين. نتاج هذا حرق - ثاني اكسيد الكربون - يجب ان تعفى من الهيءه. إذا كان مستوى الاوكسجين في قطرات الدم الخاصة بك الى منخفض ، والنتيجة هي الاغماء ؛ وإذا كان عدم وجود الأكسجين يستمر لأكثر من بضع دقائق ، والنتيجة هي الموت.

وهذا هو السبب الذي نتنفسه. اننا عندما استنشق الاكسجين الفيضانات الى نحو 300 مليون دوائر صغيرة في منطقتنا الرئتين. شعري عروق هذه الغرف المعلقه على امتصاص الاكسجين فى التلالء وانقل اولا ثم الى القلب والى كل جزء آخر من هيئتنا. خلايا هيئتنا استخدام هذا الاكسجين واطلاق ثاني اوكسيد الكربون فى الدم ، الذي يحمل لاعادتها الى الرئتين حيث يطرد. الجامع شيء يأخذ اقل من نصف ثانية : "النظيفه" الاوكسجين ويأتي في "القذره" ويخرج ثاني اكسيد الكربون. انك قد يكون التساؤل لماذا هناك هذا العدد الكبير (300 مليون دولار) من هذه الدوائر قليلا في الرئتين. انهم هناك ناشرا لتعظيم المساحه التي تتعرض الى الهواء. انهم مسرورون مطويه بعناية يصل الى اقل قدر من احتلال الفضاء ممكن ؛ لو كانوا تكشفت ، فان النتيجة ستكون كافية لتغطية كرة المضرب المحكمه.

وهناك نقطة اخرى وهنا نحتاج الى ان نضع فى اعتبارنا. الدوائر من الرئتين والاوعيه الشعريه التي تربط اليها مصممة تماما ، وحتى الصغيرة من اجل زيادة المعدل الذي الاوكسجين وثاني اوكسيد الكربون ويتم تبادل. ولكن الكمال ان التصميم يعتمد على عوامل اخرى : الكثافة ، اللزوجه ، وضغط الهواء يجب ان يكون كل حق من اجل ان الهواء على التحرك بشكل سليم في واصل ونحن الرئتين.

في مستوى سطح البحر ، هو الضغط الجوي 760 ملم من الزئبق والكثافة حوالى 1 غرام / لتر. مرة اخرى فى مستوى سطح البحر ، واللزوجه هو ان ما يقرب من 50 مرات من المياه. انك قد اعتقد ان هذه الارقام غير مهمة ولكنها حيوية لحياتنا لانه ، كما يلاحظ مايكل دينتون : التكوين العام ، والطابع العام للجو - دورته الكثافة ، اللزوجه ، والضغط ، الخ -- يجب ان تشبه الى حد بعيد ما هي عليه ، ولا سيما بالنسبة للتنفس الهواء الكائنات.

عندما نتنفسه ، ونحن الرئتين استخدام الطاقة للتغلب على قوة تسمى "الحنجره المقاومة". وهذه القوة هي نتيجة مقاومه الهواء للحركة. وبسبب الخواص الفيزياءيه للغلاف الجوى ولكن ، وهذه المقاومة هي ضعيفة يكفي ان اعمالنا الرئتين ويمكن ان تتخذ في الهواء واسمحوا بها مع الحد الادنى من نفقات الطاقة. واذا كانت مقاومه الهواء العالي ، ونحن الرئتين ستجبر على ان تعمل بجد لتمكيننا من التنفس. ويمكن تفسير ذلك على سبيل المثال. ومن السهل لسحب المياه الى الابره من حاقن لكن السحب العسل في اصعب بكثير. والسبب هو ان العسل هو الاكثر كثافه من المياه وأيضا أكثر اللزجه.

اذا كانت الكثافة ، اللزوجه ، وضغط الهواء من أعلى ، كما في التنفس سيكون صعبا كما استخلاص العسل الى إبرة. قد يقول احدهم "ان من السهل فيكس. سنقوم فقط جعل من ثقب الابره اكبر لزيادة معدل التدفق. " ولكن اذا فعلنا ذلك في حالة من الاوعيه الشعريه في الرئتين ، وستكون النتيجة للحد من حجم المنطقة في اتصال مع الهواء ، ونتيجة لذلك يقل الاوكسجين وثاني اوكسيد الكربون سوف يتم تبادلها في نفس المقدار من الوقت و التنفسي احتياجات الهيءه لن تكون راضيه. وبعباره أخرى ، فإن القيم الفرديه للكثافه من الهواء ، واللزوجه والضغط يجب ان تقع كلها ضمن حدود معينة من اجل ان يكون للتنفس وتلك من الهواء الذي نتنفسه ذلك تماما.

القيم العدديه للغلاف الجوي امر ضروري ليس فقط بالنسبة لنا للتنفس ولكن ضروريه ايضا لدينا الكوكب الازرق بالبقاء الازرق. إذا كان مستوى البحر الضغط الجوي ادنى بكثير مما كانت عليه اعماله القيمه الحالية ، فان معدل تبخر تبخير المياه ستكون اعلى بكثير. زيادة الماء في الجو سيكون له "اثر الدفيءه" حصر أكثر حرارة ورفع متوسط درجة حرارة الكوكب. ومن ناحية أخرى ، إذا كان الضغط أعلى بكثير ، فإن معدل تبخر تبخير الماء ستكون اقل ، مما يؤدي الى تحول اجزاء كبيرة من هذا الكوكب الى صحراء.

كل هذه التوازنات ضبطها بشكل رفيع - تبين لنا ان الغلاف الجوي وقد عمد صممت بدقة بحيث ان الحياة على الارض يمكن ان توجد. هذه هي الحقيقة التي اكتشفتها العلوم وانها تظهر لنا مرة اخرى ان الكون ليس مجرد نتيجة عرضية الخليط من هذه المساله.