اثرات نیروی شتاب گریز از مركزی ( G مثبت ) بر روی بدن:


اثرات وارد شده به سیستم گردش خون: مهمترین اثر شتاب گریز از مركزی بر روی دستگاه گردش خون است زیرا خون متحرك است و می تواند به وسیله نیروهای گریز از مركزی تغییر محل دهد.
هنگامیكه هوانورد در معرض G مثبت قرار می گیرد خونش به سوی قسمت پایینی بدن رانده می شود. به این ترتیب، هرگاه نیروی شتاب گریز از مركزی 5G+ بوده و شخص به طور ساكن در وضع قائم باشد، فشار هیدرواستاتیك در وریدهای پا پنج برابر مقدار طبیعی یا در حدود 450 میلیمتر جیوه خواهد بود و این فشار حتی در وضع نشسته نیز تقریباً 300 میلیمتر جیوه است. به تدریج كه فشار در رگهای قسمت تحتانی بدن افزایش می یابد، رگها به طور پاسیو گشاد می شوند و قسمت عمده ای از خون از قسمت فوقانی بدن به داخل این رگهای پایین تغییر محل می دهد. چون قلب فقط می تواند خونی را كه به آن باز می گردد تلمبه بزند، لذا هر چه مقدار خونی كه در قسمت تحتانی بدن تجمع می یابد بیشتر شود برون ده قلبی كمتر خواهد شد.
شتاب بیشتر از 4G تا 6G در ظرف چند ثانیه موجب سیاه شدن دید و اندكی بعد از آن موجب بیهوشی می شود. هرگاه این شتاب ادامه داده شود شخص خواهد مرد.

اثر بر روی مهره ها: نیروهای شتابی فوق العاده زیاد حتی برای جزئی از یك ثانیه می تواند موجب شكستگی مهره ها شود. میزان شتاب مثبتی كه شخص عادی در وضع نشسته می تواند قبل از پیدایش شكستگی در مهره ها تحمل كند حدود 20G می باشد.

G منفی : اثرات G منفی بر روی بدن در مقایسه با اثرات G مثبت، در حالت حاد شدت كمتری داشته اما در حالت دائمی آسیب بیشتری ایجاد می كند. هوانوردی كه با هواپیمای خود یك دایرۀ عمودی را در آسمان دور می زند به طوریكه قسمت زیر هواپیما متوجه مركز دایره باشد می تواند 4G- تا 5G- را بدون نارحتی باستثنای پر خونی شدید موقتی سر تحمل كند اگرچه گاهی اختلالات روانی بعد از این پر خونی در نتیجۀ خیز مغزی به وجود می آید كه 15 تا 20 دقیقه طول می كشد.
گاهی G منفی می تواند آنقدر شدید و لذا رانده شدن خون به داخل سر می تواند آنقدر زیاد باشد كه فشار خون مغزی به 300 تا 400 میلیمتر جیوه می رسد وگاهی باعث پاره شدن رگهای خونی كوچك بر روی سطح سر و مغز می گردد. اما باید دانست كه رگهای داخل جمجمه تمایل كمتری به پاره شدن دارند زیرا مایع مغزی نخاعی همزمان با خون به طرف سر رانده می شود و افزایش شدید فشار این مایع بر روی خارج مغز عمل كرده و از پاره شدن رگهای مغزی جلوگیری می كند. با این وجود، حیواناتی كه در معرض نیروهای شتابی منفی G20 تا G40 قرار گرفته اند دچار خونریزی های زیرعنكبوتیه ای شده اند و شكی نیست كه این اثرات در انسان نیز می توانند به وجود آیند.
چون چشم ها به وسیلۀ جمجمه حفاظت نمی شوند لذا در جریان G منفی پر خونی شدیدی در آنها به وجود می آید. درنتیجه چشم ها غالباٌ به طور موقتی كور می شوند.

حفاظت از بدن در برابر نیروهای شتابی گریز از مركزی : روش ها و دستگاههای ویژه ای برای حفاظت هوانوردان در برابر كولاپس سیستم گردش خون كه در جریان G مثبت به وجود می آید ابداع شدهاند. اولاً، هرگاه هوانورد عضلات شكمی خود را به طور بسیار شدید منقبض كند و به طرف جلو خم شود تا شكمش را تحت فشار قرار دهد، می تواند تا حدودی از جمع شدن خون در رگهای بزرگ شكم جلوگیری كند و از این راه شروع از هوش رفتن را به تأخیر اندازد. لباس های ضدّ G ویژه نیز برای جلوگیری از تجمع خون در قسمت تحتانی شكم و پاها طرح شده اند. ساده ترین این لباس ها به این شكل است كه به تدریج كه G زیاد می شود با باد كردن كیسه های فشارنده، فشار مثبتی را بر شكم و پاها وارد می كند. به طورتئوریك، خلبانی كه در یك محفظه آب و یا یك لباس پر شده از آب قرار گرفته باشد می تواند شتاب مثبت و منفی بسیار زیادی را تحمل كند زیرا فشاری كه در جریان شتاب گریز از مركزی در آب ایجاد می شود دقیقاً نیرویی را كه بر بدن وارد می شود خنثی می كند. اما متأسفانه، وجود هوا در ریه ها كماكان موجب جابجا شدن قلب، بافت های ریه و دیافراگم گشته و با وجود غوطه ور بودن در آب این اندام ها را به وضعیت بسیار غیر طبیعی در می آورد. بنابراین، حتی هنگامی كه این روش مورد استفاده قرار می گیرد آخرین حدّ بی خطری حدود G15 تا G20 می باشد.

بی وزنی در فضا :
شخصی كه در یك ماهواره به دور زمین می چرخد یا در هر سفینۀ دیگری كه به جلو رانده نمی شود قرار دارد احساس بی وزنی Weightlessness خواهد كرد به این معنی كه به سوی كف، اطراف یا سقف سفینه كشیده نمی شود بلكه در محفظۀ داخل سفینه شناور باقی می ماند. دلیل این امر وارد نشدن كشش نیروی ثقل بر بدن نیست زیرا نیروی ثقل هر كرۀ نزدیك كماكان بر بدن و سفینه عمل می كند و چون در فضا هیچگونه مقاومتی در برابر حركت وجود ندارد، لذا سفینه و بدن انسان با نیروی شتابی برابری در یك جهت واحد كشیده می شوند. به این دلیل، شخص به سوی هیچ یك از جداره های سفینه كشیده نمی شود.
مشكلات فیزیولوژیك بی وزنی :خوشبختانه ، مشكلات فیزیولوژیك بی وزنی شدید و وخیم نبوده اند. قسمت اعظم مشكلاتی كه به وجود می آیند مربوط به 3 اثر بی وزنی هستند:
(1) بیماری حركت در جریان چند روز اوّل سفر،
(2) تغییر محل مایعات در داخل بدن به علت اینكه نیروی ثقل نمی تواند موجب فشار هیدروستاتیك شود، و
(3) كاهش فعالیت بدنی به علت اینكه هیچگونه نیروی انقباض عضلانی برای مقابله با نیروی ثقل مورد نیاز نیست.
اثرات مشاهده شدۀ اقامت طولانی در فضا عبارتند از : (1) كاهش حجم خون، (2) كاهش تودۀ گویچه های سرخ، (3) كاهش قدرت عضلانی و ظرفیت كاری، (4) كاهش حداكثر برون ده قلبی، (5) دفع كلسیم و فسفات از استخوان ها و نیز كاهش تودۀ استخوان. عملاً همین اثرات در اشخاصی كه به مدت طولانی در رختخواب باقی می مانند نیز به وجود می آید. به این دلیل، یك برنامۀ فعالیت عضلانی شدید و وسیع در جریان سفرهای فضایی طولانی انجام می شود و قسمت اعظم اثرات بالا باستثنای از بین رفتن استخوان، كاهش می یابند. در سفرهای قبلی در آزمایشگاه فضایی كه برنامۀ فعالیت عضلانی شدید نبود فضانوردان در چند روز اول بعد از بازگشت به زمین دارای ظرفیت كاری بسیار كمتری بودند. آنها همچنین در روز اول بعد از بازگشت به قوۀ ثقل زمین به علت تغییر محل خون كاهش یافته شان به سوی شكم و پاها تمایل به غش كردن در هنگام ایستادن داشتند و هنوز هم تا حدودی این تمایل در آنها وجود دارد.
اثرات بی وزنی كه به وجود می آیند معمولاً در ظرف چند هفتۀ اول بعد از ورود فضانورد به محیط فضایی، به حداكثر می رسند و خوشبختانه از این زمان به بعد دیگر پیشرفت نمی كنند باستثنای یك مورد : دفع كلسیم برای ماه های زیادی ادامه می یابد شاید به این علت كه رسوب كلسیم و تشكیل استخوان نیاز به نیروی ثقل دارد. بنابراین، به نظر می رسد كه با انجام یك برنامۀ فعالیت عضلانی مناسب، اثرات فیزیولوژیك بی وزنی حتی در سفرهای فضایی طولانی نیز یك مسئلۀ خیلی جدی نخواهد بود.

 

فشار جو در ارتفاعات مختلف
در سطح دریا فشار جو 760 میلیمتر جیوه ، در ارتفاع 3000 متری فقط 523 میلیمتر جیوه و در ارتفاعات 15000 متری 87 میلیمتر جیوه است. این کاهش فشار بارومتریک علت اصلی تمام مسائل ناشی از هیپوکسی در فیزیولوژی ارتفاعات بلند است زیرا بتدریج که فشار بارومتریک کاهش می‌یابد، فشار سهمی اکسیژن به همان نسبت کم می‌شود و در کلیه اوقات اندکی کمتر از 21 درصد فشار بارومتریک کل باقی می‌ماند.

اثرات حاد هیپوکسی

بعضی از اثرات حاد هیپوکسی با شروع در ارتفاعات تقریبا 3600 متری عبارتند از خواب آلودگی ، بی‌حالی ، خستگی روانی و عضلانی ، گاهی سردرد ، ندرتا تهوع و گاهی احساس خوشی. تمام این علایم در ارتفاع بالاتر از 5400 متری به مرحله پرشهای عضلانی یا تشنجات پیشرفت کرده و در بالاتر از 6900 متری به اغما می‌انجامد. یکی از مهمترین اثرات هیپوکسی کاهش قدرت روانی است که قضاوت ، حافظه و انجام حرکات دقیق را مختل می‌کند.

سازش با فشار اکسیژن پایین

هرگاه شخصی برای چندین روز ، چندین هفته با برای سالها در ارتفاعات بلند اقامت کند با فشار اکسیژن پایین سازش بیشتر و بیشتری پیدا می‌‌کند. بطوری که فشار اکسیژن پایین موجب اثرات زیان آور کمتر و کمتری در بدن می‌شود و لذا شخص قادر می‌شود که بدون بروز اثرات هیپوکسی کار سخت‌تری را انجام دهد یا به ارتفاعات باز هم بلندتری صعود کند. روشهای اصلی که این مصونیت حاصل می‌شود عبارتند از: