気圧と人体への影響について

質問

飛行機に乗っていると、耳がキーンとなります。海で３ｍももぐるとキーンとなります。気圧が変わると耳に影響があるようです。
私が知りたいことは、高圧下、または減圧下での人体への影響です。別にそんな状況になるとは考えにくいですが、たとえば、息をすることが可能な状態で、そういう気圧下にいた場合、死んでしまいますか。
息ができると言うことは、体にかかる気圧と同じ圧力の空気を吸っていなければならないように思いますが。
宇宙服、潜水服を着ていれば人は死なないのは知っていますが、どういう原理なんでしょうか。そういう服の中は常圧に保たれているのでしょうか。それとも外部の圧力に合うようになっているんでしょうか。
ロシアの潜水艦で事故にあった人は体がつぶれちゃってしまったんでしょうか。
宇宙に放り出されると、目ん玉が飛び出すんでしょうか。
興味本位の質問で申し訳ありませんが、少し教えてください。

回答No.1

acky · ベストアンサー

確かそのまま宇宙に放り出されると、血液が沸騰して目
が飛び出るだけでなく、血管だか人体そのものだかが破
裂する、という話を聞いたことがあります。
中途半端な回答で申し訳ありません。

お礼

ありがとうございました。そういえば､昔シュワちゃんの映画でやってましたね。あれは確か火星だったと思いますけど､あそこも（近所みたい）真空なんでしょうね？

回答No.8

t-6000

＞宇宙に放り出されると、目ん玉が飛び出すんでしょうか。
これは無いみたいですよ。人間は１分くらいなら真空でも平気らしい。ＮＡＳＡのサイトにもYou do not explode.（爆発しない） Your blood does not boil.（血液は沸騰しない）と書いてあります。目玉についても飛び出すのは俗説らしいです。

動物実験なら１９６０年代、チンパンジーを２ヘクトパスカル以下の状態で２分半（失神はした）。実験後、回復したらしいです。

ちなみに宇宙服の中は０，３気圧。これは宇宙服がパンパンに膨らむのを防ぐためです。

参考URL：

http://imagine.gsfc.nasa.gov/docs/ask_astro/answers/970603.html

回答No.7

mizushi

ゴメンナサイ！
書き方が足りなかったですね。
「無重力と似たような状態に・・・」と言う意味でご理解ください。ちなみに宇宙飛行士の訓練は水中で行われることが多いのでこのような書き方をしてしまいました。
反省いたします。

回答No.6

Ai_Nyai

液体、固体、気体のうち、圧力の変化で液体と固体はほとんど容積が変わりません。しかし、気体は圧力が高くなると容積が減少し、逆に低くなると増加します。人間の体のほとんどは液体と固体で出来ておりますから、大部分は圧力の変化に伴って膨らんだり縮んだりはしません。ところが、体の部分によっては気体を含む所があります。そうです、耳の中の外耳と内耳、鼻や口喉、気管、肺などの空間です。これらの空間は空気（気体）で満たされていますから、圧力の変化に伴って体積が増減するはずです。しかし、鼻、外耳、口、喉、気管、肺は構造的に外とつながっているので、外と同じ圧力になり体積は変わらないのです。ところが、中耳や副鼻腔では話が違います。中耳は耳管という細い管でのどの奥から外とつながっています。副鼻腔は鼻の奥でつながっています。これらの空間は外の緩慢な気圧変化で耳管などを介して外の空気を入れたり中の空気を出したりして、うまく圧平衡をとれますが、急激な変化にはついていけません。したがって、飛行機が高度を変化させたときや、列車がトンネルに入ったときに耳に違和感や痛みを感じます。例えば外の気圧が高くなったとき中耳の圧力は外より低いことになります。したがって、中耳空間が外の圧力に押されて潰れそうになるのです。その時鼓膜が押されて違和感や痛みを感じます。最悪の時は鼓膜が持ちこたえられなくなって破れてしまいます。外の気圧が低くなったときは逆に内耳空間が膨らもうとします。したがって、鼓膜が内から外に押され違和感を感じます。水面下１０ｍの圧力では気体による空間を持つもの（例えば風船）は大凡半分の体積になります。中耳や副鼻腔が外と圧平衡をとれなかったら、鼓膜が破れたり、圧平衡を取るためにそれらの空間は血液や粘液等の浸出液で満たされます。再び水面に上昇すると、潜ったときと逆の現象が起こります。すなわち閉じこめられていた空気が膨張して貯まった血液などの浸出液が副鼻腔から鼻腔内にあふれでてきますし、中耳では浸出液がせき止められて耳管から排出出来なかった場合、鼓膜が破れるでしょう。肺は口や鼻を介して外とつながっていますが、喉や口の所で息ごらえをしていたらどうなるでしょう。水深１０ｍの所から水面に上昇したとすると、肺は大凡倍に膨らみますから一杯に息を吸っていた場合は肺が破けてしまいます。漏れた空気は心臓などを圧迫したり、下手をすると血管内に入り脳血栓を起こして即死に近いことになります。宇宙空間に放り出されたときもこれのひどい状態になるのでしょうか？実際に放り出された人を見たことがないので判りません。
それから、気体（空気）は液体（血液など）に溶け込みます。圧力が高くなると更に溶け込みます。次に圧力を下げると溶け込んだ空気が、溶けていられなくなって出てきます。つまり、血液の中に泡が出来ます。このあわが都合の悪いところに詰まると血流障害を起こして、いわゆる潜水病を引き起こします。骨髄内などに泡が生じるとかなり時間が経ってから障害が出ます。脳内にひっかかると割と速い時期に障害が出るようです。宇宙空間ではゼロ気圧ですから血液に溶け込んだ空気が泡となって、コーラの泡のように血管内に発生するのでしょうか？これも見たことがないので判りません。
通常の生活の元で起こることに対する対策としては飛行機などで高いところに上昇したときの耳の違和感は首を違和感のない側に傾けて（延ばす感じで）あごを前に突き出すように動かしたり、つばを飲み込む。逆に下降して外圧が高くなったときも同じようなことをし、それでも良くならなければ加えて鼻をつまんでふんとやってみる。副鼻腔の方は飛行機内の圧変化程度では症状が出ることはないと思いますが、鼻を摘んで息を吸ったり吐いたりして、鼻腔内の圧を変化させてみると良くなるかも知れません。鼻腔と副鼻腔は通常大きく通じているので問題ないですが、風邪をひいていたり、蓄膿症になっていたり、アレルギーの時は粘膜が腫れて閉じていることがあります。この時は違和感等があるかも知れません。頭が重く感じたり痛くなったりします。耳管も同様の理由で閉じ気味になっているときがあります。飛行機に乗ることはともかく、ダイビングは止めた方がいいでしょう。
飛行機に乗られたりするときは飴をなめたり、ガムを噛むことであごを動かしたり、つばを飲み込んだりする動作につながるので試して下さい。幼児には良い対策かも知れません。乳児にはオッパイを飲ませ続ける。ちょっとはずかしいですね。
ダイビングの話ですが、マスクスクイズというのがあります。潜ったとき水中メガネ（マスク）内の圧平衡がとれなくて、空間を縮めて圧平行をとるために顔がマスク内に吸い出されてきます。目が飛び出ていたくなるので、すぐに判るのですが、緊張していると判らないままダイビングを終えて、皮膚の内出血、眼球の内出血（白目が血走る）を起こします。マスクの痕が一週間はきえません。対策は違和感を感じたら鼻から息をマスク内にふんと出してやればいいんです。逆に上昇するときはマスク内の圧が外より高くなりますが、この時は勝手に空気が外に漏れてくれるので問題ないです。
ロシアの原潜の事故はお気の毒です。水深１００ｍですか。素潜りの達人でも水面まで上がることは無理でしょうね。艦内が一気圧に近いとして、外に出れば水深１００ｍの水圧が一気に襲ってきます。肺がぺしゃんこ、鼓膜が破れ、副鼻腔などは鼻や頬の骨ごと押しつぶされ、気絶しておぼれ死ぬんでしょうね。与圧室で一旦圧平衡をとり、上昇のための浮き袋（気球みたいに下が開いてる奴）をつけて、上昇すればどうでしょうか。もしかしたら助かるかも知れません。その時は口を少し開いて気道を開けておく（うーあーとか声を出しながら）と肺の破裂は防げるでしょう。しかし、鼓膜はやられるだろうな（鼓膜に穴を開けて液体で満たしておけばいいかも）。後は運を天に任せて一気に緊急浮上。
あまりお役に立てず、すいません

お礼

ありがとうございました。飛行機でくれる飴はそういう意味もあったんでしょうか？

回答No.5

kawakawa

第二次世界大戦の時、ナチスドイツの手によって多くの人体実験が行われました。その中の一つに減圧を続けた場合に人体はどうなるのかというものがありました。航空機の発達により、どんどん飛行高度が高くなってきたことから、気圧の低い状態で人体を救う方法を見つけるために、逆に減圧し続ければどうなって死んでゆくかを先に調べたわけです。他にも血液を抜き続けたらどれ位で死ぬか、体を冷やし続けたらどうなるか等、多くの人体実験が行われました。倫理的な問題は非常に大きいのですが、戦後、これらのデータは世界の航空機発展に大きく貢献したことも事実です。
では、減圧が進みすぎるとどうなるか？眼球がキチンと入っている、内臓がキチンと体内に入っているというのは、１ｃｍ四方あたり１ｋｇという大気圧が満遍なく押さえてくれているからです。
宇宙空間のように、その力がなくなると、当然目玉も飛び出してきます。また、眼球のサイズも限界まで大きく膨らみます。もちろん肺も風船のように膨らみます。さらに、沸点が下がるために、人間の体温であっても血液や体液は一瞬で沸騰するでしょう。
宇宙空間は太陽などの近くでなければ、絶対零度に近い環境ですので、沸騰した次の瞬間には、気化熱と周囲の低温のために完全な氷と化してしまうでしょうね。
次に深海での状態ですが。海面の気圧は１気圧、そこから、１３ｍにつき１気圧ずつが加算されます。ですから、深度１００ｍ程度では１０気圧にも満たない圧力しかかかりません。ただし、水は圧力・衝撃を非常に効率よく伝えますので、潜水艦事故で浸水した部分にいて、さらに近くで爆発が起きたとすれば、おそらくは内臓破裂していたのではないかと考えられます。そのときヘルメットをかぶっていれば、脳も破壊されていたでしょうね。
からだが押しつぶされる圧力は‥
潜水艦の耐深性は格段に上昇してきていますが、現在のところ、せいぜい５００ｍ程度が一般的な限界深度でしょう。これを過ぎ、８００ｍ付近まで来たとき、通常の潜水艦では外殻破壊が起こります。そして圧力に耐え切れなくなった船体が縮みます。そうすると船内圧力が高くなり、次第に高温になってきます。さらに船体が縮むと‥人体は圧力と高温に耐えられなくなりすでに死亡していますが‥爆発して、おしまいです。
深海探査船などは強度設計を徹底的にしており、深度２０００ｍという途方もない圧力の世界でも平気で活動しますネ。その調査で発見される多くの生き物達は、恐ろしい圧力と年中を通しての漆黒の闇の中で生きているのですネ。ご質問とは関係ないですが、ふと、そんなことを考えてしまいました。
kawakawaでした。

お礼

ありがとうございました。１３ｍにつき１気圧ずつが加算される・・勉強になりました。ところでナチスの話には考えさせられます。私の興味も立場が変われば非人道的な行為に発展するかもしれません。ＯＫＷＥＢで納得しておきたいものです。

回答No.4

mizushi

mizushiと申します。
宇宙空間は真空ですから放り出されたら当然窒息します。
しかしその前に考えられることがいくつかあります。まずは真空では水分が急激に蒸発します。高山など気圧の低いところは沸点が低いのでご理解いただけると思いますが・・・。そこに人間が放り出されるとたちまち体内の水分が沸騰して身体中がぶくぶくと膨れるような現象が起き、目玉が飛び出すようになっても不思議ではありません。
それともうひとつ可能性があるのは水分蒸発によって急激に温度が冷やされると言うことです。水分が蒸発するとき1ｇあたり540カロリーの熱が奪われます。これは10ｇの水を54度下げる熱量になります。すると身体中から蒸発した水分がたちまち身体中を凍らせてしまうことになります。
沸騰か氷結か難しいところですがそれぞれの力関係によるところですが、なにぶん実験した人がいないもので今のところ不明のようです。
気圧が低いと言うことは文字通り空気が薄いので呼吸は困難になるはずです。
宇宙服などは気圧を地球上と同じくらいに保たれるようにコンプレッサーか何かの気圧をコントロールするものがついていると聞いたことがあります。宇宙空間、深海では無重力状態になるので大きな荷物を背負っても苦にならないはずです。

お礼

ありがとうございました。体内の水分が沸騰して身体中がぶくぶくと膨れるような現象が起こる・・とは、ぞっとしますね。ところで､深海でも重力はあるので無重力になるというのは､よくわかりません。でも風呂でも海でも体は軽くなりますね。

回答No.3

YUZURU

海洋関係の学校の卒業者です。潜水服を着ている場合、２種類あります、スキューバーダイビングの時着るようなウェットスーツにアクアラングを装着する場合と、まるでモビルスーツのようなロボット型のスーツを装着する場合です。ロボット型の場合、４００Ｍほどの潜水能力があり、中の気圧も保たれていますので、急激に浮上しても問題ありませんが、アクアラングの場合、潜水能力は、１００Ｍが限界で、圧力はそのままかかっていますので、浮上する際には、減圧用のユニットに入ってゆっくりと上がってきます、急激に上がりますと、血液中の酸素などの気体成分が、膨れ上がり血管をふさいでしまいます。もっと極端に気圧が変われば、深海の魚を釣り上げた時のように、目玉が飛び出してしまうかもしれませんが、１００Ｍ程度でしたら、そんなことにはならないように思います。クルスクは、可哀想なことをしましたが、多分、体はつぶれていないと思います、前方の対艦ミサイルが命中した（と私は思ってます）ところにいた人は、爆発による衝撃でひどい状況でしょうが、生き残っていた人たちは、徐々に浸水して水死したでしょうから、多分、体はつぶれていないとおもいます。

お礼

ありがとうございました。ロボット型で４００ｍも潜れるとはおどろきです！どんな目的でそれは使われるんでしょうか？やっぱり軍事用ですかね？それとも難破船のお宝をとりに行くのかな？

回答No.2

otsuge

われわれが生きているのは１気圧の環境。これが宇宙空間になっても０気圧でそれより低い気圧はありません。
今度は海に潜った場合。１０ｍで１気圧ずつ増えてゆきます。
１００ｍだと合計１１気圧ですね。
ところが、人体というのは案外圧力の増加には強いのです。一気に数十気圧とかかけられると、体内の空気が入っている組織や器官が損傷するかもしれません。
でも、ゆっくり沈んでゆくような場合は耐えられます。むしろ問題は減圧するとき、つまり浮き上がるときに起こります。体内に取り入れてしまったガス（普通の空気なら窒素と酸素）が発泡するからです。
「じゃあ、宇宙船が一気に減圧した場合どうなるか。」耳は痛いでしょうが、たぶん減圧だけでは致命的な傷害は起きないと思います。「このとき空気ボンベだけがあったら呼吸ができるか？」　人体の胸郭とか横隔膜には、ある程度弾力というか張力がありますから、何分の一気圧下の空気は取り込むことができるでしょう。ただの空気でなくて純酸素ならさらに呼吸は楽になるでしょう。しっかりしたコルセットのようなもので胸や腹を締め付ければ、もっと良いし、手足などを編み上げのブーツみたいに締め付けてやればなお良いでしょう。これを可能な限り徹底的にやったのが宇宙服です。
「目玉が飛び出すかどうか？」　おそらく吊り上げられた深海魚の目玉が飛び出すのでそんな風に思われるのでしょうね。深海魚は、何十気圧の環境から１気圧の世界に強引に引き出されたからそうなってしまうのです。１気圧の減圧くらいでは、たぶん大丈夫です。
「潜水艦の水兵がどうなったか？」　たぶんぺちゃんこにはなっていません。浸水の勢いによっては胸郭くらいは押しつぶされているかもしれませんけど。ただの水死体と同じです。
なお、潜水艦からの脱出生存例はせいぜい３０ｍじゃないかと思います。このときは、肺を守るため浮き上がりながら息を吐き出すように、徹底的に訓練されます。
こんなところでいかがでしょうか？

お礼

ありがとうございました。高圧より減圧のほうが､人体には悪いというのは､意外でした。