Температура тела человека не находится в прямой зависимости от изменения окружающей температурной среды. Наш организм обладает совершенными герморегуляторными механизмами, которые поддерживают равновесие между образованием тепла внутри него и теплоотдачей во внешнюю среду. Оно поддерживается на таком уровне, при котором температура внутренних органов тела остается постоянной. Если человек в состоянии покоя при определенных условиях, например при приеме различных оздоровительных воздушных или водных процедур, отдает тепла больше, чем его образуется в организме, то в течение какого-то времени наступает охлаждение крови, притекающей к коже. Тепловые датчики (рецепторы), заложенные в коже, сразу же подадут сигнал об изменении теплового равновесия в определенную область мозга (гипоталамус), который регулирует температуру тела. Там расположен центр теплорегуляции. Из гипоталамуса „дается сигнал” к повышению теплопродукции в организме. В зависимости от силы действия холода или тепла включаются различные органы и системы, связанные с термо- и теплорегуляцией. При слабом температурном воздействии организму человека достаточно физической теплорегуляции, т. е. сужения сосудов, незначительного повышения температуры внутренних органов. При сильном и продолжительном воздействии холода включаются отделы, которые управляют повышенной выработкой тепла в тканях. С этим связано, например, появление мышечной дрожи – быстрого некоординированного и самопроизвольного дрожательного движения групп мышц. Благодаря мышечной дрожи в организме образуется в 2–3 раза больше тепла, чем при теплообмене в мышцах, находящихся в состоянии покоя.
В комфортных микроклиматических условиях помещений в человеке вырабатывается достаточно тепла для того, чтобы постоянно поддерживать тепловое равновесие между внутренней средой организма и внешними условиями. Но в некоторых случаях, например при закаливании холодом на открытом воздухе или в воде, когда теплоотдача с поверхности кожи идет более интенсивно, чем внутреннее теплообразование, наступает отрицательный теплобаланс, т. е. в организме образуется дефицит тепла. В это время снижается температура кожи. Если этот дефицит нарастает, снижается и температура внутренних органов человека. Появляются ощущения, которые он субъективно оценивает как „прохладно”, „холодно” или „очень холодно”.
Чтобы защитить себя от переохлаждения, человек либо усиливает двигательную активность, либо создает условия, уменьшающие величину отдачи тепла в окружающую среду.
Человек как живая биологическая система характеризуется незамкнутым циклом теплообмена, т. е. относится к так называемой открытой термодинамической системе, которая постоянно, пока существует, продуцирует тепло. Часть тепла поступает в виде излучения в окружающую внешнюю среду, другая часть используется для поддержания на определенном уровне температуры внутренних органов. Постоянство температуры внутренней среды поддерживается довольно совершенными процессами химической и физической теплорегуляции. Изменение теплорегуляции, например при некоторых заболеваниях, связанных с развитием воспаления, вызывает повышение температуры тела, порой до таких высоких ее значений, которые несовместимы с жизнедеятельностью органов и системю.
Температура различных участков кожных покровов и органов тела человека не везде одинакова. Основная температура, т. е. температура внутренних органов, удивительно постоянна и составляет около 37 °C. В направлении от внутренних органов к поверхности тела (коже) отмечается снижение температуры. Например, нормальная температура верхних конечностей находится в пределах 30–32 °C На нижних конечностях, особенно стопах, она еще ниже и составляет только 26–28 °C.
Если по тем или иным причинам отдача тепла организмом во внешнюю окружающую среду замедляется и отстает от его теплопродукции, например во время прогрева в бане, то начинает нагреваться до температуры внутренних органов „оболочка” тела (конечности, кожа, мышцы и пр.).
Повышение температуры тела человека на 1 °C вызывает увеличение интенсивности основного обмена на 7 %. Наоборот, если теплообразование в организме отстает от теплоотдачи в окружающую среду, например при переохлаждении во время воздушных или водных процедур, происходит сначала снижение температуры кожи, а спустя некоторое время наступает снижение температуры внутренних органов. Механизм терморегуляции у человека регулирует не теплообразование, а теплоотдачу. Благодаря этой способности организм быстро реагирует и успевает приспособиться к внезапным глубоким перепадам температуры окружающей среды.
Тепло организм теряет через кожу и легкие. Казалось бы, температура дыхательных органов, куда поступает из окружающей воздушной среды более холодный воздух, должна быть на несколько градусов ниже, чем других внутренних органов. Однако этого не происходит. Постоянство температуры легочной ткани объясняется существованием особой жиросжигающей ее функции. Благодаря этому температура легочной ткани поддерживается, несмотря на огромные температурные колебания вдыхаемого воздуха (от 90 °C до −70 °C), на постоянном уровне, который необходим для насыщения кислородом притекающей к альвеолам венозной, обедненной кислородом крови.
Обычно человек вдыхает воздух более холодный, чем легочная ткань, недостаточно насыщенный водяными нарами (меньше 100 %). В легких холодный воздух нагревается до температуры их тканей и насыщается влагой за счет испарения некоторого количества воды. Чем холоднее воздух, тем интенсивнее идет процесс нагревания за счет сгорания энергетически богатых продуктов обмена – липидов. Эти процессы приводят к повышению теплоотдачи всего тела. Таким образом, легкие активно участвуют в термо- и теплорегуляции организма человека.
Легочная ткань представляет собой огромной величины поверхность тончайшей живой пленки площадью около 90 м2, которая выполняет большую и очень важную работу. С одной стороны она участвует в обеспечении организма кислородом и выведении из него продукта сгорания – углекислого газа, а с другой – эффективно поддерживает его температурный режим.
Легочная ткань обладает еще одной важной способностью – она выполняет жирозадерживающую и жирорасщепляющую функции. За последнее время установлено, что обмен жиров усиливается при вдыхании холодного воздуха. Происходит мобилизация жиров из жировых запасов и их более усиленное использование в качестве энергетического продукта. Например, в зимние месяцы наблюдается тенденция к снижению концентрации липидов, в частности холестерина, в крови лиц, длительно пребывающих на открытом морозном воздухе. В условиях высокой температуры внешней среды обмен жиров снижается.
При усилении процессов внутрилегочного окисления дополнительно расходуются продукты жирового обмена. Активное вещество в организме – адреналин – оказывает действие как на мобилизацию липидов из жировых депо, так и на расход в местах их наибольшего окисления – легких.
Таким образом, закаливание путем вдыхания холодного воздуха является не пассивным, а активнейшим его видом. Оно изменяет глубинные механизмы, связанные с процессами окисления не только в легких, но и в других важных органах – печени, надпочечниках.
По сути дела различные виды закаливания зимой являются естественной кислородной терапией для больных, страдающих атеросклеротическими изменениями в сосудах. Холод как бы „вымывает” из них холестерин и способствует сжиганию его и других липидов в легких.
Кожа выполняет защитно-связующие функции между внешней окружающей человека природно-климатической средой и внутренней средой организма. Благодаря коже – своеобразному рецепторному полю, в котором заложены многочисленные датчики (рецепторы-анализаторы), обеспечивается температурная и другая связь с внешней средой. Климатические факторы, рефлекторно действуя на тактильные, механические, термические и другие рецепторы, заложенные в толще кожи, как бы „входят” через нее в организм, изменяя поверхностные рефлексы не только в близлежащих ее отделах, но и отраженно влияя на глубинные рефлекторные механизмы, заложенные в сердце, легких, печени, селезенке и эндокринной системе.
При охлаждающем действии на организм внешней воздушной среды активизируются процессы сгорания и, следовательно, теплообразования, особенно в легких, мышцах и печени.
Отдача тепла с кожной поверхности обнаженного тела человека в окружающую холодную среду складывается из нескольких видов теплопотери: проведения, конвекции, излучения, испарения.
Интенсивность потери тепла с поверхности кожи человека путем излучения зависит от температуры окружающей среды. Одежда может снизить интенсивность теплопотери излучением почти вдвое.
Отдача тепла проведением при соприкосновении поверхности кожи с воздухом небольшая, вследствие его низкой теплопроводности, тогда как при соприкосновении кожи с водой, температура которой 20 °C, наступает такое же охлаждение, как при действии воздуха нулевой температуры. Это объясняется тем, что теплопроводность воды больше теплопроводности воздуха более, чем в 27 раз. Осуществляя различные виды закаливания в сочетании с водными процедурами, особенно на открытом воздухе, необходимо учитывать, что действие воздуха на влажную кожу, например после купания, значительно сильнее, чем на сухую.
При некоторых видах закаливания (прием прохладных или холодных воздушных ванн), когда воздух действует активно не только на дыхательный аппарат, но и на кожу, теплоотдача интенсивно осуществляется путем излучения, проведения и конвекции. Теплоотдача же путем испарения идет в это время преимущественно только через легкие. Это объясняется тем, что вдыхаемый воздух в дыхательных путях и легких подогревается за счет интенсивного сгорания там высокоэнергетических продуктов и насыщается водяными парами. Интенсивность любого испарения с кожи человека зависит не только от метеорологических условий в данный момент, но и от температуры кожи, которая может быть неодинаковой в разных частях тела.
Следует отметить, что испарение с поверхности кожи идет даже в тех случаях, когда окружающий воздух достаточно насыщен водяными парами. Это происходит оттого, что кожа в обычных условиях теплее наружного воздуха, значит, и меньше насыщена влагой. При высокой температуре окружающего воздуха и относительно высокой температуре кожи испарение, а следовательно, и охлаждение, идет более интенсивно. Эта особенность предохраняет человека от перегревания.
Потоотделение является одним из факторов приспособления к окружающей среде, предохраняющим организм от большой потери воды. Однако чрезмерно интенсивное потоотделение иногда может привести к тепловому истощению.
Температура внешней среды, воздействуя на рецепторный аппарат кожи, вызывает у человека определенные ощущения („холодно”, „прохладно”, „тепло”). Однако они достаточно субъективны и полностью не отражают состояния окружающей внешней среды. Например, воздух температуры 25 °C, насыщенный влагой, дает такое же тепловое ощущение, как воздух с относительной влажностью 20 %, температура которого 33 °C. В помещении, где воздух прогрет до температуры 40 °C, а стены только до 13 °C, человек ощущает холод. Если же температура воздуха – 3 °C, а стен 28 °C, наоборот, человек не чувствует неприятного охлаждающего действия воздуха.
Для выражения комплексного влияния метеорологических факторов на теплоощущение человека ученые предложили показатели „кожная температура” и „ощущаемая температура”. Выведены формулы для их определения, которые учитывают температуру воздуха, скорость ветра и рассеянную солнечную радиацию.
Американские ученые для выражения характера теплового ощущения предложили понятие „эквивалентно-эффективная температура” (ЭЭТ), которое учитывает комплекс показателей – температуру, влажность воздуха и скорость ветра.
Действие холода на организм человека в настоящее время принято количественно определять степенью охлаждения. Степень охлаждения выражается скоростью охлаждения тела человека (температура 36,5 °C) или количеством тепла, которое необходимо для того, чтобы поддержать его температуру на постоянном уровне.
Понятие степени охлаждения важно потому, что на этой величине строится точная дозировка некоторых видов закаливания (воздушные ванны, купания в открытых водоемах и др.).
Оказалось, в зависимости от особенностей организма характер и диапазон температурной чувствительности у разных людей неодинаков. При проведении различных видов закаливающих процедур могут встречаться различные типы ответных физиологических реакций. Знание их особенностей дает возможность как самому закаливающемуся, так и врачу, тренеру оценить характер действия и переносимость той или иной закаливающей процедуры.
Определение чувствительности к действию климата здорового и в особенности ослабленного человека имеет огромное практическое значение при использовании климатических факторов для профилактики болезней, занятий физической культурой. Различают два основных типа чувствительности к холодовым воздействиям.
Первый тип – лица, чувствительные к холоду. У них наблюдаются более низкая средняя температура пальцев, конечностей; замедленное восстановление общей температуры тела при отогревании; значительное колебание температурной кривой в течение суток и т. д.
Второй тип – лица, менее чувствительные к холоду. Люди, принадлежащие к этому типу, характеризуются более высокой средней кожной температурой, слабой степенью общего охлаждения, быстрым процессом отогревания.
Систематическое, направленное использование воздушной среды в профилактических и оздоровительных целях изменяет не только физиологические механизмы термо- и теплорегуляции через легкие и кожу, но и обмен веществ. Достаточно тренированный человек имеет более совершенные приспособительные реакции, быстро реагирует на неблагоприятные изменения погоды, безболезненно переносит даже критически низкие температуры, которые могут привести к резкому и глубокому охлаждению. Причем наибольшую степень закаленности организм приобретает тогда, когда он целенаправленно тренирован к резким перепадам температуры окружающей среды или в силу обстоятельств, условий жизни, труда приобрел эту способность.
Широкое использование основных оздоровительных природных факторов укрепляет здоровье человека, повышает его работоспособность, вырабатывает невосприимчивость к различным, в том числе простудным заболеваниям. Ученые разработали комплексные программы (режимы закаливания), которые рекомендуют, как следует проводить закаливание с помощью воздушной, водной среды, солнечной радиации или облучения от искусственных источников ультрафиолетового излучения.
В настоящее время люди большую часть своего времени, особенно городские жители, проводят в помещениях с искусственно поддерживаемым микроклиматом. В таких условиях они находятся и на работе, и дома, и даже во время отдыха. Это резко снижает у них совершенство различных сосудистых и температурных приспособительных реакций, в результате чего нарушается взаимосвязь между внешней и внутренней средой организма. За такое несоответствие людям приходится расплачиваться ценой подверженности „простудным” заболеваниям, обострениями хронических процессов и т. д. Кроме того, известно, что лица, хорошо адаптированные к холоду, закаленные, меньше болеют гриппом. А если и заболевают, то болезнь у них протекает в более легкой форме.