aberro

Поскольку ОЧЕНЬ много людей тут в комментариях не знают, чем именно опасен углекислый газ (но с радостью расчехляют минусаторы), попробую в отдельном посте объяснить всю биохимию и физику дыхания.

Очень многие знают про гемоглобин, что это такая молекула (многие даже знают, что это не просто молекула, а белок), которая переносит кислород. Но как правило на этом знания и обрываются. Я же постараюсь объяснить как именно он это делает.

В этом белке есть четыре т.н. "гема" - химических соединения, обжимающих атом железа с четырёх сторон. Но у атома железа обычно есть ещё две стороны. Одна из них тоже прикрыта белком, а другая открыта для внешней среды, и вот туда-то и крепятся молекулы кислорода, углекислого газа, угарного газа, метана или других простых молекул. Вот так схематически выглядит гем с присоединённой к нему молекулой угарного газа (с молекулой кислорода он будет выглядеть так же, только вместо красного и серого шарика вверху, там будет два красных шарика):

В обычных условиях, кислород, углекислый и угарный газы и метан не особенно-то химически активны, но структура гемоглобина и гема прекрасно катализируют временное присоединение этих молекул. В клетках крови, эритроцитах, происходит постоянный процесс присоединения и отсоединения кислорода или углекислого газа, эти молекулы не очень-то хотят оставаться с гемами надолго, но если это, например, артериальная кровь, то в ней самой, в её жидкости, растворено много кислорода, и когда какая-нибудь молекула кислорода отсоединится, другая тут же займёт её место, поскольку жидкость может растворить только ограниченное количество газа и газ стремится либо с чем-нибудь связаться, либо образовать пузырь (но, к счастью, для образования пузырей нужна концентрация повыше). В капиллярах же ткани потребляют кислород из плазмы крови, поэтому там его концентрация существенно ниже. И поэтому кислород в гемоглобине, высвобождаясь из гемов, уже с большей вероятностью растворится в плазме, а не свяжется обратно с гемом. То же самое происходит и с углекислым газом - когда гемоглобин протекает через капилляры, многие из его гемов свободны и углекислый газ может присоединиться к ним, поскольку в тканях его концетрация относительно высока. А когда кровь попадает обратно в лёгкие, где концентрация углекислого газа низкая, он вырывается из гемоглобина в плазму и через неё и через клеточные стенки диффундирует в воздух в альвеолах.

Итак, что же приводит к смерти, если дышать парами углекислого газа? Возможно, кому-то это покажется странным, но основная причина смерти не столько в недостатке кислорода в воздухе, но в избытке углекислого газа. Чтобы диффузия происходила, нужна разница в концентрации вещества. Если в воздухе слишком много углекислого газа, его диффузия в альвеолах останавливается или даже идёт в обратную сторону - из воздуха в плазму. Из-за чего венозная кровь не может высвободиться от углекислого газа, он остаётся связанным с гемами гемоглобина. А значит гемы не могут и присоединить кислород - банально некуда. К тому же, углекислый газ намного лучше растворим в воде, чем кислород. Поэтому, даже если дышать смесью из 80% кислорода и 20% углекислого газа, эта смесь будет смертельной - хотя плазма крови в лёгких будет насыщена и тем, и другим газом, но из-за того, что гемоглобин не может высвободить углекислый газ, он перестаёт транспортировать кислород, его переносит только плазма. Но она просто не может перенести достаточно для всего организма кислорода, поскольку гемоглобин во много много раз плотнее упаковывает молекулы кислорода.

А теперь что касается угарного газа - как я выше говорил, кислород и углекислый газ не очень прочно связываются с гемами и периодически отваливаются, хотя пока не попадут в капилляры, тут же привязываются обратно. С угарным газом история другая - он очень охотно связывается с железом и отсоединяться от него не хочет. Поэтому даже если вынести отравившегося угарным газом человека на свежий воздух, угарный газ не выходит из крови, гемоглобин не может связаться с кислородом и человек страдает от гипоксии. Только очень постепенно угарный газ переходит в плазму и выходит в воздух лёгких.

P.S. подобный пост уже был, но в свете недавних событий будет не лишним "повторить материал".

С учётом релятивистских эффектов, если я нигде не ошибся (что вполне возможно), и исходя из вот этого уравнения: https://www.wolframalpha.com/input/?i=relativistic%20kinetic...

используя вычисления с высокой точностью (с несколькими сотнями знаков после запятой: https://www.mathsisfun.com/calculator-precision.html) я вычислил, что для того, чтобы кинетическая энергия 6-граммового снаряда была равна кинетической энергии Земли (2.649×10^33 Джоулей), он должен двигаться со скоростью:

99.99999999999999999999999999999999999% от скорости света.

Самая высокоэнергетичная частица (https://ru.wikipedia.org/wiki/Частица_Oh-My-God) (единственная!), хоть сколько-нибудь достоверно зарегистрированная, двигалась со скоростью:

99.99999999999999999999951% скорости света.

Проще говоря её энергия была на ДОФИГА порядков меньше, чем у любой частицы этого снаряда, а их в 6 граммах материи десятки, сотни или тысячи секстиллионов, в зависимости от состава снаряда.

Если снаряд состоит из свинца, то в нём будет 1.744×10^22 атомов свинца. Кинетическая энергия каждого атома при этом будет составлять 1.51×10^11 Джоулей, что равно энергии 36 тонн в тротиловом эквиваленте. Каждая частица - как взрыв нескольких десятков тонн тротила. Эта энергия превосходит даже планковскую энергию, на таких энергиях современная квантовая физика уже пасует и не может предсказать поведение частиц. Однако, это не невозможная энергия, поскольку ядро свинца состоит из 204-208 нуклонов, каждый из которых состоит из трёх кварков и бесчисленного множества глюонов, так что энергия каждой элементарной частицы намного меньше планковской энергии.

А вот за углы рассеяния и вероятность этих частиц прошить Землю насквозь не особенно изменив траектории движения я уже не возьмусь, я попытался, пробежался, но от того объёма вычислений немного фалломорфировал. Но если всё-таки частицы рассеиваются достаточно быстро, чтобы по большей части быть поглощёнными веществом Земли, то результат будет выглядеть примерно вот так: