高山症為什麼
只是爬高就會發作?
爬上高山時,有時會頭痛、想吐。這就是高山症。明明在呼吸,卻彷彿身處讓人喘不過氣的隧道裡。據信,這種不適的真正原因不在空氣的「量」,而在空氣的「濃度」。
某位登山者趁著假日,準備登上高山。搭巴士或開車一口氣抵達標高較高的登山口,然後精神飽滿地出發。天氣晴朗,體能狀態應該也萬無一失。
然而,一過標高3000公尺,頭開始莫名地沉重,走沒幾步就喘不過氣。休息也無法恢復,最後甚至開始感到噁心想吐。
這就是高山症。據信與體力好壞的關係並不大。
高山症發作的原因,只有2個
空氣本身的成分不會改變,但氣壓下降會使能吸入的氧氣量減少。這是無法避免的物理現象。
身體可以逐漸適應稀薄氧氣的環境,但這種「適應」需要以天為單位的時間。爬得越急,身體越跟不上。
接下來,我們依序來看看。
原因1:空氣就像「被稀釋的果汁」
空氣中氧氣所佔的比例,無論在地面或山頂,大約都是21%,不會改變。改變的是氣壓,也就是「空氣本身的濃度」。
這就像把同樣濃度的果汁,不斷用水稀釋一樣。就算果汁中糖分的「比例」固定不變,只要用水稀釋得越多,每杯裡含有的糖量就會越少。標高升高,就相當於把空氣這杯果汁不斷用水稀釋。每一次呼吸吸入肺裡的氧氣量,本身就會隨著標高而減少。
「高山症只是聖母峰等級的高山才會有的事」——這是常見的誤解,但據信許多人大約從標高2500〜3000公尺前後就開始出現症狀。日本的富士山(3776公尺)正好落在這個範圍內。由於可以搭巴士一口氣抵達五合目,也有人指出這反而容易讓人省略讓身體適應的時間就開始攀登。
原因2:身體適應需要時間
身體具備逐漸適應稀薄氧氣環境的能力。它會加快呼吸,增加運送氧氣的紅血球,試圖在稀薄的空氣中確保氧氣供應。這稱為「高地適應」。
問題在於,這種適應無法在幾個小時或一天內完成。如果爬升標高的速度超過身體適應的速度,身體就會跟不上,持續處於缺氧狀態,並以頭痛、噁心等症狀表現出來。「年輕又健康所以沒問題」這種想法之所以行不通,是因為這不是體力問題,而是適應所需時間的問題。
高山症的症狀一開始是頭痛、噁心、倦怠感,很難與感冒或疲勞區分。此時不勉強前進、好好休息,或不再繼續爬升,被認為十分重要。若出現站不穩、暈眩到無法站立、噁心持續不止的嘔吐等症狀,就是惡化的徵兆。
那麼,該怎麼做才好?
- 爬升標高時,要慢慢爬尤其在2500公尺以上,建議控制每天爬升的標高差,目的是給身體留出適應的時間。
- 出現症狀就不要再繼續往上爬感到頭痛或噁心時,就地停留休息。「難得來一趟」而硬撐著繼續爬升,是最危險的做法。
- 惡化就毫不猶豫地下山降低標高被認為是最確實有效的處置方式。標高一降低,大多數情況下症狀都會減輕。
步伐不穩無法行走、意識模糊、靜止不動也會喘不過氣,這些症狀可能已經進展到攸關性命的嚴重狀態。請不要再繼續往上爬,並盡快移動到標高較低的地方。
「就快到山頂了」「不想給大家添麻煩」——這類理由而猶豫是否下山,據信正是導致傷害擴大的原因之一。不要延誤下山的判斷,是最重要的一件事。
雖然也有藥物可用於預防・治療,但能否使用會因體質與宿疾而異,因此建議事先諮詢醫師。請避免自行判斷使用。
總結
高山症之所以只靠爬升標高就會發作,是因為①氣壓下降使空氣本身的濃度變稀薄這個物理性原因,與②身體要適應稀薄氧氣需要時間這個生理性原因同時發揮作用。爬得越急,這兩者之間的落差就越大。
不是氧氣不夠。
而是在身體適應之前,就把標高升得太高了。
同樣的氣壓變化,其實也發生在飛機或山路上的耳朵不適。歡迎一併閱讀「飛機在降落前,耳朵為什麼會痛?」。
- 把密封的洋芋片等零食袋,原封不動地帶到山上或高樓的展望台
- 觀察隨著標高升高,袋子漸漸變得鼓脹的樣子
即使袋子裡的空氣沒有改變,隨著周圍氣壓下降,袋內的壓力相對變高,看起來就會鼓脹起來。這能讓你以貼近生活的方式,親身感受本文說明的「氣壓隨標高下降」這個現象。
想了解更多的人 ― 術語・公式・與教科書的連結從國中理科到大學專業科目,明確標示是哪個程度的內容
- 國中國中理科所教的範圍
- 高中高中「物理基礎」「地球科學基礎」所教的範圍
- 高中+高中數學III・理科進階・專欄性質的內容
- 大學高中未教、屬於大學專業科目(生理學・登山醫學)的內容
- 研究連大學都不視為「定論」教授,是研究者目前仍在探究中的話題
國中術語:與高山症相關的詞彙
- 氣壓:由空氣重量所產生的壓力。標高越高,上方空氣的量越少,因此氣壓下降。
- 氧分壓:整體氣壓中,由氧氣所佔的那部分壓力。可作為身體實際能吸收多少氧氣的參考指標。
- 高地適應:身體逐漸適應稀薄氧氣環境的過程。
高中用公式確認:標高升高,氣壓會下降多少
據信氣壓隨高度的變化,可以用下面這樣的近似公式來估算。
氣壓 ≒ 地面氣壓 × exp(−標高 ÷ 8000)
| 氣壓 | 該標高的氣壓概略值[hPa] |
| 地面氣壓 | 標高0公尺處的氣壓概略值,約1013 hPa |
| 標高 | 距離地面的高度[m] |
| exp( )、8000 | 表示自然對數的底(e)之次方的符號,以及氣壓大約降為e分之1時的高度概略值[m] |
標高越高,exp 中的數值就越趨向負的更大,氣壓的數值也就越小。
| 富士山山頂(3776m)的倍率 | 約 0.62 |
| 標高5000m的倍率 | 約 0.535 |
| 聖母峰山頂(8848m)的倍率 | 約 0.331 |
※ 8000公尺這個數值只是近似計算的參考值,實際氣壓也會因氣溫與天氣而變動。
| 富士山山頂的氣壓 | 1013 × 0.62 ≒ 628 hPa |
| 標高5000m的氣壓 | 1013 × 0.535 ≒ 542 hPa |
| 聖母峰山頂的氣壓 | 1013 × 0.331 ≒ 335 hPa |
| 富士山山頂的氣壓是地面的百分之幾 | (628 ÷ 1013) × 100 ≒ 62% |
| 聖母峰山頂的氣壓是地面的百分之幾 | (335 ÷ 1013) × 100 ≒ 33% |
在富士山山頂,吸入的空氣濃度大約是地面的62%。在聖母峰山頂,則大約只有地面的三分之一。聖母峰等高峰之所以必須攜帶氧氣瓶,原因就在於這個數字。
高中+為什麼「慢慢爬」會有效
身體處於氧氣稀薄的環境時,首先會透過增加呼吸次數來應對。經過數天,身體會增加運送氧氣的紅血球數量、改變血液性質,逐漸讓身體適應即使氧氣稀薄也能活動。這一連串的變化,據信需要數天到一兩週左右的時間。如果爬升標高的速度快於這種適應的速度,身體的應對就會跟不上,持續處於缺氧狀態。「慢慢爬」之所以有效,是因為它給了身體足夠的時間去適應。
大學身體如何應對缺氧
氧分壓下降時,首先會刺激呼吸中樞,引發呼吸次數與換氣量增加的「低氧通氣反應」。過度換氣會暫時使血液偏向鹼性,因此腎臟也會同時進行調節加以修正。此外,以數天為單位來看,腎臟分泌的激素會被促進,進而增加運送氧氣的紅血球生成量。若病情惡化,可能會進展為肺部或腦部積水的狀態,這是大學生理學・登山醫學所處理的更專業的內容。
研究目前尚未明朗的部分
- 要事先準確預測誰容易罹患高山症,據信目前仍有困難。 一般認為與年齡、體力關係不大,但個體差異為何如此顯著,包含遺傳因素在內,研究仍在持續進行。
- 預防藥物的效果與最佳使用方式,目前仍在研究之中。 由於能使用的藥物會因體質與宿疾而異,目標是建立更安全、更有效的預防方法。
- 短期高地訓練究竟能在多大程度上促進實際的適應,研究者之間的見解也存在分歧。 在運動科學領域,也持續進行著精密測量高地訓練效果的研究。
與教科書的連結(依程度分類)
| 程度 | 科目・單元 | 對應本文何處 |
|---|---|---|
| 國中 | 理科・氣壓、空氣的性質 | 標高與氣壓・氧氣關係的基礎 |
| 高中 | 地球科學基礎・大氣結構 | 氣壓隨高度下降的現象 |
| 高中+ | 數學III・指數函數 | 公式確認①〜④的整體計算 |
| 大學 | 生理學・登山醫學 | 低氧通氣反應、紅血球生成量增加 |
| 研究 | 登山醫學・運動科學(研究中) | 個體差異的預測、預防藥物研究、高地訓練的效果 |
| ― | 防災・戶外安全教育 | 慢慢爬、出現症狀就不再往上爬、下山的判斷 |
- 登山醫學相關學會・專業團體所提供,關於高山症症狀・預防・處置的解說資料。
- 地球科學・氣象學教科書中,關於氣壓隨高度分布的一般性描述(包含國際標準大氣的近似值)。
- 生理學教科書中,關於缺氧環境下換氣反應・紅血球生成的一般性描述。
- 登山相關團體・地方政府針對富士山高山症所發布的注意事項資料。
※ 氣壓・標高等數值,為了解原理而採概略計算。實際數值會因氣溫・天氣・地區差異而變動。
※本文為大眾取向的科學解說。有關身體狀況或健康的判斷,以及實際登山的安全判斷,請遵從醫師等專業人士的指示或登山相關團體提供的資訊。文中所列數值,為了解原理而採概略計算。