Фрэнсис Эшкрофт - На грани возможного: Наука выживания
Физиологически женщины лучше подходят на роль ныряльщиц – они дольше могут задерживать дыхание, меньше мерзнут в воде, однако маловероятно, что только по этим причинам все ама исключительно женского пола.
Даже просто окунув лицо в воду, мы тем самым вызываем физиологическую реакцию организма – сердцебиение замедляется. Этот феномен известен как рефлекс ныряльщика, и хотя у человека не слишком развит, для морских млекопитающих, например тюленей, крайне важен, как мы увидим ниже. Вы можете убедиться в существовании этого рефлекса сами, погрузив лицо в тазик с холодной водой и попросив кого-нибудь из друзей подсчитать при этом ваш пульс и сравнить с обычным. Однако эксперимент этот работает не всегда, поскольку нервозность (или волнение) вызывают выброс адреналина, учащающего сердцебиение.
Когда мы выныриваем, тело лишается водной поддержки, и кровь снова перераспределяется от грудной клетки к ногам. Это необходимо учитывать. История знает немало случаев, когда у утопающих, спасенных с помощью вертолета, развивался коллапс после подъема из воды: на плаву человек держится вполне активно, а после подъема в вертолет у него вдруг случается остановка сердца. Физиология пришла на помощь и здесь, доказав, что при погружении в воду происходит отток крови от ног и они охлаждаются сильнее, чем верхняя часть тела. Еще недавно людей из воды спасали в вертикальном положении, продевая спасательный пояс под мышки. В результате при выдергивании из воды кровь моментально приливала к ногам, где она тут же охлаждалась и, возвращаясь к сердцу, вызывала его остановку. Избежать этого помогает подъем в горизонтальном положении, с помощью второго пояса, которым обхватываются ноги. В этом случае перераспределения крови не происходит. Важно также подержать человека в положении лежа, пока конечности не прогреются равномерно. После того как Британская служба спасения на водах приняла этот метод на вооружение, количество случаев остановки сердца после спасения из воды резко сократилось.
Разрывы органов
Человеческий организм состоит в основном из воды, которая не способна к сжатию. Поэтому давление в нашем теле равно давлению окружающей среды, и человек не сплющивается в лепешку на глубине. Совершенно иначе обстоит дело с газами, находящимися в полостях организма (в легких, ушах, различных пазухах), – под большим давлением они в силу своей сжимаемости уменьшаются в объеме. Сжатие воздуха в полостях тела проявляется множеством последствий, в основном крайне неприятных.
Объем воздуха в легких ныряльщика по мере погружения уменьшается под возрастающим давлением внешней среды. Существовала гипотеза, что именно давление ставит предел глубины, на которую может опуститься ныряльщик, поскольку на отметке около 100 м оно просто расплющит грудную клетку – как расплющиваются на большой глубине пустые (запаянные) консервные банки или подводные лодки. Альтернативная гипотеза утверждала, что ребра останутся неповрежденными, а вот легкие сожмутся, разрывая тонкую плевру, соединяющую их с грудной клеткой. Пренебрегая рекомендациями физиологов, многие ныряльщики погружались и глубже – и ничего подобного не испытали. Получается, что по крайней мере в этом отношении человек куда ближе к дельфинам и китам, чем считалось ранее.
История пестрит рассказами об узниках, которые сбегали из-под стражи по реке или озеру – скрывшись под водой и дыша через тростинку. Если подумать, им сильно повезло, что их не обнаружили, поскольку погружались они на очень незначительную глубину. Физически невозможно дышать атмосферным воздухом, опускаясь на глубину более метра. Большинству людей даже на глубине в полметра это дается с трудом. Происходит это потому, что давление воды на грудную клетку извне затрудняет вдох. Кроме того, воздух в дыхательной трубке тоже участвует в обмене, и хотя его количество можно сократить, уменьшив диаметр трубки, в этом случае возрастет сопротивление, как вы сами можете легко убедиться, подышав в бассейне через соломинку и через плавательную трубку. Такие трубки обычно не погружают в воду, они располагаются над поверхностью и нужны для того, чтобы человек мог плыть, опустив лицо в воду.
Отсюда следует, что на глубине более полуметра воздух к ныряльщику должен подаваться под давлением, идентичным давлению окружающей воды. Но даже в этом случае ныряльщику придется труднее, чем на суше, поскольку плотность газа (масса на единицу объема) также повышается с глубиной, затрудняя дыхательный процесс. Один из способов решения проблемы – заменить азот в дыхательной смеси менее плотным инертным газом, например, гелием.
Легкие – не единственная заполненная воздухом полость в организме. Очень многие при нырянии сталкиваются с таким явлением, как боль в ушах или «заложенные» уши. Происходит это потому, что воздух, содержащийся в среднем ухе, не сообщается с наружным воздухом. Сжимаясь при погружении, этот воздух давит на барабанную перепонку, и она выгибается. Чтобы предотвратить ее разрыв, давление во внутреннем ухе надо привести в соответствие с давлением во внешнем – другими словами, с давлением окружающей воды. Достигается это за счет поступления воздуха в евстахиеву трубу – канал, соединяющий среднее ухо с глоткой. В обычном состоянии евстахиева труба закрыта, и для ее открытия требуется некое специальное действие. Самый распространенный прием – зажать нос и попытаться выдохнуть через него, как при сморкании, или зевнуть. В среднее ухо проникает поток воздуха, и уши «раскупориваются». Однако при насморке и кашле сделать это сложнее, ведь евстахиева труба может быть забита. Именно поэтому не рекомендуется нырять при простуде, и именно поэтому некоторым неприятно летать на самолете, поскольку на пассажирских рейсах давление в салоне уменьшают до соответствующего высоте в 2000 м. Если сжатие произойдет слишком быстро и человек не успеет уравнять давление в среднем ухе с внешним, последствия могут быть печальными. Так, во время сеанса рекомпрессии для ныряльщика, страдавшего от острой кессонной болезни, давление в камере увеличили за три с половиной минуты до шести атмосфер, что привело к разрыву обеих барабанных перепонок у наблюдавшего за ним врача.
Крайне неприятным сюрпризом для ныряльщика может стать воздушный пузырек, застрявший в зубной пломбе или в кариозном зубе, поскольку при сжатии воздуха на глубине в пломбе или зубе может произойти имплозия (взрыв, направленный внутрь). На большой высоте есть вероятность прямо противоположного: при низком давлении зуб может разорвать. Во избежание подобного эксцесса Джуди Леден при подготовке к своему рекордному полету на дельтаплане заменила все пломбы.
Расширение газов при уменьшении давления тоже чревато неприятностями. У глубоководных рыб, извлекаемых на поверхность, выворачиваются внутренности из-за расширения газа, наполняющего плавательный пузырь. В результате внутренности выталкиваются изо рта рыбы. Неопытный аквалангист тоже может испытать затруднения при подъеме. На глубине 10 м давление в два раза выше, чем на поверхности, поэтому вдыхаемый на этой глубине воздух при подъеме на поверхность также расширится в два раза, а значит, подъем с полными легкими грозит их разрывом. При разрыве альвеол газ проникает в плевральную полость, окружающую легкие, или попадает в систему кровообращения, где, стремясь вверх, может закупорить кровеносные пути, ведущие к мозгу. В этом случае возможен летальный исход. Легкие могут вместить очень ограниченный объем расширившегося воздуха, поэтому разрыв может произойти даже при погружении на двухметровую глубину. Однако подобные «баротравмы» случаются редко, поскольку, если при подъеме аквалангист дышит в нормальном режиме, объем воздуха в легких постепенно уравновешивается. Но если вдруг понадобится резко всплыть, важно помнить о необходимости непрерывно выдыхать при подъеме.
Задержка дыхания
Погружение в воду и дыхание под водой – вот две основные трудности для ныряльщика. Текущий рекорд свободного (без специальных средств) погружения на задержке дыхания составляет 72 м (236 футов) – он был установлен в 1992 г. итальянцем Умберто Пелицари. Еще больших глубин удавалось достигать ныряльщикам «без ограничений», которые для погружения используют специальные грузы, а на поверхность поднимаются с помощью аппарата, накачиваемого сжатым воздухом. С этими приспособлениями Пелицари опустился в 1991 г. на 118 м, а затем его рекорд побил кубинец Франсиско Феррерас, достигший ошеломительной глубины в 133 м.
Человеческое тело обладает природной плавучестью, поскольку его плотность близка к плотности воды. Чтобы нырнуть, нужно либо приложить усилие, либо использовать груз. Между глубиной и плавучестью имеется прямая зависимость, обусловленная наличием в легких воздуха: чем глубже погружается задержавший дыхание ныряльщик, тем выше его плотность, поскольку воздух в легких сжимается и плавучесть падает. Чем глубже, тем он погружается быстрее. И наоборот, чем выше всплывает ныряльщик, тем больше расширяется воздух в легких, тело становится легче и легче идет подъем. Таким образом, главное – преодолеть первые метры, дальше становится проще, а на глубине около семи метров ныряльщика уже тянет на дно. По той же причине человеку тяжело всплывать с глубины, и большинство ныряльщиков – например, японские собиратели моллюсков – нуждаются в помощниках, которые вытягивают их на веревке.
