Кессонная болезнь и декомпрессия. Техника выравнивания давления в ушах при нырках При погружении тела в воду она давит

Когда-то путешествия в морские глубины были в состоянии совершить лишь литературные герои Жюля Верна, Но вот в 1960 г. уже не фантастический «Наутилус», а совершенно реальный батискаф с двумя учеными на борту (Ж. Пикар и Д. Уолш) достиг дна одной из глубочайших впадин Тихого океана - 10 919 м.

Даже в своих самых смелых мечтах человечество вряд ли могло рассчитывать на такой успех. Отдавая должное дерзости исследователей, нельзя не признать, что такое достижение стало возможным лишь в наши дни - благодаря развитию современной техники.

Глубина ныряния без акваланга ограничена прежде всего запасами имеющегося в организме кислорода (около 2,5 л). Ныряльщику помогает и то, что давление воды, отжимая кровь из конечностей, увеличивает ее насыщение в легких. Так, например, французу Жаку Майолю удалось без акваланга достигнуть глубины 105 м. В воду он погружался по тросу со скоростью 10 м/с и с такой же скоростью затем поднимался вверх. Один из секретов этого феномена заключается в том, что Майоль к моменту установления своего нового мирового рекорда имел 10-летний опыт тренировки по системе йогов. Он научился в совершенстве расслаблять свою мускулатуру и задерживать дыхание до 4 мин, увеличил жизненную емкость легких до 7,4 л. Благодаря столь длительной задержке дыхания организм человека в подводных глубинах как бы уподобляется батискафу, т. е. в результате выключения газообмена для организма не существует проблемы декомпрессионных расстройств, о которых мы еще расскажем читателю. Интересно и то, что до глубины,50 м Майоль погружается с носовым зажимом, который предотвращает попадание воды в носоглотку. При дальнейшем же погружении он снимает носовой зажим, и тогда за счет проникновения воды в носоглотку выравнивается барометрическое давление с наружной и внутренней стороны барабанных перепонок. Тем самым устраняется неприятное ощущение в ушах, связанное с односторонним давлением воды на барабанные перепонки. Глаза Майоля в подводных глубинах защищены контактными линзами.

Среди женщин блестящего успеха достигла в 1986 г. молодая итальянская ныряльщица Анджела Бандини.

Вблизи острова Эльба она погрузилась без акваланга на рекордную для женщин глубину - 52,5 м. Вся операция заняла 2,5 мин. А пятью годами раньше Бандини совершила погружение на 20 м в ледяные воды озера, лежащего на пятикилометровой высоте в Пepy.

Говоря о подводных рекордах, нельзя не вспомнить о героизме многократного рекордсмена мира по подводному плаванию Шаварша Карапетяна. Когда в 1982 г. троллейбус с 20 пассажирами упал и затонул в холодных водах Ереванского водохранилища на глубине 8-9 м, Карапетян нырял на дно подряд в течение более 20 мин и спас жизнь всем пострадавшим. После этого он еще помог вытащить и сам троллейбус. Это был одновременно и гражданский подвиг, и неофициальный спортивный рекорд.

А вот рекорд проникновения аквалангистов в морские глубины составляет 565 м. Он был установлен в 1972 г. двумя французами.

В 1986 г. американец Джей Смит сумел пробыть под водой с аквалангом 124 ч 30 мин, а его соотечественница Фей Генри - более 72 ч. При этом для отдыха и приема пищи они пользовались воздушным колоколом.

В книге М. В. Васильева «Материя» (1977) описывается, как в барокамере четыре добровольца сумели выдержать барометрическое давление, соответствующее глубине 1520 м! Они провели на такой «глубине» 4 ч без всякого вреда для себя, и это при барометрическом давлении, в 152 раза превышающем давление на Земле. Если при обычном атмосферном давлении предложить человеку подышать смесью, содержащей 99,86% гелия и 0,14% кислорода, то он потеряет сознание из-за кислородной недостаточности уже через 1-2 мин. А вот при барометрическом давлении, соответствующем морской глубине 1,5 км, человек сможет свободно дышать этой смесью так же, как в обычных условиях он дышит атмосферным воздухом. И наоборот, дыхание атмосферным воздухом при давлении несколько десятков атмосфер смертельно опасно. В этих условиях организм будет отравлен азотом и... кислородом. Да, да, тем самым кислородом, который в других случаях спасает жизнь Избыточное насыщение кислородом приводит к серьезным, иногда необратимым изменениям в организме.

В нашей стране в 1985 г. четверо добровольцев более месяца жили в барокамере на «глубине» 450 м, А в это же время водолазы Арктики начали выполнять подводные технические работы на морском дне, находясь на глубине 300 м непрерывно в течение 1,5 ч.

При значительно повышенном барометрическом давлении опасным для жизни становится не только кислород атмосферного воздуха, но и содержащийся в нем азот. Этот газ прекрасно растворяется в нервной ткани, вызывая сначала наркотический, а потом и токсический эффект. Азотный наркоз, или «глубинное опьянение», возникает обычно, если человек дышит атмосферным воздухом на глубине 30-100 м. В этом состоянии он теряет контроль над собой. Известны случаи, когда аквалангисты в состоянии «глубинного опьянения» вынимали изо рта загубник со шлангом, через который из баллонов поступал воздух, и погибали. Поэтому при погружении водолаза на большую глубину ему дают газовую смесь, где азот заменен гелием, который значительно хуже растворяется в нервной ткани и в крови.

Замена азота гелием помогает водолазу избежать при подъеме на поверхность воды так называемой кесонной или декомпрессионной болезни. Возникает она в основном из-за того, что при быстром подъеме растворенное в крови, тканевой жидкости и тканях дополнительное количество азота не успевает выделиться из организма. В крови появляются газовые пузырьки, которые могут привести к закупорке жизненно важных сосудов.

Большой вклад в преодоление этого физиологического барьера сделал в 50-е гг. молодой швейцарский ученый Ганс Келлер. Суть его идеи - последовательная смена разных газовых смесей при подъеме. На глубине от 300 до 90 м он предлагает дышать смесью гелия и кислорода, от 90 до 60 м - смесью азота и кислорода, от 60 до 15 м - аргонно-кислородной смесью и с 15 м до поверхности воды - чистым кислородом. Поставив эксперимент на себе, Келлер поднялся с глубины 222 м всего за 53 мин. А ведь до него с глубины 180 м поднимались в течение 12 ч!

Декомпрессионная болезнь может возникнуть не только при подъеме из глубины на поверхность воды, но и при быстром разрежении атмосферы в барокамере. В нашей практике был случай, когда человек дышал через маску кислородом в барокамере при разрежении атмосферы в ней, соответствующем высоте 11000 м, и одновременно выполнял работу на велоэргометре до 1000 кгм/мин. На 26-й мин работы у него появились декомпрессионные боли в левом колене. Не придав им значения, доброволец продолжал работать. Еще через 5 мин газовые пузыри стали закупоривать крупные сосуды легких. В результате, несмотря на дыхание кислородом, возникло ощущение резкого удушья, человек даже потерял сознание. Всего за 3 мин в барокамере было нормализовано барометрическое давление, а потом пострадавший был даже «погружен» в гипербарической камере на «глубину» 15 м, где пробыл 1 ч. Однако самочувствие продолжало ухудшаться, а артериальное давление снизилось до 50/0 мм рт. ст. Только после реанимации и двухнедельного стационарного лечения все последствия декомпрессионной болезни были полностью устранены.

Между прочим, водолазам для уменьшения вероятности появления у них при быстром подъеме на поверхность воды декомпрессионной болезни можно было бы порекомендовать... заняться высотным альпинизмом. В наших наблюдениях за восемью добровольцами, которые выполняли тяжелую физическую работу на велоэргометре при дыхании кислородом в барокамере «на высоте» 11000 м, у всех без исключения на 13-35-й мин работы появлялись декомпрессионные боли в суставах. После подлинного восхождения на Эльбрус у одного из тех же добровольцев декомпрессионные боли появились уже не на 18-й, а на 39-й мин работы. У остальных они не появлялись, несмотря на непрерывную работу в течение 1 ч.

Вообще же, чтобы легче впоследствии преодолевать различного рода барьеры, с которыми человек встречается в воде, подводную тренировку организма целесообразно начинать с младенческого возраста. Новорожденные обладают довольно большой устойчивостью к кислородному голоданию. И в этом нет ничего удивительного, если учесть, что в организме матери плод получает количество кислорода примерно как на высоте Эвереста.

Под нашим наблюдением находилась кошка, которая за двое суток до рождения котят была «поднята» в барокамере на «высоту» 12 000 м и находилась на ней до Полной остановки дыхания (18 мин). Несмотря на столь выраженную гипоксию, у кошки родились шесть полноценных котят. В другом эксперименте установлено, что новорожденный крысенок живет в бескислородной газовой среде (в чистом азоте) 50 мин. Если же искусственно С помощью введения йодацетата затормозить гликолиз, то время его жизни сокращается до 3 мин.

Наблюдения над детьми, проведенные в последние годы, показали, что новорожденные, с которыми проводятся занятия подводным плаванием, значительно быстрее обучаются длительно не дышать под водой, чем более старшие дети и взрослые. Объясняется это тем, что новорожденные обладают большей способностью к бескислородному получению энергии, чем взрослый человек.

Сотрудник Института общей педагогики и психологии И. Б. Чарковский поставил интересный эксперимент на своей 7-месячной недоношенной дочери. Девочка весила всего 1600 г. Чтобы как-то облегчить ее преждевременный переход из условий иммерсии в утробе матери в условия земной гравитации, к которым недоношенному организму приспособиться довольно трудно, Чарковский периодически помещал свою дочь в аквариум и держал ее там по нескольку часов. Девочка, всем на удивление, чувствовала себя в водной стихии как настоящий ихтиандр, свободно плавала и ныряла, а на 4-месяце жизни уже имела нормальный вес.

Австралийские тренеры по плаванию супруги Тиммерманс начали обучать своего сына плаванию уже с конца первой недели после рождения. К шести месяцам ребенок мог держаться на воде до 15-20 мин, и проплывать несколько сот метров.

Сейчас установлено, что у новорожденного значительно сильнее, чем у взрослого, развит рефлекс перекрытия дыхания при погружении в воду. Доказано также, что у грудных детей еще не утеряно умение ориентироваться в водной среде с помощью самого древнего анализатора - вкусового. «По вкусу» ребенок, находящийся под водой, может даже отличать близких ему людей от посторонних.

Советский академик С. И. Вольфкович, будучи уже пожилым человеком, как-то раз во время морского шторма в Гаграх, рискуя жизнью, спас утопающего мужчину. В ответ на благодарность спасенного он ответил: «За что вы меня благодарите? Не мне, не мне вы жизнью обязаны... А тому, что я имел прекрасных родителей, которые научили меня плавать в два года».

В 1982 г. в городе Тутукака (Новая Зеландия) состоялась первая научная конференция, посвященная рождению детей в воде. К настоящему времени в СССР под водой успешно родились уже сотни детей. На январь 1982 г. во Франции таких родов было зарегистрировано 52, а в США - 15. Разумеется, такие роды принимаются опытными врачами. Ванна с водой тщательно продезинфицирована, температура воды равна температуре чрева матери (примерно 38,5°С); в воду добавляется 0,5% соли, т. е. столько же, сколько ее находится в плазме крови. Так что ребенок появляется на свет в знакомой ему водной среде. Кожи ребенка не касается прохладный воздух, что побудило бы его начать дышать. Роженица при этом, как правило, испытывает не очень сильные болевые ощущения, а ребенок не получает родовой травмы.

Интересно, что еще тысячи лет назад в Древнем Египте, когда женщине грозили трудные роды, ее опускали в воду. Может быть, именно такие случаи позволили подметить, что детишки, родившиеся в воде, опережали в физическом и умственном развитии своих сверстников. И тогда тех, кому предстояло стать жрецами, стали производить на свет в водной среде.

Интересная история произошла в нашей стране в июле 1986 г. с супругами Багрянскими из города Владимира. Они отдыхали в Крыму в районе Судака, ожидая пополнения своего семейства. Нормальные роды произошли во время утреннего купания в кристально чистой морской воде. Родившейся в столь экзотических условиях девочке дали и экзотическое имя Эя.

В книге Сондры Рэй «Идеальное рождение» (1985) описан аналогичный случай, который произошел в 1966 г. с Невиллом фон Шлеффенбергом. Его 23-летняя мать плавала в океане, когда у нее начались схватки Ребенок находился после, рождения в воде 4-5 мин.

Есть проекты (и их планируется осуществить в не таком уж отдаленном будущем) строительства подводных городов. А отдельные подводные дома-лаборатории существуют уже сейчас во многих странах мира. Еще в 1969 г. максимальная глубина погружения достигнута американской подводной лабораторией «Аэгир» - 158,5 м. Шестеро акванавтов находились в ней 5 суток.

В атмосфере подводного дома «Аэгир» содержалось всего 1,8% кислорода, но барометрическое давление было значительно выше, чем на земной поверхности.

Если, например, при столь низком содержании кислорода увеличить барометрическое давление до 10-11 атм, то организм не будет ощущать никакой кислородной недостаточности. Именно повышенным барометрическим давлением воздуха подводные дома отличаются от батискафов. Ведь их обитателям - акванавтам - периодически приходится выходить в своих скафандрах в подводный мир, т. е. в условия, где барометрическое давление достигает еще более высоких величин. Если бы в подводных домах барометрическое давление поддерживалось таким же, как на земной поверхности (и в батискафе), то акванавтам пришлось бы слишком долго ожидать в «прихожей» своего жилища после каждой подводной прогулки во избежание декомпрессионной болезни.

На II Международной конференции по изучению деятельности человека под водой французский исследователь Жак Ив Кусто высказал мысль, что подводные города будущего могут быть заселены людьми с искусственными жабрами, извлекающими кислород непосредственно из воды. В соответствии с этой идеей Кусто у человека для противодействия давлению на глубинах следует удалить легкие, а в его кровеносную систему ввести специальный патрон, который химическим путем выделял бы в кровь кислород и удалял бы из нее углекислоту. Далее, по Кусто, борьбе с кессонной болезнью и свободному передвижению по морскому дну будет способствовать заполнение полости организма инертной жидкостью. Все это будет характеризовать новый вид человека - «гомо акватикус». Кусто не исключал, что первый человек этого вида появится к 2000 г.

В принципе гомо акватикус мог бы обойтись и без жабер, но для этого ему придется жить на глубине 500-700 м. В опытах на мышах и собаках доказано, что если на такой глубине заполнить легкие водой, то растворенного в ней кислорода, благодаря его высокому напряжению, будет достаточно для дыхания... водой. Одну собаку удалось снова вернуть к земной жизни.

На наш взгляд, человечество будет осваивать подводные глубины не совсем так, как предполагает Кусто. Это было бы шагом назад. Ведь вторичное возвращение млекопитающих в водную среду, которое привело к появлению современных тюленей, моржей и китов, не связано с появлением у них жабр. Зато эти животные обладают удивительной способностью к экономному расходованию кислорода. Такую же способность путем специальной тренировки вырабатывает у себя и человек. С помощью специальных тренировок и технических приспособлений человек повысит устойчивость своего организма к декомпрессии и охлаждению, связанному с усиленной теплоотдачей в воде, научится нырять и плавать не хуже дельфинов. Но человек никогда не превратится в особый, исключительный вид «гомо акватикус». Он будет развиваться гармонично и чувствовать себя одинаково свободно в водной стихии, на суше и в космосе.

В наше время человек успешно штурмует не только подводные, но и подземные глубины. Прежде всего это относится к исследователям пещер - спелеологам.

Знаменитый французский спелеолог Мишель Сифр еще в 17-летнем возрасте погружался в пещеры глубиной от 320 до 450 м на 81 ч. В 1962 г. он спустился в пропасть Скарассон, расположенную в Альпах на франко-итальянской границе, на глубину 135 м, где на подземном леднике провел в одиночестве, темноте (при свете очень слабой электрической лампочки), при температуре воздуха около 0°С, 100%-ной влажности, в условиях постоянных обвалов целых два месяца. Вот как описывал он свои ощущения в пещере: «Мой слух был постоянно насыщен музыкой или фантастическим грохотом обвалов. Однако мои зрительные восприятия были сильно ограничены темнотой. Довольно скоро глаза мои начали уставать из-за отсутствия естественного света и слабого электрического освещения, и я почувствовал, что теряю представления о цветах. Я стал, например, путать зеленое с синим. Мне было трудно определить расстояния до предметов... Иногда у меня бывали зрительные галлюцинации».

В 1972 г. Сифр прожил в одной пещере Техаса еще дольше - около 7 месяцев. Интересно, что в пещерах его «сутки», измеряемые по промежуткам времени между двумя пробуждениями, составляли 24,5 ч, а температура тела не превышала 36°С.

Подобные аутоэксперименты можно сравнить разве что с антарктическим одиночеством американского адмирала Ричарда Бёрда. В 1934 г. в период полярной ночи он оказался отрезанным на много месяцев от людей, в условиях страшного холода (на антарктической базе близ 80° южной широты). Тем не менее мужество не покинуло Бёрда, и в единоборстве с мраком и холодом он вышел победителем.

К числу серьезных опасностей, подстерегающих человека в пещерах, относятся и подводные паводки. Вот как описывается один из них в книге Норбера Кастере «Моя жизнь под землей». В 1951 г. доктор Мерей оказался вместе с 6 товарищами в одной из пещер Юры, когда внезапно начался подземный паводок. В отряде возникла паника, и все бросились бежать, пытаясь перегнать подъем воды и добраться до выхода из пещеры, но шестерых из семи членов отряда вода настигла, и они утонули.

Доктор Мерей постарался сохранить хладнокровие и решил остаться на месте, там, где свод был повыше и, кроме того, образовывал нечто вроде выемки. Его расчеты могли не оправдаться, поскольку вода дошла ему до плеч и, кроме того, ему все время приходилось бороться с бурным течением. Вода отступила только через 27 часов. Мерей совершенно обессилел от холода и усталости, но продолжал бороться с водой и устоял.

Интересно, что некоторые пещеры успешно могут использоваться с лечебной целью. Например, в Солотвин-ских солерудниках Закарпатья с 1968 г, ведется лечение ночевками в пещерах больных бронхиальной астмой. Медицинская статистика свидетельствует, что таким способом от бронхиальной астмы избавляются 84% взрослых и 96% детей. Объясняется же лечебный эффект этих пещер чистотой воздуха и его явно выраженной отрицательной ионизацией.

Самая глубокая из изученных на сегодняшний день пещер - пещера Жан-Бернар во Франции - 1445 м. Предполагают, что пещера Снежная на Кавказе имеет глубину 1600 м. Если же говорить о шахтах, то самая глубокая из них - более 3 км от поверхности прорыта в Южной Африке. На такой большой глубине люди добывают золото.



Подводный мир издавна манит к себе человека. Но, вероятно, с того самого момента, когда наш далекий предок впервые вошел в воду, он почувствовал и понял, что водная среда отличается от воздушной, и обычная жизнедеятельность в этой среде для сухопутного существа невозможна.
Уже само движение тела на воде и сквозь воду значительно затруднено. Это потому, что вода в 775 раз плотнее воздуха. Ее удельный вес равен 1 г/см3. Чтобы сравнить вес воды с весом воздуха, представим только, что столб воздуха высотой во всю толщину земной атмосферы (следы атмосферы обнаружены на высотах более 1000 км) весит (давит на тело) столько же, сколько" весит столб воды высотой всего-навсего в 10 м. Плотность и удельный вес воды определяют силу, с какой она воздействует на погруженное в нее тело. Это называется гидростатическим давлением .
Тело спортсмена-ныряльщика при погружении испытывает на себе динамическое (постоянно изменяющееся) гидростатическое давление воды, которое вызывает определенные физические и физиологические изменения Б организме человека. То есть давление воды оказывает на организм человека прямое - механическое и косвенное - биологическое воздействие.
Несмотря на значительные размеры, гидростатическое давление не опасно для человеческого организма потому, что тело наше почти на 70% состоит из жидкости, которая, как известно, практически не сжимаема и отвечает на давление воды таким же противодавлением. Однако в организме человека есть полости, заполненные воздухом, который подвержен сжатию и уменьшению в объеме под давлением согласно закону Бойля-Мариотта. Это - легкие, полость среднего уха, гайморовы полости и лобные пазухи, участки кишечника. Наибольший объем воздуха сохраняется в легких, которые и являются "компенсаторным резервуаром". Придаточные полости носа и среднее ухо у здорового человека соединены воздухопроводящими каналами и щелями с легкими. В процессе погружения с запасом воздуха в легких последние под воздействием возрастающего давления окружающей водной среды (на 0,1 атм. через каждый метр глубины) сжимаются, и воздух в них в каждый отдельный момент

Находится под давлением, равным давлению окружающей водной среды. Через воздухопроводящие каналы возрастающее давление в виде некоторого количества сжатого воздуха проникает и во все другие полости. В среднее ухо, в частности, сжатый воздух из легких поступает по евстахиевым трубам.
Каждый ныряльщик испытывал при погружении болезненные ощущения в ушах, которые новичка нередко надолго отпугивают от дальнейших попыток нырять более или менее глубоко. Это - результат давления воды на барабанные перепонки.
Все дело в том, что евстахиевы трубы в нормальном состоянии, как правило, сомкнуты. Чтобы переместить дополнительный воздух в среднее ухо, его надо принудительно "продуть" через евстахиевы трубы. Механика здесь проста: давление воды прогибает барабанную перепонку внутрь (рис. 1,а), а воздух, поступивший из легких и компенсирующий объем полости среднего уха , создает противодавление, равное гидростатическому, и барабанная перепонка занимает свое нормальное положение (рис. 1,б).
Способы "продувания" - индивидуальны. Некоторым ныряльщикам достаточно сделать глотательные движения, другим выдохнуть немного воздуха в маску, третьим - и таких большинство - приходится зажимать ноздри через маску, прижимая ее нижний край к носу и делать при этом энергичный выдох носом, проталкивая воздух в уши. У очень немногих людей евстахиевы трубы свободно пропускают воздух; выравнивание давления у них происходит само собой, без всяких дополнительных усилий.
Если вовремя не "продуться" и продолжать, погружение, превозмогая боль, барабанная перепонка будет, продавлена внутрь. Если же устранить доступ и давление воды на перепонку снаружи (сделать, скажем, твердые колпаки на уши), то при погружении воздух под повышенным давлением из легких проникнет в полость среднего уха и тогда барабанная перепонка может быть порвана давлением изнутри. Разрыв барабанной перепонки возможен только у новичков от элементарной неграмотности или от лихачества, от пренебрежения болевыми предупреждениями. В состоянии простуды, что нередко случается в первые дни пребывания на море, слизистая оболочка евстахиевых труб набухает и проходимость их резко ухудшается; ныряние в этом случае недопустимо.
Если вы чувствуете, что не можете "продуться" в нырке, немедленно всплывите и попробуйте проделать это на поверхности. Получилось, повторите нырок. Если уши не "продуваются", ныряние надо прекратить до полного восстановления проходимости евстахиевых труб.
...Если же все-таки перепонка лопнула - произошла баротравма уха - необходимо немедленно выйти из воды, вытереть появившуюся кровь, ограничиваясь раковиной уха и не проникая в слуховой проход, наложить сухую стерильную повязку, прополоскать горло теплой водой с 3-4 каплями йода на 1/2 стакана или слабым раствором марганцовки. Не следует сморкаться. Надо немедленно обратиться к врачу. Обычно, если в рану не проникла инфекция, перепонка через полторы-две недели зарастает. Но не так уж редки и инфекционные осложнения. Помните, что из-за небрежности и незнания вы можете не только потерять значительный процент слуха, но и расстаться с подводным миром навсегда!
Наружной воздухоносной полостью является у спортсмена подмасочное пространство. Воздух под маской тоже подвержен сжатию. При этом сопротивление резины, из которой сделана маска, не позволяет воздуху сжаться до необходимого объема и иметь давление, равное окружающему. При погружении в какой-то момент воздуха под маской оказывается недостаточно и давление здесь становится меньшим, чем в окружающей водной среде и в тканях лица. Возникает эффект присасывания маски, напоминающий действие медицинской банки. При этом возможны кровоизлияния в подкожную клетчатку, разрыв тончайших сосудов в глазах, кровотечение носом. Избежать этого нетрудно; следует только при первом же ощущении разрежения добавить, "поддуть" в маску воздух через нос. Именно поэтому непригодны для глубинного ныряния герметичные очки, не закрывающие носа.
Спортсмену - подводному стрелку надо помнить, однако, что чем больше обзорное стекло маски, чем больше объем подмасочного пространства, тем большее количество компенсаторного воздуха из легких потребуется для выравнивания здесь давления. При нырянии на глубины уже около 10 м расход воздуха (он здесь вдвое плотнее) на поддувание большой маски может заметно сократить время пребывания спортсмена под водой. То есть, выбирая маску для занятия спортивной подводной стрельбой, вы должны иметь в виду оптимальное соотношение размеров стекла и объема подмасочного пространства.
Существенно иными по сравнению с воздушными являются теплопроводность и теплоемкость водной среды. В воде, даже в том случае, если температура ее будет равна температуре воздуха, человек охлаждается значительно быстрее. Причина в том, что теплопроводносгь воды примерно в 25 раз больше, чем теплопроводность воздуха. Для длительного сохранения тепла тела во время пребывания в воде спортсмены используют различные гидрокостюмы. Речь о них пойдет в соответствующем разделе книги.

Еще до рождения человек 9 месяцев живет в водной среде. Младенцы учатся плавать быстрее, чем говорить и чувствуют себя в воде увереннее, чем на твердой поверхности.

Проходят годы и, повзрослев, люди ищут возможности вернуться к воде. Океан зовет нас, и мы не в силах преодолеть этот инстинкт. Мы не чужаки в водном мире. Мы просто возвращаемся на время домой. Дайвинг – это ключ к единению с океаном, занятие влюбленных в море, уверенных в себе и своих друзьях людей.

Спасибо за Ваше внимание к дайвингу!

• Дайвинг

  С чего начать? Нужно ли специальное обучение для занятий дайвингом?

• Физиология дайвинга

  Что происходит с организмом человека под водой?

• Возможные опасности

  Что нужно знать дайверу для комфорт-
  ных погружений?

Физиология дайвинга

Что происходит с организмом человека под водой.

У нас для Вас есть хорошая новость. 70% организма человека никак не реагируют на погружения под воду. Почему?... Да просто потому, что организм человека сам на 70% состоит из воды. Поэтому тело человека не испытывает дискомфорта от погружений. Особенно от любительских погружений до глубины 40 метров. Правда остаются еще 30%, которым все-таки придется немножко помочь.

В первую очередь давайте посмотрим, что происходит с легкими человека во время погружения на глубину, скажем, 30 метров. См. рисунок:

На поверхности на наши легкие действует давление равное одной атмосфере. Каждые десять метров, которые мы будем погружаться во время дайвинга, к этой одной атмосфере будет прибавляться дополнительная атмосфера. Таким образом, на глубине 10 метров на легкие действует уже две атмосферы, на глубине 20 метров – три атмосферы, а на глубине 30 метров – 4 атмосферы.

Если не добавлять в легкие воздух, как видно из рисунка, их объем на глубине 30 метров уменьшится в 4 раза и составит всего 25% от исходного объема. Но у нас снова есть хорошая новость. Если Вы не будете задерживать под водой дыхание (а во время дайвинга такой необходимости нет), объем Ваших легких не изменится. Вы постоянно будете компенсировать внешнее давление новыми порциями вдыхаемого воздуха.

Легкие – это очень хрупкий и важный орган человека. Дайверу любителю играть с объемом легких не стоит – это удел опытных подводных охотников и фридайверов. Поэтому отсюда следует один из основных постулатов дайвинга – никогда не задерживать дыхание во время погружений . Если при погружении задержка дыхания не несет существенной опасности, то при всплытии такая опасность есть и она очень серьезная.

Представьте себе, что Вы задержали дыхание на глубине 30 метров и начали всплытие. Объем Ваших легких был нормальным, ведь Вы дышали и постоянно подавали в легкие воздух во время дайвинга. Но вот Вы поднимаетесь наверх, крепко задержав дыхание. Внешнее давление уменьшается в четыре раза. Согласно всем законам физики объем легких пропорционально должен увеличиться в 4 раза, но легкие человека на это не способны. Итог - легкие не выдерживают нагрузки и получают серьезную баротравму изнутри.

Поэтому ни при каких обстоятельствах не задерживайте дыхание во время дайвинга. Постоянное и равномерное дыхание дайвера обеспечивает легким своевременный приток необходимого для поддержания их объема воздуха, и своевременный отток лишнего воздуха, в момент всплытия на поверхность. Простым размеренным дыханием под водой Вы обеспечите легким комфорт во время всего погружения, независимо от глубины, на которую Вы опускаетесь.

Уши, гайморовы и околоносовые пазухи.

Кроме легких у человека также есть еще небольшие полости воздуха, которые могут подвергаться воздействию перепада давлений во время дайвинга. Это – среднее и внутреннее ухо, а также гайморовы и околоносовые пазухи. Давление в этих полостях выравнивается достаточно просто, см. статью как правильно продувать уши . При продувании ушей давление одновременно выравнивается во всех пазухах, при условии отсутствия простудных или хронических лор-заболеваний.

Важно понимать, что при простудных заболеваниях (насморк, ОРЗ, грипп и т.п.) зачастую выровнять давление в ушах и пазухах невозможно. Воспаленная слизистая и расширенные сосуды перекрывают заполненные воздухом полости, и они не могут свободно сообщаться друг с другом. Следует воздержаться от дайвинга до полного выздоровления, потому что погружения на глубину более шести метров без выравнивания давления могут повлечь дискомфорт и даже баротравму уха.

В остальном ничего особенного с изменением глубины дайвера под водой не ждет. Самые серьезные изменения происходят на первых десяти метрах. Если удалось выровнять давление в ушах в начале дайвинга, то и в дальнейшем все будет хорошо. На больших глубинах, правда, следует учитывать парциальное давление кислорода и азота в газовых смесях, но начинающему дайверу эта информация пока ни к чему. Особенностям воздействия азота и кислорода на организм человека с увеличением глубины обучают на специальных курсах.

Немного старины

Вы видели, как много явлений объясняется законом плавания. Но как объясняется самый закон? Вот ясное и простое объяснение, принадлежащее одному из первых физиков, французскому ученому XVII века Паскалю:

«Вода, – писал он, – давит вверх на тела, к которым прикасается снизу; давит вниз на те, которых касается сверху; давит в бока на те, которых касается с боков. Отсюда легко заключить, что, когда тело погружено в воду, она, касаясь его и сверху, и снизу, и с боков, давит на него сверху, снизу и с боков. И так как высота воды есть мера силы ее давления, то легко видеть, какое из этих действий должно превозмочь. Ясно, во-первых, что вода, имея с боков тела равную высоту над его сторонами, давит на них одинаково; оттого тело не стремится двигаться ни в ту, ни в другую сторону, как флюгер между двумя одинаковыми ветрами. Но над нижнею стороною тела вода имеет больше высоты, чем над верхнею: ясно, что она должна гнать тело снизу вверх. И так как разность высот воды есть высота самого тела, то легко понять, что вода гонит тело снизу вверх с силою, равной весу одинакового с телом объема воды.

«Погруженное в жидкость тело вследствие его давления поддерживается так, как если бы оно было привешено к чашке весов, другая чашка которых нагружена объемом жидкости, равным объему тела. Отсюда следует, что если тело из меди или иного материала, более тяжелого, чем вода в том же объеме, то оно падает в воде, ибо вес его превозмогает тот, который стремится его уравновесить. Если тело из дерева или другого материала, более легкого, чем вода в том же объеме, то оно поднимается в воде с такою силою, на какую вес воды превышает его вес. Если оно весит столько же, сколько вода, то не опускается и не поднимается; так воск остается в воде приблизительно там, где его поместят. Отсюда же следует, что бадью колодца легко вытягивать, пока она в воде, но вес ее тотчас дает себя чувствовать, когда она начинает выходить из воды.

Рис. 45. Блез Паскаль, физик XVII века

«Если человек погружен в воду, вода давит на него и сверху и снизу, но он весит больше, чем вода, и потому опускается, хотя не так скоро, как падает в воздухе: в воде ему служит противовесом вес равного объема воды, почти одинаковый с весом его тела. Если бы вес этот был совсем одинаков, то человек плавал бы. Ударяя о воду или делая некоторые усилия против воды, он поднимается и плавает. По той же причине человек, погруженный в ванну, без труда поднимает руку, пока она в воде, но, выйдя из воды, чувствует, что она много весит, ибо нет более противовеса от равного ей объема воды, как было, пока она была погружена.

«Выпуклая свинцовая чашка плавает на воде потому, что занимает много места в воде вследствие своей формы; но если бы это был сплошной кусок, он занимал бы в воде только место, равное объему своего вещества, а вес такого объема воды не мог бы его уравновесить».

Из книги Физика - моя профессия автора

Немного истории Глава 6 …где рассказывается, как познание природы методом словесного жонглирования заменилось экспериментом.Читатель узнает также, что великолепные успехи науки придали излишнюю самоуверенность физикам XIX века: они думали, что нам осталось лишь

Из книги Без ретуши. Портреты физиков на фоне эпохи автора Иоффе Борис Лазаревич

Немного фантазии Когда я говорю «кончится ли физика?», я имею в виду, закончатся ли исследования новых, неизученных областей этой науки, как это произошло, например, с географией. География «закончилась» в том смысле, что новых, неоткрытых материков, гор, рек, островов на

Из книги Физика на каждом шагу автора Перельман Яков Исидорович

Глава первая Немного механики Скала Эдисона Незадолго до смерти знаменитый американский изобретатель Эдисон пожелал отличить самого сметливого юношу своей страны, назначив ему щедрую денежную поддержку для дальнейшего образования. Со всех концов республики были

Из книги Движение. Теплота автора Китайгородский Александр Исаакович

Немного истории Закон сохранения энергии мог быть сформулирован лишь тогда, когда достаточно отчетливыми стали представления о механической природе теплоты и когда техника поставила практически важный вопрос об эквиваленте между теплом и работой.Первый опыт для

Из книги Для юных физиков [Опыты и развлечения] автора Перельман Яков Исидорович

4. Немного арифметики на спичках Из трех – четыреЗадача 27-яЭто – задача-шутка, довольно забавная. На столе лежат 3 спички. Не прибавляя и не ломая ни одной спички, сделайте из этих трех спичек – четыре!РешениеВы делаете «четыре», – просто четыре, а не четыре спички –

Из книги Вечный двигатель - прежде и теперь. От утопии - к науке, от науки - к утопии автора Бродянский Виктор Михайлович

5. Немного геометрии на спичках Горизонтально и вертикальноЗадача 32-яПопросите товарища положить на стол одну спичку горизонтально. Он положит, разумеется, так: Рис. 44.Затем попросите его положить возле первой спички вторую спичку вертикально. Сделает он это примерно

Из книги Астероидно-кометная опасность: вчера, сегодня, завтра автора Шустов Борис Михайлович

6. Немного физики на спичках Спички и булавкаКак вы думаете, что тяжелее: спичка или средней величины булавка? Угадать трудно. Вы можете сколько угодно взвешивать в руке спичку и булавку, – а все-таки не определить, какая из этих вещиц тяжелее. Разрешить вопрос могут

Из книги Интерстеллар: наука за кадром автора Торн Кип Стивен

Из книги автора

1.4. Немного истории Бывает нечто, о чем говорят: «смотри, вот это новое»; Но это было уже в веках, бывших прежде нас. Нет памяти о прежнем; да и о том, что будет, Не останется памяти у тех, которые будут после. Книга Екклеcиаста, 1:9, 10 Процессы столкновения малых тел с другими

Из книги автора

Немного о смене убеждений В 1985 году, когда Карл Саган решил отправить свою героиню Элинор Эрроуэй (актриса Джоди Фостер) к звезде Вега через черную дыру, я сказал ему: нет! Она погибнет внутри черной дыры, безжалостная сингулярность растерзает ее хаотическим образом.

Вес водолаза на воздухе . Вес водолаза в полном снаряжении имеет большое значение при подводных погружениях. Особенно это относится к вопросам плавучести и устойчивости под Водой. Так, например, водолаз в вентилируемом снаряжении весит на воздухе 150 кг, а в воде - до 10 кг.

Плавание тел. Закон Архимеда . По физическому закону Архимеда всякое тело, погруженное в воду, теряет в своем весе столько, сколько весит вытесненная им вода. При погружении тела под воду на него действуют две противоположно направленные силы: сила тяжести и сила плавучести.

Взаимодействие сил тяжести и плавучести под водой . Понятие о центре тяжести и центре плавучести тела. Сила тяжести (или вес тела) направлена вниз по вертикали и стремится погрузить тело в воду. По закону физики она действует так, будто приложена к одной точке - центру тяжести (ЦТ). Вместе с тем вода препятствует погружению в нее тела - она давит на него снизу и с боков и стремится как бы вытолкнуть на поверхность. Эта сила называется силой плавучести. Она направлена вертикально вверх. Точка приложения этой силы называется центром плавучести (ЦП).

Когда сила тяжести больше силы плавучести, то тело погружается свободно, имеет отрицательную плавучесть. И, наоборот, если сила тяжести меньше силы плавучести, тело плавает на поверхности, т. к. обладает положительной плавучестью. При равенстве этих сил тело находится в состоянии равновесия. Это означает, что сумма сил равна нулю, и тело имеет нулевую плавучесть.

Средний удельный вес тела человека при выдохе колеблется в пределах 1,021-1,098. Человек имеет в воде отрицательную плавучесть около 1 кг. Этим и объясняется, что не умеющий плавать тонет. Но если сделать полный вдох и спокойно лечь на поверхность воды, то появляется незнчительная положительная плавучесть. Еще более устойчивое равновесие получается при отведении рук за голову. При этом центр тяжести совместится с центром плавучести, и пловец свободно продержится на поверхности воды.

Зависимость плавучести от типа водолазного снаряжения . В водолазном снаряжении увеличивается общий объем тела и, следовательно, становится большей положительная плавучесть. При этом вес самого снаряжения несколько увеличит отрицательную плавучесть водолаза, но это увеличение значительно меньше, чем прирост положительной плавучести. Таким образом в любом снаряжении водолаз приобретает некоторую положительную плавучесть, которую необходимо погасить при погружении. Достигается это с помощью грузов (рис. 4).

Рис. 4. Плавучесть водолаза под водой:
а - положительная; б - нулевая; в - отрицательная

Вес водолаза под водой в вентилируемом водолазном снаряжении равен 5-10 кг. В кислородном аппарате и у аквалангиста без гидрокомбинезона он колеблется в пределах до 5 кг. Причем вес аквалангиста зависит от веса баллонов и количества воздуха в них.

При спусках в акваланге следует учитывать, что по мере расходования воздуха в баллонах водолаз теряет в весе под водой до 2 кг.

Регулировка плавучести под водой . Для погружения водолаза наиболее благоприятные условия создаются при небольшой отрицательной плавучести - 0,5-1 кг.

На плавучесть водолаза влияет плотность или удельный вес воды. В морской воде водолаз имеет большую плавучесть; чем в преной, так как она более плотная и обладает большей выталкивающей силой. Поэтому при спусках в море дополнительный вес должен быть больше, чем при спусках в пресную воду.

Плавучссть водолаза зависит также от степени наполнения скафандра воздухом, т. е. от объема воздушной подушки и может изменяться от отрицательной до положительной.

Водолаз должен так регулировать воздух в скафандре, чтобы сохранить некоторую отрицательную плавучесть.

Во время нахождения под водой на грунте опытный водолаз все время регулирует свою плавучесть. Так, при подъеме тяжелых предметов вручную он увеличивает положительную плавучесть, а если нужно упереться в грунт, вытравливает по возможности больше воздуха из скафандра.

Условия, необходимые для устойчивости водолаза под водой

Большое значение имеет способность водолаза сохранять под водой вертикальное положение и легко возвращаться к нему при наклоне в стороны, т. е. сохранять устойчивость. Зависит она от правильного взаиморасположения центра тяжести и центра плавучести водолаза. Иными словами, водолаз под водой будет иметь хорошую устойчивость только в том случае, если центры тяжести и плавучести его лежат на одной вертикальной линии, и центр тяжести расположен примерно на 20 см ниже центра плавучести (рис. 5).

Рис. 5. Основные силы, действующие на водолаза в воде:
а - устойчивое положение водолаза; б - неустойчивое положение водолаза; ЦП - центр плавучести; ЦТ - центр тяжести; 1 - сила тяжести; 2 - сила плавучести; 3 - опрокидывающий момент сил

Поэтому при погружении необходимо обращать особое внимание на правильность расположения снаряжения и особенно грузов. Например, если дыхательный аппарат или грузы находятся высоко, т. е. центр тяжести выше центра плавучести, то водолаза может опрокинуть вниз головой и выбросить на поверхность. И, наоборот, если аппарат или грузы расположены слишком низко, водолазу трудно будет нагибаться. Опрокинуться водолаз вверх ногами может и в том случае, если при спуске в гидрокомбинезоне в нижней его части скопится много воздуха. Поэтому перед погружением в воду необходимо тщательно обжать гидрокомбинезон, вытравив воздух через травящие клапаны. Неправильное расположение центров тяжести и плавучести может быть при смещении грузов или аппарата, например, при обрыве плечевого ремня.

Сопротивление воды движению водолаза . Плотность воды оказывает сильное сопротивление движению водолаза, который затрачивает много труда и энергии на ее преодоление, особенно при работе в громоздком скафандре. Дополнительное затруднение встречается при работе в местах, где много ила.

Плотная среда усложняет работу водолаза с ручным инструментом, поэтому для выполнения водолазных работ рекомендуется пользоваться не громоздким инструментом, а более тяжелым по весу.

В некоторых случаях сопротивление воды имеет и положительную сторону. Например, при резких движениях водолаз может случайно удариться о твердые или острые предметы, плотная же среда смягчает удары.

Особенно трудно работать водолазу на течении. Сильное течение, скорость которого иногда достигает до 2-3 м/сек и более, сносит его в сторону от места работы, может оторвать от спускового конца, а также выбросить на поверхность.

Работа на течении требует от водолаза большой затраты энергии, поэтому он должен (быть физически выносливым.