Вспомним, какова же потребность человека в кислороде.
Хорошо тренированный спортсмен при интенсивном плавании потребляет его от 1,5 до 3 литров в минуту. При этом легочная вентиляция возрастает до 50-75 литров в минуту (в покое при нормальном давлении легочная вентиляция - 8-9 литров в минуту). Это значит, что если бы человек имел жабры, то для удовлетворения кислородного запроса ему пришлось бы прогонять через них не менее 250-375 литров воды в минуту.
Итак, мы знаем, что потребность человека в кислороде велика и что без воздуха он может прожить всего лишь несколько минут. Но мы знаем и то, что еще совсем недавно свободное ныряние с задержкой дыхания было единственным способом побывать в подводном мире. Естественно, что время пребывания под водой волновало человека. Знаменитый французский ныряльщик начала XX столетия Лалиман, который мог проплыть под водой 112 метров, даже написал книгу “Как жить под водой”. С тем чтобы увеличить время задержки дыхания, он рекомендовал специальные упражнения, способствующие перемещению неиспользованного воздуха, находящегося в верхних дыхательных путях и даже в пищеводе, в легкие.
Еще в древние времена человеку пришла мысль об использовании дыхательной трубки. Но, к сожалению, возможности ее применения были и остаются ограниченными. Однако поговорим об этом подробнее.
В историческом повествовании “Емельян Пугачев” Вячеслава Шишкова есть сцена с доставанием купеческого сундука со дна Волги. Пугачев смастерил для дыхания под водой длинную трубку из двух камышовых стволов, просмолил их стыки варом. Конец пятиаршинной трубки вставил в изогнутый коровий рог с отверстием на конце. Ранее он “смерил шестом глыбь; вышло без малого четыре аршина” (что-то около 280 сантиметров).
“Пугачев, проверив жердью положение сундука, перекинул конец добротной веревки через перекладину, к концу прикрепил камень и спустил на дно. Затем торопливо разделся - крепкие мускулы заиграли под белой кожей, - привязал к спине с полпуда, чтоб вода не вздымала тело с глубины, взял в рот коровий рог с камышовой трубкой, продул ее и, перекрестившись, погрузился в воду. Конец трубки торчал над водой, чутко было, как из нее вырывалось сиплое дыхание.
- Глянь, черт, сатана, что измыслил,- говорили на сплотиках.- Да с такой трубкой-то неделю под водой жить можно…
Из конца трубки все шумней, все чаще вырывалось дыхание. Вот дудка быстро, приподнявшись торчком, всплыла наверх, как поплавок, и легла на бок. А вслед за нею выскочил и Пугачев”.
Попробуем разобраться, можно ли дышать на такой глубине через камышовую трубку, если предположить, что ее не обожмет водой?
При вертикальном положении человека под водой уже на глубине один метр на его грудную клетку, поверхность которой составляет около 6600 квадратных сантиметров, приходится дополнительная нагрузка около 660 килограммов. Известно, что средне развитый физически человек может преодолеть на вдохе 50-100 мм рт.ст., а на выдохе - 80-150 мм рт.ст. Таким образом, на метровой глубине человек может сделать вдох с большим трудом, а на глубине двух метров вдох уже практически невозможен.
Немецкий физиолог Штиглер экспериментально доказал, что при погружении с дыхательной трубкой на глубину 60 сантиметров, можно дышать через нее в течение 3 минут 40 секунд, на метровой глубине - 30 секунд, на глубине 1,5 метра - 6 секунд. Попытка дышать через трубку на глубине двух метров окончилась неудачей. Штиглер с расширением сердца был доставлен в больницу. Таким образом, длительное дыхание через трубку возможно лишь при плавании непосредственно у водной поверхности. На глубине же 280 сантиметров, чтобы сделать вдох, дыхательные мышцы должны преодолеть сопротивление более 213 мм рт.ст., что эквивалентно давлению на грудную клетку с силой 1868 килограммов. Сила же дыхательных мышц на вдохе у наиболее развитых спортсменов-подводников, мастеров спорта СССР и рекордсменов Европы и мира составляет в среднем 127,5+9,63 мм рт.ст.
Вот и получается, что даже если Пугачев был очень хорошо физически развит и тренирован, и то он вряд ли смог бы на такой глубине сделать вдох, а тем более дышать длительное время.
Обеспечить нормальное дыхание человека под водой можно. Но для этого ему необходимо подавать воздух, сжатый до давления данной глубины. Такой воздух подают аквалангистам легочные автоматы дыхательных аппаратов.
Пребывание на глубине связано для человеческого организма и с другими трудностями.
Толща воздушного океана, на дне которого мы живем, давит на каждый квадратный сантиметр поверхности нашего тела с силой в один килограмм. Общее давление на человека, поверхность тела которого равна 1,6-1,8 квадратных метра, составляет 16-18 тонн. Давление колоссальное. Но мы его не замечаем, потому что оно равномерно распределено со всех сторон, а организм наш состоит в среднем на 65 процентов из жидкости, которая практически несжимаема.
Вода в 800 раз тяжелее воздуха, поэтому при погружении в нее человек испытывает дополнительное давление, и оно будет тем большим, чем глубже он опустится. На глубине 10 метров давление, относительно атмосферного, удвоится и будет равно двум килограммам на каждый квадратный сантиметр поверхности тела. На глубине 20 метров величина давления утроится и т.д. К тому же при вертикальном положении тела в воде давление на его верхние участки будет меньше, чем на нижние. Вследствие такого неравномерного давления водяного столба, верхние участки тела оказываются переполненными кровью, а нижние - обескровлены. Объем брюшной полости уменьшается, а диафрагма устанавливается выше. При горизонтальном положении неравномерность давления воды выражена менее заметно. Если при вертикальном положении величина в разности давлений на крайние точки тела достигает 0,17-0,19 кгс/см2 , то в положении лежа разница в давлении на спину и грудь будет составлять лишь 0,02-0,03 кгс/см2.
Во многих случаях существенно определяет время пребывания на глубине температура воды. Средняя летняя температура воды даже в самых теплых замкнутых морях не превышает 32° С. Обычно же подводному спортсмену приходится плавать в более холодной воде. Летняя температура поверхности воды теплых открытых морей и океанов в среднем равна 22-29° С. По мере удаления от экватора к полюсам температура поверхности океана постепенно понижается, доходя до 1,5-1,9° С в полярных районах.
В состоянии полного покоя человек производит в течение часа столько тепла, сколько его нужно для нагревания двух литров ледяной воды до температуры тела. При выполнении очень тяжелой физической работы он мог бы за то же время нагреть до температуры тела около 23 литров ледяной воды. Таким образом, теплопродукция нашего организма весьма ограничена и составляет в сутки примерно 2000 ккал. Поэтому время пребывания в холодной воде без защитной одежды исчисляется минутами.
В силу физических особенностей воды охлаждение в ней и по интенсивности, и по характеру функциональных изменений в организме человека значительно отличается от охлаждения в воздухе. На воздухе при снижении его температуры до 4° С человек может без опасности для здоровья находиться до 6 часов, при этом температура тела у него даже не падает. В воде такой же температуры человек погибает от переохлаждения уже спустя 60-90 минут.
Если в воздушной среде основные теплопотери при температуре воздуха 15-20° С происходят путем излучения (40-45 процентов) и испарения (20-25 процентов), а на долю теплоотдачи конвекцией приходится лишь 30-35 процентов, то в воде без защитной одежды вся основная масса тепла теряется путем конвекции. К тому же в воздушной среде теплопотери идут с площади, составляющей 75 процентов поверхности тела, а в воде со всей поверхности.
Температура кожи различных участков тела в воздушной среде не одинакова. Температура кожи груди и спины колеблется от 33 до 35° С, температура кистей и стоп - от 24 до 29° С. В воде температура всей поверхности тела со временем неизбежно приближается к температуре воды. А это значит, что нарушается нормальное восприятие сигналов, идущих от температурных нервных окончаний в центральную нервную систему. Вследствие этого температура глубоких слоев тела постепенно понижается и достигает ненормально низкой величины прежде, чем появляется ощущение холода или усиливается теплопродукция.
К тому же при погружениях под воду под действием холода и давления наблюдается притупление болевой чувствительности. Это обстоятельство приводит к тому, что ранения кожи иногда бывают под водой незамеченными и обнаруживаются только после выхода из нее, когда восстанавливается нормальная чувствительность организма.
А теперь поговорим о том, как мы слышим под водой.
Звук в водной среде проводится быстрее, чем в воздухе, из-за ее большой плотности. Средняя скорость распространения звука в воде 1400-1500 метров в секунду, т.е., в 4,5 раза быстрее, чем в атмосфере. Ориентироваться под водой по звуку весьма сложно. Дело в том, что наши слуховые анализаторы слева и справа воспринимают звук в воде из-за его скорости почти одновременно (разница меньше 0,00001 секунды), т.е. четкого пространственного восприятия не происходит. К тому же звук под водой воспринимается преимущественно путем костной проводимости, которая на 40 процентов ниже воздушной. Поэтому слышимость ухудшается. Она зависит в воде не столько от силы звука, сколько от его тональности: чем выше тон, тем более отдаленный слышен звук. При погружении в снаряжении с объемным шлемом воздушная проводимость сохраняется почти полностью, а значит, ориентирование под водой по звуку частично лучше, чем при плавании без шлема или со шлемом, плотно облегающим голову.
