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.
Ну, а как мы под водой видим?
Прозрачность воды зависит от количества и состава растворенных в ней веществ, которые рассеивают свет. В мутной воде, даже при ясной солнечной погоде, видимость почти отсутствует. В прозрачной она зависит от освещенности. Световые лучи, падая на водную поверхность, частично отражаются от нее. Величина отражения лучей находится в прямой зависимости от угла их падения. Небольшая рябь, волна резко ухудшают видимость. Потери на поглощение и рассеивание света на метр пути в воде равнозначны потерям на один километр пути в воздухе. На 10-метровой глубине освещенность в четыре раза меньше, чем на поверхности; на глубине 20 метров она уменьшается уже в восемь раз, а на 50-метровой глубине - в несколько десятков раз.
Способность глаза видеть в воде имеет свои особенности, которые объясняются преломляющей способностью оптической системы глаза и водной среды. Коэффициенты их преломления примерно одинаковы, поэтому, если пловец погружается без маски, то свет проходит через воду и попадает в глаз, почти не преломляясь: лучи сходятся не на сетчатой оболочке, как это бывает в норме, а значительно дальше, за ней. В результате изображение предметов неясно, расплывчато, человек становится как бы дальнозорким (в зависимости от состояния зрения рефракция глаза в воде может измениться до 25 диоптрий).
Если человек под водой находится в маске, то луч проходит вначале слой воды, затем слой воздуха в маске и только потом попадает в глаз и преломляется в его оптической системе как обычно. Но человек при этом видит предмет несколько ближе и крупнее, чем он есть на самом деле. Опытные спортсмены-подводники без труда приноравливаются к этим особенностям и легко ориентируются под водой.
Глава 3. ГДЕ ЛЕГЧЕ ЗАБЛУДИТЬСЯ: В ЛЕСУ ИЛИ ПОД ВОДОЙ?
Человек, находящийся на земле, поддерживает равновесие тела и ориентируется в окружающем пространстве с помощью вестибулярного аппарата, зрения, мышечно-суставного чувства и ощущений, возникающих во внутренних органах и коже при изменении положения тела. Он все время чувствует действие силы тяжести, все время находится в физическом соприкосновении с поверхностью земли или различными предметами так, что сразу же ощущает малейшее изменение положения тела.
Совсем по-другому чувствует себя человек в воде.
В воде он весит не более 2-3 килограммов. При этом удельный вес его тела на вдохе будет меньше удельного веса воды (0,976), а на выдохе немного больше удельного веса воды (1,013-1,057). Вес человека в воде в комплекте № 1 за счет воздуха, содержащегося в маске и дыхательной трубке, близок к нулю, так что значение силы тяжести утрачивается. Под водой падает скорость движений, изменяется их размах и резкость. Там, например, легко перевернуться через голову, зато невозможно сделать движение резко.
Особенно важную роль при ориентировании под водой играет тот факт, что подводный пловец лишен привычной опоры, не соприкасается с землей и часто ее вообще не видит. С погружением на глубину толща воды со всех сторон кажется равномерно синей и даже может быть светлее со стороны песчаного дна, за счет отражения от него лучей. К тому же при движении под водой большая плотность водной среды и плохая видимость создают впечатление огромной скорости. Жак-Ив Кусто сравнивал плавание с буксировщиком, который развивал скорость три мили в час, с ездой на автомашине со скоростью 70 миль в час в тумане и без ветрового стекла.
При плавании человека в мутной воде, ночью или при голубой пелене из всех ориентирующих его органов чувств остается один вестибулярный аппарат, на отолиты которого по-прежнему действует сила земного притяжения. В связи с этим спортсмену-подводнику необходимо иметь представление о его строении.
Вестибулярный аппарат находится во внутреннем ухе. Внутреннее ухо по-другому называют лабиринтом, так как оно представляет собой пещеру в височной кости с запутанными ходами. Часть этих ходов соединяется друг с другом, а часть заканчивается тупиками. Костная часть лабиринта заполнена жидкостью - перилимфой, в которой плавает кожистый лабиринт, повторяющий по форме костный. Кожистый лабиринт, в свою очередь, заполнен жидкостью - эндолимфой, В лабиринте различают следующие части: три полукружных канала, преддверие и улитку. Две первые части лабиринта образуют вестибулярный аппарат.
В преддверии костного лабиринта лежат два кожистых мешочка. Заложенные в них окончания вестибулярного нерва представляют собой как бы нежнейший войлок, плавающий в эндолимфе. На этом войлоке расположены мельчайшие кристаллы извести, так называемые отолиты. От преддверия начинаются три полукружных канала, расположенные во взаимно перпендикулярных плоскостях. В расширенной части каждого канала, у входа в его преддверие, заложены нервные окончания, имеющие вид кисточек.
Вестибулярный аппарат улавливает линейные и угловые ускорения. Линейные ускорения улавливает отолитовый аппарат, а угловые - полукружные каналы. Эти раздражения передаются в мозг, сигнализируя об изменении направления.
Когда мы поворачиваем голову, то в том полукружном канале, который лежит в плоскости вращения, эндолимфа в силу инерции будет вначале несколько отставать от движения стенок кожистого лабиринта, изменяя тем самым давление в различных частях вестибулярного аппарата. Этот сдвиг эндолимфы относительно волосков нервных окончаний, находящихся в расширении полукружного канала, вызывает раздражение их, которое, доходя до мозга, создает ощущение начала вращения.
Ощущения, вызываемые в нашем сознании раздражением вестибулярного аппарата, не всегда соответствуют реальной обстановке. Так, например, человек, идущий с завязанными глазами, будет постепенно заворачивать в сторону. Если человеку с завязанными глазами позволить управлять автомобилем, то во всех случаях со временем движение автомобиля переходит в спираль. Это явление объясняется иллюзией противовращения, которая наблюдается при любом “слепом” действии, если у человека нет достаточной тренировки в таких упражнениях. В основе этого явления лежит чисто физиологический механизм. Мы уже разобрали, как доводится до сознания начало движения. Посмотрим, что произойдет при “слепом” действии дальше.
При установившемся равномерном движении головы эндолимфа и волоски нервных окончаний полукружных каналов будут двигаться вместе, не давая никаких ощущений движения. В момент же остановки вращения лимфа по инерции будет еще некоторое время двигаться, отклоняя волоски по ходу прекратившегося уже движения. Это новое отклонение волосков нервных окончаний вызовет раздражение вестибулярного нерва, которое передается коре головного мозга и будет осознано, как начавшееся новое движение, но в обратную сторону.
Таким образом, вестибулярный аппарат и в начале и в конце движения уловил появившееся угловое ускорение, и не его вина, что из-за выключенного зрения последнее раздражение было воспринято мозгом не как остановка, а как начало нового вращения. Из-за этой особенности вестибулярного аппарата ориентирование человека при отсутствии хорошей видимости и без приборов значительно затруднено. Спуски под воду спортсменов-подводников, которым закрывались глаза, показали, что они определяли направление, по-видимому, наугад. Ошибка часто достигала 180 градусов.
Кроме того, практика показала, что при плавании в мутной воде спортсмен, не имеющий специальных приборов, сразу же теряет направление и начинает описывать окружности правильной формы, иногда очень маленького диаметра. Это явление объясняется тем, что наши ноги неравномерно развиты и одна нога, чаще правая, перегребает другую.
По данным Л. А. Найта, человек, имеющий нулевую плавучесть, определяя свое положение с закрытыми глазами, допускает ошибки на 17±8 градусов. В наших исследованиях получены аналогичные результаты. Причем оказалось, что сигналом изменения положения тела спортсмену часто служили факторы, не связанные с вестибулярным чувством. Так, например, испытуемый судил об изменении положения тела в первую очередь по изменению гидростатического давления, которое действовало на маску, прижимая ее к лицу с различной силой.
