Когда-нибудь задумывались, почему дайверы не дышат просто через длинную трубку, протянутую к поверхности? Нет? А мы все равно расскажем.
10 метров водного столба
Атмосфера давит на нас постоянно, ведь столб воздуха от земли до космоса имеет внушительный вес — на уровне моря на площадь всего одного квадратного метра давит сразу 10 тонн воздуха! Но поскольку давление воздуха внутри полостей тела часто равно давлению извне, мы ничего не замечаем.
Похожим образом работает давление под водой, но есть нюанс — вода в 800 раз тяжелее воздуха и намного плотнее его. И давление «водного столба» на тело человека увеличивается пропорционально.
На глубине всего 10 метров давление растет на целую атмосферу — то есть на столько, сколько требуется условно 100 километрам воздушного столба. Получается, на глубине 100 метров на вас будет давить уже 11 атмосфер (одна «воздушная» плюс десять «водных»), при погружении на 1 километр — 101 атмосфера. А на дне Марианской впадины, то есть на глубине 11 километров — 1101 атмосфера!
Но если рыбы могут жить и на куда более значительной глубине, чем километр, почему людям становится трудно дышать через трубку уже на глубине полуметра?
Когда на легкие садится сумоист
Большая часть тела человека, как и у рыб, состоит из воды. Чем же отличается человек, помимо того что ему нужно больше кислорода?
Дело в том, что у человека много полостей с воздухом, которые имеют свое давление. Легкие, кишечник, желудок, уши, пазухи носа (синусы), даже зубы — везде есть воздух с давлением в одну атмосферу, то есть ниже того, которое на глубине уже 1 метра (1,1 атмосфера).
Поэтому мы так чувствительны к переменам давления, когда летим на самолете, поднимаемся в горы или ныряем в бассейн — уши закладывает, когда внешнее давление оказывается выше или ниже, чем наше внутреннее.
Заметнее всего давление под водой сказывается на легких — они постепенно сжимаются как губка, из которой выдавливают воздух, а мышцам все сложнее расширять грудную клетку, так как них давит все больше воды.
На глубине полуметра давление на грудную клетку составляет уже 135 килограмм — будто на грудь сел сумоист. Если попробуете дышать через трубку, протянутую к поверхности, мышцам придется отодвигать эти 135 килограммов, чтобы позволить сделать вздох — задача уже непростая, а на глубине метра и далее почти невозможная.
Происходит это в том числе потому, что вы пытаетесь дышать воздухом, который находится под нормальным атмосферным давлением, в то время как легкие вам сжимают уже под более высоким.
Но даже если силы мышц хватит для дыхания, внутри трубки тоже будет давление — не воды, а атмосферы, то есть воздушного столба выше. И с каждым выдохом часть углекислого газа будет оседать, а не выходить из трубки, то есть со временем вы будете дышать не свежим воздухом, а таким, от которого можно задохнуться.
И другие опасности поисков Ктулху
Именно поэтому дайверы плавают с аквалангом, где всегда есть регулятор, отслеживающий внешнее давление и подающий газовую смесь в рот ровно под тем давлением, которое вас окружает в данный момент.
Тогда мышцам не приходится так стараться, чтобы отодвинуть грудную клетку. Однако чем глубже вы погружаетесь, тем сильнее вода будет сдавливать воздух в легких — и рано или поздно, на глубине которая для каждого человека будет разной в зависимости от организма, вы физически не сможете вдохнуть даже с самым совершенным аквалангом и газовой смесью.
Акваланг не идеален и потому, что при достаточно высоком давлении газовой смеси азот из баллона будет все лучше растворяться в крови, что приведет к азотному отравлению — на безопасных стадиях похожее на легкое опьянение, но с глубиной приводящее к потере критического мышления, галлюцинациям, параличу и даже смерти.
Сейчас рекорд по погружению с аквалангом составляет 332 метра, для ныряния без акваланга — 214 метров. На больших глубинах возможны и более страшные эффекты, чем азотное отравление. Разница в давлении между водой и полостями тела может привести к прорыву тканей и буквально взрывному выравниванию давления между этими двумя средами, приводящему к серьезным повреждениям тела — баротравмам. Прямо на части, конечно, человека вряд ли разорвет, и с баротравмой можно выжить, но приятного мало.
И только герметичные скафандры, подлодки и минисубмарины позволяют людям погружаться на километры.