В мире подводного плавания с аквалангом существует одно базовое правило, которое инструкторы повторяют буквально с первого занятия: никогда не задерживайте дыхание при использовании акваланга.
На первый взгляд это может показаться странным. Ведь человек, который находится под водой, интуитивно наоборот хочет контролировать процесс своего дыхания и иногда задержать его. К тому же многие знают о фридайверах — людях, которые ныряют без какого-либо оборудования и способны задерживать дыхание на несколько минут.
Однако в случае с аквалангом ситуация принципиально другая. Нарушение этого правила может привести к реальной смерти. Причина кроется не в самой воде, а в физических законах, которым подчиняется воздух под давлением, и в том, как устроены наши легкие.
Но подробнее сейчас об этом в нашей новой статье:
Давление под водой и закон Бойля-Мариотта
Чтобы понять, почему задержка дыхания с аквалангом смертельно опасна, необходимо обратиться к основам физики газов, а именно — к закону Бойля-Мариотта. Если совсем коротко, то он гласит следующее: при постоянной температуре объем газа обратно пропорционален давлению.
На поверхности Земли мы все находимся под давлением в 1 атмосферу (атм). Но вода гораздо плотнее воздуха, поэтому давление в ней растет стремительно: каждые 10 метров глубины добавляют еще 1 атм. Поэтому на глубине 10 метров суммарное давление составляет 2 атм, а на 20 метрах будет уже — 3 атм.
Тело человека практически несжимаемо, так как состоит в основном из воды, но воздушные полости (легкие) крайне чувствительны к давлению. Чтобы дайвер мог сделать вдох, регулятор акваланга подает воздух под давлением, строго соответствующим окружающей среде.
Это означает, что на глубине 10 метров дайвер вдыхает воздух, который в два раза плотнее атмосферного. В его легких оказывается в два раза больше молекул газа, чем в том же объеме на поверхности.
И если дайвер наполнил легкие плотным воздухом на глубине, а затем задержал дыхание во время всплытия, внешнее давление быстро начнет падать, а воздух внутри легких — расширяться, стремясь занять больший объем. Поскольку легкие имеют предел эластичности, избыточный объем расширяющегося газа может буквально paзopвaть легочную ткань (проще говоря, случится баротравма), если не дать ему выйти через свободный выдох.
Что происходит при всплытии с задержанным дыханием?
Теперь представим простую ситуацию. Дайвер делает обычный вдох на глубине десяти метров и по какой-то причине задерживает дыхание, начиная всплывать на поверхность.
По мере всплытия давление воды вокруг тела уменьшается. Но воздух, который уже находится в легких, начинает вести себя согласно закону Бойля-Мариотта. Он стремится расшириться, потому что внешнее давление падает.
Если дайвер поднялся с глубины десяти метров на поверхность, давление вокруг него уменьшается вдвое — с двух атмосфер до одной. Соответственно, воздух в легких стремится увеличить свой объем примерно в два раза.
Проблема заключается в том, что человеческие легкие не способны выдержать такое расширение, поскольку состоят из миллионов крошечных пузырьков — альвеол. Именно в них происходит газообмен: кислород попадает в кровь, а углекислый газ выводится из организма. Стенки этих структур чрезвычайно тонкие и нежные, потому что через них постоянно проходят газы.
Благодаря своей эластичности легочная ткань может немного растягиваться. Но предел этой эластичности очень ограничен. Обычно альвеолы способны увеличиться лишь примерно на 10–20 процентов от нормального объема.
Если давление изнутри становится слишком большим, ткани просто не выдерживают. Когда воздух начинает расширяться сильнее, чем могут растянуться легкие, происходит разрыв альвеол.
Чем опасен paзpыв легочной ткани?
Сам по себе paзpыв легких уже является тяжелой травмой. Но главная опасность заключается в том, что после повреждения воздух начинает проникать в те части организма, где его в принципе не должно быть.
Газ может попадать в кровеносные сосуды, в пространство между легкими и грудной стенкой или в область вокруг сердца. Каждая из этих ситуаций может привести к крайне серьезным последствиям.
Одним из самых опасных осложнений считается артериальная газовая эмболия. Через поврежденные альвеолы пузырьки воздуха попадают в легочные вены, затем в сердце, а оттуда разносятся по артериальной системе. Кровоток способен донести такой пузырек до мозга, где он начинает действовать как пробка, перекрывающая сосуд.
В результате может произойти мгновенный инсульт. Человек может потерять сознание прямо в воде, получить паралич или погибнуть. В некоторых случаях симптомы появляются буквально через несколько секунд после всплытия.
Другой возможный сценарий — пневмоторакс. При нем воздух выходит из легкого и скапливается в пространстве между легким и грудной стенкой. Газ начинает давить на легкое снаружи, из-за чего оно частично или полностью спадается. Человеку становится трудно дышать, возникает сильная боль в груди, падает уровень кислорода в крови.
Все эти осложнения могут развиваться очень быстро и требуют срочной медицинской помощи.
Почему фридайверам можно задерживать дыхание?
На этом этапе у многих возникает логичный вопрос: если задержка дыхания настолько опасна, почему фридайверы, то есть люди, ныряющие на большую глубину без акваланга, — делают это постоянно?
Ответ снова связан с давлением и количеством воздуха в легких.
Фридайвер делает вдох на поверхности, где давление составляет одну атмосферу. Когда он погружается под воду, давление вокруг увеличивается, и легкие начинают сжиматься. Объем воздуха внутри них уменьшается, но при этом количество газа остается тем же.
Когда ныряльщик поднимается обратно, давление постепенно снижается, и легкие просто возвращаются к своему исходному объему. Они не расширяются сверх того размера, который уже был изначально.
Именно поэтому риск разрыва легких при всплытии у фридайвера отсутствует.
С аквалангистом ситуация противоположная. Он вдыхает сжатый воздух прямо на глубине, поэтому в его легких оказывается гораздо больше газа. При всплытии этот газ начинает расширяться и может выйти за пределы безопасного объема.
Самая опасная зона — у самой поверхности
Парадоксально, но наибольшая опасность возникает не на большой глубине, а почти у самой поверхности воды.
Дело в том, что относительное изменение давления здесь происходит наиболее резко. Например, при подъеме с десяти метров на поверхность давление падает с двух атмосфер до одной. Это означает, что объем газа внутри легких стремится увеличиться примерно в два раза.
На больших глубинах изменение происходит более плавно. Поэтому именно последние метры подъема считаются критическими.
В некоторых случаях для серьезной травмы достаточно подняться всего на полметра или метр, если легкие заполнены воздухом и дыхание полностью задержано.
По этой причине в дайвинге существует важнейшее правило: никогда не задерживать дыхание и дышать спокойно и непрерывно.
Во время подъема дайвер должен позволять воздуху свободно выходить из легких. Фактически обычный выдох работает как предохранительный клапан, который не дает газу расшириться до опасного объема.
Именно поэтому опытные инструкторы так строго следят за техникой дыхания новичков. В подводном плавании правильное дыхание — это не просто вопрос комфорта, а один из ключевых элементов выживания во время дайвинга.