1.1. Физические основы ныряния с задержкой дыхания

1.1. Физические основы ныряния с задержкой дыхания

Плавучесть

Фридайвер во время ныряния в глубину испытывает три состояния плавучести: положительную (сначала с ней борется, потом радуется), нейтральную (очень приятную) и отрицательную (страшноватую). Ибо, согласно закону Архимеда, на тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной жидкости.

При положительной плавучести масса вытесненной телом воды больше массы тела. В этом случае фридайвер всплывает или находится на поверхности. Когда фридайвер взмывает вверх без усилий, воплощаются его детские мечты о полете.

При отрицательной плавучести вес вытесненной телом воды меньше веса тела. Тогда фридайвер погружается. С увеличением глубины все меньше и меньше вытесняет фридайвер воду, поскольку легкие его сжимаются, и потому падает в бездну все быстрее и быстрее.

При нейтральной плавучести вес вытесненной телом воды равен весу тела, вследствие чего фридайвер не погружается и не всплывает, а зависает на одном месте. Возникающее чувство парения может сопровождаться восторженным ощущением слияния с природой. Не стоит затягивать этот процесс.

Если нырять в длину вдоль кораллового рифа на небольшой глубине, то сила тяжести будет бороться с выталкивающей силой и фридайверу нужна мудрость, чтобы не бороться с ними, а расслабленно наблюдать на глубине 5–6 м дивный мир.

Глубина нейтральной плавучести для столь любознательных фридайверов регулируется грузами и может быть на 7-8-метровой глубине. Взять дополнительный вес или нет — решающее слово за толщиной складки на животе и толщиной гидрокостюма.

Для ныряющих в глубину на 20 м нейтральная плавучесть должна быть на глубине около 10 м, а для ныряющих в глубину на 30 м — на 15 м.

Тактика ныряния зависит от глубины, которая изменяет плавучесть фридайвера. Во время 30-ти метрового погружения фридайвер осуществляет непрерывные гребки в среднем темпе для преодоления зоны положительной плавучести до отметки 15 м. После достижения зоны нейтральной плавучести, на глубине 15–18 м он уменьшает темп и мощность движений, включая в цикл фазу скольжения. С глубины 22–25 м (при отрицательной плавучести), фридайвер скользит вниз без движений.

После разворота на всплытие, темп и мощность движений фридайвера должны быть достаточно высокими, чтобы преодолеть зону отрицательной плавучести. По мере увеличения плавучести при всплытии фридайвер постепенно снижает мощность и темп гребков, и включает в цикл движений фазу скольжения. Последние 5–8 м при положительной плавучести фридайвер скользит вверх без движений.

При увеличении глубины погружения квалифицированные фридайверы увеличивают и глубину нейтральной плавучести путем уменьшения количества груза. И это правильно, так как, идя вниз, надо побеспокоиться о дороге наверх.

Существуют 5 основных факторов, влияющих на плавучесть:

1) Плотность воды.

Плотность пресной воды меньше, чем плотность морской из-за наличия в последней — морских солей. Соответственно, по вкусу воды можно попробовать определить необходимое количество груза, навешиваемое фридайвером на себя. Чем больше соли, тем больше груза.

2) Объем воздуха в легких.

Состоит из объема вдоха и остаточного объема легких. Остаточный объем трудно изменить, он является достаточно консервативным показателем, а вот объем вдоха можно менять легко. Чем больше вдох, тем больше плавучесть.

3) Снаряжение.

Чем больше толщина костюма и меньше количество груза, тем больше плавучесть, и тем труднее занырнуть и легче вынырнуть.

4) Гидростатическое давление.

Тоже легко определить: чем больше давит, тем меньше плавучесть. Под действием давления объемы легких и костюма уменьшаются, поэтому уменьшается вес вытесненной ими жидкости.

5) Состав тела фридайвера.

С увеличением количества жировой массы у фридайвера, вкусившего со «шведского стола», его плавучесть увеличивается.

Понятия атмосферного, гидростатического и абсолютного давлений

На фридайвера, погружающегося в глубину, действует давление, состоящее из:

— атмосферного давления, которое вызвано весом атмосферы. Это давление обозначают как 1 атмосфера;

— гидростатического давления, которое вызвано весом воды над фридайвером. Каждые 10 м глубины увеличивают давление приблизительно на 1 атм.

Таким образом, давление окружающей среды, т. е. абсолютное давление, представляет собой сумму атмосферного давления на уровне моря и гидростатического давления, которое изменяется на 1 атмосферу каждые 10 м глубины.

Следовательно, давление, которое испытывает фридайвер на глубине 10 м равно 2 атмосферам, на глубине 30 м — 4 атм., а на глубине 100 м — 11 атм.

Герберт Ницш испытывал давление 22,5 атм. на глубине 214 м и хочет испытать еще больше.

Воздействие изменения давления на ткани организма

Когда в школе на уроках физики мы изучали скучные законы Бойля-Мариотта, Дальтона и Генри, то и представить себе не могли, какое практическое значение они могут иметь для фридайвинга.

Итак, закон Бойля-Мариотта гласит: объем газа при постоянной температуре обратно пропорционален давлению, действующему на него.

Во время погружения организм фридайвера подвергается изменениям, связанным с воздействием гидростатического давления. Это действие обусловлено свойством газа изменять свой объем при изменении давления, и малой сжимаемостью тканей организма. Если бы все органы и ткани сжимались, то и писать было бы дальше не о ком. Когда изменения, возникающие в сжимаемых органах, не чрезмерно велики, то они обратимы, и при прекращении давления организм фридайвера возвращается, как правило, в исходное состояние.

При погружении с увеличением гидростатического давления объем воздуха в воздушных полостях организма человека (легких, полостях черепа, желудочно-кишечном тракте) и в подмасочном пространстве стремится уменьшиться обратно пропорционально действующему на него давлению.

Пузырьки воздуха в неопреновом костюме тоже сжимаются под давлением, и он становится тоньше и холоднее.

Просвещенный фридайвер, проникшись тайной данного закона, открытого для него Бойлем и Мариоттом, использует его для предотвращения баротравм.

Выравнивание давления в полости среднего уха, придаточных пазухах носа и в подмасочном пространстве с постоянно изменяющимся при погружении абсолютным давлением с помощью специальных приемов является аксиомой фридайвинга.

Чаще всего затруднения, связанные с необходимостью выравнивания давления при погружении, возникают в полостях среднего уха, так называемых «барабанных полостях». Полости сообщаются с носоглоткой посредством узких и длинных слуховых труб, наименованных медицинскими светилами «евстахиевыми» по фамилии ученого анатома.

Отверстия труб, обращенные в барабанные полости, фиксированы костными стенками и постоянно открыты. А части труб, примыкающие к носоглотке, имеют мягкие спавшиеся стенки. Фридайвер должен уметь открывать свои слуховые трубы, выравнивая давление при погружении.

При всплытии (со снижением гидростатического давления) выравнивание давления в барабанной полости осуществляется относительно легко, т. к. слуховые трубы раскрываются без участия фридайвера расширяющимся воздухом.

Закон Дальтона: давление смеси газов равно сумме парциальных (частичных) давлений отдельных газов, ее составляющих.

Газы в легких обмениваются между кровью и альвеолярным воздухом в соответствии с тем, как изменяется давление отдельных газов. Давление газов в легких фридайвера будет меняться при изменении давления окружающей среды, а также в зависимости от степени потребления тканями кислорода и выделения углекислого газа.

На поверхности в воздухе содержится кислорода — 20,94 % (в альвеолах в среднем 14,5 % из-за мертвого пространства — носоглотки, гортани, трахеи, бронхов, где выдыхаемый воздух смешивается с вдыхаемым), азота 78,02 %, углекислого газа 0,04 % (в альвеолах в среднем 5 %) и инертных газов менее 1 %.

На глубине 10 м давление этих газов в легких удвоится, на глубине 20 м давление утроится. При погружении это неплохо — диффузия кислорода на глубине из легких в кровь улучшается, но при всплытии фридайверу бывает невесело — парциальное давление кислорода падает, и очень быстро.

Из-за этого закона фридайвинг из чудесного вида активного отдыха иногда превращается в вид экстремальной деятельности. Доверчивый фридайвер во время ныряния в глубину не ощущает фокусов с газами, он во власти внутреннего покоя, который может и обмануть.

Закон Генри: количество газа, растворенного в жидкости, прямо пропорционально его парциальному давлению на поверхность жидкости.

Во время погружения увеличивается растворимость газов и растет их концентрация в крови и тканях. Таким образом, кислороду на глубине вдвойне неплохо: в условиях повышенного давления он не только легко связывается с гемоглобином и разносится по всему организму, но и, будучи растворенным в плазме крови, быстро диффундирует (проникает) в ткани.

Азот при нахождении фридайвера на поверхности Земного шара циркулирует в кровяном русле в незначительном количестве. А в глубине морских вод азот активно насыщает собой это же кровяное русло. Чувствительный фридайвер может ощутить опасно-приятное чувство азотного наркоза.

При быстром всплытии (уменьшении давления) азот может «вспениваться» в крови, как газированная вода при открывании бутылки, и вызывать декомпрессионное заболевание.

Легкая форма декомпрессионного заболевания заключается в довольно неожиданных ощущениях разбитости (не жизни, конечно, только организма).

Следовательно, нырять в глубину можно только с интерватами отдыха, достаточными для полной ликвидации кислородного долга и освобождения тканей от азота. И чем глубже ныряние, тем дольше должен быть отдых.