1.1. ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ НЫРЯНИЯ С ЗАДЕРЖКОЙ ДЫХАНИЯ
Плавучесть
Фридайвер во время ныряния в глубину испы??тывает три состояния плавучести: положительную (сначала с ней борется, потом радуется), нейтраль??ную (очень приятную) и отрицательную (страшно??ватую). Ибо, согласно закону Архимеда, на тело, погруженное в жидкость, действует выталкиваю??щая сила, направленная вверх и равная весу вытес??ненной жидкости.
При положительной плавучести масса вытес??ненной телом воды больше массы тела. В этом слу??чае фридайвер всплывает или находится на поверх??ности. Когда фридайвер взмывает вверх без усилий, воплощаются его детские мечты о полете.
При отрицательной плавучести вес вытеснен??ной телом воды меньше веса тела. Тогда фридайвер погружается. С увеличением глубины все меньше и меньше вытесняет фридайвер воду, поскольку лег??кие его сжимаются, и потому падает в бездну все быстрее и быстрее.
При нейтральной плавучести вес вытесненной телом воды равен весу тела, вследствие чего фри- дайвер не погружается и не всплывает, а зависа??ет иа одном месте. Возникающее чувство парения может сопровождаться восторженным ощущением слияния с природой. Не стоит затягивать этот про??цесс.
Если нырять в длину вдоль кораллового рифа на небольшой глубине, то сила тяжести будет бо??роться с выталкивающей силой и фридайверу нуж??на мудрость, чтобы не бороться с ними, а рассла??бленно наблюдать на глубине 5-6 м дивный мир. Глубина нейтральной плавучести для столь лю??бознательных фридайверов регулируется грузами и может быть на 7-8-метровой глубине. Взять до??полнительный вес или нет - решающее слово за толщиной складки на животе и толщиной гидро??костюма.
Для ныряющих в глубину на 20 м нейтраль??ная 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 из??меняет плавучесть фридайвера. Во время 30-ти метрового погружения фридайвер осуществля??ет непрерывные гребки в среднем темпе для пре??одоления зоны положительной плавучести до от??метки 15 м. После достижения зоны нейтраль??ной плавучести, на глубине 15-18 м он уменьша??ет темп и мощность движений, включая в цикл фазу скольжения. С глубины 22-25 м (при отри??цательной плавучести), фридайвер скользит вниз без движений.
После разворота на всплытие, темп и мощность движений фридайвера должны быть достаточно вы??сокими, чтобы преодолеть зону отрицательной пла??вучести. По мере увеличения плавучести при всплы??тии фридайвер постепенно снижает мощность и темп гребков, и включает в цикл движений фазу скольже??ния. Последние 5-8 м при положительной плавуче??сти фридайвер скользит вверх без движений.
При увеличении глубины погружения квали??фицированные фридайверы увеличивают и глуби??ну нейтральной плавучести путем уменьшения ко??личества 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 плот??ность морской из-за наличия в последней - мор??ских 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 яв??ляется достаточно консервативным показателем, а вот объем вдоха можно менять легко. Чем больше вдох, тем больше плавучесть.
3) Снаряжение.
Чем больше толщина костюма и меньше коли??чество 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 объе??мы легких и костюма уменьшаются, поэтому умень??шается 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 ве??сом атмосферы. Это давление обозначают как 1 ат??мосфера;
- 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 сум??му атмосферного давления на уровне моря и гидро??статического давления, которое изменяется на 1 ат??мосферу 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 глу??бине 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 пропор??ционален давлению, действующему на него.
Во время погружения организм фридайвера подвергается изменениям, связанным с воздей??ствием гидростатического давления. Это действие обусловлено свойством газа изменять свой объ??ем при изменении давления, и малой сжимаемо??стью тканей организма. Если бы все органы и тка??ни 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 фридайве- ра возвращается, как правило, в исходное состоя??ние.
При погружении с увеличением гидростатиче??ского давления объем воздуха в воздушных поло??стях организма человека (легких, полостях чере??па, желудочно-кишечном тракте) и в подмасочном пространстве стремится уменьшиться обратно про??порционально действующему на него давлению. Пузырьки воздуха в неопреновом костюме тоже сжимаются под давлением, и он становится тонь??ше и холоднее.
Просвещенный фридайвер, проникшись тай??ной данного закона, открытого для него Бойлем и Мариоттом, использует его для предотвращения ба??ротравм.
Выравнивание давления в полости средне??го уха, придаточных пазухах носа и в подмасоч- ном пространстве с постоянно изменяющимся при погружении абсолютным давлением с помощью специальных приемов является аксиомой фри- дайвинга.
Чаще всего затруднения, связанные с необходи??мостью выравнивания давления при погружении, возникают в полостях среднего уха, так называе??мых ??барабанных полостях??. Полости сообщаются с носоглоткой посредством узких и длинных слухо??вых труб, наименованных медицинскими светила??ми ??евстахиевыми?? по фамилии ученого анатома. Отверстия труб, обращенные в барабанные поло??сти, фиксированы костными стенками и постоянно открыты. А части труб, примыкающие к носоглот??ке, имеют мягкие спавшиеся стенки. Фридайвер должен уметь открывать свои слуховые трубы, вы??равнивая давление при погружении.
При всплытии (со снижением гидростатическо??го давления) выравнивание давления в барабанной полости осуществляется относительно легко, т.к. слуховые трубы раскрываются без участия фридай- вера расширяющимся воздухом.
Закон Дальтона: давление смеси газов равно сумме парциальных (частичных) давлений отдель??ных газов, ее составляющих.
Газы в легких обмениваются между кровью и альвеолярным воздухом в соответствии с тем, как изменяется давление отдельных газов. Давление га??зов в легких фридайвера будет меняться при изме??нении давления окружающей среды, а также в зави??симости от степени потребления тканями кислоро??да и выделения углекислого газа.
На поверхности в воздухе содержится кисло??рода- 20,94% (в альвеолах в среднем 14,5% из-за мертвого пространства - носоглотки, гортани, тра??хеи, бронхов, где выдыхаемый воздух смешивается с вдыхаемым), азота 78,02%, углекислого газа- 0,04% (в альвеолах в среднем 5%) и инертных га??зов 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 - парциаль??ное давление кислорода падает, и очень быстро.
Из-за этого закона фридайвинг из чудесного вида активного отдыха иногда превращается в вид экстремальной деятельности. Доверчивый фридай- вер во время ныряния в глубину не ощущает фоку??сов с газами, он во власти внутреннего покоя, кото??рый может и обмануть.
Закон Генри: количество газа, растворенного в жидкости, прямо пропорционально его парциаль??ному давлению на поверхность жидкости.
Во время погружения увеличивается раствори??мость газов и растет их концентрация в крови и тка??нях. Таким образом, кислороду на глубине вдвойне неплохо: в условиях повышенного давления он не только легко связывается с гемоглобином и разно??сится по всему организму, но и, будучи растворен??ным в плазме крови, быстро диффундирует (прони??кает) в ткани.