Погружение в воду глубина. Фридайвинг и рекорды погружения на глубину без акваланга

Мы живем на планете воды, но земные океаны знаем хуже, чем некоторые космические тела. Больше половины поверхности Марса артографировано с разрешением около 20 м — и только 10−15% океанского дна изучены при разрешении хотя бы 100 м. На Луне побывало 12 человек, на дне Марианской впадины — трое, и все они не смели и носа высунуть из сверхпрочных батискафов.

Погружаемся

Главная сложность в освоении Мирового океана — это давление: на каждые 10 м глубины оно увеличивается еще на одну атмосферу. Когда счет доходит до тысяч метров и сотен атмосфер, меняется все. Жидкости текут иначе, необычно ведут себя газы… Аппараты, способные выдержать эти условия, остаются штучным продуктом, и даже самые современные субмарины на такое давление не рассчитаны. Предельная глубина погружения новейших АПЛ проекта 955 «Борей» составляет всего 480 м.

Водолазов, спускающихся на сотни метров, уважительно зовут акванавтами, сравнивая их с покорителями космоса. Но бездна морей по‑своему опаснее космического вакуума. Случись что, работающий на МКС экипаж сможет перейти в пристыкованный корабль и через несколько часов окажется на поверхности Земли. Водолазам этот путь закрыт: чтобы эвакуироваться с глубины, могут потребоваться недели. И срок этот не сократить ни при каких обстоятельствах.

Впрочем, на глубину существует и альтернативный путь. Вместо того чтобы создавать все более прочные корпуса, можно отправить туда… живых водолазов. Рекорд давления, перенесенного испытателями в лаборатории, почти вдвое превышает способности подлодок. Тут нет ничего невероятного: клетки всех живых организмов заполнены той же водой, которая свободно передает давление во всех направлениях.

Клетки не противостоят водному столбу, как твердые корпуса субмарин, они компенсируют внешнее давление внутренним. Недаром обитатели «черных курильщиков», включая круглых червей и креветок, прекрасно себя чувствуют на многокилометровой глубине океанского дна. Некоторые виды бактерий неплохо переносят даже тысячи атмосфер. Человек здесь не исключение — с той лишь разницей, что ему нужен воздух.

Под поверхностью

Кислород Дыхательные трубки из тростника были известны еще могиканам Фенимора Купера. Сегодня на смену полым стеблям растений пришли трубки из пластика, «анатомической формы» и с удобными загубниками. Однако эффективности им это не прибавило: мешают законы физики и биологии.

Уже на метровой глубине давление на грудную клетку поднимается до 1,1 атм — к самому воздуху прибавляется 0,1 атм водного столба. Дыхание здесь требует заметного усилия межреберных мышц, и справиться с этим могут только тренированные атлеты. При этом даже их сил хватит ненадолго и максимум на 4−5 м глубины, а новичкам тяжело дается дыхание и на полуметре. Вдобавок чем длиннее трубка, тем больше воздуха содержится в ней самой. «Рабочий» дыхательный объем легких составляет в среднем 500 мл, и после каждого выдоха часть отработанного воздуха остается в трубке. Каждый вдох приносит все меньше кислорода и все больше углекислого газа.

Чтобы доставлять свежий воздух, требуется принудительная вентиляция. Нагнетая газ под повышенным давлением, можно облегчить работу мускулам грудной клетки. Такой подход применяется уже не одно столетие. Ручные насосы известны водолазам с XVII века, а в середине XIX века английские строители, возводившие подводные фундаменты для опор мостов, уже подолгу трудились в атмосфере сжатого воздуха. Для работ использовались толстостенные, открытые снизу подводные камеры, в которых поддерживали высокое давление. То есть кессоны.

Глубже 10 м

Азот Во время работы в самих кессонах никаких проблем не возникало. Но вот при возвращении на поверхность у строителей часто развивались симптомы, которые французские физиологи Поль и Ваттель описали в 1854 году как On ne paie qu’en sortant — «расплата на выходе». Это мог быть сильный зуд кожи или головокружение, боли в суставах и мышцах. В самых тяжелых случаях развивались параличи, наступала потеря сознания, а затем и гибель.

Чтобы отправиться на глубину без каких-либо сложностей, связанных с экстремальным давлением, можно использовать сверхпрочные скафандры. Это чрезвычайно сложные системы, выдерживающие погружение на сотни метров и сохраняющие внутри комфортное давление в 1 атм. Правда, они весьма дороги: например, цена недавно представленного скафандра канадской фирмы Nuytco Research Ltd. EXOSUIT составляет около миллиона долларов.

Проблема в том, что количество растворенного в жидкости газа прямо зависит от давления над ней. Это касается и воздуха, который содержит около 21% кислорода и 78% азота (прочими газами — углекислым, неоном, гелием, метаном, водородом и т. д. — можно пренебречь: их содержание не превышает 1%). Если кислород быстро усваивается, то азот просто насыщает кровь и другие ткани: при повышении давления на 1 атм в организме растворяется дополнительно около 1 л азота.

При быстром снижении давления избыток газа начинает выделяться бурно, иногда вспениваясь, как вскрытая бутылка шампанского. Появляющиеся пузырьки могут физически деформировать ткани, закупоривать сосуды и лишать их снабжения кровью, приводя к самым разнообразным и часто тяжелым симптомам. По счастью, физиологи разобрались с этим механизмом довольно быстро, и уже в 1890-х годах декомпрессионную болезнь удавалось предотвратить, применяя постепенное и осторожное снижение давления до нормы — так, чтобы азот выходил из организма постепенно, а кровь и другие жидкости не «закипали».

В начале ХХ века английский исследователь Джон Холдейн составил детальные таблицы с рекомендациями по оптимальным режимам спуска и подъема, компрессии и декомпрессии. Экспериментируя с животными, а затем и с людьми — в том числе с самим собой и своими близкими, — Холдейн выяснил, что максимальная безопасная глубина, не требующая декомпрессии, составляет около 10 м, а при длительном погружении — и того меньше. Возвращение с глубины должно производиться поэтапно и не спеша, чтобы дать азоту время высвободиться, зато спускаться лучше довольно быстро, сокращая время поступления избыточного газа в ткани организма. Людям открылись новые пределы глубины.

Глубже 40 м

Гелий Борьба с глубиной напоминает гонку вооружений. Найдя способ преодолеть очередное препятствие, люди делали еще несколько шагов — и встречали новую преграду. Так, следом за кессонной болезнью открылась напасть, которую дайверы почти любовно зовут «азотной белочкой». Дело в том, что в гипербарических условиях этот инертный газ начинает действовать не хуже крепкого алкоголя. В 1940-х опьяняющий эффект азота изучал другой Джон Холдейн, сын «того самого». Опасные эксперименты отца его ничуть не смущали, и он продолжил суровые опыты на себе и коллегах. «У одного из наших испытуемых произошел разрыв легкого, — фиксировал ученый в журнале, — но сейчас он поправляется».

Несмотря на все исследования, механизм азотного опьянения детально не установлен — впрочем, то же можно сказать и о действии обычного алкоголя. И тот и другой нарушают нормальную передачу сигналов в синапсах нервных клеток, а возможно, даже меняют проницаемость клеточных мембран, превращая ионообменные процессы на поверхностях нейронов в полный хаос. Внешне то и другое проявляется тоже схожим образом. Водолаз, «словивший азотную белочку», теряет контроль над собой. Он может впасть в панику и перерезать шланги или, наоборот, увлечься пересказом анекдотов стае веселых акул.

Наркотическим действием обладают и другие инертные газы, причем чем тяжелее их молекулы, тем меньшее давление требуется для того, чтобы этот эффект проявился. Например, ксенон анестезирует и при обычных условиях, а более легкий аргон — только при нескольких атмосферах. Впрочем, эти проявления глубоко индивидуальны, и некоторые люди, погружаясь, ощущают азотное опьянение намного раньше других.

Избавиться от анестезирующего действия азота можно, снизив его поступление в организм. Так работают дыхательные смеси нитроксы, содержащие увеличенную (иногда до 36%) долю кислорода и, соответственно, пониженное количество азота. Еще заманчивее было бы перейти на чистый кислород. Ведь это позволило бы вчетверо уменьшить объем дыхательных баллонов или вчетверо увеличить время работы с ними. Однако кислород — элемент активный, и при длительном вдыхании — токсичный, особенно под давлением.

Чистый кислород вызывает опьянение и эйфорию, ведет к повреждению мембран в клетках дыхательных путей. При этом нехватка свободного (восстановленного) гемоглобина затрудняет выведение углекислого газа, приводит к гиперкапнии и метаболическому ацидозу, запуская физиологические реакции гипоксии. Человек задыхается, несмотря на то что кислорода его организму вполне достаточно. Как установил тот же Холдейн-младший, уже при давлении в 7 атм дышать чистым кислородом можно не дольше нескольких минут, после чего начинаются нарушения дыхания, конвульсии — все то, что на дайверском сленге называется коротким словом «блэкаут».

Жидкостное дыхание

Пока еще полуфантастический подход к покорению глубины состоит в использовании веществ, способных взять на себя доставку газов вместо воздуха — например, заменителя плазмы крови перфторана. В теории, легкие можно заполнить этой голубоватой жидкостью и, насыщая кислородом, прокачивать ее насосами, обеспечивая дыхание вообще без газовой смеси. Впрочем, этот метод остается глубоко экспериментальным, многие специалисты считают его и вовсе тупиковым, а, например, в США применение перфторана официально запрещено.

Поэтому парциальное давление кислорода при дыхании на глубине поддерживается даже ниже обычного, а азот заменяют на безопасный и не вызывающий эйфории газ. Лучше других подошел бы легкий водород, если б не его взрывоопасность в смеси с кислородом. В итоге водород используется редко, а обычным заменителем азота в смеси стал второй по легкости газ, гелий. На его основе производят кислородно-гелиевые или кислородно-гелиево-азотные дыхательные смеси — гелиоксы и тримиксы.

Глубже 80 м

Сложные смеси Здесь стоит сказать, что компрессия и декомпрессия при давлениях в десятки и сотни атмосфер затягивается надолго. Настолько, что делает работу промышленных водолазов — например, при обслуживании морских нефтедобывающих платформ — малоэффективной. Время, проведенное на глубине, становится куда короче, чем долгие спуски и подъемы. Уже полчаса на 60 м выливаются в более чем часовую декомпрессию. После получаса на 160 м для возвращения понадобится больше 25 часов — а ведь водолазам приходится спускаться и ниже.

Поэтому уже несколько десятилетий для этих целей используют глубоководные барокамеры. Люди живут в них порой целыми неделями, работая посменно и совершая экскурсии наружу через шлюзовой отсек: давление дыхательной смеси в «жилище» поддерживается равным давлению водной среды вокруг. И хотя декомпрессия при подъеме со 100 м занимает около четырех суток, а с 300 м — больше недели, приличный срок работы на глубине делает эти потери времени вполне оправданными.

Методы длительного пребывания в среде с повышенным давлением прорабатывались с середины ХХ века. Большие гипербарические комплексы позволили создавать нужное давление в лабораторных условиях, и отважные испытатели того времени устанавливали один рекорд за другим, постепенно переходя и в море. В 1962 году Роберт Стенюи провел 26 часов на глубине 61 м, став первым акванавтом, а тремя годами позже шестеро французов, дыша тримиксом, прожили на глубине 100 м почти три недели.

Здесь начались новые проблемы, связанные с длительным пребыванием людей в изоляции и в изнурительно некомфортной обстановке. Из-за высокой теплопроводности гелия водолазы теряют тепло с каждым выдохом газовой смеси, и в их «доме» приходится поддерживать стабильно жаркую атмосферу — около 30 °C, а вода создает высокую влажность. Кроме того, низкая плотность гелия меняет тембр голоса, серьезно затрудняя общение. Но даже все эти трудности вместе взятые не поставили бы предел нашим приключениям в гипербарическом мире. Есть ограничения и поважнее.

Глубже 600 м

Предел В лабораторных экспериментах отдельные нейроны, растущие «в пробирке», плохо переносят экстремально высокое давление, демонстрируя беспорядочную гипервозбудимость. Похоже, что при этом заметно меняются свойства липидов клеточных мембран, так что противостоять этим эффектам невозможно. Результат можно наблюдать и в нервной системе человека под огромным давлением. Он начинает то и дело «отключаться», впадая в кратковременные периоды сна или ступора. Восприятие затрудняется, тело охватывает тремор, начинается паника: развивается нервный синдром высокого давления (НСВД), обусловленный самой физиологией нейронов.

Помимо легких, в организме есть и другие полости, содержащие воздух. Но они сообщаются с окружающей средой очень тонкими каналами, и давление в них выравнивается далеко не моментально. Например, полости среднего уха соединяются с носоглоткой лишь узкой евстахиевой трубой, которая к тому же часто забивается слизью. Связанные с этим неудобства знакомы многим пассажирам самолетов, которым приходится, плотно закрыв нос и рот, резко выдохнуть, уравнивая давление уха и внешней среды. Водолазы тоже применяют такое «продувание», а при насморке стараются вовсе не погружаться.

Добавление к кислородно-гелиевой смеси небольших (до 9%) количеств азота позволяет несколько ослабить эти эффекты. Поэтому рекордные погружения на гелиоксе достигают планки 200−250 м, а на азотсодержащем тримиксе — около 450 м в открытом море и 600 м в компрессионной камере. Законодателями в этой области стали — и до сих пор остаются — французские акванавты. Чередование воздуха, сложных дыхательных смесей, хитрых режимов погружения и декомпрессии еще в 1970-х позволило водолазам преодолеть планку в 700 м глубины, а созданную учениками Жака Кусто компанию COMEX сделало мировым лидером в водолазном обслуживании морских нефтедобывающих платформ. Детали этих операций остаются военной и коммерческой тайной, поэтому исследователи других стран пытаются догнать французов, двигаясь своими путями.

Пытаясь опуститься глубже, советские физиологи изучали возможность замены гелия более тяжелыми газами, например неоном. Эксперименты по имитации погружения на 400 м в кислородно-неоновой атмосфере проводились в гипербарическом комплексе московского Института медико-биологических проблем (ИМБП) РАН и в секретном «подводном» НИИ-40 Министерства обороны, а также в НИИ Океанологии им. Ширшова. Однако тяжесть неона продемонстрировала свою обратную сторону.

Можно подсчитать, что уже при давлении 35 атм плотность кислородно-неоновой смеси равна плотности кислородно-гелиевой примерно при 150 атм. А дальше — больше: наши воздухоносные пути просто не приспособлены для «прокачивания» такой густой среды. Испытатели ИМБП сообщали, что, когда легкие и бронхи работают со столь плотной смесью, возникает странное и тяжелое ощущение, «будто ты не дышишь, а пьешь воздух». В бодрствующем состоянии опытные водолазы еще способны с этим справиться, но в периоды сна — а на такую глубину не добраться, не потратив долгие дни на спуск и подъем — они то и дело просыпаются от панического ощущения удушья. И хотя военным акванавтам из НИИ-40 удалось достичь 450-метровой планки и получить заслуженные медали Героев Советского Союза, принципиально это вопроса не решило.

Новые рекорды погружения еще могут быть поставлены, но мы, видимо, подобрались к последней границе. Невыносимая плотность дыхательной смеси, с одной стороны, и нервный синдром высоких давлений — с другой, видимо, ставят окончательный предел путешествиям человека под экстремальным давлением.

Слово «фридайвинг» происходит от англ. free diving, что переводится как «свободное погружение» и означает , в котором водолазы ныряют в воду без акваланга, только лишь на задержке собственного дыхания.

Фридайвинг - это очень интересное и необычное занятие, которое приносит приятные и незабываемые ощущения, которые создали вокруг него романтическую атмосферу. Изначальная позиция фридайвинга, как спорта, постепенно уступает место здоровому увлечению активных людей. Но те, кто не занимался им, могут иметь неверные представления, почерпнутые из фильмов и рассказов. Для того чтобы прояснить, что такое фридайвинг, нужно узнать немало информации о нём. А лучше - попробовать самому.

Дисциплины во фридайвинге

Современный фридайвинг состоит из нескольких дисциплин, которые входят в две категории: те, что проводятся на открытой воде, и те, которые практикуют в бассейне. Рассмотрим их подробнее.

Дисциплины фридайвинга в открытой воде:

1. CNF - погружение в глубину без ласт. Это один из самых сложных видов ныряния, при котором пловец вертикально погружается и всплывает, используя при этом только силу собственных мышц.
2. CWT - погружение на глубину с ластами. Задача фридайвера облегчается тем, что он использует экипировку, облегчающую передвижение в воде: или их особенный вариант - моноласту.
3. FIM - свободное погружение, при котором ныряльщик с помощью специального троса погружается и всплывает за счёт силы рук.
4. VWT - погружения с грузом. Тут, для того чтобы опустится на желаемую глубину, пловец использует систему утяжелителей. Подниматься на поверхность разрешается по тросу, но только подтягиваясь по нему.
5. NLT - ныряния без ограничений. Это самая опасная дисциплина, в которой зачастую нет возможности страховки фридайвера. В ней ныряльщик пробирается вглубь вод при помощи грузов или буксира, а для возвращения использует специальный шар с воздухом или иное снаряжение (спортсмен это выбирает сам). Глубина погружения может достигать сотен метров (рекорд австрийца Герберта Ницща - 214 м), и ей занимается всего несколько человек в мире.

Дисциплины фридайвинга, которые проводят в бассейне:

1. STA - с задержкой дыхания в статике, здесь пловец на определённое время задерживает дыхание, находясь в положении лёжа на спине.
2. DNF - ныряния в длину без применения ласт. Фридайвер и плывёт вперёд с задержкой дыхания. Вспомогательные средства не используются.
3. DYN - заплывы в ластах. То же самое, что и DNF, но с использованием обычных ласт и моноласт.

С чего начался фридайвинг

В том виде, в котором мы знаем фридайвинг сейчас, он появился не сразу. За семь десятилетий существования он прошёл немалый путь от увлечения до серьёзного вида спорта и популярной разновидности здорового отдыха.

Началось всё с пари в 1949 году, которое заключил некий итальянец, Раймондо Бучер, он занимался подводной съёмкой, со своими друзьями. Он поспорил, что нырнёт на глубину 30 метров без всякой экипировки - и выиграл. Но его достижение решили побить Энио Фалько и Альберто Новелли, что закончилось преодолением рубежа в 40 метров.

Следующей отметкой стал 1960 год, когда соревновались итальянец Энцо Майорка и бразильский ныряльщик Америго Сантарелли. Их борьба закончилась победой итальянского спортсмена, преодолевшего 49-метровый рубеж, а через шесть лет он улучшил свой результат до 54 метров.

С тех пор фридайвинг начал стремительно развиваться, несмотря на тревогу, которую вовсю били врачи. Они были убеждены, что давление на глубине более 50 метров просто раздавит грудную клетку ныряльщика. Но, к их огромному удивлению, всё в том же 1966 году рекорд Майорки был побит - француз Жак Поль достиг 100-метровой глубины.

Рефлексы и механизмы человеческого организма

Так почему же такие глубины не убили пловцов? Давление на глубине 100 метров в 11 раз выше привычного нам атмосферного. Но Жак Поль не только не погиб, но и со временем улучшил свой результат до 105 метров.

Ответ на это был вскоре найден и скрывался в нырятельных реакциях, которые присущи нам, как млекопитающим, - естественная возможность человеческого организма задержать дыхание, и вынырнуть, не пребывая в стрессовом состоянии. Для нетренированного человека после небольшого вводного курса по дыхательным практикам откроется возможность не дышать минуты две, а при последующих тренировках - до 4–5 минут.

Стоит познакомиться с этими механизмами поближе:

1. Преодолевать порог погружения в 50 метров пловцу позволяет кровяной сдвиг. Это поразительное явление, при котором вся кровь из конечностей направляется в область грудной клетки, когда преодолевается определённый порог внешнего давления на человека. К примеру, капилляры лёгких наполняются кровью, которую не так-то просто сжать. Это, как и целый ряд иных защитных механизмов, спасает грудную клетку от раздавливания, хотя она заметно сжимается. При всплытии начинается обратный процесс и кровь постепенно возвращается в предназначенный ей кровоток.
2. При погружении в воду мозг моментально получает информацию о возросшем давлении и пониженной температуре. Включает другой важный защитный механизм - брадикардию. Это замедление сердцебиение, призванное снизить потребность организма в кислороде. Биение сердца замедляется пропорционально глубине погружения, и на больших глубинах оно может упасть в 10 раз.

Направления фридайвинга

Люди начинают заниматься подводным плаванием, преследуя разные цели. Если обобщить их все, то можно выделить 4 основных направления во фридайвинге.

1. Рекреационный, или любительский, фридайвинг. Любители стремятся, по большей части, познать себя и пределы возможностей своего организма - как физических, так и психических. Они хотят увидеть, насколько красив подводный мир и просто любят водную среду. Такие фридайверы не подвергают себя рискам и плавают в своё удовольствие, поддерживая тонус организма на высоком уровне.
2. Спортивное направление манит тех, кто жаждет соревнований и новых рекордов. Многие начинают заниматься им с детства, совершенствуясь на протяжении жизни.
3. Подводные охотники не только осваивают глубины, но и возвращаются домой с добычей. Это очень интересная и во многом самобытная ветвь фридайвинга, для освоения которой нужно изучить множество нюансов.
4. Некоторые ныряют не только для того, чтобы самому увидеть подводную красоту, но и показать её другим, находя в этом путь творческого самовыражения. К этому приходят очень многие ныряльщики, так как сама философия фридайвинга настраивает на то, чтобы делиться с окружающими впечатлениями от увиденного. Кое-кто уходит в профессионалы, другие же просто создают целые коллекции фотоальбомов.

Ощущения, которые испытывает ныряльщик на больших глубинах, передать сложно - они у каждого свои. Тот же «азотный наркоз» вызывает у одних фридайверов паническое состояние, а у других - ощущение эйфории. Но жизненно важно помнить, что ни тому, ни другому поддаваться нельзя - иначе можно перестать контролировать себя, что чревато летальным исходом. Другие ощущения, такие как отсутствие возможности дышать, ощущение возрастающего давления, описать тоже практически невозможно. Для того чтобы понять - это надо прочувствовать самому.

Определившись с направлением, которым стоит заниматься, каждый должен определиться не только с тем, какая техника подводного плавания ему подходит, но и понимать, какие требования выставляются фридайвингом к подготовке организма.

Стоит упомянуть и об отличиях фридайвинга и погружений с аквалангом. Аквалангист на 100-метровое погружение тратит несколько часов. Он обязан пройти сложную процедуру декомпрессии, дабы избежать «кессонной болезни» из-за насыщения крови азотом, которая фридайверу ни к чему, ведь в его лёгких нет воздуха при заплыве.

Молодой ныряльщик, для того чтобы начать погружаться, должен знать, что потребуется от его организма в первую очередь:

1. Для успешных погружений нужна очень эластичная диафрагма - специфическая куполообразная мышца, подтягивающаяся вверх при выдохе и опускающаяся при вдохе.
2. Как можно более тренированные межрёберные мышцы. От их развитости зависит, насколько глубокий вдох может сделать спортсмен и как долго сможет не дышать.
3. Нужно научиться выравнивать давление в области пазух и среднего уха. Стоит знать, что учиться для каждой глубины нужно отдельно, ведь методы для 30-метровых заплывов отличаются от тех, что осуществляются глубже. При глубоком погружении используют метод Френзеля, при котором продувка происходит за счёт напряжения мышц языка, а для экстремальных глубин применяют «маусфил» - примерно на отметке 25 метров воздухом из лёгких наполняется рот и всё дальнейшее погружение проходит на этом запасе.
4. Очень важно освоить искусство расслабления, дающее возможность долгое время не дышать под водой.

Осуществляя заплывы, фридайверы зачастую пользуются системой грузов, чтобы сберечь силы, которые ещё им очень пригодятся, ведь примерно с 30-метровой глубины ныряльщика перестаёт выталкивать наверх, а наоборот - его тянет вниз. И чем глубже, тем больше скорость погружения, достигающая при 100 метрах более 1 метра в секунду. В такой ситуации всплыть наверх стоит немалых усилий. Но, несмотря на трудности, спортсмены осуществляют регулярные погружения, стремясь познать границы своих возможностей.

Заключение

Фридайвинг - относительно молодой вид спорта и отдыха. Его развитие, благодаря популяризации в культуре, идёт очень стремительно и использует накопленные веками знания в области йоги, медицины, физики, зоологии и разных видов спорта. Постоянно ведутся исследования возможностей человека, изучаются феномены задержки дыхания и самого ныряния. Полученная информация используется для расширения возможностей пловцов. И эти знания не скрываются, а наоборот - активно предоставляются тем, кто готов заниматься фридайвингом как ради удовольствия, так и для достижения спортивных результатов.

На земле имеется гораздо больше мест, о которых мы знаем меньше, нежели о необъятных космических просторах. Речь идет прежде всего о непокоримых водных глубинах. Согласно мнению ученых, наука еще фактически не приступила к изучению таинственной жизни на дне океанов, все исследования находятся в начале пути.

Из года в год находятся все новые смельчаки, которые готовы выполнить новое рекордное глубоководное погружение. В представленном материале хотелось бы поговорить о заплывах без снаряжения, с аквалангом и при помощи батискафов, которые вошли в историю.

Самое глубоководное погружение человека

Долгое время рекордсменом в области фридайвинга выступал французский спортсмен Лоик Леферм. В 2002 году ему удалось осуществить глубоководное погружение на 162 метра. Многие ныряльщики пытались улучшить этот показатель, однако погибали в морской пучине. В 2004 году жертвой собственного тщеславия стал сам Леферм. В ходе тренировочного заплыва в океанической впадине Вильфранш-сюр-Мер он погрузился на 171 метр. Однако подняться на поверхность спортсмену так и не удалось.

Последнее рекордное глубоководное погружение совершил австрийский фридайвер Герберт Ницш. Ему удалось опуститься на 214 метров без кислородного баллона. Таким образом, достижение Лоика Леферма осталось в прошлом.

Рекордное глубоководное погружение среди женщин

Несколько рекордов среди женщин установила французская спортсменка Одри Местре. 29 мая 1997 года она осуществила погружение на целых 80 метров на одной задержке дыхания, без баллона с воздухом. Уже через год Одри побила собственный рекорд, опустившись в морскую пучину на 115 метров. В 2001-м спортсменка погрузилась на целых 130 метров. Указанный рекорд, который имеет статус мирового среди женщин, закреплен за Одри по сей день.

12 октября 2002 года Местре совершила свою последнюю попытку в жизни, погрузившись без снаряжения на 171 метр у берегов Доминиканской Республики. Спортсменка использовала лишь специальный груз, не имея при себе кислородных баллонов. Подъем должен был осуществляться с помощью воздушного купола. Однако последний оказался не заправлен. Через 8 минут после того, как стартовало глубоководное погружение, тело Одри было доставлено на поверхность аквалангистами. В качестве официальной причины смерти спортсменки было отмечено возникновение проблем с оборудованием для подъема на поверхность.

Рекордное погружение с аквалангом

Теперь поговорим про глубоководные погружения с аквалангом. Самое значимое из них осуществил французский дайвер Паскаль Бернабе. Летом 2005 года ему удалось опуститься в морскую пучину на 330 метров. Хотя изначально планировалось покорить глубину в 320 метров. Столь значимый рекорд состоялся в результате небольшого казуса. В ходе спуска у Паскаля растянулась веревка, что и позволило заплыть на 10 лишних метров в глубину.

Дайверу удалось успешно подняться на поверхность. Всплытие продолжалось долгих 9 часов. Причиной столь медленного подъема стал высокий риск развития что могло привести к остановке дыхания и повреждению кровеносных сосудов. Стоит заметить, что для установления рекорда Паскалю Бернабе пришлось провести целых 3 года в постоянных тренировках.

Рекордное погружение в батискафе

23 января 1960 года ученые Дональд Уолш и Жак Пиккард установили рекорд по погружению на дно океана в пилотируемом аппарате. Находясь на борту небольшой подлодки Trieste, исследователи достигли дна оказавшись на глубине 10 898 метров.

Самое глубоководное погружение в пилотируемом человеком батискафе было осуществлено благодаря строительству аппарата Deepsea Challenger, на что у конструкторов ушло долгих 8 лет. Эта мини-подлодка представляет обтекаемую капсулу весом более 10 тонн и с толщиной стен 6,4 см. Примечательно, что до введения в эксплуатацию батискаф несколько раз тестировали давлением в 1160 атмосфер, что выше показателя, который должен был воздействовать на стенки аппарата на дне океана.

В 2012 году известный американский кинорежиссер Джеймс Кэмерон, пилотируя мини-подлодку Deepsea Challenger, покорил предыдущий рекорд, установленный на аппарате Trieste, и даже улучшил его, погрузившись в Мариинскую впадину на 11 км.

– это особый вид подводного плавания. Ведь для того, чтобы находится под водой, человеку нужно всего-навсего задержать дыхание.

Эта самая ранняя форма дайвинга до сих пор популярна как в спорте, так и в коммерции. И она постоянно развивается.

Рекорд по задержке дыхания уже достигает 12 минут, а рекорд погружения в глубину давно перевалил за 100 метров. Наверное, все-таки нет предела человеческим возможностям.

Рекорд глубины погружения без акваланга

Первый рекорд погружения без акваланга установили ныряльщики Энцо Майорка и Жак Майоль. Они нырнули на глубину 100 метров. Но их результат не был официально занесен в спортивные рекорды.

Зато благодаря фильму Люка Бессонна «Голубая бездна» их имена будут всегда помнить (они стали прообразами главных героев киноленты).

В 2002 году французский фридайвер Лоик Леферм установил поистине удивительный рекорд. Без акваланга он погрузился на глубину 162 метра. До этого его же рекорд был 137 метров. В 2004 году Лоик Леферм решил установить еще один рекорд. Он погрузился на глубину 171 метр, но выплыть так и не смог.

Мировой рекорд погружения

Считается самым популярным видом подводного погружения без акваланга. Но в системе Международной ассоциации по развитию апноэ (AIDA) существует множество других дисциплин в этой области.

Например, статическое и динамическое апноэ, «постоянный вес в ластах» и так далее. И в каждой дисциплине рекорды поражают.

В категории «свободное погружение » новый мировой рекорд был установлен в 2013 году на Чемпионате Мира по фридайвингу в Греции. Рекордсменкой среди женщин стала россиянка Наталья Молчанова. Она опустилась на глубину 91 метр. Среди мужчин рекорд был установлен в 2011 и с тех пор не побит.

Тогда рекордсменом стал Уильям Трабридж из Новой Зеландии. Он погрузился на глубину 121 метр.
стала Наталья Молчанова. Вначале она установила рекорд в 2009, а потом в 2013 сама же его побила.

Погружение на большие глубины очень опасно. Поэтому к таким ныркам надо готовиться не то, что месяцами, а годами. Достичь описанных результатов возможно только благодаря постоянным тренировкам. Читайте о дайвинге на нашем сайте и получайте результаты. Если вы хотите установить мировой рекорд в свободном погружении, то начинайте подготовку уже сейчас.

Как некоторое время назад сообщили в новостях, российские дайверы из давинг-клуба «Water Deep» (Новороссийск) установили мировой рекорд глубоководных погружений в Чёрном море — 179,9 метра.

Ключевые слова здесь — «в Чёрном море». На самом деле это далеко не рекордная глубина.

Погружения на рекордные глубины с аквалангом и без

В 2007 году австрийский фридайвер Герберт Ницш (в другой огласовке — Нич) погрузился без акваланга на глубину 214 метров. Ему же принадлежит незарегистрированный рекорд погружения на глубину 249,9 метров (2012 год).

Из-за превышения скорости всплытия Ницш тогда получил серию микроинсультов. В ходе длительной реабилитации ему приходилось заново учиться владеть руками и ногами, восполнять пробелы в памяти. Однако благодаря умелому лечению, крепкому организму, а главное, несгибаемой силе воли ему удалось восстановить прежнюю форму.

Герберт Ницш. Рекордное погружение на 214 метра без акваланга

В 2013 году российский спортсмен Александр Костышен совершил погружение по методике фридайвинга (на задержке дыхания) на глубину в 265,22 метра. За прошедшие три года этот показатель так и не был перекрыт.

В 2005 году французский учитель начальных классов Паскаль Бернабе погрузился с автономным дыхательным снаряжением на глубину 330 метров.

Правда, это рекорд не был официально зарегистрирован, поэтому на звание абсолютного чемпиона претендует также Нуно Гомес , тогда же, в 2005 году, достигший глубины 318 метров. На спуск у него ушло всего 14 минут; общая же продолжительность погружения, с учетом декомпрессионных остановок (но об этом позже), превысила 12 часов.

Нуно Гомес. Мировой рекорд глубоководного погружения с дыхательным аппаратом

Максимальная глубина погружения на атмосферном воздухе составила 156 метров. Этой отметки удалось достичь британскому инструктору Марку Эндрюсу , правда, с огромным риском: после 140 метров он отключился и до глубины 70 метров, куда поднимали его аквалангисты из группы поддержки, так и не приходил в сознание.

И хотя глубина, покорённая новороссийскими дайверами, почти в два раза меньше достигнутого в 2005 году предела, не стоит относиться к ней пренебрежительно.

Опасности глубоководных погружений с аквалангом

В чём опасность глубоководных погружений ? Корень всех проблем — в высокой плотности воды, которая в почти в 800 раз плотнее воздуха. К примеру, на земле пуля, выпущенная из стрелкового оружия, пролетает от нескольких сотен метров до нескольких километров. Под водой дальность её полёта не превышает трёх метров.

Из-за высокой плотности давление под водой увеличивается на одну атмосферу через каждые десять метров. На максимальной для любительского дайвинга глубине 40 метров оно будет равно 5 атмосферам, на глубине 100 метров — 11, а на 330 метрах составит 34 атмосферы!

Поскольку регулятор акваланга подаёт дыхательную смесь в лёгкие ныряльщика под давлением, равным давлению воды, уже на глубине десяти метров он дышит воздухом в два раза более концентрированным, чем на суше. Чем глубже погружение, тем больше газов поступает в кровь дайвера при дыхании.

Зависимость прямо пропорциональная: при давлении в две атмосферы в крови в два раза больше растворённых газов, при трёх атмосферах — в три и так далее. Разумеется, чем меньше времени дайвер провёл на глубине, тем сильнее будет отклонение от этой закономерности.

Попутно замечу, что с глубиной сокращается время, на которое аквалангисту хватит запаса воздуха в баллонах. Давайте немного посчитаем.

Расходование воздуха на глубине

За один спокойный вдох к нам в лёгкие поступает примерно 0,5 литра воздуха. При атмосферном давлении стандартный пятнадцатилитровый баллон содержит… — именно! — 15 литров воздуха 🙂

Вопрос для тех, кто любит задачки с подвохом: на сколько вдохов хватит дайверу воздуха, содержащегося в пятнадцатилитровом баллоне под давлением, равным атмосферному? Правильный ответ см. в конце статьи, а я тем временем продолжу 🙂

Если воздух закачан в баллон под давлением 300 атмосфер, на поверхности его хватит примерно на 8970 вдохов. Если у вас получилась другая цифра, всё-таки загляните в конец статьи 🙂 Положим, человек дышит спокойно и размеренно и делает вдох каждые две секунды. В этом случае он обеспечен зарасом воздуха примерно на пять часов.

На глубине 10 метров давление, как я уже упоминал, равно двум атмосферам, поэтому с каждым вдохом в лёгкие аквалангиста поступает уже не поллитра, а литр воздуха. Таким образом, запас воздуха в баллоне будет исчерпан вдвое быстрее — его хватит только на 4470 вдохов. Соответственно сократится и максимальное время пребывания под водой.

На глубине 330 метров при вдохе расходуется 17 литров воздуха. Таким образом, у аквалангиста всего 235 вдохов вместо почти девяти тысяч и менее 8 минут времени — после этого воздух из баллона перестанет поступать. Правда, его останется там ещё около 500 литров (под давлением 34 атмосферы). При подъёме, по мере падения наружного давления, этот воздух можно будет использовать.

Оговорюсь, что пример этот условный — из серии про сферического коня в вакууме. Во-первых, темп вдоха-выдоха зависит от того, насколько тренирован аквалангист, как сильно он волнуется, и от множества других факторов (известно, что новичок расходует в среднем в полтора-два раза больше воздуха, чем дайвер-профессионал). А во-вторых и в-главных, на такую глубину на воздухе никто не погружается (почему — обсудим чуть позже).

Итак, какие же проблемы ожидают аквалангиста при глубоководных погружениях вследствие того, что он дышит воздухом под давлением, многократно превосходящим атмосферное?

Кислородное отравление

1. Проблема первая — кислородное отравление. В высоких концентрациях кислород губителен для нашего организма и действует как сильнейший яд.

Если в баллонах акваланга находится обычный атмосферный воздух с 21% кислорода и 79% азота, уже на глубине 70 метров концентрация кислорода (а говоря более терминологично, его парциальное давление) превышает безопасный уровень, что чревато поражением центральной нервной системы.

Граница зоны кислородного отравления довольно подвижна и зависит от индивидуальных физиологических особенностей, уровня физической подготовки и даже общего состояния организма на момент погружения. По сведениям медицинских источников, кислородное отравление в тяжёлой форме гарантированно наступает при парциальном давлении кислорода, равном 2,5-3,0, т.е. на глубинах свыше 130 метров.

Чем глубже погружение — тем выше риск отравления кислородом. Поэтому глубоководные погружения «на воздухе» заслуженно считаются одним из самых рискованных видов дайвинга. Изменение процентного содержания кислорода и его сочетание с другими газами (вместо азота) снижают вероятность кислородного отравления.

Азотный наркоз

2. Проблема вторая — азотный наркоз. Высокая концентрация азота в крови оказывает на организм воздействие, подобное наркотическому или алкогольному опьянению: дайвер испытывает чувство беспричинной эйфории (либо напротив — беспокойства), утрачивает способность к концентрации внимания, перестаёт трезво оценивать свои действия, утрачивает чувство безопасности; возможны кратковременные потери памяти.

Физиологическая природа азотного наркоза до конца не изучена. Как правило, появление этого эффекта связывают с растворением азота в жировом слое, покрывающем нервные клетки, что препятствует распространению нервных импульсов.

Азот — единственный «наркотик», не вызывающий привыкания, не дающий в долгосрочной перспективе никаких отрицательных эффектов, от действия которого можно почти мгновенно избавиться, всплыв на меньшую глубину.

Граница зоны азотного наркоза так же, как и граница зоны кислородного отравления, подвижна. Наиболее чувствительные люди ощущают первые симптомы азотного опьянения уже на глубине 24 метров.

Среднестатистический дайвер подвергается действию азотного наркоза в настолько сильной форме, что это может вызвать проблемы с безопасностью, на глубинах более 40 метров. Это одна из причин, по которым нижняя граница любительских погружений установлена именно на таком уровне.

Чтобы избежать азотного наркоза, при глубоководных погружениях используют особые газовые смеси, носящие родовое название «тримикс» (от triple — тройной и mix — смесь); в России иногда используется аббревиатура КАГС (гислородно-азотно-гелиевая смесь).

Один из распространённых вариантов тримикса: 18% кислорода, 42% гелия и 40% азота. Как видим, содержание кислорода, по сравнению с атмосферным воздухом, здесь уменьшено на 3% (страховка от кислородного отравления), а содержание азота — почти вдвое (что позволяет пропорционально увеличить глубину безопасного погружения, без риска азотного наркоза).

Иногда используется гелиокс (смесь кислорода и гелия). Однако гелий производится в промышленных масштабах лишь в немногих странах (в том числе в США и в России), поэтому заправка баллонов тримиксом или гелиоксом обходится примерно в 5 раз дороже, чем обычным атмосферным воздухом.

При погружениях на глубины свыше 100 метров аквалангист, как правило, попеременно дышит несколькими смесями с разным процентным содержанием кислорода, азота и гелия.

Кессонная болезнь

3. Проблема третья — декомпрессионная (кессонная) болезнь. Как я уже говорил, чем глубже погружается дайвер и чем больше времени проводит на соответствующей глубине, тем больше кислорода, азота и / или гелия, растворяется в его крови.

В теории, пребывание на глубине трёхсот тридцати метров приводит к тридцатичетырёхкратному перенасыщению крови ныряльщика азотом / гелием, по сравнению с пребыванием на поверхности. На самом деле, этого не происходит: чтобы кровь успела насытиться избыточным газом в полном объёме, нужно провести на этой глубине определённое время.

При совершении же экстремальных погружений дайвер обычно задерживается на максимальной глубине не дольше нескольких секунд, достаточных для того, чтобы зафиксировать рекорд, и немедленно начинает подъём.

Но даже этих секунд (с учётом общей продолжительности погружения и всплытия) оказывается достаточно, чтобы кровь перенасытилась газами.

Декомпрессионная болезнь возникает при нарушении режима подъёма на поверхность. Рассмотрим классический пример, который приводят, наверное, все, кто пишет о кессонной болезни 🙂

Представьте себе бутылку шампанского. Когда она закупорена, давление в ней может достигать шести атмосфер. Углекислый газ, образовавшийся в процессе брожения, полностью растворён в вине. Но стоит открыть пробку, как как избыточная углекислота из-за разности давлений вскипает множеством пузырьков, которые и придают шампанскому его игристые свойства.

Аналогичный процесс происходит в крови водолаза: выделяющиеся в большом количестве пузырьки азота закупоривают кровеносные сосуды и могут вызвать болезненные явления разной степени тяжести — вплоть до летальных.

В любительском дайвинге все погружения планируются как бездекомпрессионные. Иначе говоря, время пребывания под водой, в зависимости от глубины погружения, рассчитывается так, чтобы в любой момент можно было без вредных для организма последствий осуществить контролируемое аварийное всплытие (подъём на поверхность со скоростью не более 18 метров в минуту).

Если дайвер приближается к бездекомпрессионному пределу пребывания под водой, рекомендуется для подстраховки совершить так называемую «остановку безопасности» на глубине пяти метров в течение трёх минут. Принцип бездекомпрессионности — ещё одна причина, по которой для любительского дайвинга установлен сорокаметровый лимит глубины.

При глубоководных погружениях для дайвера обязательны декомпрессионные остановки (тем более продолжительные, чем большая глубина была им достигнута), для того чтобы избыточный азот / гелий успел вывестись из крови. В результате подъём может растянуться на несколько часов, что требует дополнительных баллонов с дыхательной смесью, заранее подвешенных на тросе на уровне декомпрессионных «стоянок», и серьёзной поддержки с поверхности.

Надо заметить, что гелий, в отличие от азота, быстрее «вскипает» в крови. Таким образом, гелиевые дыхательные смеси, успешно защищая аквалангиста от азотного наркоза, существенно увеличивают время декомпрессии. За всё, как известно, приходится платить 🙂

Попутно — вопрос для самых въедливых 🙂 Почему, в отличие от гелия и азота, кислород не вызывает кессонной болезни?

Опасности фридайвинга

Погружение на большие глубины без акваланга имеет свою специфику. Длится оно обычно не более 7-10 минут (12 минут — максимальное зарегистрированное время задержки дыхания). Тем не менее этого оказывается достаточно, чтобы кровь успела насытиться избыточным азотом: огромное давление на глубине сжимает грудную клетку, так что объём лёгких уменьшается в несколько раз, а плотность воздуха, набранного в них при вдохе перед погружением, пропорционально возрастает.

В среднем объём человеческих лёгких составляет от 4 до 6 литров. Лёгкие «крупногабаритного» натренированного ныряльщика могут вмещать до 10 литров воздуха.

Возьмём «компромиссный» вариант — 7,5 литра. При погружении без акваланга на 40 метров их объём уменьшится до полутора литров, а плотность воздуха в них возрастёт в 5 раз. На глубине 120 метров их объём составит менее 600 миллилитров, а давление воздуха в них возрастёт до 12,5 атмосфер.

Таким образом, азотный наркоз и отчасти декомпрессионная болезнь угрожают не только аквалангистам, но и ныряющим на задержке дыхания фридайверам (пусть и в существенно меньшей степени, поскольку воздух в их лёгких не пополняется на протяжении всего погружения).

Однако сверх этого людей, занимающихся фридайвингом, поджидают дополнительные опасности:

Обжатие грудной клетки

1. Обжатие грудной клетки. При погружении на большие глубины объём лёгких под давлением воды может уменьшиться настолько, что фридайвер будет тяжело травмирован — вплоть до летального исхода.

В медицинских источниках усреднённый теоретический предел погружения без акваланга указывается равным 30-50 метрам. Индивидуальный теоретический предел погружения рассчитывается исходя из объёма лёгких и, как правило, при самых благоприятных показателях не превышает 120 метров.

Естественно, торжествующая практика порой разгромно побивает занудную теорию. Но людей, побивших теорию, чьи имена на слуху у всех фридайверов, — единицы. А вот безвестных ныряльщиков, которые своей смертью подтвердили надёжность теории, — многие и многие сотни. Так что подумайте, нужно ли именно вам идти на рекорд 🙂

Гипоксия

2. Следующая опасность — гипоксия (кислородная недостаточность), вызывающая потерю сознания, что под водой, мягко говоря, нежелательно. Не буду вдаваться здесь в описание физиологических особенностей этого явления, тем более что существует несколько вариантов развития гипоксии при фридайвинге.

Напомню лишь, что объём лёгких невелик и, даже имея специальную подготовку, при глубоководном погружении очень легко просчитаться и уйти «в минус» по кислороду.

Обжим маски и барторавмы

3. Еще одна опасность — обжим маски, а также баротравма среднего уха и гайморовых полостей. Более редкий и экзотический случай — баротоавма зуба (если в результате некачественного пломбирования в нём остался пузырёк воздуха).

Во всех этих случаях причина травмы — разница между давлением в воздушных полостях тела (либо полостях, прилегающих к телу, как подмасочное пространство) и давлением воды снаружи. При отсутствии лор-заболеваний в активной фазе всё это (кроме баротравмы зуба, от которой нет «противоядий», кроме повторного пломбированмя) легко предотвратить продувкой ушей и носа. Но при быстром погружении можно зазеваться и не успеть вовремя выровнять давление.

Подводя итоги

Хотя рекорд новороссийских дайверов и далёк от мировых достижений в этой области, не стоит относиться к нему пренебрежительно. Погружение на такую глубину — весьма рискованное дело, требующее большого мужества, отличной физической подготовки и высокой квалификации.

Мои поздравления, друзья! 🙂

ОТВЕТЫ:

1. Правильный ответ — не насколько 🙂 Выкачать воздух из из замкнутой ёмкости при давлении, равном атмосферному, способен только вакуумный насос.

2. Кислород, в отличие от азота и гелия, активно расходуется организмом, поэтому он не накапливается в крови поводника в количестве, способном вызвать кессонную болезнь.