2. Давление смеси газов равно сумме парциальных давлений отдельных газов, ее составляющих (закон Дальтона).

Таким образом, парциальное давление каждого газа пропорционально процентной доле газа в смеси и величине абсолютного давления последней, т.е.

где п — процентная доля газа в смеси. Это положение необходимо для определения воздействия воздуха или другой газовой смеси на организм человека, поскольку в любом процессе участвуют конкретные газы, эту смесь составляющие.

3. Количество газа, растворенного в жидкости (например, в крови или морской воде), прямо пропорционально его парциальному давлению на поверхность жидкости (закон Генри).

При увеличении внешнего давления создается градиент диффузии газа в жидкость, и он поступает в нее до тех пор, пока его парциальное давление в жидкости не сравняется с внешним. Это состояние называется насыщением. При понижении внешнего давления создается перенасыщение газа в жидкости, и тот начинает выходить наружу. Иными словами, степень насыщения газом жидкости пря­мо зависит от окружающего давления.

Положения 2 и 3 позволяют правильно оценить воздействие каж­дого газа на организм: ведь под повышенным давлением они сильнее насыщают кровь и ткани человека. При достижении определенного парциального давления газ может вызвать весьма отрицательную и даже смертельную реакцию. Например, на поверхности моря в тка­нях человека растворено примерно 1 л азота. При погружении под­водник потребляет воздух под давлением, что ведет к росту парци­ального давления азота. На глубинах свыше 50 м оно достигает поро­говой величины, вызывая наркотическое опьянение, а при всплытии — уменьшается, и азот выходит из кровеносной системы через лег­кие.

Рассуждая о газовых законах, мы имеем ввиду не абстрактные, а вполне реальные газы, составляющие атмосферный воздух: кисло­род (20,94%), азот (78,09%), углекислый газ (0,04%), инертные газы (менее 1%).

Кислород принимает непосредственное участие в окислительных процессах организма. Потребление газообразного кислорода и вы­деление углекислого газа и есть собственно функция дыхания. При уменьшении его доли в воздухе до 18% (т.е. до парциального давле­ния 0,18 атм) наступает кислородное голодание с потерей сознания и даже летальным исходом. При парциальном давлении свыше 2,8 атм кислород вызывает кислородное отравление, что ничуть не лучше. Но можете не волноваться, ведь такое давление кислорода возника­ет на глубине... впрочем, рассчитайте сами, это нетрудно.

Азот не усваивается тканями организма, но растворяется в крови, вызывая различные неприятности. Неприятность первая: при парци­альном давлении в 5 — 6 атм азот может вызывать наркотическое опь­янение. Неприятность вторая: при стремительном подъеме на по­верхность, с быстрым падением внешнего давления, азот возвраща­ется в газообразное состояние в виде пузырьков, которые не успева­ют выходить через легкие и остаются в тканях организма. Они бло­кируют и замедляют кровообращение, вызывая декомпрессионную болезнь (см. главу 3.4).

Углекислый газ выводится из человеческого организма с выдыха­емым воздухом, где составляет 5%. При парциальном давлении 0,03 атм. (т.е. при содержании 3% в воздухе) вызывает отравление, при 0,1 атм. — потерю сознания. Если баллоны заряжены чистым воздухом, отравления нечего опасаться даже на глубинах 50 — 60 м, но если компрессор установлен в душном, плохо проветриваемом помеще­нии, то уже на средних глубинах аквалангист может почувствовать головную боль. Использование длинной дыхательной трубки, в которой после выдоха остаются "выхлопные" газы с повышенным содер­жанием углекислого газа, также может привести к легкому отравле­нию.

Угарный газ, попадающий в воздух с выхлопными газами из дви­гателей внутреннего сгорания, даже в мизерных количествах (около 0,05 %) вызывает потерю сознания и смерть. Помните, что правиль­ный выбор места для компрессора и времени для забивки баллонов жизненно важен!

Для глубоководных погружений используются газовые смеси, в которых наркотический азот полностью или частично заменен газа­ми, не оказывающими наркотического воздействия: гелием, водоро­дом и некоторыми другими.

Плавучесть

Возвращаемся к особенностям водной среды и их воздействию на жизнь, здоровье и душевное спокойствие аквалангиста. Значитель­ная плотность воды, в особенности морской, создает необычную сре­ду, в которой человек может почувствовать, что такое невесомость. Архимед в крике "Эврика!" первым высказал то, о чем, наверное, до­гадывались и наши прародители. Объект, находящийся в воде, зна­чительно легче чем на суше, а потеря его веса равна весу жидкости, которую он вытеснил. Если последний больше, чем вес тела, объект плавает на поверхности воды; если меньше — тонет; если же их вес одинаков, объект находится во взвешенном состоянии, т.е. в состоя­нии нейтральной плавучести.

Таким образом, на пловца действуют сила тяжести, зависящая от массы тела, и сила плавучести, зависящая от его объема. Их равнове­сие и определяет положение человека в воде. В среднем, удельный вес человеческого тела около единицы, т.е. почти как у пресной во­ды: у мужчин — чуть больше единицы, а у женщин — немного мень­ше. В пресных водоемах средний мужчина имеет слабую отрицатель­ную плавучесть, а в море — нейтральную. Подкожная жировая про­слойка у женщин на 25% толще, чем у мужчин, и поэтому даже самые тонкие и стройные представительницы слабого пола обладают не­большой положительной плавучестью не только в морской, но и в пресной воде. С одной стороны, это очень хорошо — милые дамы ни­когда не утонут, если сами не постараются себя утопить. С другой стороны, им приходится затрачивать дополнительные усилия для заныривания и плавания под водой — архимедова сила постоянно вы­талкивает их, словно поплавок.

Температура

Т емпература тела живого и здорового человека, которая колеблется около 36,6 "С, выше температуры воды. Возникает теплоотдача — мощный поток тепловой энергии из организма в окружающую воду. Кстати, у воды теплоемкость в 4 раза, а теплопроводность в 25 раз выше, чем у воздуха, а, кроме того, в естественных условиях вода еще и постоянно куда-нибудь течет или завихряется. Все это ведет к большим теплопотерям организма и переохлаждению, что может закончиться потерей сознания и даже смертью. Поэтому время пребывания человека в воде, даже в тропически теплой, ограничено.

Как правило, температура воды постепенно понижается с глуби­ной, достигая в глубоководных зонах примерно 3—4 "С, а в поляр­ных областях опускается до нуля уже на глубине 30 м. Нередко по­верхностные водные массы, прогретые солнышком, в силу разных свойств отделены от холодных масс четкой видимой границей — термоклином. Термоклин в виде тонкого (1 —2 м высотой), мутного слоя — явление достаточно забавное. Иногда случается, что голова подводника наслаждается теплом в 10 — 12 "С, а пальцы ног немеют в ледяной воде под термоклином. Сезонный термоклин четко выра­жен в озере Байкал и наших северных морях. Иногда водные массы имеют мозаичное распределение, и тогда холодные и теплые слои чередуются.

Для уменьшения тепловых потерь подводники создают прослойку воздуха или нагретой воды между телом и окружающей водой при помощи защитной спецодежды — гидрокостюма.

Свет и цвет

Откройте глаза под водой. Что увидели? Лишь неясные очерта­ния и тени. К сожалению, наши глаза в водной среде менее эффек­тивны, чем на суше. Чтобы понять причину, вновь обратимся к фи­зике — к разделу оптики. Явление рефракции заключается в прело­млении и отражении световых лучей на границе двух сред с различ­ными плотностями. В роговице, хрусталике и стекловидном теле глазного яблока лучи преломляются таким образом, что фокусиру­ют изображение видимого объекта на сетчатой оболочке задней стенки глазного яблока. Сетчатка же, состоящая из чувствительных клеток — палочек и колбочек, преображает световые сигналы в нер­вные, которые проходят по глазному нерву в анализирующий центр мозга.

Коэффициент преломления солнечных лучей в воде приблизи­тельно равен таковому в глазах человека. Поэтому они слабее прело­мляются в роговице, и изображения предметов фокусируются где-то за сетчаткой, оставляя на ней лишь неясные образы. Для ус­транения дефекта мнимой дальнозоркости, используют маску, кото­рая создает воздушную прослойку между глазом и окружающей вод­ной средой. Теперь лучи перед попаданием на глаз проходят через слой воздуха, что возвращает эффективность зрению. Однако про­ходящие через стеклянную маску лучи преломляются еще перед рефракцией в глазных структурах, искажая действительность: все предметы кажутся крупнее и ближе приблизительно на 25%. Начина­ющим подводникам приходится привыкать к постоянному обману зрения под водой.

Световые лучи, входящие в воду, не только отражаются и погло­щаются, но и частично рассеиваются. Чем больше взвешенных час­тиц в воде, тем сильнее световое рассеивание и тем хуже видимость под водой. Так, высокая прозрачность в открытом океане обусловле­на скудостью планктона и отсутствием органической донной взвеси. А вот видимость в устьях рек, воды которых несут в море громадную массу взвешенной органики, близка к нулю. Во многих морях и озе­рах прозрачность имеет сезонную динамику. Например, часто мож­но услышать в разговоре выражение "вода зацвела" — это значит, что она прогрелась до определенной температуры, и одноклеточные водоросли стали бурно размножаться, создавая взвесь и уменьшая прозрачность. Скажем, в озере Байкал весной и в начале лета види­мость под водой достигает 40 м, и мелкие детали живописных подвод­ных скал, круто уходящих на километровую глубину, отлично про­сматриваются с борта моторной лодки. В конце июня прогретая на поверхности вода "зацветает" — масса водорослей понижает види­мость до расстояния вытянутой руки. Прогретые массы, однако, дер­жатся в поверхностном слое 15 — 20 м высотой, а под термоклином сохраняется байкальская ледяная вода, хрустально—прозрачная и чистая.

Рассеяние световых лучей приводит к постепенному понижению освещенности с глубиной. Скорость затемнения зависит от прозрач­ности воды. В тропических морях с хорошей видимостью так светло, что глубину в 40 м можно не заметить, если не следить по приборам. В Белом море сумерки наступают на 20 м, а на 40 уже черно, как в фо­токомнате.

Мы с вами живем в мире белого света, который на самом деле со­стоит из многих цветовых составляющих, обусловленных волнами разной длины. Вода поглощает их неодинаково, поэтому цветовой спектр под водой сильно изменяется. Так, в чистой океанской воде красные лучи поглощаются на первом же метре, оранжевые — на пя­том, а желтый цвет исчезает на глубине 10м. Подводный мир видится нам зелено—голубым.

Для того, чтобы ваш партнер или страхующий лучше вас видел, рекомендуется использовать гидрокостюмы и снаряжение ярких расцветок. Только помните, что многие цвета, ласкающие глаз ядо­витой тональностью на земле, в воде теряют яркость. Например, красный становится темно-фиолетовым уже под поверхностью, а вскоре вообще превращается в черный. Поэтому многие предметы легководолазного снаряжения окрашены желтым: полосы на гидро­костюмах, баллоны многих аквалангов, дополнительные легочные автоматы.

Звук под водой

На суше мы нередко ориентируемся в пространстве по звукам, поскольку расположение их источника определить, как правило, не­трудно. Подводники, увы, этим похвастаться не могут. Если источник звука находится над поверхностью воды, звуковые волны отражают­ся от нее, не проникая на глубину. Бесполезно что — либо сверху кри­чать пловцу, который уже погрузился под воду. Зато в водной среде звуковые волны распространяются во всех направлениях, а их ско­рость увеличивается в 4 раза. Это создает массу неудобств. Напри­мер, аквалангист не сможет определить по шуму мотора, где и на ка­ком расстоянии движется лодка. Потеряв из виду партнера в мутной воде, можно слышать вблизи его дыхание и клокотание выдыхаемых пузырей из легочного автомата, но так и не обнаружить того, кто их пускает. Щелканье и пронзительные крики дельфинов наполняют собой все окружающее пространство, но сами животные могут поя­виться с самой неожиданной стороны.