В аквалангах на дно океана? Пока пришлось ограничиться сотней метров. Но исследователи видят возможности освоить с помощью акваланга и гораздо большие глубины. Заявка уже сделана: швейцарец Ханнес Келлер смог опуститься в прошлом году на 300 метров, и он утверждает, что это отнюдь не предел. Заявление Келлера вызвало среди исследователей подводного мира настоящую сенсацию. Да и было от чего: швейцарец перечеркнул все общепринятые теории погружения с аквалангом.
Суть дела вот в чем. Находясь на глубине, человек может дышать лишь в том случае, когда воздух поступает в легкие под таким же давлением, как в окружающей среде. В этом случае ныряльщик нисколько не ощущает глубинного давления. Если в баллоне акваланга воздух сжать до 100 атмосфер, это на первый взгляд должно обеспечить погружение на глубину около километра. Увы, одно дело — умозрительные рассуждения, а другое — практика.
На деле все получается не так-то гладко. Первая трудность — глубинное опьянение. Оно наступает уже в 30–50 метрах от поверхности. Человек неожиданно теряет контроль над собой. Бывали случаи, когда ныряльщик вдруг выплевывал изо рта мундштук дыхательной трубки. Ясно, к чему это вело. Или отказывался, несмотря на сигналы с поверхности, подниматься, упорно погружаясь все глубже и глубже.
В чем дело? Отвечая на этот вопрос, американец Бэнк еще в 1935 году выдвинул простое объяснение. С ростом давления увеличивается количество растворенного в крови азота — составной части воздуха. Это и приводит к своеобразному отравлению организма. Эффект его сходен с действием алкоголя.
Если в воздухе нет азота. Доводы Бэнка показались убедительными. В 1948 году американец Боллард использовал при погружении дыхательную смесь, в которой азот был заменен гелием. Он достиг глубины 164 метров. Шестью годами позднее, в 1956 году, англичанин Вукей опустился, дыша такой смесью, еще глубже — на 180 метров.
Итак, вроде бы доказано, кто виновник глубинного опьянения — азот. Однако некоторые факты противоречили этому. Например, итальянский ныряльщик Джанни Реджи нашел любопытный способ бороться с таким опьянением. Он заметил, что если при первых его симптомах начать дышать особым образом, делая глубокие, медленные вдохи, — все проходит. Но ведь на содержание азота в крови этим не повлияешь. Значит, дело тут не только в азоте.
Чтобы найти истинную причину глубинного опьянения, исследователи стали изучать особенности легочного дыхания при повышенном давлении.
Азот ни при чем. Ритм вдохов и выдохов зависит от содержания углекислого газа в воздухе, заполняющем альвеолы — легочные ячейки. Пока концентрация углекислого газа держится на определенном уровне, все идет нормально. Если же она вдруг возрастет, дыхание сразу же участится. При этом улучшится «вентиляция» легких.
Как же скажется на дыхательной деятельности повышенное давление?
При нормальном атмосферном давлении масса воздуха в легких составляет лишь несколько граммов. Чтобы обеспечить его обновление, больших мышечных усилий не нужно. Другое дело, если мы окажемся на глубине, скажем, 100 метров. Тут давление в 11 раз больше, чем на поверхности. Во столько же возрастет плотность (а следовательно, и масса) воздуха в легких. А это приведет к тому, что легкие не успеют полностью обновить такое количество воздуха. Прежде чем закончится выдох, нервные импульсы уже заставят легкие начать вдох.
А результат? Часть отработанного воздуха остается в легких. Нарушается их нормальная «вентиляция». Количество углекислого газа в легких, а значит, и в крови возрастает.
Может показаться, что ничего страшного здесь нет. Ведь избыток углекислого газа вызывает учащение дыхания. При этом «вентиляция» легких улучшится, и все придет в норму.
CO2 «тормозит» легкие, кислород действует наоборот. Однако это не так. Мы не приняли во внимание одно существенное обстоятельство. Мы дышим, потому что организму нужен кислород. Его содержание в легких тоже влияет на ритм дыхания. Только если повышенная концентрация углекислого газа вызывает учащенное дыхание, то большое содержание кислорода в легких, наоборот, — замедленное. А при повышенном давлении (не забывайте, что мы с вами мысленно опустились на стометровую глубину) количество кислорода в легких заметно возрастает по сравнению с обычным.
Получается любопытная вещь. С одной стороны, под действием углекислого газа ныряльщик должен дышать чаще. С другой — в легких у него много кислорода, и поэтому он должен дышать реже. Как же ему быть?