Теперь важно рассмотреть теорему Паскаля, которая гласит, что «давление, оказываемое на жидкость (флюид), находящуюся в сосуде, передаётся жидкостью (флюидом) одинаково во всех направлениях и на стенки сосуда».
Очевидно, что давление внутри жидкости не всегда одинаково во всех ее частях, но увеличивается с глубиной.
Погружение под воду? будь оно на задержке дыхания или при помощи дыхательного оборудования, вызывает в человеческом организме изменение некоторых важных функций. Это временные и полностью обратимые при всплытии изменения, связанные как с переменой давления окружающей среды, так и с физическими законами, регулирующими отношения газа и крови.
Если не принимать во внимание отдельные несчастные случи, например, травмы, ранения, и т. п., то для всех форм клинических осложнений в подводном плавании главным патогенным фактором является взаимосвязь между изменением давления окружающей среды и поведением газов, растворенных в крови в гипербарических условиях (под давлением).
Из всего, что было сказано выше, очевидно, что знание газовых физических законов и механизмов диффузии газов в крови и тканях имеет фундаментальное значение для понимания физиологических явлений адаптации организма к водной среде.
Газ в воздушных путях
В обычных условиях человек дышит через нос, если только для этого нет препятствий, например, искривления носовой перегородки, полипов или текущих воспалительных процессов.
На уровне носовых проходов находится механический барьер для проникновения в дыхательные пути посторонних частиц, который образован вибриссами, слизистой оболочкой и ресничньми клетками эпителия. Кроме того, серозные выделения благодаря своему бактерицидному и очищающему действию также являются препятствием для проникновения вредных и любых других бактерий.
Другими крайне важными функциями носовой полости являются увлажнение и согревание дыхательных газов. При обычном дыхательном объеме в течение
24 часов через данную полость проходит около 10 000 литров воздуха, который с помощью густой сети сосудов слизистой оболочки методично согревается до температуры 37 °C. Только представьте, перепады температуры окружающей среды в 25 градусов приводят к изменению температуры дыхательных газов не более, чем на 1 градус.
Процесс увлажнения происходит посредством экссудата слизистой оболочки. В течение 24 часов объем назальной секреции составляет 1000 мл, которые почти полностью используются для увлажнения воздуха, в результате на бронхо-альвеолярном уровне его относительная влажность достигает 95 %.
Перепады температуры влияют на способность воздуха насыщаться водяными парами, а именно, чем больше согревается воздух, тем легче происходит сатурация (насыщение). Таким образом, мы видим, что носовая полость и воздушные пути выполняют функции согревания и увлажнения вдыхаемых газов.
Газовые физические законы
Закон Бойля-Мариотта устанавливает зависимость между объемом и давлением газа; он гласит: «для данной массы данного газа при постоянной температуре произведение давления на объем есть величина постоянная».
P x V = K
где K — постоянная величина.
Если интерпретировать этот закон, становится ясно, что любое увеличение давления приводит к пропорциональному уменьшению объема рассматриваемого газа. Например, у подводника, погрузившегося на 10 м (2 Атм), объемы газов уменьшаются наполовину по сравнению с их объемами на поверхности (1 Атм), и наоборот, если тот же подводник всплывает с глубины 10 м на поверхность, давление уменьшается, и объем газов удваивается.
С практической точки зрения это показывает, как во время задержки дыхания по мере спуска в глубину парциальное давление кислорода постепенно увеличивается и, следовательно, вызывает временное и обманчивое улучшение альвеолярного газообмена, но в момент всплытия происходит обратный эффект, а именно, из-за падения гидростатического давления парциальное давление кислорода также начинает быстро уменьшаться, а если оно падает ниже определенного уровня, то происходит гипоксический обморок.
Чтобы продемонстрировать все вышеизложенное, приведем классический опыт с воздушным шариком, который надувается на поверхности и погружается под воду на глубину 10 м; на этой глубине его объем уменьшится вдвое, а если с 10 м мы отпустим шарик к поверхности, мы убедимся, что его объем постепенно увеличится и на поверхности вернется к первоначальному.