Фрэнсис Эшкрофт - На грани возможного: Наука выживания

У молекул поглощение и отдача лучистой энергии происходит не так, как у атомов, а за счет уменьшения или увеличения объема колебаний. Фотоны путешествуют сквозь вакуум со скоростью света – 300 000 км в секунду. Фотоны, излучаемые Солнцем, поглощаются молекулами нашей кожи, увеличивая их вибрацию и согревая нас. И, наоборот, с излучением фотонов, когда вибрация молекул уменьшается, тепло уходит. Пока вы читаете эти строки, ваше тело излучает фотоны в окружающую среду. Мы все ведем постоянный молчаливый «диалог», обмениваясь фотонами с другими людьми и предметами окружающей обстановки.

Однако на Земле имеется множество мест, где преобладающая температура гораздо выше температуры человеческого тела, поэтому излучение и теплопроводность только усилят перегрев. Во время первой войны в Заливе многие корабли пришли в Персидский залив по Ормузскому проливу. Стоял палящий зной в 47° С и высокая влажность. Жара под безоблачным небом и слепящим солнцем, отражающимся от воды, была невыносимой. Орудийный расчет, облаченный в огнезащитные капюшоны, перчатки и в бойцовские комбинезоны, выдерживал на верхней палубе только 10 минут. Гражданские, впрочем, страдают не меньше. Каждый год тысячи паломников устремляются в Мекку, где средняя температура составляет около 40° С. И многие не выдерживают такой жары.

Когда температура воздуха превышает температуру тела, единственным способом отдать тепло остается потоотделение. Принцип здесь тот же, что у глиняных сосудов для охлаждения вина, – превращение жидкости в пар требует большого количества тепла. При температуре тела на испарение одного миллилитра воды уходит около 2400 кал – примерно столько же требуется, чтобы нагреть такое же количество воды от точки замерзания до точки кипения {18}. Большая часть этого тепла выделяется самим телом, и поэтому потоотделение охлаждает кожу. Соответственно, охлаждается кровь, протекающая через кожные покровы, и, перемещаясь в процессе кровообращения к более теплым внутренним органам, помогает снизить температуру тела.

В нашем организме имеется около трех миллионов потовых желез, около половины которых расположены на груди и спине. Кроме того, значительное количество имеется на лбу и на ладонях. Отдельные поры довольно легко разглядеть, намазав кожу маслом для загара и посидев несколько минут под солнцем. Когда кожа нагреется, появятся крошечные капельки влаги, отмечающие устья потовых желез. Масляная пленка уменьшает испарение влаги, поэтому капельки становится легче разглядеть (а с помощью лупы еще проще).

Потоотделением управляет гормон адреналин, выбрасывающийся в кровь, когда повышается температура тела. Выброс адреналина происходит и во время стресса – именно поэтому у нас потеют от страха ладони и лоб. Старинная поговорка гласит: «Лошадь может взмокнуть, мужчина – вспотеть, а дама лишь нежно зардеться». В этом викторианском правиле есть, как ни странно, доля истины, поскольку женщины потеют вполовину меньше мужчин при одной и той же температуре. Кроме того, различия в потоотделении определяются и расовой принадлежностью: например, уроженцы Новой Гвинеи потеют меньше, чем нигерийцы или шведы.

Потоотделение может увеличить отдачу тепла почти в 20 раз, но при этом происходит значительная потеря жидкости – около 3 л в час. Однако такое интенсивное потоотделение не может длиться долго, поэтому человек, работающий весь день на жаре, теряет за это время около 10–12 л воды. В сухом воздухе пустыни пот может испаряться настолько быстро, что кожа кажется сухой, однако, если ненадолго накрыть предплечье ладонью, она быстро станет влажной. Даже если вы не ощущаете жары, испарительное охлаждение все равно будет происходить – со скоростью около 0,8 л воды в день.

Испарительное охлаждение крайне важно для спортсменов. Велосипедисты на изматывающей «Тур де Франс» могут непрерывно катить на подъем по 12 часов подряд. Однако в лабораторных условиях они, к своему удивлению и разочарованию, оказываются неспособны выдержать ту же нагрузку даже в течение часа. На дороге встречный ветер, создаваемый стремительным движением вперед, быстро сгоняет слой воздуха, соприкасающийся с кожей, значительно усиливая испарительное охлаждение, а на тренажере подобной конвекции не происходит, поэтому теплоотдача получается значительно меньше и велосипедист быстро выматывается. Однако если направить на спортсмена искусственный поток воздуха – например, от вентилятора, он сможет продержаться дольше. Внезапный спад испарительного охлаждения нередко ведет к несчастным случаям, когда велосипедист или бегун получает тепловой удар, перестав бежать или крутить педали. Не исключено, что резкое исчезновение воздушного потока, омывающего тело, настолько уменьшает отдачу тепла, что температура тела сразу же подскакивает. Возможно, именно отсюда одна из главных заповедей коневодов – лошадь после интенсивной нагрузки нужно поводить, ни в коем случае не давая стоять неподвижно.

В жаркий день, ополоснувшись в водоеме или под душем, мы выходим покрытые мелкими каплями воды, и они помогают нам охладиться, увеличивая испарительное охлаждение. К такому же способу прибегают и слоны, поливая себя и других водой. Однако некоторые представители австралийской фауны выработали более трудоемкий способ. Вместо потоотделения они тщательно вылизываются, предоставляя охлаждение тела испаряющейся слюне. Как несложно догадаться, способ этот не особенно эффективен, поэтому используется скорее от безысходности. Совсем другой подход применяет американский клювач, ежеминутно мочась себе на ноги и тем самым повышая испарительное охлаждение. Из менее экзотических животных можно вспомнить собак, которые вываливают из пасти мокрые языки для усиления теплоотдачи и учащенно дышат, чтобы охладить носовую полость и повысить испарительное охлаждение верхних дыхательных путей.

Люди могут вполне комфортно переносить температуру, превышающую температуру тела, при условии достаточной сухости воздуха. Если влажность окажется выше 75 %, пот будет струиться по коже, не испаряясь. В таких условиях испарение приводит только к обезвоживанию и охлаждающий эффект теряется. Именно поэтому нам так тяжело выносить влажную жару. Вот как описывал климат Вест-Индии и Ямайки губернатор Эллис: «Трудно назвать жизнью состояние, когда можешь лишь дышать и таскать обессилевшее тело, однако именно в таком состоянии мы пребываем обычно с середины июня до середины сентября». Австралийский поэт Лес Маррей выразился более красноречиво: