Джирл Уокер - Новый физический фейерверк

ОТВЕТ •При погружении давление на тело пловца сильно возрастает с увеличением глубины. Если на дне водоема вдохнуть воздух из баллона, а затем всплывать, задерживая воздух, внешнее давление будет падать, а легкие поэтому будут расширяться, пока их размер не достигнет некоторого предельного значения. Если воздух не выдыхать, давление в легких может превысить кровяное давление. Это опасно и может привести к смертельному исходу. Каждый год по этой причине погибает несколько аквалангистов.

В принципе, можно выплыть на поверхность и из потерпевшей аварию подводной лодки, если, конечно, лодка погрузилась не слишком глубоко и моряк при всплытии будет выдыхать воздух. Но выдыхать нужно, придерживаясь строго определенных правил, хотя интуитивно и кажется, что, поскольку впереди наводящий ужас подъем с неизвестной глубины, воздух надо удерживать. Еще страшнее непреодолимое желание сделать вдох. Потребность в очередном вдохе определяется вкладом углекислого газа в давление в легких. Когда обусловленное углекислым газом давление достигает определенного критического значения, желание сделать вдох становится непереносимым. Если при всплытии правильно выдыхать воздух, критическое давление углекислого газа достигается на некотором расстоянии от поверхности. Если удастся пройти эту точку, дальнейший подъем будет сравнительно легким.

Команду подводной лодки можно вызволить, опустив к подводной лодке камеру в форме колокола. Именно такая камера использовалась при спасении 33 членов команды американской подводной лодки «Сквалус», потерпевшей крушение на глубине около 80 м в мае 1939 года [39]. С пришедшего на помощь корабля водолазы спустили направляющий трос к люку подводной лодки. Затем вдоль этого троса они опустили камеру. В открытую снизу камеру вода не поступала, поскольку внутрь закачивался воздух до соответствующего давления. Достигнув входного люка, камера герметично присосалась к кольцу вокруг него. Закрепив камеру, давление воздуха в ней уменьшили, открыли люк, через который несколько членов команды попали в камеру и были подняты на поверхность.

При фридайвинге умение сдерживать дыхание при длительном погружении достигается тренировкой, позволяющей увеличить объем легких и уменьшить частоту вдохов. Помогает и так называемый рефлекс ныряния — шок, связанный с погружением головы в холодную воду, приводит к спазму, препятствующему вдыханию воды, и изменениям в работе сердца, что уменьшает расход кислорода. Обычно при погружении используют какой-то тяжелый предмет (чаще всего прикрепленный к поясу), который отбрасывают по окончании погружения. Однако даже без дополнительной тяжести при погружении выталкивающая сила может стать меньше веса. При погружении легкие ныряльщика сжимаются и его объем становится меньше, выталкивающая сила уменьшается и результирующая сила становится направленной вниз.

Такие физиологические изменения происходят, если погружение начинается с поверхности и легкие ныряльщика заполнены воздухом. Однако если начать погружение из опущенной в воду камеры и дышать воздухом (или другой газовой смесью, содержащей кислород) при давлении окружающей воды, ныряльщик не должен испытывать дискомфорт. Хотя погружение в самые глубокие океанские впадины кажется невероятным, с точки зрения физиологии ничего невозможного в этом нет.

Когда глубоководные работы выполняются в водолазном скафандре, воздух подается через шланг в защитный шлем . Насос на выходящем на поверхность конце шланга увеличивает давление в костюме так, чтобы оно совпадало с давлением воды. Если насос начинает действовать с перебоями или ломается, предохранительные вентили закрываются, чтобы не допустить понижения давления в костюме до атмосферного. Раньше, когда таких защитных вентилей не было, при поломке насоса напор воды буквально впечатывал скафандр в тело водолаза.

В августе 1986 года в долине высокогорного озера Ниос на северо-западе Камеруна погибли около 1700 человек, весь домашний скот, птица, дикие животные и даже насекомые. Смерть вызвал какой-то ядовитый газ или аэрозольное облако. Специалисты, добравшиеся туда через несколько дней, пришли к выводу, что, скорее всего, причиной катастрофы было само озеро, а не выброс токсичных вулканических газов. Как озеро могло стать источником ядовитого газа?

ОТВЕТ •Вода в озере отличается большим содержанием растворенного диоксида углерода (СО 2). В донных слоях его концентрация особенно высока из-за большего давления воды. Вероятно, по какой-то причине вода из донных слоев переместилась к поверхности, что привело к выделению пузырей газа, всплывших на поверхность. Пузыри вырывались из воды с такой силой, что по озеру пошли мощные волны, затопившие низины на южном берегу. Собравшийся над озером диоксид углерода превратился в туман и быстро распространился за его пределы, окутав всю долину. Все, кто оказался на пути этого смертоносного облака, задохнулись.

Вероятно, мы никогда не узнаем, что именно привело к подъему придонных слоев воды озера Ниос. Это могли быть холодные дожди, выпавшие только на одной половине озера, в сочетании с очень сильным ветром в этом месте. Поскольку дождевая вода холоднее, а значит, и плотнее воды в озере, ее скопление на поверхности нарушило равновесие. Если сильный ветер гнал слои дождевой воды по поверхности озера и они опускались на дно, это могло привести к выталкиванию донных слоев в противоположном конце озера. Когда вода постепенно поднималась из глубины, давление понижалось и газ начинал выделяться из раствора.

Диоксида углерода в озере Ниос по-прежнему очень много, и ученые боятся, что может произойти новый смертельно опасный выброс этого газа. Они предупреждают всех о необходимости, особенно в сезон дождей, держаться подальше от этого озера. Кроме того, на дне озера проложены трубы и вода перемешивается, чтобы не допускать ее насыщения углекислым газом.

В сентябре 1937 года на поле для гольфа в городе Олд-Орчард-Бич (США) кинохроникер Эл Мингалоне всю вторую половину дня пытался заснять трюк, известный как прыжок через дом . Прикрепив к себе ремнями 27 больших баллонов, наполненных водородом, он раз за разом разбегался, бежал к дому и прыгал вверх, надеясь, что подъемная сила баллонов подхватит его и перенесет через строение. Но все его попытки заканчивались провалом: ему удавалось подняться лишь на 7,5 м, а этого было недостаточно.

Когда начали сгущаться сумерки, он объявил: «Ладно, покончим с этим: в этот раз для хорошего прыжка увеличим число баллонов». Наполнили еще пять баллонов, прикрепили их к ремням, и Мингалоне совершил свой последний за этот день прыжок. Но когда он поднимался, страховочный канат, привязанный одним концом к бамперу машины, а другим к ремням, туго натянулся, а затем лопнул.