Тело человека под водой

Пребывание человека под водой в непривычной для него среде имеет существенные особенности. Погружаясь в воду, человек кроме атмосферного давления воздуха, которое действует на поверхность воды, дополнительно испытывает гидростатическое (избыточное) давление.

Абсолютное давление воды на человека значительно увеличивается с глубиной погружения (1 атмосфера на каждые 10 м погружения). Так, на глубине 10 метров по сравнению с атмосферным давлением оно удваивается и равно 2 кгс/см (200 кПа), на глубине 20 м — утраивается и т.д. Однако относительный прирост давления с увеличением глубины уменьшается.

Наибольший относительный прирост давления приходится на зону первых десяти метров погружения. В этой критической зоне наблюдаются значительные физиологические перегрузки, о которых не следует забывать, особенно начинающим пловцам — подводникам.

Кровообращение под водой в силу неравномерного гидростатического давления на различные участки тела имеет свои особенности. Например, при вертикальном положении человека среднего роста ( 170 см) в воде независимо от глубины погружения его стопы будут испытывать гидростатическое давление на 0,17 кгс/см (17 кПа) больше, чем голова. К верхним областям тела, где давление меньше, кровь приливает (полнокровие), от нижних областей тела, где давление больше, отливает (частичное обескровливание, ноги мерзнут сильнее). Такое перераспределение тока крови несколько увеличивает нагрузку на сердце, которому приходится преодолевать большее сопротивление движению крови по сосудам.

При горизонтальном положении тела в воде разность гидростатического давления на грудь и спину невелика — всего 0,02 — 0,03 кгс/см (2 — 3 кПа) и нагрузка на сердце возрастает незначительно.

Дыхание

В нормальных условиях при каждом вдохе-выдохе в легких обменивается не более всего находящегося в них воздуха. Альвеолярный воздух имеет постоянный состав и в отличии от атмосферного содержит 14% кислорода, 5,6% углекислого газа и 6,2% водяных паров.

Часть воздуха заполняет дыхательные пути организма (трахеи, бронхи) и не участвует в процессе газообмена. При выходе этот воздух удаляется, не достигнув альвеол. При входе в альвеолы вначале поступает воздух, который остался в дыхательных путях после выдоха (обедненный кислородом, с повышенным содержанием углекислого газа и водяных паров), а затем свежий воздух.

Объем дыхательных путей организма, в которых воздух увлажняется и согревается, но не участвует в газообмене, составляет примерно 0.175 литра.

При плавании с дыхательным аппаратом (дыхательной трубкой) общий объем дыхательных путей (организма и аппарата) увеличивается почти в два раза. При этом вентиляция альвеол ухудшается и снижается работоспособность.

При усилении легочной вентиляции, в результате увеличивается скорость потока воздуха в дыхательных путях организма и аппарата (дыхательной трубки). При этом пропорционально квадрату скорости потока воздуха возрастает сопротивление дыханию. С увеличением плотности сжатого воздуха соответственно глубине погружения сопротивление дыханию также возрастает.

Растягивая по времени фазу вдоха и выдоха, можно уменьшить скорость потока воздуха в дыхательных путях. Это приводит к некоторому снижению легочной вентиляции, но в то же время заметно уменьшает сопротивление дыханию.

Плавучесть

При выдохе средний удельный вес человека находится впределах 1020 — 1060 кгс/м куб. (10,2 — 10,6 кН/м куб.) и наблюдается отрицательная плавучесть 1 — 2 кгс (10 — 20 Н). При вдохе средний удельный вес человека понижается до 970 кгс/м re,. и появляется незначительная положительная плавучесть.

При плавании в гидрозащитной одежде плавучесть увеличивается. Плавучесть можно отрегулировать с помощью грузов. Для плавания под водой обычно создают незначительную отрицательную плавучесть — 0,5 — 1 кгс.

Ориентирование

При плавании под водой человек лишен привычной опоры. Под водой пловец с закрытыми глазами допускает ошибки в определении положения тела в пространстве на угол 10 — 25 градусов .

При попадании в слуховой проход холодной воды вследствие раздражения вестибулярного аппарата у пловца появляется головокружение, затрудняется определение направления и ошибка часто достигает 180 град..

Для ориентирования под водой пловец вынужден использовать внешние факторы, сигнализирующие о положении тела в пространстве: движение пузырьков выдыхаемого воздуха из аппарата, буйки и т.п.

Сопротивление воды оказывает заметное влияние на скорость плавания. При плавании под водой сопротивление движению меньше, так как пловец — подводник занимает более горизонтальное положение и ему не надо периодически поднимать голову из воды, чтобы сделать вдох.

Температурный баланс

Охлаждение организма в воде протекает интенсивней, чем на воздухе. Теплопроводность воды в 25 раз, а теплоемкость в 4 раза больше, чем воздуха. Если на воздухе при 4 град человек может без опасности для своего здоровья находиться в течении 6 ч и при этом температура тела у него не понижается, то в воде при такой же температуре незакаленный человек без защитной одежды в большинстве случаев погибает от переохлаждения уже спустя 30..60 мин. Охлаждение организма усиливается с понижением температуры воды и при наличии течения.

Воздух, непосредственно соприкасающийся с кожей, быстро нагревается и фактически имеет более высокую температуру, чем окружающий. Даже ветер не может удалить с кожи этот слой теплого воздуха. В воде с ее большей удельной теплоемкостью и большей теплопроводностью слой, прилегающий к телу, не успевает нагреваться и легко вытесняется холодной водой. Поэтому температура поверхности тела в воде понижается интенсивней, чем на воздухе.

Вследствие интенсивного охлаждения и обжатия гидростатическим давлением кожная чувствительность в воде понижается, болевые ощущения притупляются, поэтому могут остаться незамеченными небольшие порезы и даже раны.

Слышимость

Слышимость в воде ухудшается, так как звуки под водой воспринимаются преимущественно путем костной проводимости, которая на 40% ниже воздушный. Дальность слышимости при костной проводимости зависит от тональности звука: чем выше тон, тем лучше слышен звук.

Звук в воде распространяется в 4,5 раза быстрее, чем в атмосфере, поэтому под водой сигнал от источника звука, расположенного сбоку, поступает в оба уха почти одновременно, разница составляет менее 0,00001 с. Столь незначительная разница во времени поступления сигнала недостаточно хорошо дифференцируется, и четкого пространственного восприятия звука не происходит. Следовательно, установить направление на источник звука под водой человеку трудно.

Видимость

Видимость в воде зависит от количества и состава растворенных в ней веществ, взвешенных частиц, которые рассеивают световые лучи. Глубина проникновения света в толщу воды зависит от угла падения лучей и состояния водной поверхности.

На глубине 10 м освещенность в 4 раза меньше, чем на поверхности. На глубине 20 м освещенность уменьшается в 8 раз,а на глубине 50 м — в несколько десятков раз.

Зрение под водой имеет свой особенности. Вода обладает примерно такой же преломляющей способностью, как и оптическая система глаза. Если пловец погружается без маски, то острота зрения ухудшается в 100..200 раз, а поле зрения уменьшается, изображение предметов получается неясным, расплывчатым, и человек становится как бы дальнозоркий.

При погружении пловца-подводника в маске изображение предметов несколько ближе и выше его действительного местоположения. Сами же предметы кажутся под водой значительно больше, чем в действительности.

Цветоощущение в воде резко ухудшается. Особенно плохо воспринимаются синий и зеленый цвета, которые близки к естественной окраске воды, лучше всего — белый и оранжевый.

Влияние на организм парциального давления газов

Газы, входящие в состав воздуха для дыхания, оказывают влияние на организм человека в зависимости от величины парциального (частичного) давления, то есть давления газа в объеме если удалить все другие компоненты газовой смеси:

Рг — парциальное давление газа, кгс/см , мм рт. ст. или кПа;

n — содержание газа в воздухе, %;

Ра — абсолютное давление воздуха, кгс/см , мм рт. ст. или кПа.

Азот воздуха начинает оказывать токсическое действие практически при парциальном давлении 5,5 кгс/см (550 кПа). Так как в атмосферном воздухе содержится примерно 78% азота, указанному парциальному давлению азота, согласно формуле, соответствует абсолютное давление воздуха 7 кгс/см (глубина погружения — 60 м).

Кислород в больших концентрациях даже в условиях атмосферного давления действует на организм отравляюще. Так при парциальном давлении кислорода 1 кгс/см (дыхание чистым кислородом в атмосферных условиях) уже после 72 — часового дыхания в легких развиваются воспалительные явления. При парциальном давлении кислорода более 3 кгс/см через 15..30 мин возникают судороги и человек теряет сознание.

При малом парциальном давлении кислорода во вдыхаемом воздухе (ниже 0,16 кгс/см ) кровь, протекая через легкие, насыщается не полностью, что приводит к снижению работоспособности, а в случаях острого кислородного голодания — к потере сознания.

Углекислый газ . Повышенное содержание углекислого газа в организме приводит к отравлению, пониженное — к снижению частоты дыхания и его остановке (апноэ). В нормальных условиях парциальное давление углекислого газа в атмосферном воздухе составляет 0,0003 кгс/см (=30Па). Если парциальное давление углекислого газа во вдыхаемом воздухе составляет 0,03 кгс/см (=3кПа), организм уже не справится с выделением этого газа путем усиленного дыхания и кровообращения и могут наступить тяжелые расстройства.

Насыщение организма газами. Пребывание под повышенным давлением влечет за собой насыщение организма газами, которые растворяются в тканях и органах.

Влияние на организм задержки дыхания при нырянии

В воде во время ныряния потребность сделать вдох некоторое время не ощущается. Это происходит до тех пор, пока парциальное давление углекислого газа в крови не достигнет величины, необходимой для возбуждения дыхательного центра. Но и в этом случае усилием воли можно подавить потребность сделать вдох и остаться под водой. При продолжительном воздействии углекислого газа на дыхательный центр его чувствительность сделать вдох в дальнейшем притупляется.

Появление потребности сделать вдох является для ныряльщика сигналом к всплытию на поверхность. Если же ныряльщик не всплывает, то по мере расхода запасов кислорода, содержащегося в воздухе легких, начинает развиваться явление кислородного голодания, которое быстротечно заканчивается неожиданной потерей сознания. Кислородное голодание — наиболее частая причина гибели при нырянии.

Источник

Невероятные факты об утоплении и тонущих людях

Это один из наших самых сильных интуитивных страхов: оказаться на глубине, гораздо ниже поверхности земли с невероятным жжением в лёгких. Утопление – это причина сотни тысяч смертей во всем мире ежегодно, большинство из которых – это маленькие дети.

Безусловно, вода – это ключевой фактор, когда человек тонет, но существует и сильная экономическая корреляция.

То есть в бедных странах люди тонут гораздо чаще. К примеру, в Бангладеш ежегодно тонут 17000 детей, это по 46 человек в день.

Ниже приведены 10 фактов о утоплении: начиная от озера, которое никогда не отдаёт своих жертв и заканчивая вечеринкой для спасателей, закончившейся смертельно иронично.

10. Озеро, в котором никогда не могут найти человека, утонувшего в нём

Спрятанное в американских горах Сьерра — Невада между Калифорнией и Невадой, озеро Тахо – это популярное место отдыха, которое, однако, окутано пугающей тайной. Озеро очень массивное и глубокое (501 метр).

Во время летних месяцев озеро становится настоящим раем для пловцов, лодочников и любителей водных лыж. Но они не понимают, что под ними самое настоящее кладбище.

Каждый из нас наверняка видел по телевизору или в каких-то криминальных передачах, как из воды извлекают плавающий на поверхности труп. Когда человек становится утопленником, он идёт ко дну и остаётся там до тех пор, пока лёгкие не заполнятся водой.

Вскоре после этого внутри трупа начинают вовсю орудовать бактерии, что вызывает накопление газов, и тело всплывает на поверхность как пробка.

В озере Тахо вода настолько холодная, что она ингибирует бактерии, поэтому тела крайне редко всплывают. Из-за того, что озеро расположено очень высоко (1,9 км над уровнем моря), водолазы не могут спуститься на глубину, как в обычном водоёме, поэтому тела утонувших людей так никогда и не находятся.

В 2011 году несколько дайверов спустились на 107 метров под воду благодаря специализированному оборудованию и обнаружили тело Дональда Виндекера (Donald Windecker), который пропал без вести в 1995 году.

Его тело находилось в воде при температуре 1,7 градус по Цельсию на глубине 81 метр в течение 16 лет! Оно сохранилось очень хорошо из-за холодных глубин, в которых бактерии не могут процветать.

Никому неизвестно, сколько ещё тысяч трупов лежит на дне этого озера, которое после летнего отдыха регулярно пополняется новыми утопленниками.

Как тонет человек

9. Человек по-разному тонет в пресной и солёной воде

На первый взгляд может показаться, что плавание в океане гораздо опаснее, чем купание в озере. Грохочущие волны и разрывные течения могут легко убить человека. Но шокирует статистика, которая говорит, что в 90 процентах случаев утопления происходят в пресных водах.

Чтобы разобраться в причине этого, нужно немного углубиться в химию. Пресная вода, в отличие от солёной, больше по своему составу напоминает нашу кровь. Когда она попадает в лёгкие, посредством осмоса она проходит в кровоток.

Разбавленные водой, клетки крови лопаются, что приводит к полиорганной недостаточности. На весь процесс уходит не больше 2-3 минут.

В океанской воде содержится гораздо больше соли, чем в человеческой крови. Когда человек начинает задыхаться, тело пытается само себя защитить, «утолщая» кровь и «переводя» воду в лёгкие.

Для того, чтобы погибнуть в солёной воде человеку потребуется 8-10 минут, тем самым шансы на спасение у него значительно выше.

8. Отложенное утопление

В 2008 году 10-летний болеющий аутизмом Джонни Джексон (Johnny Jackson) играл в окрестностях бассейна Goose Creek , Южная Каролина, под пристальным взглядом матери. На руках у Джонни были мягкие подушки, которые держали его на воде, но, тем не менее, он всё-таки наглотался некоторого количества воды.

Он немного покашлял и, казалось бы, пришёл в себя. В этом нет ничего необычного, так случается, ка правило, со многими детьми, которые идут поплавать. После этого у мальчика не наблюдалось никаких проблем с дыханием.

По возвращению домой мать помогла ему принять ванную, и мальчик лёг спать.

Спустя несколько минут после этого мать вернулась в комнату Джонни, чтобы проверить, заснул ли он, а обнаружила сына с пеной у рта и синими губами. Джонни умер от остановки сердца по пути в больницу.

Он вдохнул слишком большое количество воды, которое медленно вывело кислород из его тела и убило его. Это редко встречающее состояние известно как «отложенное утопление».

Убитая горем мать Кассандра горевала: «Я никогда и подумать не могла, что ребёнок может ходить и говорить с лёгкими, наполненными водой». Хотя это может случиться с каждым, на самом деле, дети наиболее восприимчивы к таким вещам.

Педиатры советуют, что если после купания поведение вашего ребёнка кажется вам странным, или у него появились проблемы с дыханием, то стоит немедленно обратиться к врачу.

Вода мёртвого моря

Это море получило такое название из-за того, что солёность воды практически лишила его жизни. Море расположено между Израилем и Иорданией и пользуется популярностью среди туристов.

Все знают, что вода в этом море настолько солёная, что в нём невозможно утонуть. Это правда, привычным путём в нём почти невозможно утонуть, то есть полностью погрузиться под воду.

Человеческое тело удерживается водами Мёртвого моря, поэтому коснуться ногами дна трудно. Однако, если вы решите нырнуть, то это может плохо для вас закончится. Даже наглотавшись всего лишь нескольких глотков воды, полной минералов и солей, вы нарушите электролитный баланс и наполните свой организм токсинами.

Многие люди, наглотавшиеся воды и не утонувшие сразу, после этого проходят длительный период реабилитации, так как внутренние органы сильно страдают от химических ожогов и пневмонии.

В самых запущенных случаях может потребоваться диализ.

Смертная казнь: утопление

Утопление использовалось в качестве смертной казни на протяжении тысячелетий. Удивительно, но этот вид смертной казни считался «благородным» и, как правило, его «берегли» для женщин и привилегированных мужчин.

Большинство стран отказалось от этой практики в 17 веке, однако во времена борьбы с ведьмами и в период Французской революции произошло возрождение этой традиции.

В Салеме и в других местах процесс выявления принадлежности женщины к ведьмам был довольно жестоким. Человека подвешивали вверх ногами и бросали в воду. Если женщина не принадлежала к клану ведьм, то она барахталась, а затем тонула, уходя под воду, в то время как ведьма, используя чёрную магию, всплывала на поверхность и подвергалась смерти от другого оружия.

Во время Французской революции погибло очень много людей, потому как новые методы должны были быть протестированы, прежде чем «пойти на конвейер». Гильотина была на удивление эффективна, но за один раз могла расправиться только с одним человеком.

Период с ноября 1873 года по февраль 1874 был очень трагичным и известным как «Господство террора». По приказу революционера Жана-Батиста Кариера (Jean-Baptiste Carrier) в Нанте, Франция, по подозрению в нелояльности к короне были казнены тысячи человек.

Этих людей собрали всех вместе, погрузили на баржи и утопили в реке, назвав событие «национальной ванной».

5. Человек тонет не так, как показывают в кино

В кино и на телевидении сцена с утоплением стереотипна – жертва очень активно и отчаянно цепляется за последние шансы выжить. В реальной жизни всё происходит по-другому. Когда человек понимает, что он сейчас утонет, его настигает состояние, известное как «инстинктивная реакция утопающего».

Это состояние полностью лишено драматизма, даже если в зоне видимости тонущего находятся пловцы или спасатели. Специалисты рекомендуют в таких случаях, если человеку кажется, что поведение находящегося возле него «пловца» странное, то сразу же принимать соответствующие меры.

Тонущий человек не будет в состоянии ответить на элементарный вопрос, а также не сможет доплыть до спасательного оборудования, поэтому не стоит терять драгоценные секунды и помочь ему.

Как тонут люди

Вот как обычно выглядит утопающий, согласно доктору Франческо Пиа (Francesco A. Pia):

— в очень редких случаях тонущий человек в состоянии физиологически позвать на помощь. Первая функция дыхательной системы – это дыхание, речь – это вторично. Поэтому, чтобы снова начать говорить, сначала нужно восстановить дыхание.

— рот тонущего человека то уходит под воду, то снова появляется над поверхностью. Однако, когда рот находится над водой, этого недостаточно, чтобы выдохнуть, вдохнуть, а затем позвать на помощь. Когда он выныривает, он успевает только сделать вдох-выдох, после этого сразу снова погружается под воду.

— тонущий человек не может для привлечения внимания размахивать руками. Он инстинктивно, пытаясь оттолкнуться от воды, вытягивает руки в стороны. Это именно те движения, благодаря которым он всплывает на поверхность и может сделать вдох.

— всё из-за тех же инстинктов тонущий не в состоянии контролировать движения руками. Человек, которые пытается удержаться на воде, физиологически не может «перестать тонуть» и делать осмысленные движения – направиться в сторону спасателей, размахивать руками или схватить спасательное снаряжение.

— в период действия инстинктивной реакции человек пребывает в вертикальном положении, при этом ноги не подают ни одного признака поддерживающих движений. Если спасатель не извлечёт его из воды, то продержавшись на поверхности 20-60 секунд, человек полностью уйдёт под воду.

Признаки тонущего человека

Вот на какие признаки стоит обратить внимание, чтобы понять, что человек тонет:

1) Голова в воде, а рот у поверхности;

2) Рот полуоткрыт или открыт, а голова откинута назад;

3) Взгляд пустой, не фокусируется;

4) Глаза могут быть закрыты;

5) На лбу и глазах волосы;

6) Человек не двигает ногами, держится на воде в вертикальном положении;

7) Над поверхностью человек дышит часто, буквально заглатывая воздух;

8) Безуспешно пытается плыть в каком-то направлении;

9) Безуспешные попытки перевернуться на спину;

10) Вам может показаться, будто утопающий взбирается по верёвочной лестнице.

4. Нырятельный рефлекс млекопитающих

На заре своего существования люди, судя по всему, не обладали никакими способностями для выживания в воде. Мы относительно плохие пловцы в сравнении с другими животными.

Тем не менее, люди наделены эволюционным приспособлением, которое позволяет водным животным, таким как киты и тюлени, оставаться под водой в течение длительного периода времени: нырятельный рефлекс млекопитающих.

Когда лицо человека касается воды, тогда начинается серия непроизвольных физиологических реакций, которые предназначены для того, чтобы сохранить жизнь. Дыхательные пути закрываются, частота сердечных сокращений замедляется, а капилляры в коже и конечностях сужаются, направляя тем самым кровь к жизненно важным органам.

Всё это служит двойной цели: поддержание кислорода в органах и изолированность от постоянно увеличивающегося давления воды. К сожалению, это также истощает силы конечностей.

Проявление данного рефлекса чаще всего происходит у тонущих детей. У них на самом деле гораздо больше шансов на восстановление, чем у взрослого человека. При этом, чем холоднее вода, тем лучше, так как замедленный обмен веществ позволяет организму войти в состояние подобное спячке.

Благодаря этому рефлексу многих тонущих детей, извлечённых из воды после нескольких минут нахождения в ней, удаётся относительно быстро реанимировать без каких-либо неврологических повреждений.

Зачастую животные намного умнее, чем мы о них думаем. Как правило, они используют все особенности окружающей среды в своих интересах. К примеру, еноты — очень очаровательные существа, если их не трогать.

Они не особо опасны, но могут превратиться в диких бойцов при нападении. Большинство противостояний у енотов случается с домашними собаками, полными решимости убить енота. Однако, у бойца есть козырь.

Если «сражение» происходит возле водоёма, то умное маленькое существо попытается улизнуть туда. А когда собака последует за ним, енот будет атаковать собаку, нанося удары по голове и пытаясь утопить.

В Австралии кенгуру используют подобную тактику защиты от нападения динго. Выдры особенно дьяволистичны. Они яростно размножаются в воде, а самка иногда тонет во время спаривания. Самцы выдр любят атаковать молодых тюленей, насилуя и убивая их.

2. Несовершеннолетние тонут чаще

Существует много разных видов аварий, которые уносят человеческие жизни без разбора, но утопление порой бывает очень специфично в выборе жертв. К примеру, в большинстве стран мужчины тонут в подавляющем большинстве случаев гораздо чаще, чем женщины.

Это не связано с какой-либо физиологической разницей. Всё дело в том, что мужчины более склонны к употреблению алкогольной продукции и рискованному поведению в воде.

Что касается несовершеннолетних, то тут дела обстоят ещё хуже. В одних только США афроамериканские дети в возрасте от 5 до 14 лет умирают от утопления почти в три раза чаще, чем белые дети того же возраста.

Наиболее ярко выражена статистика в возрасте 11-12 лет. Это возраст, когда афроамериканцы в 10 раз (!) чаще тонут. Опять же это не связано с какой-либо физиологической разницей между чёрными и белыми. Всё дело в привычке к воде.

Большинство афроамериканцев живут в городских центрах, где возможностей ходить на бассейн и научиться плавать у них гораздо меньше.

Нигде бы вы не чувствовали себя более защищённым, как на мероприятии, посвящённом спасателям. Но в 1985 году на вечеринке в Новом Орлеане, Луизиана, утонул человек. Вечеринка была посвящена тому, что за прошедшее лето никто не утонул ни в одном из бассейнов города.

На вечеринке было около 200 человек, более половины из которых работали сертифицированными спасателями. Более того, четверо из них несли службу в тот роковой вечер, когда погиб 31-летний Джером Муди (Jerome Moody).

Подробности его гибели неизвестны, но тело мужчины было обнаружено, когда вечер почти закончился, и гости вышли на балкон, чтобы полюбоваться бассейном. Тут же предпринятые попытки реанимировать Джерома оказались безуспешными.

Неудивительно, что такой поворот событий оказался очень болезненным. Кроме того, что погиб человек, так и утонул он еще на вечере, посвященном первому за много лет сезону без утопленников.

Источник