На поверхности человек находится под давлением атмосферы, хотя обычно его не замечает. Под водой к нему добавляется давление водяного столба: примерно каждые 10 метров морской воды увеличивают общее давление ещё на одну атмосферу. На глубине 10 метров оно составляет около двух атмосфер, на 20 метрах — трёх, на 30 метрах — четырёх.

Это не означает, что вода последовательно «сплющивает» тело. Жидкости и мягкие ткани почти не меняют объём при таких давлениях. Главные перемены происходят с воздухом в ушах, пазухах, маске и лёгких, а также с газами, которыми дышит водолаз. С глубиной смесь становится плотнее, баллон расходуется быстрее, а в тканях растворяется больше азота.

Речь далее идёт прежде всего о погружении с аквалангом. У ныряльщика, задерживающего дыхание, объём лёгких действительно уменьшается при спуске, поскольку новый газ не поступает. Аквалангист получает его из баллона под давлением окружающей воды, поэтому физиология такого погружения устроена иначе.

Почему первые 10 метров отличаются от всех последующих

Деление глубины на десятиметровые отрезки условно: давление растёт непрерывно. Но одинаковая прибавка в одну атмосферу даёт разный относительный результат. От поверхности до 10 метров давление удваивается, поэтому объём замкнутой порции газа уменьшается примерно вдвое. От 10 до 20 метров давление возрастает уже только на 50 %, а от 20 до 30 — примерно на треть.

По той же причине последние метры подъёма особенно важны. Между 10 метрами и поверхностью давление падает с двух атмосфер до одной, и оставшийся в замкнутом пространстве газ стремится удвоить объём. Поэтому проблемы с ушами часто возникают в самом начале спуска, а повреждение лёгких при задержке дыхания возможно даже во время подъёма с небольшой глубины.

От поверхности до 10 метров: уши, маска и плавучесть

В среднем ухе находится воздух, отделённый от воды барабанной перепонкой. При спуске внешнее давление возрастает, а давление за перепонкой без специальных действий остаётся прежним. Перепонка прогибается внутрь: появляется заложенность, затем боль, отёк и кровоизлияние. Если продолжать погружение, возможна баротравма. Поэтому давление выравнивают заранее и регулярно, не дожидаясь боли.

Воздух сжимается и внутри маски. Поскольку она закрывает нос, водолаз может понемногу выдыхать в неё, компенсируя давление. Без этого маску всё сильнее прижимает к лицу, а мелкие сосуды вокруг глаз могут повреждаться.

Лёгкие аквалангиста при обычном дыхании не уменьшаются вдвое на глубине 10 метров. Регулятор подаёт воздух под окружающим давлением, позволяя грудной клетке расширяться. Однако в каждом вдохе привычного объёма теперь содержится примерно вдвое больше молекул газа, взятых из баллона.

Одновременно сжимаются пузырьки воздуха в неопреновом костюме и газ в компенсаторе плавучести. Костюм становится тоньше, хуже сохраняет тепло и создаёт меньшую подъёмную силу. Водолаз добавляет газ в компенсатор при спуске и выпускает его при подъёме; иначе движение вниз или вверх может начать самопроизвольно ускоряться.

От 10 до 20 метров: газ расходуется втрое быстрее

На глубине 20 метров действует примерно три атмосферы. Чтобы заполнить лёгкие до обычного объёма, регулятор подаёт втрое больше молекул, чем на поверхности. При одинаковом темпе дыхания запас в баллоне расходуется приблизительно втрое быстрее в пересчёте на поверхностный объём.

Сам вдох при этом не должен казаться втрое сильнее: регулятор автоматически снижает давление газа из баллона до окружающего. Но физическая нагрузка, течение, холод или тревога увеличивают вентиляцию лёгких и дополнительно ускоряют расход.

На этой глубине заметнее становится и растворение азота. Его парциальное давление растёт вместе с общим давлением, поэтому кровь переносит дополнительный азот к тканям. Насыщение происходит не мгновенно: чем дольше длится погружение, тем больше газа успевает раствориться.

От 20 до 30 метров: глубина начинает влиять на мышление

На 30 метрах общее давление достигает примерно четырёх атмосфер. Воздействие азота на нервную систему усиливается, и у некоторых людей появляются признаки азотного наркоза: необычная расслабленность, самоуверенность, замедление реакции, затруднение простых расчётов или фиксация внимания на одной задаче.

Человек может ощущать эйфорию и считать, что действует правильно, хотя уже пропускает показания приборов. Холод, усталость, тревога, тяжёлая работа и накопление углекислого газа усиливают нарушение. Единой глубины начала наркоза нет, а опыт не создаёт надёжного иммунитета. После уменьшения глубины его проявления обычно быстро ослабевают.

К этому же моменту сокращается время, которое можно провести под водой без обязательных декомпрессионных остановок. Значение имеет не только достигнутая отметка, но и продолжительность: краткое посещение 30 метров и долгое пребывание на этой глубине создают разную нагрузку на организм.

От 30 до 40 метров: запас на ошибку резко уменьшается

На 40 метрах давление примерно в пять раз выше атмосферного, а запас газа при прежнем дыхании расходуется приблизительно впятеро быстрее, чем на поверхности. Даже значительный остаток по манометру может обеспечить лишь небольшое время работы с учётом подъёма и обязательного резерва.

Смесь становится плотнее, поэтому возрастает сопротивление в регуляторе и дыхательных путях. При высокой нагрузке лёгким труднее выводить углекислый газ. Одышка провоцирует частое поверхностное дыхание, которое может ещё сильнее ухудшить вентиляцию, усилить наркоз и вызвать тревогу.

Одновременно продолжается насыщение тканей азотом, а допустимое бездекомпрессионное время становится коротким. Во многих системах подготовки район 40 метров служит границей рекреационного погружения. Причина не в одной внезапно возникающей угрозе, а в сочетании наркоза, плотного газа, быстрого расхода смеси и растущих требований к подъёму.

От 40 до 60 метров: опасным становится состав смеси

На 50 метрах давление составляет около шести атмосфер, на 60 — семи. Доля кислорода в воздухе остаётся прежней, но его парциальное давление увеличивается вместе с глубиной. При дыхании обычным воздухом оно достигает примерно 1,26 атмосферы на 50 метрах и 1,47 атмосферы на 60.

Для рабочей части погружения широко используют рекомендуемый предел около 1,4 атмосферы. Его превышение не означает неизбежного отравления, но увеличивает вероятность кислородной токсичности центральной нервной системы. Наиболее опасны судороги: под водой они могут привести к потере загубника и утоплению.

Допустимая глубина всегда зависит от смеси. Нитрокс с повышенной долей кислорода достигает предельного парциального давления раньше воздуха. В техническом дайвинге для больших глубин долю кислорода уменьшают, а часть азота заменяют гелием. Тримикс ослабляет наркоз и снижает плотность газа, но требует специальной подготовки и точного планирования.

На 60 метрах дыхание воздухом объединяет выраженный наркоз, высокую плотность смеси и приближение кислорода к токсическому диапазону. Организм ограничивает не само механическое давление воды, а свойства газа, который должен поддерживать жизнь под этим давлением.

Что происходит во время подъёма

На обратном пути процессы меняют направление. Давление уменьшается, воздух в лёгких, маске и компенсаторе расширяется. Аквалангист продолжает нормально дышать, а лишний газ выходит при выдохе. Если задержать дыхание, расширяющийся воздух может перерастянуть лёгочную ткань. Разрыв альвеол способен привести к попаданию газа в кровоток и артериальной газовой эмболии.

Одновременно ткани начинают отдавать накопленный азот. При контролируемом снижении давления он переносится кровью к лёгким и удаляется с выдохом. Если подъём слишком быстрый или азота накопилось много, в тканях и сосудах могут образоваться пузырьки. Так развивается декомпрессионная болезнь, способная вызвать боли в суставах, слабость, нарушения чувствительности, головокружение и поражение нервной системы.

Декомпрессионный компьютер не видит пузырьки внутри тела. Он рассчитывает условное насыщение разных групп тканей по глубине, времени и выбранной смеси, после чего показывает скорость подъёма и необходимые остановки. Такой расчёт уменьшает риск, но не исключает его полностью: значение имеют также холод, нагрузка, повторные погружения и особенности организма.

Глубина — только один из факторов

Человеческое тело не переключается на новый режим ровно на каждой десятиметровой отметке. Давление непрерывно меняет объём свободного газа, плотность дыхательной смеси и парциальные давления её компонентов. С глубиной ускоряется расход баллона, усиливается работа дыхания, растёт действие азота и сокращается допустимое время. При подъёме главными становятся расширение газа и безопасное выведение азота.

Поэтому одна цифра на глубиномере не определяет безопасность. Её рассматривают вместе со временем, составом смеси, температурой, нагрузкой, остатком газа и планом возвращения на поверхность. Каждые 10 метров действительно добавляют примерно одну атмосферу, но последствия этой прибавки определяет всё погружение целиком.